2019年, 第4卷, 第1期　
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  《石油科学通报》投稿须知

  . 2019, 4(1): 0-0.

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  基于卷积神经网络算法的自动地层对比实验

  徐朝晖;刘钰铭;周新茂;何辉;张波;吴昊;高建

  . 2019, 4(1): 1-10.

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  深度学习善于从原始数据输入中挖掘其内在的抽象特征,十余年来,其在语音识别、语义分析、图像分析等领域取得了巨大成功,也大大推动了人工智能的发展.本文基于深度学习中广泛应用的卷积神经网络算法,以大庆油田某区块密井网数据为对象,开展自动地层对比试验.实验中,随机选取部分井作为训练样本,对另一部分井分层进行预测,并与原始分层数据比对进行误差分析.按照训练样本的井数据比例65％、40％、20％和10％,将实验分为4组,每组实验包括油层组、砂层组和小层级3个相互独立的实验.12个实验结果表明:训练量越大,地层级别越高(厚度越厚),自动对比效果越好;20％的训练量就可以较可靠地进行砂组及以上级别地层单元(厚度不小于10 m)的自动对比.该实验表明卷积神经网络算法能有效应用于依据测井曲线进行油藏规模地层自动对比,具有良好的发展前景.
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  致密砂岩储层多尺度裂缝分级建模方法——以红河油田92井区长8储层为例

  孙爽;赵淑霞;侯加根;周银邦;宋随宏;何应付

  . 2019, 4(1): 11-26.

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  天然裂缝是致密砂岩储层的重要储集空间和渗流通道,具有明显的多尺度特征,建立多尺度裂缝三维地质模型对提高该类油藏开发效率具有重要的实际意义.但是,目前多尺度裂缝建模方法缺少系统深入的研究,尤其是小尺度裂缝建模约束条件单一,随机性强,可靠性低.因此,本文以红河油田92井区长8储层为例,首先利用野外露头、岩心、测井、地震等资料,将天然裂缝主要分为3种规模类型:大尺度裂缝、中尺度裂缝、小尺度裂缝.在此基础上,提出了多尺度裂缝分级建模思路:(1)用人工地震解释的确定性方法建立大尺度裂缝模型;(2)用蚂蚁体追踪的确定性方法建立中尺度裂缝模型;(3)在建立三维脆性指数模型和地震属性融合体的基础上,利用多元线性回归方法融合岩石脆性指数模型、到断层距离属性体、地震属性融合体建立井间裂缝发育概率体,并以此为软数据约束建立裂缝密度模型,然后在裂缝几何形态和裂缝密度模型的约束下,用基于目标的示性点过程模拟方法建立小尺度裂缝模型.最后,将大尺度裂缝、中尺度裂缝和小尺度裂缝离散网络模型融合成综合离散裂缝网络模型,并通过粗化得到裂缝属性模型.经验证,建立的裂缝模型与地质认识和生产动态数据均吻合较好,为油藏数值模拟提供了地质依据.
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  水力压裂微地震监测中应力场的复杂性对应力反演的影响

  陈筱青;王润秋;江勇勇;黄炜霖;储仿东;尹陈

  . 2019, 4(1): 27-40.

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  在微地震监测过程中,压裂区域的应力状态对于水力压裂的效果有着不可忽视的影响,但是由于压裂区域裂缝形态交错,应力场较为复杂,往往很难有效地获取较为准确的应力状态.本文将探究应力场的复杂程度对于应力反演的影响,通过数值模拟均一应力场条件下和复杂应力场条件下的震源机制解,利用Vavry?uk的迭代联合反演方法进行应力反演,并对反演结果进行误差分析.发现均一应力场作用下震源机制的不确定性对于求解应力模型的影响不大,但是会对滑动方向的误差统计带来一定程度的影响;在复杂应力场的条件下进行应力反演,滑动方向的误差值会随着应力场复杂程度的增加而增大,并且比震源机制的不确定性造成的误差值大得多.此外,当应力场的复杂程度增加到一定水平时,反演得到的单一应力模型将使得相当一部分断层面无法满足摩尔—库伦破裂准则,这种反演结果是不可取的.本文还选择了与数值实验有相似特征的两组实际数据,大庆油田某压裂井和长宁区块的某压裂井监测数据,分别进行应力反演和误差分析,用以验证上述结论.
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  基于双约束的流体和岩性因子的叠前直接提取方法

  马琦琦;孙赞东

  . 2019, 4(1): 41-56.

