2022年, 第7卷, 第4期　
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  东胜气田锦72井区下石盒子组砾质辫状河沉积特征

  刘钰铭;陈儒贤;赵丁丁;张占杨;王菁;侯加根

  . 2022, 7(4): 457-474.

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  辫状河砂体是我国油气田广泛分布的含油气储层,其中砂质辫状河研究较为成熟,而对砾质辫状河的沉积特征及沉积模式认识明显不足,这给油气藏开发带来很多困难.本文以鄂尔多斯盆地北缘东胜气田锦72井区下石盒子组为研究对象,综合利用岩心、录井、测井及地震等资料,研究了不同类型砾质辫状河沉积的岩相组合、砂体分布样式及沉积模式.结果表明:下石盒子组共发育3种类型砾质辫状河沉积,沉积微相主要包括心滩、辫状河道、泛滥平原、边滩及溢岸.盒1段东侧发育间歇性、水深较浅的砾石床辫状河沉积,以单个岩相厚度薄、纵向变化快、辫状河道及心滩规模大为特征,砂体平面呈宽的连片状、纵向为切叠式配置为主、连通性好.盒1段西侧发育常年性、水深较深的砾石床辫状河沉积,以单个岩相厚度较大、纵向变化较慢、辫状河道及心滩规模中等为特征,砂体平面呈较宽的连片状、纵向为接触式或切叠式配置、连通性较好.盒2和盒3段发育水动力较弱的砾质游荡河沉积,以细粒岩相厚度较大、河道及心滩规模较小为特征,发育类似于曲流河的"二元结构",砂体平面呈窄条的带状、纵向以独立式配置为主、连通性较差.最终结合古地貌、物源供给、古气候等建立了3种类型砾质辫状河的沉积模式,该研究不仅可以丰富粗粒致密砂岩储层沉积理论,还能够为砾质辫状河储层的开发提供借鉴.
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  基于动静资料的底水油藏隔夹层刻画及剩余油挖潜研究 ——以CFD11-X油田NgⅢ下油组为例

  侯东梅;牟松茹;周军良;张文童;权勃

  . 2022, 7(4): 475-486.

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  渤海CFD11-X油田NgⅢ下油组底水油藏全部采用水平井开发,目前已进入特高含水阶段,迫切需要进一步提升隔夹层的刻画精度,明确不同类型隔夹层对剩余油分布的影响,指导后续剩余油高效挖潜.针对研究区地震资料分辨率低、钻井资料少且以水平井资料为主的现状,综合运用钻、测井及生产动态资料,动静结合开展隔夹层及剩余油研究.研究区NgⅢ下油组隔夹层主要为泛滥平原、河道顶部泥质沉积,不同基准面旋回控制下由于河道切叠程度不同使得隔夹层特征存在差异,根据遮挡特征隔夹层细分为全遮挡、半遮挡、无遮挡型,分别发育于孤立型单砂体、堆积垂叠型复合砂体、切割垂叠型复合砂体中,油井动态天然水体驱动响应类型对应为似边水驱、边水-底水混合驱、原生底水驱.NgⅢ下油组底水油藏在现有水平井开发井网下,纵向受隔夹层遮挡影响,顶部、中部、下部剩余油均不同程度富集,平面受隔夹层分布及井控程度影响,剩余油主要发育于低井控区、开发井井间、局部构造高部位、隔夹层遮挡区.研究成果成功指导了NgⅢ下油组底水油藏的水平井加密挖潜实践,也可供国内外类似底水油藏剩余油的挖潜借鉴.
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  基于双向长短期记忆神经网络的水平地应力预测方法

  马天寿;向国富;石榆帆;桂俊川;张东洋

  . 2022, 7(4): 487-504.

