石油科学通报

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刘可禹;刘建良

. 2017, 2(2): 161-175.

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盆地模拟在现代油气勘探、石油地质综合研究以及油气资源评价中都发挥着重要的作用.本文基于大量文献调研,结合近几年研究认识,系统概述了盆地和含油气系统模拟(Basin and Petroleum System Modelling,BPSM)在国内外的研究现状及存在的问题,指出了地层正演和含油气系统耦合及地应力和含油气系统耦合模拟的盆地模拟发展趋势.认为盆地模拟将来的发展方向是:1)三维、高精度和高计算速度模拟;2)新算法应用和新模块嵌入;3)静态地质要素定量表征精细化;4)构造复杂地区盆地模拟;5)常规-非常规油气系统联合模拟.

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塔中低凸起石炭系网毯式油气成藏体系结构及输导体系

江同文;徐朝晖;徐怀民;阳建平;尹楠鑫

. 2017, 2(2): 176-186.

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塔里木盆地具有构造演化旋回多、烃源岩发育层系多、油气成藏期次多、油气藏破坏次数多等特点,油源普遍混淆,已发现油气藏以它源油气成藏体系为主,难以通过单油源含油气系统来解决油气成藏的认识问题.论文以塔中低凸起石炭系油气藏为研究对象,引入"网毯式油气成藏体系"理论,剖析了油气成藏体系结构及特征,揭示了油气输导体系.结果表明:塔中低凸起石炭系发育CIII、CI两套次级成藏体系单元,各成藏体系单元结构包括油源通道网层、仓储层、油气聚集网层等三层结构;油气输导体系划分为四类十一型,即断裂输导型、不整合输导型、连通砂体输导型及火山岩输导型,输导模式包括"Y"型、"T"型及"S"型等.塔中低凸起为典型的复合网毯式油气成藏体系,成藏体系结构和输导体系的建立为石炭系油气藏滚动开发拓展了新的思路.

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沾化凹陷页岩油富集可采主控因素研究

苏思远;姜振学;宁传祥;王智;李政;朱日房

. 2017, 2(2): 187-198.

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通过显微镜薄片观察、热解实验、氦气孔隙度、脉冲渗透率、XRD全岩矿物分析等实验,对渤海湾盆地济阳拗陷沾化凹陷页岩油富集主控因素进行了研究.结果表明:泥页岩的生烃能力和储集能力是页岩油能否富集的重要影响因素.生烃能力方面,有机质丰度、类型、成熟度等是决定因素;储集能力方面,发育一定的纹理和微裂缝有助于提高页岩的储集能力;富有机质纹层状岩相既有较强的生烃能力又发育纹层,储集能力强,是页岩油勘探的有利岩相.纹理、超压和微裂缝的发育可以提高油气的流动能力.另外具有一定的脆性矿物含量和超压条件,也为后期压裂开采提供了便利.

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二维随机介质中的声波辐射传输蒙特卡洛数值模拟及应用

孟祥翠;王尚旭;唐跟阳;刘志远

. 2017, 2(2): 199-209.

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为了模拟富含小尺度非均质体的勘探区内地震波能量的变化,本文将天然地震中的辐射传输理论引入到地震勘探频段内,给出了基于Born散射系数的二维声波辐射传输方程,并介绍了蒙特卡洛数值模拟的思路.为了检验基于Born散射系数的声波辐射传输蒙特卡洛方法的正确性和实用性,将辐射传输蒙特卡洛模拟的结果与声波方程有限差分模拟的结果进行对比.结果表明,辐射传输蒙特卡洛模拟的结果与声波有限差分模拟的结果基本吻合.同时,相比于声波方程有限差分数值模拟,辐射传输蒙特卡洛模拟的计算成本远小于声波有限差分数值模拟.因此,对于复杂的非均质储层,辐射传输蒙特卡洛模拟是一种有效的地震散射波能量建模方法.而且,对于物理模型实验观测到的地震散射波的数据,我们采用基于辐射传输蒙特卡洛模拟的网格扫描方法来估算非均匀介质的统计参数-相关长度和扰动强度.计算结果与物理模型的真实值基本吻合,表明辐射传输蒙特卡洛模拟可以被用来估算非均质储层的统计参数.

