2022年, 第7卷, 第3期　
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  西湖凹陷平湖斜坡构造带油藏成藏期次厘定

  倪智勇;张紫东;李思澎;陈践发;张涛;刘金水

  . 2022, 7(3): 281-293.

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  西湖凹陷位于东海陆架盆地东北部,是我国近海油气勘探前景最好的含油气构造之一,以天然气资源为主.近年来随着勘探程度的逐渐深入,发现西部斜坡构造带具备油藏勘探的巨大前景.该地区地质条件复杂,并非连续沉降盆地,经历了多次抬升-埋藏过程.复杂的成藏过程导致准确厘定油藏成藏时代和期次存在困难.本文通过流体包裹体测温-埋藏史结合方法以及地质类比法,综合分析了西湖凹陷西部平湖斜坡构造带油藏的成藏历史.研究结果表明,西部斜坡带平湖组储层发育两期颜色不同的烃类包裹体,一期为发淡黄—黄绿色荧光的烃类包裹体,捕获温度在157～173℃之间;另一期为发蓝白色荧光的烃类包裹体,捕获温度在169～191℃之间.结合埋藏史模拟结果,厘定平湖斜坡带存在两期成藏,第一期成藏时间约为15～13 Ma,第二期成藏时间约为2～0 Ma.地质类比法研究表明,自中新世(17～15 Ma)起,平湖斜坡带平湖组烃源岩即进入生烃门限,开始供烃,龙井运动虽然造成了区域性的地层抬升,但烃源岩埋深一直处于生烃门限以下,可以持续供烃,与流体包裹体研究结果一致.研究表明,西湖凹陷平湖斜坡带的生排烃期和构造运动共同决定了储层矿物中保留了两期不同荧光颜色的油包裹体,流体包裹体所反映的两期成藏时代,分别对应于原油进入储层的最早时代和大规模充注的时代.龙井运动为油藏晚期聚集创造了有利条件,早期原油充注强度低,晚期的原油充注是该区油藏成藏的关键期.
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  南华北盆地太康隆起太原组砂岩储层致密成因及天然气充注特征

  屈凯旋;郭少斌

  . 2022, 7(3): 294-308.

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  南华北盆地晚古生代时与鄂尔多斯盆地同属于华北克拉通盆地的一部分,发育广泛的石炭-二叠系煤系地层.其中,太原组不仅是重要的烃源岩层,而且具备良好的致密砂岩气等非常规天然气成藏条件.然而,关于砂岩储层的研究目前尚处于早期阶段,砂岩储层的特征、致密成因和天然气充注特征等一系列关键性问题仍然缺乏详细的研究.本文综合利用铸体薄片、扫描电镜、物性分析、X射线衍射、流体包裹体等实验测试方法研究了南华北盆地太康隆起太原组致密砂岩储层的岩石学特征、成岩特征及成岩作用下孔隙度演化历史,确定了储层致密时间和成因,同时结合地层埋藏史-热演化史,恢复了致密砂岩储层中天然气的充注过程,最终确定了砂岩储层的致密-气体充注之间的耦合关系.研究结果显示:太原组致密砂岩储层主要经历了压实、胶结和溶解等多种成岩作用,当前处于中成岩阶段B期,孔隙类型以次生溶蚀孔隙、黏土矿物晶间微孔和微裂缝为主.通过定量分析不同类型成岩作用对孔隙度的影响,确定压实作用是导致储层致密最主要的因素,造成储层原生孔隙度从38.6％降低了31.01％,黏土矿物、碳酸盐矿物及硅质胶结作用仅使孔隙度损失7.27％,长石、岩屑等颗粒溶蚀作用增孔能力有限(仅为3.28％);孔隙度演化恢复结果表明太原组砂岩储层在中成岩A期的晚期(晚三叠世)开始进入致密阶段.通过对流体包裹体的类型和成分分析,确定太原组砂岩经历过单期次的气体充注过程.含烃盐水包裹体均一温度与地层埋藏史-热史对比结果表明气体充注对应地质时间为229～213 Ma,对应地质历史时期为晚三叠世,与储层致密化时间基本一致,表明太原组砂岩储层属于"边致密边成藏"型储层.
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  珠江口盆地白云南洼珠海组陆架边缘三角洲储层发育特征与主控因素及有利储层预测

  舒梁锋;张丽丽;雷胜兰;高中亮;韩霄;于飒

  . 2022, 7(3): 309-320.

