2025年, 第10卷, 第1期　
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  塔里木盆地富满油田古生界走滑断裂发育特征及控圈模式

  陈石;梁鑫鑫;张银涛;谢舟;黄伟;宋兴国;陈九洲;彭梓俊;杨俊鹏

  . 2025, 10(1): 1-15.

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  富满油田古生界超深层走滑断控缝洞型油气藏是塔里木盆地油气勘探开发的热点,但目前对区域内走滑断层发育特征、演化期次划分以及相应的控圈规律目前尚缺乏相关研究.本文基于富满油田新采集的三维地震资料,结合相干和最大似然等平面属性,对走滑断裂的空间展布特征进行了精细解译,并综合不整合构造、断层交切关系以及地层沉积特征等,厘定了走滑断层的活动时期,同时综合储集体特征与断裂空间展布的关系,对圈闭的类型和特征进行了划分与总结.研究表明,富满油田三维工区内走滑断裂平面展布具有典型分区发育的特征,可划分为 4 个变形区,包括断裂斜交区、边界限制区、主干断裂发育区以及断裂弱发育区.富满油田古生界走滑断裂垂向上由下至上可划分出 3 个构造变形层,深部构造变形层(T?3 之下)、中部构造变形层(T?3-TO3t)以及浅部构造变形层(TO3t-TP).深部构造变形层中,基底普遍发育裂陷结构且走滑断层活动强度较弱;中部构造变形层中,走滑断裂活动强烈,大部分于奥陶系碳酸盐岩顶面附近发育正花状构造;浅部构造变形层中,与走滑断裂活化相关的雁列式正断层广泛发育,垂向上具有分层分布的特征.走滑断裂的演化过程整体可大致厘定出 3 个主要活动期次,分别为中晚寒武世、中晚奥陶世以及志留-石炭纪,其中大部分断裂活动终止于中晚奥陶世,仅有部分晚期活化的大型走滑断层持续活动至志留-石炭纪.储层发育规模及位置受断裂的空间展布特征影响,在侧向致密基岩和上奥陶统盖层遮挡下,组合形成断控缝洞型圈闭,依据断裂平面几何学特征可划分出六类圈闭,分别为羽状型、辫状型、线性型、马尾状型、菱形叠接型以及软连接型.
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  成岩演化对陆相致密砂岩储层可动性差异的控制机理及演化模式

  邵鑫笛;宋岩;姜振学;姜林;马行陟;张原豪

  . 2025, 10(1): 16-34.

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  可动性是致密砂岩在油气开发、预测以及评价过程中的重要参数.致密砂岩经历的成岩作用复杂多样,成岩演化过程对可动性的控制机理不明确,制约了致密砂岩油气成藏机理研究以及甜点优选工作.本研究以松辽盆地北部泉头组扶余油层致密砂岩为研究对象,通过高压压汞、核磁共振、扫描电镜以及薄片观察等手段,探究成岩演化过程中成岩作用对致密砂岩可动性的约束机理.研究表明,早成岩阶段主要发生压实作用,孔隙类型主要为原生孔隙和残余粒间孔,主要发育宏孔和介孔,宏孔是可动流体的主要赋存空间,可动流体饱和度较高;中成岩阶段A期主要发生压实作用和溶蚀作用,同时发生一定程度的胶结作用,孔隙类型主要为残余粒间孔和溶蚀孔,孔隙结构逐渐复杂且连通性降低,介孔占比逐渐增加,可动流体饱和度持续下降;中成岩阶段B期主要发生胶结作用,大量胶结物的沉淀占据了残余粒间孔以及溶蚀孔等有效储集空间和喉道,宏孔基本消亡,介孔成为流体主要的赋存空间,可动性较差.不同成岩阶段发生的成岩作用对储层孔隙结构的控制作用决定了致密砂岩储层的可动性.最后建立了成岩演化约束下的致密砂岩储层可动性演化模式,阐明了成岩演化、孔隙结构以及可动流体赋存之间的潜在关系,对更好认识致密砂岩储层甜点的空间分布规律和可动性差异,同时可为开发手段技术方案的进一步优化提供概念依据.
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  库车前陆盆地南斜坡西段油气成藏过程研究

  张昊;吕修祥;王晓雪;李素梅;朱毅秀;蒲明宇;李燕琴

  . 2025, 10(1): 35-50.

