石油科学通报

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《石油科学通报》投稿须知

. 2020, 5(1): 0-0.

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川南地区龙马溪组页岩有机质孔隙差异化发育特征及其对储集空间的影响

高之业;范毓鹏;胡钦红;姜振学;黄志龙;王乾右;成雨

. 2020, 5(1): 1-16.

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页岩储层孔隙结构控制着页岩气的富集和运移,特别是有机质孔隙是页岩气重要的贮存空间,而不同组分有机质内部的孔隙结构特征尚不明确,亟需开展相关研究.本研究以川南地区长宁、泸州和渝西区块龙马溪组页岩为研究对象,开展有机地化和矿物组成分析并划分页岩岩相,利用场发射扫描电镜并结合相关图像处理软件对页岩储层有机质孔隙结构进行定量化表征,利用N2吸附和高压压汞实验对各区块不同岩相页岩样品孔隙结构进行联合定量表征.结果显示,根据有机质孔隙发育程度和特征,川南地区页岩的有机质类型可分为A、B、C、D、E类型,有机质显微组分、矿物组成、异常压力的不同导致有机质的孔隙形态、孔径、面孔率等孔隙结构参数存在较大差异.有机质孔隙差异化发育是导致页岩储集空间不同的重要原因,以B、D类型有机质为主的长宁区块页岩样品孔隙最为发育,以A、B、D类型有机质为主的泸州区块次之,以B、C有机质为主的渝西区块孔隙发育程度最差.本研究成果对完善页岩储层评价,优选有利页岩岩相具有重要的意义.

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基于水平井资料的三维地质建模方法

柳琳

. 2020, 5(1): 17-25.

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以苏里格气田某水平井密集分布区为例,分析水平井资料在三维地质建模中的优势和应用误区.水平井资料具有信息集中且量大的特点,对于提高井间预测的准确性和表征地质体的规律性方面具有优势;但由于水平井资料具有较强的方向性和选择性钻遇砂体的特点,形成了丛聚效应,导致在建模过程中变差函数分析结果与地质认识不符.本文在充分利用水平井数据优势的前提下,提出了两种水平井资料在三维地质建模中的应用方法:一是变程椭圆计算法,该方法是根据变程椭球空间分布特征,利用直井信息求取垂向变程大小,利用两个不同方向的水平井组分别求取两个不同方向的变程大小,进而通过计算求取变差函数,计算结果具有高精度的特点,此方法适用于至少存在两个方向的水平井组的区域;二是水平段数据抽稀法,该方法是有规律的多次均匀抽稀水平段数据,消除丛聚效应,求取多个变差函数,通过统计求取研究区的变差函数,与变程椭圆计算法相比,此方法精度略低,可应用于只存在单一方向的水平井组的区域.

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利用卷积神经网络模型预测致密储层微观孔隙结构

廖广志;李远征;肖立志;秦志军;胡向阳;胡法龙

. 2020, 5(1): 26-38.

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准确地获取储层微观孔隙结构信息对于复杂油气藏勘探开发非常重要,是储层评价和产能预测的基础.目前常用的孔隙结构表征方法大多数是基于物理实验构建的模型,如压汞、铸体薄片、氮气吸附、核磁共振等.这些观测手段的响应机理存在较大差异,在表征方法、有效分辨率、响应范围等方面各不相同,难以在井下测量并应用.深度学习算法在小样本数据建模及预测方面具有较大应用潜力.本文利用灰色关联分析、主成分分析、因子分析和智能聚类等数据挖掘算法对压汞毛管压力数据等进行深度分析,将研究区块的孔隙结构类型划分为5种类别.然后,将常规测井资料作为输入层,实现了单层卷积神经网络和双层卷积神经网络预测储层微观孔隙结构的方法,并将训练模型应用于测试井.研究结果表明,卷积神经网络可以用于预测储层微观孔隙结构,双层卷积神经网络优于单层神经网络模型.而且通过卷积运算可以提取更深层次、更抽象的储层特征.将预测结果和测井解释反映的孔渗特性进行对比,两者一致性较高.双层卷积神经网络模型在测试集上能达到80%以上的预测精度.研究方法为利用岩心分析数据和测井资料进行储层孔隙结构评价提供了一种新思路,对于复杂油气勘探开发具有重要指导意义.