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裂缝储层地震物理模拟研究

王玲玲;魏建新;黄平;狄帮让;秦菽苑

. 2017, 2(2): 210-227.

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根据中国西南部四川盆地中部龙岗地区的地质构造,制作出一个小裂缝尺度、多种裂缝参数、成比例的裂缝储层地震物理模型.采用薄片模拟裂缝的方法制作可变参数的小尺寸裂缝带,模拟一定区域内所有裂缝的等效特征.该模型是对裂缝物理模型技术的一个新尝试.通过进行数据采集和处理,得到分方位数据.然后分析4个裂缝密度变化的裂缝带其中心位置处振幅随入射角的变化情况,最后采用振幅和频率衰减梯度两种属性的方位各向异性预测裂缝发育区.结果显示,裂缝带中心位置处振幅具有方位各向异性的特征,方位振幅的拟合结果表明预测的裂缝方位是90°,预测的4个裂缝密度值是增加的趋势,都与模型设计相符.和振幅属性相比,频率衰减梯度属性的方位各向异性对小尺度裂缝更为敏感.

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淹没空化射流空泡云动态变化规律研究

彭炽;李根生;田守嶒

. 2017, 2(2): 228-239.

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淹没空化射流具有很强的空化冲蚀能力,在石油钻井、储层改造等方面有着广泛的应用,空化射流中空泡云的动态变化与射流冲蚀过程密切相关.本文开展了高速摄影拍摄淹没空化射流实验,利用图像差分法对空泡云动态规律进行了深入分析,讨论了空泡云周期性脱落的机理,并首次研究了变量类型(空泡云长度、面积、宽度、射流中心点灰度值、灰度均值)和取值位置对确定空泡云脱落频率的影响,优化了确定空泡云脱落频率的方法.研究结果表明,淹没空化射流中的空泡云具有明显的周期性,一个周期主要包括产生—发展—脱落—溃灭4个阶段.空泡云周期性脱落与剪切层内涡的周期性脱落、喷嘴结构以及空泡云导致的喷嘴过流面积变化("憋压效应")有关.灰度均值是计算空泡云脱落频率的最佳变量,只有在射流中游一定区域内才能得到一致稳定的脱落频率.本研究有助于加深对淹没空化射流中空泡云动态变化规律的认识,为优化喷嘴结构建立基础.

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稠油油藏SAGD微压裂阶段储层压缩系数研究——以新疆风城陆相储层重1区齐古组为例

高彦芳;陈勉;林伯韬;金衍;庞惠文

. 2017, 2(2): 240-250.

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SAGD开采预热之前对稠油储层进行基于剪切扩容(剪胀)和张性扩容的微压裂改造有利于提高SAGD循环预热效率及蒸汽腔发育速度.微压裂阶段的稠油处于未流动状态,注水导致油砂骨架被剪胀或等向撑开,体应变变为负值,压缩系数(绝对值)增大,且压缩系数越大代表油砂储层具有更高的扩容量和更好的可注性.论文针对微压裂阶段储层压缩系数的定义、计算及测试等问题,以新疆风城陆相储层重1区齐古组为研究对象,通过油砂体积压缩实验,开展微压裂注水阶段储层压缩实验机理研究,评价考虑不同注压、注液温度等条件下油砂体积变形及压缩规律.实验结果表明,对于剪切扩容,油砂软化前的压缩系数随着平均有效应力增加而增加,软化后则正好相反;减小有效围压,降低注液温度,增加单向变形,压缩系数增大.对于张性扩容,平均有效应力越小,温度越低,压缩系数越大.该研究成果能够为评价微压裂过程中的储层可注性提供指导.

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煤层气水平井压力饱和度关系及半解析生产预测模型

钟子尧;吴晓东;韩国庆

. 2017, 2(2): 251-257.