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  近年来,塔里木盆地库车坳陷勘探取得重大突破,但前人对于研究区的油气成藏过程研究比较薄弱.本文利用有机地球化学、流体包裹体等实验,结合盆地模拟技术,系统分析研究区原油来源、成藏期次和成藏过程.结果表明,研究区存在Ⅰ和Ⅱ两类原油,I类英买力原油的三环萜类总体具有C19C22C20>C21>C22
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  基于物质平衡法评价全球天然气水合物资源潜力敏感性与可靠性分析

  蒲庭玉;庞雄奇;王通;徐帜;施砍园;肖惠译

  . 2025, 10(1): 51-64.

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  全球天然气水合物(NGH)调查研究工作取得了飞速发展,自 1973 年到现在至少有 30 组科学家开展过NGH资源潜力定量评价.前人基于全油气系统的学术思想,将天然气水合物与常规油气和非常规油气的形成分布结合起来展开研究,并基于物质平衡的思想建立了它们之间的定量关系模式,在主控因素和实际试采资料约束下模拟计算出全球天然气水合物可采资源量众数值为41.46×1012 m3.基于物质平衡原理模拟计算全球天然气水合物可采资源量的主控因素包括自由碳氢化合物动态场的面积(AF-HDF)、自由碳氢化合物动态场的厚度(HF-HDF)、水合物稳定带的面积(AGHSZ)、水合物稳定带的厚度(HGHSZ)、常规油气资源量(Qc1)、稠油沥青资源量(Qc2)和可采系数(RGH),同时考虑到水合物的生物降解和热降解两种成因机制,引入源岩供气比率(g);考虑到水合物与常规油气相态的差异,引入各自的体积系数Bgh和Bg.考虑到影响因素较多且各自变化范围较大,数值模拟结果的敏感性和可信度需进行分析,本文首先就物质平衡原理获得全球NGH可采资源量评估结果的敏感性进行了研究.结果表明:可采系数的敏感性最高(31.13%),其后依次为Qc1、Qc2、AF-HDF、AGHSZ、HGHSZ和HF-HDF,数值分别为22.70%、13.38%、12.44%、8.89%、6.12%和 5.34%;然后在各要素联合控制下应用蒙特卡洛模拟评估可信度,全球水合物可采资源量众数值和平均值分别为 78.09×1012 m3 和 86.06×1012 m3,处于众数值前后±50%区间的置信度为 88.95%,可信度较高,同时基于前人的评估结果进行了验证.进一步提高全球水合物可采资源量评价结果精度的有效方法是获得更多数量的实际试采开采资料,降低它们之间的不确定性.
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  基于倾角导向地层格架低频模型的火山岩相控反演研究

  齐英涵;曹磊;周丹;韩娇艳;张红霞

  . 2025, 10(1): 65-74.

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  近年来,众多勘探开发实例彰显出火山岩油气藏巨大的勘探潜力.长岭断陷的中基性火山岩更是展现出极为独特的地质特征,其横向分布广泛,纵向呈现多期叠置的复杂态势,火山机构内部结构错综复杂,储层的非均质性极为强烈.利用准确的低频模型对储层相控反演加以约束,成为制约火山岩油气藏高效开发利用的核心关键所在.本文将地震数据作为主变量,倾角导向等时地层格架作为第一协同变量,以岩相指示曲线作为第二协同变量,利用多变量协同克里金方法进行插值得到低频模型,优选波形指示模拟得到高分辨率火山岩相体.再利用岩相先验控制构建物性参数和弹性参数联合采样空间,基于贝叶斯-序贯高斯模拟方法实现对火山岩储层的物性预测.本方法充分整合现有条件下不同维度的数据,有效降低了预测结果的多解性,支撑龙凤山地区火山岩部署井位8口,物性预测平均吻合率为 81.4%,充分证明了本方法的可靠性与有效性.
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  基于深度学习数据融合的测井数据精细表征

  孙正心;金衍;孟翰;郭旭洋

  . 2025, 10(1): 75-86.

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  测井曲线记录钻井过程中地层的物理参数,在研究岩石特性、评估油气藏资源及揭示储层分布等方面具有重要意义.随着油气勘探的深入,隐蔽油气藏的复杂性不断增加,而传统测井数据分辨率较低的局限性,难以满足薄互层储层改造选点的需求,亟待开发高分辨率的测井数据精细解释方法.本研究提出了一种基于ResNet50 回归算法的储层预测模型.该模型将能够捕捉复杂垂向地质细节的纵向连续光学薄片数据,与5 种常规测井参数相结合,提升储层分析的精度.通过对某井区二叠系地层的 5个井段数据进行验证,使用连续的 570张地层图片样本与测井数据进行训练与预测,模型将测井数据分辨率从 12.5 cm提升至 6.25 cm,显著提高了测井数据的精度和分辨率.本研究使用3 种公认的定量评估指标决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)对模型性能进行了全面评估.结果表明,该模型在声波时差(AC)、补偿中子(CNL)、电阻率(RT)和伽马(GR)参数的预测中表现较为准确,平均误差低于 0.094,展示出模型在预测精度上的可靠性与优异性.然而,在密度(DEN)参数的预测中,模型在岩性变化较大或地质条件复杂的井段中受到了一定影响.
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  变载荷压裂特征研究进展及展望

  孙伟;张广清

  . 2025, 10(1): 87-106.