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滨里海盆地东缘中区块碳酸盐岩储层渗透率预测研究

赵培强;李长文;沙峰;张莉莉;毛志强;蒋新宇

. 2020, 5(1): 39-48.

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滨里海盆地东缘中区块石炭系KT-II碳酸盐岩储层孔隙类型复杂多变,导致利用毛管压力曲线准确预测渗透率困难.本文开展了基于毛管压力曲线的Purcell模型、Swanson参数、Capilliary-parachor参数、R25、R35、R50等6种渗透率预测模型在研究区的适用性分析.在此基础之上,以孔隙度和毛管压力曲线特征参数等7个敏感性参数作为输入向量,利用基于粒子群参数优化的支持向量机方法预测渗透率.研究表明,传统的渗透率模型应用效果差,Purcell模型虽然优于其它几种模型,其预测值与测量值间的确定系数仅为0.763;支持向量机方法预测的渗透率效果良好,训练样本、测试样本的预测结果与测量值的确定系数分别为0.917和0.883,且相对误差多小于30%,在一定程度上克服了传统渗透率模型对碳酸盐岩储层适用性差的缺陷,为储层评价提供有效信息.

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大位移井规律性阻卡力学机理与控制措施研究

黄文君;高德利

. 2020, 5(1): 49-57.

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随着大位移井和水平井横向延伸距离地不断增长,裸眼中钻柱力学行为更加复杂,钻柱规律性阻卡问题频发,对安全高效钻进造成严重威胁.本文在经典摩阻扭矩模型基础上考虑接头局部阻卡效应、接头对屈曲临界载荷和接触力的影响等,建立了修正的摩阻扭矩模型.结合规律性阻卡现象的定性分析以及接头局部阻卡力的定量分析,明确了裸眼键槽是导致规律性阻卡的主要原因.计算结果表明,随着裸眼段的延长和机械阻力系数地增大,规律性阻卡问题更加频繁和严重.当机械阻力系数比较大时,接头阻卡和钻柱屈曲存在耦合效应,导致无法继续钻进.为了缓解规律性阻卡问题,需从设计和施工两个方面采取措施.设计方面包括优化井身结构、钻柱组合、导向控制模式等,施工方面包括主动划眼起下钻、安装横向振动减阻器等.

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深水双梯度钻井井口回压实时优化与最大钻进深度预测

王江帅;李军;王烊;柳贡慧;李汉兴

. 2020, 5(1): 58-66.

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为实现更大的钻进深度,本文建立了井口回压实时调节优化模型,模型通过优化实时钻进过程中的井口回压,达到实时优化井筒压力剖面的效果,从而实现更大的钻进深度.通过实例对比了回压恒定和回压实时调节两种条件下的优化结果,并分析了不同钻井参数对回压优化结果和最大钻进深度的影响,研究结果表明:与回压恒定条件下的最优化结果相比,井口回压实时调节优化模型优化了钻进过程中的井口回压,使井筒压力剖面可以更好地适应地层窄安全压力窗口,实现了更大的钻进深度;利用井口回压实时调节优化模型后,可进一步减小随钻井底压差,从而有利于储层保护和钻井提速;相比于空心球注入体积分数和排量,最大钻进深度受分离器与钻头间距和纯钻井液密度的影响更为明显.

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水基页岩抑制剂烷基糖苷季铵盐的页岩强度维持机理研究

徐梓辰;金衍;刘晓敏

. 2020, 5(1): 67-77.