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煤层气藏数值模拟是煤层气水平井历史数据拟合以及生产预测的有效工具,但是计算耗时长,所需参数多.为了得到一个简单而精度足够的生产预测方法,由稳态解析的产能方程结合非稳态的边界条件可以得到煤层气井在线性流下的半解析模型.根据煤层气水平井的数值计算结果以及前人的研究成果,煤层在一维(线性或径向)非稳态渗流阶段流体饱和度和压力的关系随时间、空间变化不明显.本文通过煤层渗流控制方程推导了压力和饱和度的计算模型,并给出了由地层压力近似计算含水饱和度的方法,为气水两相渗流模型提供了计算基础.通过半解析模型与数值计算结果的对比,以及对沁水盆地两口水平井的历史数据拟合,验证了半解析模型的正确性和实用性.

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胶凝含蜡原油压缩性对管道再启动影响的研究

包有权;张劲军

. 2017, 2(2): 258-266.

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热含蜡原油管道长时间停输后,温度降低导致原油胶凝且压缩性显著增强.胶凝含蜡原油黏弹-触变特性和压缩性的共同作用对管道再启动特性产生重要影响.本研究改进了已有的黏弹触变模型的不足,更好地表征了胶凝含蜡原油的黏弹-触变特性,进而通过数值模拟,分析了胶凝原油压缩性对最小启动压力、末端见流时间等关键性再启动工程参数的影响.结果表明,随着胶凝原油压缩性增强,最小启动压力降低,相同启动压力下的末端平衡流速增大;再启动过程中,屈服面向下游推进的初始速度等于胶凝原油中的声速,而后逐渐衰减;随着压缩性增强,一方面屈服面向下游推进的初始速度减小,另一方面屈服面推进过程中速度衰减程度加大,两者共同作用导致末端见流时间延长.

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单盘式浮顶油罐内含蜡原油温降规律数值计算研究

王敏;李敬法;张欣雨;宇波

. 2017, 2(2): 267-278.

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建立了考虑含蜡原油非牛顿性和析蜡相变过程的单盘式浮顶油罐内含蜡原油温降物理数学模型,并发展了一体化耦合求解方法.模型中,采用幂律方程描述罐内含蜡原油的非牛顿特性;采用湍流大涡模拟方法计算罐内含蜡原油的湍流流动过程;采用焓多孔介质理论计算罐内含蜡原油的析蜡相变过程,并跟踪罐内含蜡原油的相变界面.利用文献中的结果对本文模型进行验证.基于验证的程序,对实际单盘式浮顶油罐内含蜡原油温降过程进行计算,研究罐内含蜡原油温降过程的演化规律,并对罐顶、罐底凝油层的增长以及罐顶、罐底和罐壁处传热量的变化规律进行研究.研究结果可为单盘式浮顶油罐的设计和生产方案的制定提供一定的指导.

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深水低压井口下入工具结构设计与承载特性分析

阚长宾;杨进;周建良;刘书杰;张思敏;胡南丁;殷启帅

. 2017, 2(2): 279-287.

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深水低压井口下入工具是低压井口管柱的唯一平台转移和钻台下入工具,影响着深水导管的安全高效下入作业.为打破国外技术服务公司的长期技术垄断,通过对深水低压井口下入工具的结构设计、工作原理、工作过程及深水钻井平台操作工况、作业程序、作业关键技术难题的研究,设计了一种采用圆头T型卡簧推杆、锥面轴套及卡簧相配合的新型深水低压井口下入工具的锁紧与释放结构;应用该锁紧与释放设计结构并配合安装导向头设计结构,可使下入工具适应于深水恶劣操作工况条件;通过对不同作业工况条件下的承载力学特性分析和操作过程仿真分析,研究了结构系统安全性及工具锁紧与释放过程的可行性;数值模拟分析表明,起吊、下入最危险操作工况条件下,许用应力安全系数分别为3.87、4.98.本研究可为安全、高效地开展深水低压井口头平台转运及下入作业提供一种新的设计思路和方法.

