2019年, 第4卷, 第3期　
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  征稿启事

  . 2019, 4(3): 0-0.

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  中石油页岩气开发中的几个岩石力学问题

  石林;史璨;田中兰;张矿生

  . 2019, 4(3): 223-232.

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  页岩气是一种重要的非常规油气资源,未来发展前景广阔.中石油在四川盆地的页岩气勘探开发实践中形成了一套综合地质评价技术,页岩气开发技术进步显著.同时,在页岩气的实际开发过程中发现了一系列亟待解决的岩石力学问题:(1)水平井井眼方向问题.由于四川盆地地质构造复杂,目前的垂直于水平最大主应力方向的水平井井眼方向给施工带来一系列工程问题,并且这种井眼方向与页岩气形成复杂裂缝的设计相矛盾;(2)压裂液液量问题.压裂液的渗吸、置换和增能作用,要求尽可能加大压裂液液量;(3)储层保护问题.在页岩气开发过程中应该正确的认识页岩储层中的储层保护问题,鼓励页岩储层的渗吸作用;(4)套管变形问题.套管变形问题形势严峻,造成的经济损失严重.解决这些工程中的关键问题可以进一步增加页岩气产量,降低生产成本,具有重要的意义.
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  深层页岩气开发工程技术进展

  曾义金

  . 2019, 4(3): 233-241.

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  深层页岩气储层埋藏深、地应力大、岩石强度高、塑性强,导致钻井速度低、周期长,压裂复杂裂缝程度低,改造体积小,极大制约了深层页岩气的经济有效开发.鉴于此,针对我国特殊的页岩储层地质条件,围绕深层页岩气的有效开发重大工程技术难题,开展了基础理论方法探索、核心工具研发、液体材料体系开发以及关键工艺技术研究等攻关,并取得了重大技术进展,初步形成了3500～4500 m深层页岩气开发工程技术体系.在四川盆地涪陵江东和平桥区块、威荣、永川、丁山等地区应用了近80口井,钻井周期缩短了29.8％,测试产量达到(10～25)×104 m3/d,基本实现了深层页岩气的经济有效开发.
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  川南地区泸州区块五峰组—龙马溪组页岩裂缝脉体中甲烷包裹体分析及古温压恢复

  潘占昆;刘冬冬;黄治鑫;姜振学;宋岩;郭靖;李灿星

  . 2019, 4(3): 242-253.

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  页岩储层中甲烷包裹体的古温压恢复可为页岩气超压的形成演化和页岩气富集机理研究提供重要的地质依据.通过对四川盆地泸州区块五峰组—龙马溪组页岩裂缝脉体岩相学研究发现,裂缝主要被石英和方解石充填,且石英普遍早于方解石胶结.石英脉体中发现高密度甲烷包裹体,表明裂缝的形成以及石英脉体的胶结发生在页岩产气阶段,裂缝的开启可能与生气阶段造成的孔隙流体压力上升相关.利用甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰v1(2909.97～2914.23 cm-1)计算得到甲烷包裹体密度为0.277～0.305 g/cm-3,与甲烷包裹体共生的气—液两相盐水包裹体的均一温度为242℃ ～258℃(L201井)和175℃ ～206℃(H202井).利用CH4体系的状态方程计算得到高密度纯甲烷包裹体捕获压力为128～169 MPa,对应的压力系数达到1.86～2.65,具有强超压特征.泸州区块页岩气田中高密度甲烷包裹体的发现及其形成时的异常高压和较高的温度,指示了五峰组—龙马溪组页岩在达到最大埋深之前(即构造抬升之前或构造抬升初期)已经处于异常高压状态,这一发现为进一步开展裂缝形成机制及其对页岩气的保存和富集的影响研究提供了重要启示.
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  水对烃源岩生烃反应的物理—化学影响探讨

  尹嘉;魏琳;李朝阳;康文君

  . 2019, 4(3): 254-262.