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  陆架边缘三角洲既是全球深水储层研究的热点对象,也是我国南海深水油气勘探的重要目标.基于对珠江口盆地白云南洼珠海组已钻井、薄片及物性分析,剖析了陆架边缘三角洲储层基本特征,明确了储层发育的主控因素并预测了有利储层分布.研究表明:珠海组各层段均发育三角洲储层,珠海组六段和五段发育陆架三角洲储层,珠海组四段至一段形成陆架边缘三角洲储层,其物性较好,随埋深增大储层物性整体变差.珠海组一段和二段物性最好,为中-高孔、中-高渗储层;珠海组三段和四段储层物性次之,为中-高孔、特低-高渗;珠海组五段和六段储层物性最差,为低孔、特低-低渗.珠海组陆架边缘三角洲储层发育由沉积相带、压实作用和盆地高热流背景联合控制.其中沉积相带提供储层物质基础,优质储层主要发育于陆架边缘三角洲前缘高能相带和近端深水扇,远源相对深埋的深水扇物性变差;压实作用主要发生在珠海组六段和五段,陆架边缘三角洲主体发育时期压实作用不明显;白云南洼古热流值高,促使成岩作用加速,储层物性快速变差,但也易形成次生溶蚀带."热盆优相"型储层为珠海组油气勘探的最有利储层,主要为珠海组三段至一段的陆架边缘三角洲和深水扇砂体,其中珠海组一段三角洲前缘和深水扇的规模大、物性最好,而珠海组五段和六段油气勘探则应聚焦于优相次生孔隙发育带.
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  岩石热导率影响因素实验研究及其对地热资源评估的启示

  朱传庆;陈驰;杨亚波;邱楠生

  . 2022, 7(3): 321-333.

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  双碳背景下,作为清洁可再生能源的地热在能源结构中的地位逐渐受到重视.热传导是地球向外界散发热量的最主要方式,岩石热导率对研究地温场和评估地热资源量具有重要作用.为了定量认识岩石热导率及其影响因素,采用瞬态平板热源法测量了135件岩石样品的热导率,并测量了部分样品的孔隙度、密度和矿物成分.测量结果表明典型岩石中,火山岩热导率最小,碎屑岩与侵入岩热导率接近,碳酸盐岩的平均热导率最大,侵入岩、火山岩、碎屑岩和碳酸盐岩的热导率分别为介于1.62～4.00 W/m·K,1.09～2.07 W/m·K,1.52～5.23 W/m·K和2.34～6.55 W/m·K,4类岩石样品的热导率平均值分别为2.54±0.53 W/m·K,1.50±0.24 W/m·K,2.77±0.83 W/m·K和4.21±1.28 W/m·K.热导率与岩石组构关系密切,矿物是影响热导率的重要因素,高热导率的石英含量可以明显影响侵入岩和碎屑岩热导率,白云石含量明显影响碳酸盐岩热导率;碎屑岩的热导率与孔隙度负相关,较大的孔隙度范围,岩石热导率随着孔隙度升高而下降,在较小的孔隙度范围内该趋势不明显;岩石热导率和密度具有正相关性;热导率的各向异性主要由岩石的层状构造导致,块状结构侵入岩的热导率基本没有各向异性,层理发育的岩石有明显的各向异性,各向异性系数从1.08到2.08.低热导率盖层对地热资源聚集具有重要作用,使地下深处来的热量聚集于盆地盖层底部和基底的顶端,造成热储上部较高的温度分布.研究结果为认识岩石组构对热导率的影响以及深部温度场和地热资源评价中岩石热物性参数的建模问题提供了参考.
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  基于孔隙纵横比谱反演的饱和岩石宽频段岩石物理模型

  韩旭;王尚旭;刘浩杰;刘韬;唐跟阳

  . 2022, 7(3): 334-342.