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  水平地应力是井壁稳定分析和水力压裂改造的关键基础参数,但深部地层地质环境复杂且隐蔽,使得水平地应力的准确快速预测难度较大.考虑到传统测井解释和神经网络模型难以描述测井数据与地应力之间的空间相关性,提出采用一种基于双向长短期记忆神经网络(BiLSTM)的水平地应力预测方法;以四川盆地CL气田两口直井为例,将两口直井分别作为训练井和测试井,通过训练井建立测井参数与地应力之间的非线性映射关系,实现对测试井水平地应力的预测;结合测井参数相关性和实际地质含义,分析了不同测井参数组合模式下水平地应力的预测效果.研究结果表明:①对比测井解释和岩心差应变测试结果发现,垂向地应力测井解释误差为0.39％,最大水平地应力测井解释误差为0.18％～0.64％,最小水平地应力测井解释误差为0.29％,说明测井解释与实际地应力吻合较好;②工区地应力大小排序为垂向地应力>最大水平地应力>最小水平地应力,属于潜在正断层应力状态;③水平地应力与垂深、密度和自然伽马呈较强的正相关关系,与纵波时差、井径、补偿中子和横波时差呈负相关关系;④不同的测井参数组合对水平地应力的预测效果不同,其中最优的测井参数组合为垂深、井径、密度、补偿中子、自然伽马、纵波时差;⑤通过正交设计实验,确定了最优超参数取值方案,其预测得到的最大和最小水平地应力平均绝对百分比误差分别为0.48‰和0.50‰.结论认为,BiLSTM模型能够有效捕捉测井参数随深度的变化趋势和测井参数的前后关联信息,可以实现水平地应力的精准预测.
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  松辽盆地北部中央古隆起带基底储层AVO特征模拟及时频特征分析研究

  姜传金;戴世立;张广颖;陈鸿安;李本彬;王海娇

  . 2022, 7(4): 505-514.

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  中央古隆起带位于徐家围子断陷和古龙断陷之间,是长期继承性发育的古隆起.由于中央古隆起带基岩潜山勘探面积大,油气成藏条件好,是目前风险勘探探索的重点领域之一.中央古隆起带基底的岩性主要为花岗岩和变质岩,但由于储集层复杂,储层物性较低,以裂缝为主,勘探程度低,对裂缝型储层地震响应的研究较少.本文针对中央古隆起带基底风化壳地层结构,利用岩石物理、测井、地震解释等成果,明确基底风化壳地层地球物理参数特征,建立基底地层地质模型,利用粘弹性波动方程模拟不同含气饱和度地层的AVO响应和地震波场,明确中央古隆起带基底盖层—风化淋滤层界面、风化淋滤层—裂缝层界面、裂缝层—内幕界面的AVO曲线都基本表现为反射振幅与偏移距成负相关关系,含水饱和度为100％时,反射振幅是最大的,当含水饱和度变为50％和0％时,振幅明显下降,说明当风化淋滤层中含气时,振幅会发生相对明显的下降.基于基底风化壳地质模型正演模拟地震记录并时频分析,明确当地层100％含气时,T5强时频谱之下出现的弱时频谱相比100％含水的要强.整体上,基底风化壳储层含水和含气的AVO特征和时频特征存在差异,可以作为流体识别的可能指标.
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  基于Zoeppritz方程的纵横波联合反演方法及应用

  胡鑫;王国权;刘俊洲;支丽霞;陈双全

  . 2022, 7(4): 515-531.

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  利用叠前道集数据进行叠前地震反演已经成为油藏储层预测及流体检测常用的技术手段.特别是对于致密油气、页岩油气等非常规油气藏的勘探开发,利用叠前地震反演进行地球物理"甜点"储层预测与描述是研究的热点及难点.常用的叠前地震反演方法是基于Zoeppritz方程的线性化近似式,且主要利用反射纵波数据.考虑到近似方程有着小角度入射的条件限制,对远偏移距数据不适用,而远偏移距数据有利于提高弹性参数反演精度,正演时近似方程与精确Zoeppritz方程存在误差,反演过程中累计误差会降低反演精度,因此使用精确Zoeppritz方程可以有效提高反演精度.为了提高叠前地震反演的适定性,本文提出了利用精确Zoeppritz方程解析表达式的反演方法,避免引入Zoeppritz方程近似式的限制条件,极大提高了叠前地震反演的精度,同时反演中联合使用了反射纵波及转换波数据.联合纵波与转换波数据进行反演,通过增加地震叠前反演中的输入信息,提高反演结果的准确度.而且,基于精确Zoeppritz方程的纵横波联合反演得到更准确的纵波速度、横波速度和密度三个参数,可以更好地对油气藏储层进行描述,确定油气藏的有利"甜点"区.同时,反演计算中采用IRLM方法,解决叠前多参数反演的强非线性和不适定问题,提高IRLM反演方法的抗噪能力.最后,通过合成数据及实际数据的应用,反演结果验证了反演方法的适用性,而且该方法抗噪性强,能够进行实际数据的应用.
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  基于连续划痕实验确定复杂地层岩石强度参数的方法研究

  刘洪涛;薄克浩;金衍;卢运虎;朱金智;张震;张峰

  . 2022, 7(4): 532-542.