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针对页岩气大位移水平井的防塌问题,通过对页岩微观组成结构的分析,研究了页岩组成矿物遇水膨胀机理,并依据其水化膨胀机理在现有技术烷基糖苷粘土抑制剂的基础上合成了烷基糖苷季铵盐(QASAPG)水基页岩抑制剂,通过滚动回收率、相对抑制率、页岩膨胀、水活度测试、粒度分布等实验方法,评价了烷基糖苷季铵盐的抑制性能.结果表明,烷基糖苷季铵盐的岩屑一次回收率大于94.7%,相对回收率大于99%;相对抑制率达99.9%;页岩膨胀高度降低率达67.3%;水溶液水活度可低至0.67;可显著降低钻井液中亚微米粒子含量表现出优异的抑制性能.研究表明,烷基糖苷季铵盐主要通过嵌入及拉紧晶层、静电及羟基吸附成膜、降低水活度、形成封固层等作用来发挥强抑制性能,此外还通过吸附成膜、降低水活度来发挥抑制性能.研究通过岩石力学强度试验证实了烷基糖苷季铵盐较其他种类的抑制剂可以很好的维持岩石的原有强度不降低的特性.

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煤岩吸附高压甲烷的实验与模型研究

曾泉树;高清春;汪志明

. 2020, 5(1): 78-92.

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吸附是甲烷在煤层中的最主要赋存方式,约占80%~90%.随开发进行,吸附态甲烷不断解吸,并将导致煤岩基质收缩,表现为裂隙的张开和渗透率的改善.基于气体等温吸附仪,开展了不同盆地典型煤样对甲烷的吸附能力测试,分析了甲烷吸附量随温度、压力和煤样工业分析指标的变化规律.认为吸附量随温度增加单调递减,随压力增加先增大后略有降低,在12~15 MPa左右存在极大值.认为固定碳是煤样吸附甲烷的主要成分,水分显著降低了煤样对甲烷的吸附能力.理论方面,对简化局部密度(SLD)理论中的流体状态方程和流固势能函数进行了评价、优选,结合测试数据确定了模型中的特征参数,有效表征了甲烷在煤样上的吸附特征.结合煤样的工业分析结果,建立了狭缝宽度、固固相互作用势能参数、表面积随煤样工业分析指标的变化关系式,拟合误差分别为3.9%、7.7%和10.4%.利用工业分析指标的吸附特征参数表征值计算了甲烷在活性炭上的吸附量,与实验数据的平均相对误差均小于10%,实现了SLD理论的推广应用.

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纳米颗粒在岩石表面吸附—脱附规律研究

姜阿姣;宋兆杰;程婷婷;侯吉瑞;翟浩雅;尚丹森;李玉珍;赵闯

. 2020, 5(1): 93-100.

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低渗透油气藏是我国油气田开发的主体,其特点是孔喉细小、连通性差、毛细作用强,而纳米颗粒由于其尺寸较小,已被应用于提高采收率油田矿场.但是,纳米颗粒在多孔介质中具有较强的吸附性,因此,探索纳米颗粒在多孔介质中的吸附对其在油田开发的应用至关重要.为评价不同类型纳米颗粒在岩石固体表面的吸附损耗程度,本文采用密封振荡平衡法研究了亲水性、疏水性纳米颗粒在石英砂与露头砂表面的静态吸附和脱附规律.实验结果表明:亲水性、疏水性纳米颗粒在岩石表面以物理吸附为主,且为单层吸附,其等温吸附曲线均符合"S"型特征,与Freundlich等温吸附模型拟合度高;亲水性纳米颗粒在岩石表面的吸附能力较弱,脱附后的最终吸附量更小,而疏水性纳米颗粒的吸附—脱附行为与之相反.通过研究纳米颗粒在固体岩石表面的吸附—脱附规律,可为油田现场合理认识与应用纳米驱油技术提供理论指导.