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  水力压裂是非常规能源开采的重要手段.然而,传统水力压裂面临诸多挑战,如过高的破裂压力、潜在的断层滑移风险以及酸化压裂液对环境的污染等.如何在降低诱发自然灾害风险的前提下,实现高效的储层改造是关键科学问题,这迫切需要探索新的压裂方式以应对这些挑战.近年来,变载荷压裂作为一种通过物理或化学手段引起作用于地层岩石上的载荷(如压力、流体、温度以及高能气体等)周期性或随机变化的压裂施工形式,逐渐引起人们的广泛关注.变载荷压裂强调压裂过程中,流体、温度、高能气体等因素与岩石这种多孔介质之间的多场耦合作用,这区别于金属的机械疲劳破坏,其概念范围更加广泛.本文系统梳理了变载荷压裂实验的最新进展,从研究对象、影响因素、研究内容及分析方法进行了全面总结.将变载荷压裂作用形式划分为 6种:循环载荷、递增载荷、阶梯载荷、脉冲载荷、冲击载荷和组合载荷.重点关注变载荷对岩石破裂前后的具体影响,并归纳总结了 4 个变载荷压裂特征:降低岩石破裂压力、降低岩石破裂能量、改变岩石渗透率以及产生复杂裂缝形态.进一步从岩石疲劳断裂、应力腐蚀、爆燃压裂裂缝扩展等方面探讨了变载荷压裂相关作用机制.最后,着重对变载荷压裂特征研究做了未来展望,认为要明确岩石结构特征对增渗效果及复杂裂缝形态的影响.紧跟深层/超深层开发研究趋势,考虑复杂极端条件下变载荷压裂适用性和新变化,以拓宽变载荷压裂研究发展空间.从多场、多尺度、多时度的角度综合分析变载荷压裂作用特征及内在机理.本文旨在为变载荷压裂提供基础性认知,并为未来研究发展提供思路和方向.
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  控压固井分段降密度环节井筒温压场预测模型研究

  刘金璐;李军;柳贡慧;李宁;张权;周宝;孙红宇

  . 2025, 10(1): 107-119.

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  控压降密度是控压固井技术的关键环节,该环节对保证固井施工安全具有重要意义.控压降密度工艺可分为一次降密度工艺和分段降密度工艺,在现场应用中,分段降密度工艺的适用性更强、需求量更高,因此如何精确预测分段降密度过程中的井筒压力场成为了该技术的关键.结合"先下后降、再下再降"的分段降密度工序,采用拉格朗日法推导了环空浆柱结构描述方程.开展了高温(220℃)、高压(180 MPa)钻井液流变性实验,研究发现:当温度小于 140℃时,温度对流变性影响显著;当温度大于 140℃时,温度对流变性影响较小.对此,考虑温度、压力和流变性的相互影响,建立了分段降密度全过程井筒温压场预测模型.利用实测井口压力对模型进行了验证,最大相对误差小于3.6%.与传统模型相比,本文模型弥补了其工艺适用性的不足,且预测精度更高.基于X井数据对两种分段降密度工艺的关键参数进行了预测,结果表明:环空流体类型分布受初始浆柱结构、排量等因素的综合影响,三次降密度作业所需的时间分别为 5.24 h、5.12 h、4.78 h;井筒温度场受工况影响明显,不同工况相同位置处的环空温度最大相差 35.1℃;三次降密度工艺所需时间多 1.42 h,但在第一次降密度过程中井底压力较低,不易压漏地层;利用本文模型设计的井口回压,可以保证井底压力处于安全范围内.研究结果可为控压固井分段降密度环节井筒压力的准确预测及精细控制提供理论支撑.
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  深层页岩射孔条件下原位应力场对水力裂缝起裂和复杂性的影响

  刘英君;鲜成钢;梁兴;张介辉;李后俊;刘云翼

  . 2025, 10(1): 120-132.