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  为了研究自然界中地层水对烃源岩成熟过程的物理—化学影响,学者们开展不同条件下的热模拟实验,通过观察分析烃类产物的产率、水介质和烃类产物的氢稳定同位素变化,证明了水介质对烃类产物生成存在不同程度的影响.由于沉积盆地环境中烃源岩热演化是相对低温而漫长的过程(普遍低于200℃),而实验室条件不能完全重现这一地质过程.因此,本文通过总结与对比不同热模拟条件下结论的异同,特别针对自然沉积盆地与室内实验的反应条件的异同性,深入探讨室内实验数据结论的指示意义和局限性,更加全面的认识水介质对烃源岩生烃反应的作用机理及影响程度.
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  基于试井分析的新疆吉木萨尔页岩油藏人工缝网参数反演研究

  陈志明;陈昊枢;廖新维;张家丽;于伟

  . 2019, 4(3): 263-272.

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  矿场资料表明,新疆吉木萨尔页岩油井经过大型多段水力压裂后,井筒附近形成了复杂的人工裂缝网络.为更好地对这些复杂人工缝网井进行压裂评价、动态监测和提高采收率研究,有必要建立一种页岩油藏人工裂缝网络的参数反演方法.针对复杂的人工裂缝网络,利用双重介质等效方法建立了一种缝网定量表征方法.以此为基础,采用三线性流理论建立适用于新疆吉木萨尔页岩油藏裂缝网络井的试井模型,并获得裂缝网络井的不稳定压力响应特征.最后,针对吉木萨尔页岩油藏8口压裂水平井,开展了模型的实例分析,反演获取其人工裂缝网络的参数.结果表明,在压裂改造后,这些压裂水平井近井地带被改造为网状缝区和压裂受效区.改造区渗透率为130～190 mD,改造区带宽为80～100 m,裂缝网络体积占比约为10％～14％.压裂受效区带宽为90～110 m,受效区渗透率为4～20 mD.通过压裂参数与每段压裂规模的变化规律发现,增加每段压裂注入量,可提高吉木萨尔页岩油藏的压裂改造区和压裂受效区的范围和渗透率.当每段压裂注入量大于1900 m3时,增大注入量对改造区渗透率效果已不明显.考虑到经济效益,每段压裂规模不宜超过1700～1900 m3.此研究工作可为新疆吉木萨尔页岩油藏的压裂施工设计提供了重要的理论参考.
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  四川盆地龙马溪组页岩压后返排率及产能影响因素分析

  郭建成;林伯韬;向建华;钟华

  . 2019, 4(3): 273-287.

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  现有研究对四川盆地龙马溪组页岩压后各因素影响返排率的机理认识不清,返排率影响产能的规律不明朗,无法通过控制返排率控制产量,提高单井产量难度大.本研究基于地质数据、生产数据和施工数据,选取四川盆地龙马溪组WH区块的泊松比、黏土含量、有机碳含量、含气量、孔隙度、脆性指数、地层压力、层厚作为地质因素,水平段长、压裂水平段长、主压裂用液量、加砂强度、施工排量、支撑剂量作为工程因素,通过建立前馈神经网络模型,分析上述两类因素在预测页岩气井返排率时的影响权重,发现泊松比、孔隙度、黏土含量以及压裂水平段长、加砂强度、施工排量分别为地质和工程方面的主控因素.针对主控因素,应用多元非线性拟合,建立以工程指数为响应值、返排率与地质综合指数关系的预测图版;并进一步建立以综合指数为响应值的返排率与产能关系图版.图版分析表明,要注重综合因素对返排率和产能的影响.通过实际生产数据统计发现,四川盆地页岩气井存在最优返排率,达到最优返排率可以使页岩气井产气量最大化.本研究建立的返排率预测图版可有效预测返排率,并通过可控因素最优化返排率使其位于产量最大区间,进而助力提高页岩气井产量.
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  基于量纲分析的优化神经网络模型预测GAGD非混相开发油藏采收率

  陈小龙;李宜强;管错;陈诚

  . 2019, 4(3): 288-299.