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  叠前反演是从叠前数据中提取岩性和流体信息的重要途径,而反射系数近似方程是叠前反演的基础.本文重新推导了纵波、转换波的反射系数近似方程,得到了由流体因子F和岩性因子μρ构成的反射系数近似方程,通过对方程的精度分析,验证了新方程的可靠性;在求解过程中,结合贝叶斯理论引入了多变量柯西约束做为模型参数的先验信息,稳定了反演结果,提高了反演的分辨率;为了得到可靠的低频信息,在目标函数中构建了低频约束项,进一步提高了反演结果的精度.模型测试和实际应用结果均表明,新提出的反演方法可以从地震数据中同时直接提取高精度的F和μρ信息,为储层识别和流体检测提供了一种新的计算思路.
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  页岩气水平井压裂过程中水泥环完整性分析

  席岩;李军;柳贡慧;陶谦;连威

  . 2019, 4(1): 57-68.

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  页岩气井工程实践表明套管压裂易导致水泥环完整性破坏,进而引发环空带压.统计数据表明:中国涪陵页岩气田投产井166口,出现环空带压井占比达79.52％.进一步分析研究表明:一级套管头(生产套管和技术套管之间)压裂前后带压比例从14.85％提升至50.05％;二级套管头(技术套管和表层套管之间)压裂前后带压井比例从15.84％提升至53.01％,充分说明页岩气井压裂对环空带压影响较大.针对该问题,基于页岩气井压裂工程实际,在考虑压裂液摩擦生热和排量对换热系数影响的基础上,建立了压裂过程中井筒温度场模型和套管—水泥环—地层组合体有限元模型,采用解析法和数值法相结合的方式,计算了页岩气井压裂过程中瞬态温度—压力耦合作用下水泥环径向、切向应力变化规律,开展了井筒内压、压裂液排量、初始温度、弹性模量、泊松比对水泥环应力影响的敏感性分析,并基于Mohr-Coulomb准则对水泥环是否失效进行了分析.研究结果表明:(1)页岩气井压裂过程中,水泥环温度随时间发生剧烈变化,且内外壁之间存在显著温差,该温差随压裂作业的进行先增大、后减小.(2)页岩气井压裂过程中,水泥环径向、切向应力随时间不断变化,径向应力先减小、后增大,切向应力先降低、后升高,然后再降低.依照Mohr-Coulomb准则分析可知,压裂过程中水泥环易发生拉伸破坏,压裂初期为水泥环失效的"风险段".(3)降低井筒内压,可以显著降低水泥环径向、切向应力;降低压裂液排量,水泥环径向、切向应力有所降低,但降低幅度不明显;提升压裂液初始温度,将会提高水泥环径向应力、降低水泥环切向应力;水泥石弹性模量降低至4 GPa时,水泥环径向、切向应力低于水泥石抗拉、抗压强度,在压裂过程中有利于保持水泥环的完整性;提高水泥石泊松比,对径向应力影响极小,可忽略不计,但可以有效降低水泥环切向应力.依据计算结果设计了一种新型水泥浆体系,降低了水泥石弹性模量.应用该水泥桨的工程实践表明,压裂后并未出现环空带压情况,保证了分段压裂后页岩气井的安全生产.研究结果可为页岩气井压裂过程中水泥浆设计以及井筒完整性控制提供参考.
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  注CO2过程中流体性质变化及驱油机理实验研究

  钱坤;杨胜来;窦洪恩;王千;黄宇;万腾;张钰祥

  . 2019, 4(1): 69-82.