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  对于常规砂岩,速度主要受孔隙度、矿物成分和孔隙流体控制.然而,实验测量结果表明,岩石的孔隙结构同样是岩石的弹性参数的主要控制因素之一.岩石微观孔隙结构特征不仅影响岩石的弹性参数,也决定了流体饱和岩石中流体流动造成的频散与衰减效应.Gassmann理论模型忽略微观孔隙结构影响,往往不能解释岩石弹性性质的压力和频率依赖性,本文则对K-T模型进行扩展来表征压力对流体饱和岩石的弹性模量的影响,在此基础上,将喷射流模型计算的频变流体体积模量带入到K-T模型中建立岩石的频率依赖性.首先,基于速度-压力变化曲线与孔隙结构参数的函数关系,利用实测超声速度数据来反演孔隙纵横比分布及其孔隙度(即孔隙纵横比谱);其次,将干燥硬孔隙加入岩石基质,基于K-T等效介质模型计算岩石干骨架弹性模量,并带入流体频变体积模量,计算加入饱和软孔隙后的岩石"干骨架"的弹性模量;最后利用Gassmann流体替换理论计算硬孔隙中饱和流体的弹性模量.为了验证模型的准确性,对一块饱油致密砂岩样进行超声速度测量并与该模型预测结果相对比,结果表明相比于Gassmann模型,新模型能更好的解释测量结果,且能预测饱和岩石的速度的压力和频率依赖性.实际测量和建模结果表明,压力和频率的影响是耦合的,因为它们通过孔隙的微观结构相互连接.该模型不需要多余的拟合参数,所有参数均由实验室测量和推导,提高了理论建模的准确性.改进模型可用于描述饱和岩石宽频带内弹性频散和衰减,如果能通过地震数据反演获得干燥和饱和状态的弹性模量,则该模型可用于提取岩石孔隙微观结构和流体特性.
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  干热岩地热资源开采技术现状与挑战

  李根生;武晓光;宋先知;周仕明;李铭辉;朱海燕;孔彦龙;黄中伟

  . 2022, 7(3): 343-364.

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  干热岩地热是一种具有独特优势的清洁可再生能源,具有储量大、分布广、低碳环保、稳定高效等特点,实现干热岩地热资源的高效开发对于推动我国能源结构转型和绿色低碳发展具有重要意义.本文从干热岩地热资源分布和成因类型出发,介绍了我国干热岩地热资源禀赋和热源机制,阐述了干热岩地热的主要开采方式和国内外研究现状,结合已建和在建的增强型地热系统(EGS)示范工程,系统剖析了干热岩EGS开采所面临的钻井建井、压裂造储及取热优化3大挑战,并从基础科学研究层面给出了未来攻关思路:以"岩体表征—钻井建井—压裂造储—流动取热—集成调控"为主体路线,探究干热岩破碎动态力学响应特征与缝网连通机理,阐明热储取热过程中热—流—固—化多场耦合关联机制,形成干热岩钻井建井、压裂造储与取热调控理论及新方法,为干热岩地热资源高效开采奠定理论和方法基础.
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  暂堵转向压裂关键技术与进展

  周福建;袁立山;刘雄飞;王博;李明辉;李奔

  . 2022, 7(3): 365-381.

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  暂堵转向压裂是非常规油气资源开发过程中的重要增产改造手段之一.通过对国内外暂堵转向压裂技术文献的整理,从暂堵转向压裂机理、材料和工艺3个方面对暂堵转向压裂技术的发展进行了总结.首先,暂堵转向压裂过程包括3个关键步骤:暂堵剂运移、封堵、裂缝转向.不同暂堵剂颗粒的运移分异行为影响了其后续的封堵过程,进而影响新缝的开启,三者紧密相连.其次,在现场应用的暂堵剂种类繁多,包括固体颗粒、纤维、凝胶、泡沫等类型,需要根据储层特征优选适合的暂堵剂,特别是考虑其耐温性、降解性以及承压能力.目前,可降解颗粒和纤维暂堵剂是主流的发展趋势.最后,暂堵转向压裂技术具有广泛的应用场景,其效果得到多种监测手段的证实.在作业过程中需要根据暂堵剂类型的差异采用不同的加注方式,暂堵剂用量和加入时机可根据管外光纤、高频压力监测等多种先进技术手段进行优化设计.随着这些先进技术的应用与推广,暂堵转向压裂作业终将实现实时调控与优化.
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  径向井降压开采天然气水合物实验研究

  张潘潘;张逸群;王玮;王天宇;穆总结;田守嶒

  . 2022, 7(3): 382-393.