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  与传统的注气方式相比,气体辅助重力驱作为新兴发展起来的提高采收率手段以其独特的驱替优势越来越受到国内各大油田的重视.目前国内外有关GAGD非混相开发油藏采收率的预测模型有很多,但模型大多是简单的非线性关系,普遍存在预测精度差的问题.近年来机器学习作为一种新兴手段已经广泛的用于石油工程行业,其中人工神经网络已成为处理复杂非线性回归问题最具潜力的方法.本文基于量纲分析,提出了一种可以有效预测GAGD非混相开发油藏采收率的人工神经网络模型.针对其他文献中鲜有考虑油藏倾角的问题,对量纲参数之一的邦德数利用油藏倾角进行了修正.在此基础上分别利用遗传算法和粒子群算法对模型参数进行优化,得到预测精度最高的优化模型.测试结果表明优化后的预测模型对于数值模拟、物理模拟以及实际油田的采收率预测精度均高于常规的非线性函数预测模型.
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  缝洞型油藏裂缝中泡沫辅助气驱运移特征

  屈鸣;侯吉瑞;闻宇晨;梁拓;马什希;杨景斌

  . 2019, 4(3): 300-309.

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  泡沫辅助气驱是缝洞型油藏极具潜力的提高采收率技术.裂缝作为缝洞型油藏流体的主要流动通道,在岩溶成藏过程中以"等径"和"变径"形式发育.为了系统地研究泡沫辅助气驱在缝洞型碳酸盐岩油藏裂缝介质中的流动特征及驱油效果,本文设计了不同开度的等径、变径裂缝相似模型和微观可视化模型,开展泡沫辅助气驱物理模拟实验.结果表明:小开度裂缝中,泡沫辅助气驱容易形成气液段塞,气体被微小压缩后易突破泡沫段塞形成气体优势通道;大开度裂缝中,泡沫以多个微小段塞的形式堆积,产生堆积叠加效应,驱油效果优于比小开度裂缝;在变开度裂缝中,泡沫段塞随裂缝开度变化而发生形变,泡沫堆积程度越高,则稳定性越强,提高采收率效果越好.泡沫前缘有4种类型:微尺度泡沫伴随堆积型、小尺度泡沫堆积型、中尺度泡沫轻微变形型、大尺度泡沫严重变形型,它们的稳定性依次递减.在亲油性裂缝中,泡沫前缘气液界面的流动基本符合Poiseuille速度分布,随着弯曲液面附加压力不平衡逐渐加剧,气相逐渐突破气液界面的趋势明显.
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  基于多种智能算法的腐蚀天然气管道可靠性评价方法

  何蕾;温凯;吴长春;宫敬

  . 2019, 4(3): 310-322.

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  天然气管道地理环境复杂、运行工况多变,以蒙特卡罗模拟为代表的不确定性仿真是目前腐蚀管道可靠性评价的主要方法.然而天然气管道高设计可靠度特性所带来的高次模拟问题,使蒙特卡罗模拟十分耗时.为解决这一问题,本文采用神经网络算法取代蒙特卡罗模拟的可靠性评价方法,建立管道基本参数与可靠度的非线性模型.针对目前神经网络算法应用过程中存在的先验信息与神经网络模型的融合问题,本文创新性地提出智能优化算法与神经网络算法相结合的方法.该方法能够将腐蚀管道可靠度变化规律融入到建模过程中.建立了从特征变量的选择、样本数据的生成与处理、神经网络模型构建及模型预测效果评价一体化计算流程.在多种工况下采用神经网络模型对管道结构可靠度进行预测,结果表明该模型能够在极短的时间内获得与蒙特卡罗模拟高度近似的评价结果.相比于传统的神经网络模型,该方法建立的模型在可靠度预测准确性及可靠度变化规律的反映能力方面均有大幅度提高.
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  扩孔剂对合成有序孔材料孔径的影响

  刘小妩;李建梅;段爱军

  . 2019, 4(3): 323-334.

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  硅铝基材料因其孔道结构多样、孔径大小易调、比表面积较大、易于通过负载活性金属及嫁接有机官能团等特点,具有调变反应活性及选择性等优势,广泛用作各种工艺过程的催化剂材料.其中,具有较大孔径的有序孔材料对催化反应活性中心位点的分布和反应物、中间物及产物的传质扩散有着重要的影响.本文综述了近年来有序孔材料合成中不同扩孔剂的添加对其孔道结构及物化性质的影响,从化学扩孔,如微孔材料的酸碱后处理;物理扩孔,如在介孔材料合成中添加极性与非极性扩孔剂等方法入手,总结了扩孔剂的作用机理及其对材料性质影响,并对未来利用扩孔剂合成有序孔材料进行了展望,为特种催化剂材料后续的设计及优化改性等提供了信息及方向.