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腐蚀管道可靠性评价方法研究

帅义;帅健;刘朝阳

. 2017, 2(2): 288-297.

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针对常用含腐蚀缺陷管道可靠性评价方法较多且适用性和保守程度不一的问题,对一种新的腐蚀管道失效压力预测公式进行误差分析,证实该模型比常用ASME B31G-2009、DNV RP-F101、PCORRC、CSA Z662-07、RAM PIPE REQUAL、NETTO ET AL等方法具有更高的预测精度.基于该预测公式,建立腐蚀缺陷管道失效极限状态方程,采用蒙特卡洛模拟方法计算了管道失效概率,并与其它常用工业标准与方法的计算结果进行对比分析.结果表明:基于该模型计算的失效概率与PCORRC,ASME B31G-2009以及DNV RP-F101许用应力法计算结果相近,进行可靠性分析具有较好的适用性.通过参数敏感度分析得出结论:管道壁厚、直径、内压、径向腐蚀速率等随机变量的变异系数的增大对管道失效概率的影响具有双向性,可能造成管道失效概率的增加,也可能导致管道失效概率的减小.指出径向腐蚀速率和管道内压是影响腐蚀管道可靠性的两个关键因素.

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球形颗粒在含纤维幂律流体中沉降速度预测模型

刘庆岭;田守嶒;李根生;沈忠厚;许争鸣;庞照宇;王友文

. 2017, 2(2): 298-308.

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在石油工业中,纤维被广泛应用于提高钻井液和压裂液的固相运移能力,研究颗粒在含纤维流体中的沉降速度可以为纤维钻井液及压裂液性能评价与优化设计提供依据.本文针对球形颗粒在含纤维幂律流体中的沉降速度进行研究,拟建立一个考虑不同雷诺数与纤维浓度的颗粒沉降速度预测模型.开展了球形颗粒在含纤维幂律流体中沉降速度全参数实验,考虑的变量参数有:颗粒粒径、颗粒密度、基液流变性及纤维浓度.结果表明:在实验条件下,加入纤维使基液的表观黏度有少量增加;随着纤维浓度的增大,颗粒沉降速度逐渐降低,表明纤维对颗粒产生一个机械阻力作用,定义为纤维阻力.与黏性阻力系数类似,本文定义无因次纤维阻力系数来定量表征纤维阻力的大小;定义与颗粒沉降速度无关的阿基米德数为总阻力系数(纤维阻力系数与流体阻力系数之和)与颗粒雷诺数的函数.基于实验数据,发现在实验沉降速度下,颗粒雷诺数与无因次阿基米德数在双对数坐标系中符合线性关系,据此拟合得到了最终的颗粒沉降速度预测模型.与实验数据相比,该模型平均相对误差为12.39%,符合精度要求.该模型适用的雷诺数范围为(0.002~324),纤维浓度范围为(0.02%~0.1%).本研究对纤维在石油工程中的应用具有一定的指导意义.

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能源投入回报法与折现现金流法的关联分析

陈英超;冯连勇;王建良

. 2017, 2(2): 309-318.

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能源投入回报法是一种新兴的能源资源开发评价方法,区别于以货币为衡量标准的折现现金流法,其关注能源资源开发过程中的能量流.本文从理论和数理公式两方面探索能源投入回报法与折现现金流法之间的关联,并对两者的衡量标准进行了分析,最后以大庆油田为例进行了实例研究.研究发现,仅通过折现现金流法对能源资源开发项目可行性进行的评价并不充分,从社会可持续发展的角度,社会需要源源不断的能源供应,而折现现金流法难以保证能源资源开发能够产出净能源;但是侧重能源的投入与产出的能源投入回报法并没有形成具有普遍性的公认判断标准,所以针对同一种能源资源,能源投入回报值应该作为一种辅助指标,结合折现现金流的衡量标准,共同对能源资源开发项目的可行性进行判断.

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2016年度中国石油科学十佳论文获奖名单

. 2017, 2(2): 319-326.

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