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  鉴于非常规各向异性储层水力压裂射孔簇非均匀起裂的科学难题,本文考虑弱面各向异性,射孔孔眼与井筒的应力集中效应的叠加,建立了任意定向井眼与射孔孔眼的应力模型与水力裂缝起裂形态预测的解析模型,研究了垂直缝、水平缝的起裂条件.对罗布区块产量差异最大的两口井进行力学分析,研究结果表明:射孔孔眼周围的应力分布对裂缝起裂压力有显著影响,从而影响了井筒附近裂缝的几何形状.在沿最小水平主应力方向布井且主要处于走滑偏正断层应力状态的Y1 井中,未产生气液的主要力学原因是井眼与射孔通道两次应力集中导致近井原位应力场的水平主应力反转,应力状态变为逆断层,近井主要为水平缝,气液运移通道受阻.处于走滑偏正断层应力状态的Y2 井中,两次应力集后应力状态变为走滑偏逆断层,垂直缝起裂范围占比75%以上,近井裂缝通道连通性较好,有助于储层气液的运移.本研究可为水力压裂的射孔优化设计提供参考,为现场实际应用提供了最小的起裂压力与最佳井筒—油藏连接通道的射孔方向.
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  海上油田水驱后剩余油分布规律及二元驱动用潜力

  袁伟峰;侯吉瑞;刘洋;肖立晓;闻宇晨;曹程程

  . 2025, 10(1): 133-143.

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  海上S油田水驱开发已进入高含水阶段,但仍存在大量剩余油,进一步提高采收率的潜力和方向未知.通过高倍数水驱实验对S油田在典型渗透率和原油黏度下的极限驱油效率进行评价,明确S油田水驱高含水期提高采收率潜力;并利用在线核磁共振测试,揭示S油田高含水期剩余油分布规律;其次,通过高倍数水驱和核磁共振驱油实验,探究S油田水驱后二元驱极限驱油效率和动用剩余油规律,明确水驱后二元驱提高采收率潜力.研究表明,S油田水驱后提高采收率潜力较大;高倍数水驱极限驱油效率最高达75.2%,相比高含水期,提高17.6～25.8 个百分点;高含水期剩余油主要分布在半径大于 10 μm和1～10 μm 的孔隙中,分别占 32.4%～55.1%和 35.1%～47.7%.注入二元体系后,降水增油效果显著,极限驱油效率提高至 84.8%,相比高含水期,提高 33个百分点,且后续水驱仅需不到 2 PV.二元体系通过提高波及体积和洗油效率,能够有效动用不同大小孔隙中的剩余油.海上S油田水驱后二元驱能够有效提高采收率,且显著降低开发时间成本.
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  旋转导向钻进中改性植物纤维随钻堵漏室内研究及评价

  贾永红;郭友;张蔚;叶安臣;贺垠博

  . 2025, 10(1): 144-155.

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  随着油气资源开采难度加大,旋转导向钻井已经成为控制井眼轨迹和连接油藏的重要技术.旋转导向钻井过程中,遇到地层漏失时常需添加随钻封堵剂,但目前主要采用的小尺寸堵漏材料可能降低堵漏效果,尤其是纤维类材料,因其长径比大且易交织,会导致钻井液黏度增加,严重时引发卡钻.本文研发了一种随钻堵漏纤维,并与现场堵塞旋导筛网的纤维材料进行了对比分析.研究结果表明,研发纤维符合行业标准,具备良好的过旋导性能和承压封堵性能.在钻井液体系中添加 3%改性纤维后,能在 150℃、6 MPa的条件下能够有效封堵 20～40 目石英砂,30 min累计漏失量仅为 4 mL.该研究对于旋转导向钻具用随钻堵漏材料的选择有重要现场指导意义.
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  天然气水合物岩心样品带压参数测试系统与实验研究

  鲁浩然;卢春华;黄柳松;谭畴江;乔梦迪

  . 2025, 10(1): 156-168.