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  CO2驱替原油是一个动态过程,为了描述注入过程中油气界面变化特征、界面传质过程及油气组分变化规律,开展了CO2—原油体系的溶解膨胀实验和界面张力实验,分析高压注CO2过程中CO2的溶解度、原油膨胀系数以及油气两相间界面张力的变化;在此基础上,通过岩心驱替实验进一步认识了多孔介质中CO2与原油两相之间的动态传质作用,明确了CO2在各个压力阶段的驱油机理.实验结果表明:若CO2的注入压力小于原油的最小抽提压力,CO2只能抽提部分轻质组分,且少量溶解在原油中使原油膨胀,气液相界限明显,更易发生气窜和黏性指进;而CO2混相驱会导致原油中大量中质和重质组分残留在储层中,给后续提高采收率的工作带来很大困难.CO2近混相驱的采收率与混相驱接近,并且能够驱替出原油中三分之二以上的沥青质,不易造成沥青质的沉淀,堵塞储层孔喉.综合分析认为,CO2近混相驱是一种可靠的提高采收率的方法.
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  致密砂岩油藏油水相对渗透率计算方法研究

  李斌会;费春光;付兰清;曹维政;董大鹏;李宜强

  . 2019, 4(1): 83-91.

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  以松辽盆地北部致密砂岩岩心为研究对象,开展了不同物性、不同含水饱和度下两相流拟启动压力梯度测定实验,在此基础上,建立了考虑岩石物性和含水饱和度的两相流拟启动压力梯度数学表征方法.基于非达西渗流理论,推导建立了考虑变启动压力梯度的非稳态水驱油相对渗透率数学模型,将其与拟启动压力梯度数学表征方法相结合,形成了致密砂岩储层油水相对渗透率计算新方法,并将新方法计算结果与JBN方法进行对比分析.结果显示,致密砂岩储层两相流启动压力梯度随含水饱和度增大先增加后减小,最大拟启动压力梯度与克氏渗透率之间存在很强的相关性;松辽盆地北部致密砂岩储层油水相对渗透率曲线的两相共渗区窄,水驱油效率较低,水相相对渗透率偏低,表明该储层注水开发难度较大.
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  非连续铺砂裂缝支撑机理及形变规律研究

  陈星宇;尹丛彬;肖剑锋

  . 2019, 4(1): 92-101.

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  为改善致密砂岩等非常规储层压裂裂缝渗流条件及压后长期导流能力,引入缝内非连续多层铺砂理念,通过开展室内支撑剂砂团受压形变实验评价,分析了支撑剂砂团在闭合压力作用下轴向及径向形变特征,结合邓肯—张本构模型拟合得到支撑剂砂团扩展半径与闭合压力及携砂液砂浓度关系方程;根据接触力学中弹性半空间固体形变原理,在考虑支撑剂砂团受压径向形变与裂缝壁面闭合耦合作用的条件下,建立了三维非连续支撑裂缝壁面形变计算模型,以苏里格地区某区块致密砂岩气藏为例,对多因素影响下残余缝宽变化规律进行了计算分析.结果表明:(1)随着脉冲间隔时间与泵注排量增大,相同闭合应力作用下未支撑区域裂缝壁面闭合风险逐渐增高,当脉冲周期超过18 s或者排量高于4.5 m3/min时,未支撑区域中部出现闭合;(2)随支撑剂砂团浓度增加,支撑剂砂团稳定性提高,可减小裂缝闭合程度;(3)储层岩石有效杨氏模量越高,未支撑区域裂缝形变量越小,裂缝闭合风险越小.
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  成品油管道分输计划优化的并行模拟退火算法

  陈海宏;左丽丽;吴长春;李清平

  . 2019, 4(1): 102-110.

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  成品油管道运行与管理的重要内容之一是制定批次计划.当管道输送油品种类多、沿线分输/注入站多、计划周期长时,制定可行的批次计划并非易事,而优化批次计划,则难度更大.批次计划优化算法的准确性与计算耗时直接决定了其能否应用于实际生产.针对单点注入、多点分输成品油管道,本文提出并行模拟退火(Simulated Annealing,SA)算法来优化管道分输计划.并行策略是指在每次迭代时同时产生多个新解,提高了迭代效率.并行SA算法中每个新解的构造分为两个阶段:1)利用变量邻域解构造方法局部调整分输计划原方案;2)基于分输作业衔接性规则微调分输计划新方案,形成新的迭代点.以某成品油管道的历史输油任务为例,验证了并行SA算法的有效性,为该算法推广应用至实际生产提供了参考.