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  岩石黏聚力和内摩擦角是进行井壁稳定和水力压裂研究的关键参数,目前常通过多组标准岩样的压缩剪切破坏实验进行评价(常规压缩实验,国际岩石力学学会标准).但由于其制样要求复杂,对于取样困难的复杂岩体强度参数评价并不适用.基于塑性破坏模式下尖、钝刀头破岩力学模型,结合摩尔库伦破坏准则,建立了基于刀头破岩载荷确定岩石粘聚力和内摩擦角的力学模型;利用连续划痕实验设备,通过对划痕顺序间干扰性、划痕位置间替代性及不同刮深划痕破岩模式进行研究,形成了准确获得刀头破岩载荷曲线的划痕参数设置方法和划痕实验流程.分别利用新方法与常规三轴压缩法,对中国西部某油田吉迪克组泥岩进行了强度参数评价,对比发现两者测试结果基本保持一致,证实了新方法是可靠的.新方法制样简单,能够进行复杂岩性和结构的岩石强度参数测试;同时,实验过程中不破坏试件整体结构,结果重复性强,为研究水岩作用前后试样强度参数的测试提供了新手段.
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  断层错动型套管变形特征分析——以大港官东页岩油为例

  闫伟;王孔阳;邓金根;唐庆;步宏光;檀朝东;阴启武;秦飞翔

  . 2022, 7(4): 543-554.

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  非常规页岩油气的开发对于保障我国能源安全具有重要意义,在我国页岩油气水力压裂开采过程中,套管变形问题十分突出,严重制约了我国页岩油气的高效开发.大港官东页岩油区块进行压裂作业后,套管变形问题严重,初期套变率高达66％.对比官东页岩油区块的断层位置信息后发现套管的变形区域与井眼轨迹和断层交点位置重叠度较高,表明套管变形问题与压裂过程中的断层运动关系密切.通过MIT(The Multi Finger Imaging Tool)工具对套管变形区域进行了测量,所得的数据基于SolidWorks软件重构了变形套管的3D形貌,结果显示,套管的变形特征与断层的运动方向和视图观察方向有关剪切变形,并不一定呈现出经典S型变形特征.该地区的套管主要受水平方向运动的走滑断层挤压,平行断层错动方向可观察到套管截面存在受压扩径的特征.为了研究断层错动对套管内部受力的影响,本文用Abaqus软件建立了含断层的地层—水泥环—套管模型,并通过控制位移边界条件模拟了走滑断层的运动,且对不同的断层倾角和走向造成的套管局部受力变化进行了敏感性分析.研究结果表明:(1)受断层剪切的套管变形特征与观察方向有关,平行断层运动方向观察套管形貌应观察到受压膨胀的特征,垂直断层运动方向观察套管形貌,应观察到S型的剪切变形特征;(2)套管受断层挤压影响,在变形区域的截面轮廓则会呈现出椭圆化的特征,套管的受挤压方向和截面的短轴方向一致;(3)水平运动的断层,其倾角越大,套管达到极限强度时的位移越小;目标区块地应力条件下,断层走向为45°时套管达到极限强度时的位移最小.研究结果为确定套管变形是否由断层滑移造成提供了判断依据.
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  CO2在水—原油体系中的分子扩散规律及仿真模拟

  柴晓龙;田冷;王嘉新;徐文熙;杨明洋;王建国

  . 2022, 7(4): 555-563.