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大口径天然气长输管道状态空间模型的适用性分析

殷雄;温凯;谢萍;闪向营;夏子杰;宫敬

. 2020, 5(1): 101-113.

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天然气管道系统的仿真是利用管道流体所遵循的偏微分方程组通过数值解法求解,时间和空间上的划分精细程度,对仿真结果有很大的影响.本文提出采用状态方程这种在控制理论中常用的模型,对管道水力特性进行建模分析.该模型是一种集总参数模型,在建模过程中进行了一定的近似和线性化处理,所以需要对模型的适用性进行分析.选取管段长度是建模时需要考虑的重要因素,选取管段长度过短,会导致整体模型模块过多,建模复杂;而长度过长则会导致模型失真.本文以管径为1016 mm的天然气管道为例,在管道流动基本方程的基础上,推导管道的状态方程表达式.通过状态空间模型与商业软件仿真的对比分析,从模型的适用性和鲁棒性两方面,说明了本文提出的状态空间模型能够较好的描述1016管径下管道流动特性,从而为天然气管道的控制分析打下模型基础.

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人工神经网络预测管道冲蚀速率研究进展

王雨墨;李彦博;李晓平;艾迪辉;昝林峰;王维嘉;王孟欣;宫敬

. 2020, 5(1): 114-121.

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本文系统综述了近年来采用人工智能方法对固体壁面受固体颗粒冲击摩擦导致质量损失现象的研究成果,回顾了现有的理论与实验研究结论,分析了人工智能方法的优势及与传统研究方法的互补性.从数据来源的角度分类,讨论了以实验数据为基础及以CFD模拟为基础的人工神经网络方法预测结果.同时,简要介绍了最新的应用支持向量机、随机森林等方法进行冲蚀研究的案例.近年来的研究结果表明,人工智能方法在管道冲蚀现象的研究中具有很高的应用潜力,将在未来管道完整性管理水平的提升及管道智能化建设的加速中发挥重要的作用.

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催化裂化提升管进料混合区内固含率的动态特征及聚团行为

闫子涵;范怡平;卢春喜;徐春明

. 2020, 5(1): 122-131.

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在大型冷模实验装置中,采用PV-6D型光纤颗粒浓度测量仪获得催化裂化提升管进料混合区内固含率的动态数据,结合提升管内颗粒聚团的传统分析方法,获得进料混合段内颗粒聚团时间分率的分布,以此为基础对比分析油剂并流和逆流接触两种条件下的颗粒聚团特征.结果表明,当射流斜向上时(油剂并流接触),主射流影响区和二次流影响区内的瞬时固含率存在较大波动,且聚团时间分率较高,表明射流二次流对该区域的气固流动产生较大影响;反之,当射流斜向下时(油剂逆流接触),各径向位置瞬时固含率的波动均不大,表明油剂间的混合较为均匀,原料射流容易与催化剂颗粒充分接触,同时聚团相的时间分率显著降低,有利于提高油剂间的接触和反应效率.

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化石能源勘探开发经济评价的文献计量及可视化分析

彭斐;罗东坤;尹成芳;祁彬彬

. 2020, 5(1): 132-140.

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化石能源勘探开发经济评价是保证企业可持续发展的基础.本文采用文献计量、可视化方法,提取基于CNKI期刊库研究相关领域论文的发文时间、来源期刊、作者、机构、关键词等信息,借助Matlab平台,统计词频,利用共词分析法,建立作者、机构、关键词的共现矩阵,最后借助VOSviewer生成网络聚类图,分析作者、机构合作网络,利用关键词密度图对研究主题前沿进行综合分析.整体上,目前煤层气、页岩气等非常规资源的经济评价关注度较高.从合作关系网络分析来看,今后高校与科研院所中的高影响力研究者,应优化资源配置,着力加强沟通,争取更多跨界合作,进一步落实科技成果转化,使得我国化石能源勘探开发经济评价为科学决策提供有利保障.

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