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  天然气水合物被认为极有可能成为未来最有远景的新型接替能源,引起世界各国的广泛关注.天然气水合物性能参数带压测试分析,对解释赋存于地层中的水合物生长机理与预测水合物分解过程中地层物理力学性质变化等极为重要,更是构建上述复杂情况下水合物赋存地层行为预测模型的关键所在,对评估储层内天然气水合物赋存方式和资源量都具有重要意义.通过地震或者测井所得数据对水合物岩心各项参数进行估算往往与实际值存在较大误差,且在现有技术条件下又很难进行原位地层参数测试,所以通过钻井获取水合物地层岩心再对其物理化学及力学性质进行测试与分析是最为可靠的方法.欧盟、美国、德国等少数发达国家和地区已成功研制出水合物保真岩心样品后处理和现场测试分析装置并在生产现场应用,中国目前与深部海洋天然气水合物保压取样钻具对接的岩心现场测试分析和后处理技术仍不成熟,现场测试多数依靠国外相关检测装置和检测方法.本文介绍了一种天然气水合物保压岩心样品现场参数测试分析系统的工作原理、关键技术及相关实验研究.该系统主要由岩心抓捕和切割单元,取样器保压单元,岩心样品参数测试单元,岩心样品存储单元、温度和压力维持单元等组成,论文详细介绍了各单元的结构和工作原理.为了验证参数测试系统的工作性能及不同压力环境对参数测试的影响,制备了 3 种不同组分的模拟岩心,在不同压力下进行了纵波波速、电阻率和剪切强度测试.研究表明:该天然气水合物岩心样品带压参数测试系统能够在30 MPa的高压下稳定可靠工作;压力对岩心样品电阻率的影响不大;对波速测试有影响,压力越大,纵波波速度越大;压力对岩心剪切强度的影响也比较大.
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  超膨胀波纹骨架封隔器结构设计与密封特性研究

  张政;毕绍东;郭岩宝;王德国

  . 2025, 10(1): 169-177.

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  储气库是国家战略储备、应急调峰、保障能源安全的重要基础设施.但复杂的注采工艺和频繁的压力波动对安全生产构成严峻挑战.过油管封隔器作为过油管作业关键井下装备,具有高效、低风险及操作简便等优势,因而在不动管柱暂堵、验封领域表现出巨大应用潜力.然而,传统叠层钢片式结构的过油管封隔器无法满足储气库用过 4-1/2 油管密封 7 寸套管的超膨胀密封的现场需求,亟需解决过小内径油管封大内径套管的问题,同时兼顾胶筒密封性能和强度要求.本文创新性提出一种新型波纹骨架过油管封隔器设计方案,确定了波纹骨架、三胶筒结构及关键部件的尺寸参数及材料选型,通过建立封隔器坐封力学模型,阐明了坐封机理,明确了井下作业的有效坐封条件;选用三阶Ogden模型对聚氨酯胶筒进行超弹本构分析,并利用ABAQUS有限元仿真软件模拟了封隔器的超膨胀过程,结果表明可以在30 s内实现整体完全超膨胀,验证了超膨胀行为的可行性;在此基础上,进一步优化了超膨胀波纹骨架封隔器波纹骨架和密封胶筒几何尺寸参数,模拟结果表明:当波纹骨架的型面表达式为y=3sin1.5x,外胶筒外径为 84 mm时,封隔器整体应力变化平缓,坐封性能良好,可有效减少应力集中,提升密封性能和坐封效果.该超膨胀波纹骨架封隔器可满足储气库复杂工况的承压需求,降低密封胶筒应力集中,延长工具使用寿命,为储气库用超膨胀过油管封隔器的设计提供了理论支持与设计参考.
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  站场含球阀天然气管线应力分析与支墩工艺优化研究

  尚臣;谢萍;谢书懿;李波;李丽锋;徐康凯;杜洋

  . 2025, 10(1): 178-190.

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  压气站中天然气管线球阀遍布且具有较大自重,极易引发管道应力集中、变形过大及埋地端沉降等问题,合理布置支墩是改善应力分布和减缓管道沉降的有效措施.本文以西北湿陷性黄土地区某压气站含球阀的天然气管道为对象,构建了全尺寸有限元模型.首先,深入分析无支墩时管道的应力与变形,探究埋地端沉降根源.发现因管道中部两球阀自重较大,导致埋地端产生较大弯矩,致使管道弯管区域应力和变形显著,靠近较重球阀一侧更甚,进而引发埋地端沉降.其次,全面探讨支墩位置、数量及沉降工况对管道应力和变形的影响,明确球阀底部是修建支墩的最佳位置;综合成本考量,只在质量最大的球阀端部设一个支墩即可.基于上述研究结果制定了支墩布置优化方案并应用于工程现场.采用X射线法进行现场应力测试,应力测试值与有限元计算值误差≤20%.依据JB 4732-1995(R2005)《钢制压力容器——分析设计标准》校核管道强度,现场工艺优化方案通过验证.本文所提优化方案为改善管道应力分布、保障天然气管道安全运行提供了有效参考,有望为天然气管道工程领域发展及后续研究实践提供参考价值.