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  CO2扩散具有促进原油膨胀降黏的特点,对提高CO2驱油效果起到重要作用.然而,在常用的CO2—水气交替驱中,目前对于CO2传质扩散的研究未考虑水段塞对CO2在水—原油体系中传质扩散的影响.针对该问题,本文开展了CO2在水—原油体系中的扩散实验,考虑超临界状态的CO2动态压缩因子,建立了CO2扩散系数计算新模型.同时,研究了CO2在水—原油中的扩散规律,并重点分析了水段塞、不同开始时间和对流对CO2在水—原油体系中扩散规律的影响.结果表明:校正后的CO2在原油和水中的扩散系数分别为1.17×10-9 m2/s和0.44×10-9 m2/s.CO2在水—原油体系中扩散分为在原油中扩散和在水段塞中扩散.在原油中扩散时,分子扩散初期,短时间内受对流的影响,造成压力下降速度大,随后主要受浓度扩散的影响,压力下降缓慢;在水段塞中扩散时,分子扩散不受对流的影响,CO2浓度差小,且CO2在水中的溶解度小于在原油中的溶解度,使得压力下降慢,压力变化速率变小;不同开始时间,压力下降速度不同,CO2的扩散传质速度随之发生改变.
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  深水变梯度钻井井筒压力预测模型的研究

  张锐尧;李军;柳贡慧

  . 2022, 7(4): 564-575.

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  为了提升注空心球变梯度控压钻井中井下分离器的分离效率,并准确掌握井筒压力的分布规律,研制了以球形过滤塞和金属过滤网为核心结构的新型井下过滤分离器,对其总体结构和工作原理进行了阐述;以多孔介质模型对过滤结构进行模拟,并引入欧拉多相流模型对钻井液和空心球混合流体的流动过程进行数值模拟研究,分析了不同注入速度或空心球体积分数对过滤分离器分离效率的影响规律;基于自主研制的变梯度控压钻井室内模拟试验系统,开展了过滤分离器分离效率的敏感性试验,研究了泵排量、空心球体积分数、密度和直径对分离效率的影响;依据数值模拟和室内试验研究所得分离效率,并考虑井筒与地层间能量交换、井筒温度和压力对流体物性参数的影响,建立了深水变梯度控压钻井单相流条件下瞬态井筒温压耦合模型.利用有限差分和高斯赛德尔迭代方法分别对模型进行离散和求解,对不同变梯度参数(如分离器位置、数量、空心球体积分数或密度等)条件下的井筒压力分布规律进行了敏感性分析.研究结果表明:过滤分离器可以显著提升分离效率,最高可以达到98.5％;环空压力在过滤分离器位置处存在明显的拐点,总体呈折线形分布且拐点位置、数量与分离器的位置和数量同步变化;井筒压力与分离器数量、分离器距离井口的深度以及空心球体积分数呈负相关,与空心球密度和排量呈正相关.该研究可以为深水变梯度控压钻井方法的进一步发展提供一定的理论参考.
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  基于细观离散元方法的低渗透储层水力压裂数值模拟

  李然;易新斌;王天一;卢海兵;姜馨淳;姜伟;王海;孙磊;尚大磊;王征

  . 2022, 7(4): 576-583.

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  针对连续介质理论研究水力压裂需预设裂缝界面单元的不足,引入离散元—颗粒流方法模拟低渗透储层的水力压裂行为.采用圆形颗粒模拟低渗透储层,通过Navier-Stokes方程描述压裂液的流体运动,建立了考虑流固耦合作用的低渗透储层水力压裂颗粒流数值模型.分析了颗粒间平行连接断裂的失效判据,讨论了基于N-S方程的低渗透储层水力压裂PFC-CFD流固耦合求解方法,揭示了不同参数对水力压裂裂缝起裂及延伸行为的影响.结果表明:起裂压力与最小水平主应力、颗粒法向接触刚度、颗粒法向及切向连接强度近似呈正比例关系,而裂缝最大长度及宽度与上述参数呈反比例关系;起裂压力、裂缝长度、宽度与最大水平主应力、切向接触刚度基本不相关.
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  环向加劲肋对海底管道屈曲性能影响的数值模拟研究

  安峰辰;陈军;易浩;付兵

  . 2022, 7(4): 584-592.