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  天然气水合物是一种清洁高效的潜在替代能源,开采效率低下严重制约着该资源的商业化利用.径向井技术是一种新提出的用于提高天然气水合物产能的手段.本文针对富气相环境下和富水相环境下的含水合物沉积物分别开展了直井和径向井降压开采实验研究,评估了径向井技术开采天然气水合物的有效性.研究结果表明:降压开采富气水合物试样时,由于实验尺度较小且试样渗透率相对较高,采用直井和径向井降压开采时压力传播规律相似,产气行为几乎相同.降压开采富水水合物试样时:降压开采结束时径向井累计产气量和累计产水量同直井相比分别提高20.16％和38.98％;径向井作为高导流能力通道可以增大水合物沉积物中的泄流面积,促进压降向反应釜内部传播,提高水合物分解速率;此外,径向井开采时反应釜内温降幅度更大,这为水合物分解提供了更多显热,进一步提高了水合物开采效率.
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  拟合函数—神经网络协同的页岩气井产能预测模型

  胡晓东;涂志勇;罗英浩;周福建;李宇娇;刘健;易普康

  . 2022, 7(3): 394-405.

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  气井产能预测是气田开发的一项重要任务.而页岩气生产受地质和生产中诸多因素影响,非线性特征强,传统基于机理的产能预测方法难以综合且准确表征多维度和多结构类型的产能影响因素,难以快速求解页岩气压裂后生产动态.针对这一问题,基于LSTM和DNN神经网络,本文提出了一种新型的拟合函数—神经网络协同的页岩气井动态产能预测模型.首先,通过数据维度重组,将目标井前期的产量、压力等时序参数与用液强度、加砂强度、总含气量、脆性矿物含量等静态产能控制参数混合构建数据集,以实现目标井后期生产曲线的预测.其次,基于现场真实日产气量数据,利用Arps产能曲线拟合模型对同区块的邻井产能数据进行特征筛选,以间接加入含产能递减规律的弱物理约束;基于实际工况下单日生产时间与产量的强相关性,于神经网络模型内部加入强物理约束,进而提高本文模型的产能时间序列预测精度和局部稳定性.基于本文模型,对我国某页岩气区块进行未来产能曲线预测,并对预测结果进行k折交叉验证.其中,分别讨论了神经网络模型参数、产能控制参数和时间步长等因素对于模型精度的影响.结果显示,本文模型具有较高的准确率.在邻井生产数据样本较少情况下,该模型仍可以通过用液强度等静态产能控制参数和目标井前期生产、压力曲线捕捉较多的生产特征.本文为老井压裂效果评价和新井生产参数优化具有一定指导意义.
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  致密砂岩储层孔喉结构研究进展

  刘广峰;王连鹤;孙仲博;王俊涛;姜帆

  . 2022, 7(3): 406-419.

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  产状、大小分布和连通性等微观孔喉结构决定了致密砂岩储层的物性和油气水渗流特征,其定量和科学表征对储层评价和渗流机理研究具有重要意义.系统总结了图像型和反演型2类10种主要孔喉结构测试技术的原理、特点与适用性,分析了致密砂岩孔喉大小、分形、连通性及网络结构等特征及其表征方法,讨论了基于应力变化的动态孔喉结构特征、基于孔喉结构特征的提高采收率技术等2方面研究趋势.致密砂岩孔喉尺度跨度大且结构复杂,需综合采用多种测试技术与表征方法以全面准确厘定孔喉结构特征;随着开发过程中油气藏压力的降低,孔喉结构发生动态的变化;较大喉道及其连通的孔隙体积是决定储层渗流能力及开发效果的关键因素;降低可动喉道半径是提高喉道波及效率、提升致密储层开发效率的重要途经.动态孔喉结构的表征方法及相应的渗流特征、降低可动喉道半径下限的方法尚需开展深入研究.
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  锥直型喷嘴内近壁处流动特性的大涡模拟

  姜天文;黄中伟;李敬彬

  . 2022, 7(3): 420-428.

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  射流喷嘴被广泛应用于管道清洗、辅助破岩、射流成孔等石油工业中领域.锥直型喷嘴作为应用最为广范的喷嘴类型而被研究.其整体流动状态与阻力对近壁处流动状态敏感.喷嘴近壁处流动状态对喷嘴整体流动状态和流动阻力影响较大.本文采用大涡模拟模型对喷嘴内流场进行数值模拟.对喷嘴内速度场分布、速度梯度、壁面压力、壁面剪切力、壁面摩擦阻力系数进行分析,得出了以下结论:收缩段处速度分布由抛物线型转变为"M"型,并在近壁处出现峰值;在收缩段入口处附近发生边界层转捩,出现漩涡;在收缩段出口、直管段入口处附近出现边界层转捩与分离,在该处速度梯度、壁面剪切力、壁面摩擦阻力系数均出现峰值;直管段近壁处周期性出现有序涡结构,并在壁面处表现为剪切力、速度梯度、摩擦阻力系数的周期性波动,与近壁处流动状态涡结构的周期性出现相互佐证;整个喷嘴流动阻力大部分产生在喷嘴直管段内,涡流的出现降低壁面摩擦阻力系数,在喷嘴减阻时可考虑优化喷嘴收缩段到直管段过渡的轮廓,亦可考虑在直管段内进行被动减阻设计.通过对喷嘴内近壁处流动特性阐述,分析了喷嘴内流动摩擦阻力的产生位置及原因,能够为进一步为优化喷嘴结构、降低喷嘴流动阻力提供理论支撑.
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  水合物开发储层温度场扰动研究