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  海底管道担负着海上油气集输的重要使命,是海洋油气生产系统的生命线.海底管道在静水压力作用下产生的局部屈曲及其传播是设计时首要考虑的结构失效模式.增设环向加劲肋是有效提升海底管道抗屈曲性能的经济有效手段.本文基于有限元分析软件ABAQUS建立带环向加劲肋管道的有限元模型,系统分析环向加劲肋间距、高度和厚度3个参数对管道抗屈曲性能的影响,并将管道模型的数值模拟结果与试验结果进行对比分析,以验证该有限元模型的准确性.在此基础上,通过参数分析的方法,研究了环向加劲肋的间距、厚度和高度对带环向加劲肋管道抗屈曲承载力Pcr的影响,并提出了相关管道的极限屈曲载荷计算公式.研究结果显示:1)环向加劲肋间距、厚度、高度3个参数对管道抗屈曲承载力Pcr的影响相互关联,其中环向加劲肋间距对管道抗屈曲承载力Pcr的影响最为显著;2)管道抗屈曲承载力Pcr表现出与环向加劲肋间距成反比例的增长趋势;3)环向加劲肋的焊接会产生残余应力,从而减弱加劲肋对管道的加强效果,进而表明准确的有限元模型应考虑残余应力的影响;4)具有足够刚度的环向加劲肋可有效将局部屈曲行为控制在加劲肋之间,并改变管道的屈曲破坏模态,有效提升管道的抗屈曲承载力Pcr;5)提出的管道抗屈曲承载力Pcr计算公式能较好地预测结果,可作为设置环向加劲肋管道的设计依据.
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  高压天然气管道喷射火焰长度和伤害范围研究

  于巧燕;侯磊;柴冲;李延豪

  . 2022, 7(4): 593-603.

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  喷射火会对周围人员和设施造成损坏,导致事故升级.天然气管道泄漏后发生喷射火不仅造成资源的浪费,还会造成环境污染,对生命财产安全造成严重危害.为研究长输高压天然气管道泄漏喷射火的危害,本文基于气体燃烧学和流体力学理论对天然气管道喷射火进行计算流体动力学(CFD)模拟,探究了泄漏孔径、泄漏压力和延迟点火时间等因素对管道喷射火焰长度和热辐射伤害范围的影响.结果表明,燃烧初期,在初始点火能量的作用下,喷射火焰长度随着燃烧的进行呈线性增加.当达到一定值后由于热量的扩散和供给不足会出现一段时间的不稳定状态,直至扩散的热量和喷射火燃烧产生的热量达到一个平衡状态,燃烧处于稳定状态.天然气管道喷射火焰前端会先形成球状火焰,然后逐渐发展为稳定的喷射火焰,火焰长度经历了快速上升、动态波动和稳定3个阶段.随着泄漏孔径和泄漏压力的增加,火焰长度随之增加,但其增加幅度逐渐变小.泄漏压力越大,喷射火焰轮廓越明显.热辐射水平伤害范围随着泄漏孔径和泄漏压力的增加而增大,其中泄漏孔径的影响高于泄漏压力,且轻伤范围增长最快.压力为10 MPa时轻伤范围和死亡范围分别为2 MPa时的1.55倍和1.72倍,泄漏孔径为100 mm的轻伤范围和死亡范围分别为20 mm时的2.03倍和3.08倍.随着延迟点火时间的增加,点火初期火焰长度和热辐射伤害范围显著增大,延迟点火时间对燃烧稳定后火焰长度和伤害范围的影响较小.
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  不同硅铝比NaY沸石混合改性对孔结构和酸性的影响

  郑庆庆

  . 2022, 7(4): 604-612.

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  研究了不同硅铝比NaY沸石先混合再进行铵离子交换和水热处理对USY沸石孔结构和酸性质的影响.对改性所得的USY沸石进行X射线衍射、低温氮气物理吸附脱附、固体铝核磁、氨气程序升温吸附脱附、扫描电镜、投射电镜等表征分析,结果表明,混合改性所得USY沸石的相对结晶度为70％,孔分布比较集中,介孔体积为0.200 cm3·g-1,最可几分布为10 nm,酸量较高.与高硅铝比NaY沸石单独改性所得USY沸石相比,能明显提高介孔体积和酸量.与低硅铝比NaY沸石单独改性所得USY沸石相比,能提高相对结晶度和酸量.与两种硅铝比NaY沸石分别改性后再进行机械混合所得的混合USY沸石相比,提高了酸量.混合改性USY沸石既含有丰富的介孔,又保留了较高的酸量.以重油为原料的催化裂化评价结果表明,混合改性所得USY沸石制备的催化剂与对比催化剂相比具有较好的重油转化能力,汽柴油总收率达到61.96wt％,焦炭收率为8.23wt％.