  董京楠;班凡生;车阳;曲帅;王子健;刘智强

  . 2022, 7(3): 429-434.

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  天然气水合物的开采过程中,水合物会发生相变,不仅会降低岩石的强度,同时相变分解会吸收大量的热,从而对储层的温度场产生扰动.这与多孔介质中的冻融现象本质相同,根据Gibbs-Thomson方程,孔隙中的相变温度不再是一个定值,而是与孔隙的尺度有关,即小孔中的固态晶体先于大孔发生相变.同时,相变过程中热量以潜热形式转化,并不会引起温度的变化.针对这些特点,将理论公式中的潜热与比热考虑成等效热容,从而建立了带相变的热传导控制方程.控制方程中含冰量与温度间的关系可由孔径分布曲线得到.在这个理论模型的基础上,考虑了热对流边界条件,模拟了地层岩石温度随时间的变化规律.模拟显示储层的升温曲线有明显的平稳段,即温度随时间几乎不变化.分析同时进一步表明,该温度平段的位置和长度是由孔隙大小分布决定的.
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  长输油气管道安全与完整性管理技术发展战略研究

  董绍华;袁士义;张来斌;胡瑾秋;陈怡玥

  . 2022, 7(3): 435-446.

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  长输油气管道作为我国油气战略通道的关键组成部分,保障其高效平稳运行对能源安全意义重大.为积极应对长输管道完整性发展需求,本文围绕发展进程、研究热点、我国发展现状与存在的瓶颈进行分析,从关键技术与科研支撑条件两个层面提出发展规划.在技术层面上实现管道全生命周期覆盖,高精度缺陷检测、风险管控、应急智慧决策以及智慧管道信息安全保障等核心技术全面应用;提高核心装备国产化,在我国及海外油气管道全面应用自主研发系统及关键设备.在管道完整性管理体系、体制机制建设与安全立法等政策方面给予支持,同时持续人才培养与实验室建设的稳定科研投入、加强成果推广应用、加强科技交流合作,更好地保障管道完整性技术发展与完善.
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  考虑运行平稳性的成品油管道调度方法

  涂仁福;徐宁;刘静;黄晓茵;廖绮;梁永图

  . 2022, 7(3): 447-456.

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  成品油管道调度计划是管道完成输送任务的重要运行依据,除了要保障按时、按量地将油品输送到沿线站场外,还应尽量维持管道的平稳运行,提高管道调度整体服务质量.目前,对于采用集中分输工艺的成品油管道,已有国内外调度计划制定研究尚无法将管道运行平稳性因素纳入考虑范围.而且,部分文献证实,若仅以水力约束的方式控制管道流量,会引起管段流量在某一范围内波动频繁的问题,进而会削弱管道运行安全性,致使研究成果脱离工程实际,鲜有落地应用.本文针对单源多汇的成品油管道,在现有研究的基础上,引入了流量波动系数、操作次数上限等适应于集中分输工艺的关键参数,并基于离散时间表达方法提出优化策略.此后,对站场分输工艺、管段运行流量、批次跟踪、预估下载量、下载偏差以及流量偏差等约束进行考虑,并以下载偏差和运行流量波动最小为目标函数,结合现场在相邻站场操作时间节点上改变本站下载流量的人工编制计划经验,构建了管道调度计划自动编制模型,实现了考虑运行平稳性的成品油管道调度计划的快速制定.所建模型应用于我国包含9座站场的某实际成品油管道,在2分钟内能够准确求解出该管道月调度计划;调度计划充分考虑了该管道全分输工艺、一次性下载要求,满足通用性要求;求解结果在运行过程中的正常流量波动占比90％,油品需求偏差控制在-3.23％～3.65％以内,具有较强的工程实用性.本研究成果对于采取集中分输工艺的成品油管道运行企业,在制定调度计划时具有一定的指导意义.