苏里格气田随着逐年开发,低压低产井越来越多.此类井产能较差,部分存在严重积液,排水采气工艺已在该区块广泛应用,但是各类工艺的参数优化,以及不同类型、不同时期产水气井对各种工艺的适用性如何,仍是急待解决的现实问题.该区块应用较多的是泡沫排水采气和井下工具类排水采气(速度管柱、雾化和涡流工具),本文对其工艺原理、工艺应用、工艺优化与适用性分析和室内及现场实验研究现状进行了综述,并提出了目前该领域研究需要关注和待解决的相关问题.

作为页岩油藏开发的一种关键技术手段,压裂阶段的动态渗吸驱油在近年来已成为油藏工程研究的热点.鉴于全球能源需求以及对非常规油气资源的持续勘探,这项技术在提高页岩油藏开采效率方面的重要性不容小觑.然而,页岩油储层动态渗吸过程中,不同因素在动态渗吸各个阶段的具体作用机制尚不明确,各因素对渗吸驱油效果的影响难以精确量化,严重制约了页岩油藏开发效率的进一步提高,导致开发成本上升,同时给资源的可持续开发带来了挑战.针对页岩油储层动态渗吸机理及作用规律不清的问题,建立了岩心尺度数值模拟模型,采用控制变量法设置了 15 个模拟方案,揭示了驱替压差、毛细管半径、润湿角、油水粘度对动态渗吸驱油效果的作用机制,明确了流体渗流变化规律.研究表明:动态渗吸中,毛细管半径从 0.1 μm增大至10 μm,毛细管力减小,流体渗吸速率加快,渗吸采收率提高了8.0%;驱替压差从 0 MPa开始增大,渗吸由静态升级为动态,3 MPa时渗吸采出程度提高了7.9%;认为驱替压差与采出程度符合幂函数关系,存在最优驱替压差.岩心润湿性由亲水向中性、亲油变化,采出程度由水润湿的 48.9%下降到油润湿的 33.9%;原油粘度由53.30 mPa·s降低至 13.99 mPa·s,渗吸采收率提高了 9.1%;驱替相粘度越大,初始渗吸速度越小,但渗吸驱油效果越好.现场操作中可通过优化注入压力,选择合适的压裂液、表面活性剂等,提高亲水程度和驱替相粘度,改善动态渗吸过程,从而增大驱油效率.未来应进一步考虑多相流动的复杂性,同时结合储层的非均质性,从不同尺度研究各因素对页岩动态渗吸过程的影响.

中上扬子地区在早寒武世沉积了一套富有机质页岩层系,是该地区页岩气勘探的优选层位之一,揭示该套富有机质页岩形成机制对于准确认识海洋生物环境系统与地球资源内在联系具有重要意义.本文以雪峰隆起西缘下寒武统牛蹄塘组斜坡相海相页岩为研究对象,分析了其沉积古环境特征,揭示了斜坡相海相页岩有机质富集主控因素.结果表明,研究区牛蹄塘组有机质丰度高,下段TOC整体要高于上段.沉积地球化学分析显示,研究区牛蹄塘组页岩整体具有高古生产力水平,处于贫氧—厌氧甚至硫化的强还原环境,沉积晚期较早期还原程度逐渐降低.牛蹄塘组页岩整体处于中等滞留环境,因处于斜坡带,陆源碎屑输入程度较低,且热液活动相对较弱.牛蹄塘组有机质富集主要受控于古氧化还原条件,但上升洋流作用为有机质富集奠定了基础.牛蹄塘组沉积早期,上升洋流带来的营养元素促进了初级生产力,造成藻类生物勃发并引发后续的细菌硫酸盐还原作用(BSR)和海水缺氧硫化;牛蹄塘组沉积晚期,水体逐渐变浅,还原程度下降导致有机质丰度较早期要偏低.成果对深化海相富有机质页岩形成机理认识具有重要意义.

纵波与转换波数据由于传播路径和传播时间的不同,来自同一反射界面的地震波的运动学特征和动力学特征均不同.因此,纵波与转换波数据进行匹配是一个强非线性反演的过程.论文针对多波地震数据中不同时间域的纵波与转换波匹配问题,基于动态时间规整(Dynamic time warping,DTW)算法,形成了纵波与转换波数据时间域匹配方法和实际数据处理技术流程.从经典的动态时间规整算法入手,改进完善了算法流程以适用于纵波与转换波数据的时间域匹配.在实际数据处理中,首先通过设定初始纵横波速度比,对纵波与转换波数据的预匹配,使纵波与转换波数据满足应用动态时间规整算法的条件.然后,对转换波数据采用动态时间规整算法求取时移量,完成将其从转换波时间域匹配到纵波时间域的过程.经实际多波地震数据的应用,文中提出的纵波与转换波数据时间域匹配方法和技术流程,可以很好地解决纵波与转换波数据匹配过程中的非线性问题,而且在匹配过程中不需要进行层位的控制或约束,就可以达到很好的匹配效果.

深度学习善于从原始数据输入中挖掘其内在的抽象特征,十余年来,其在语音识别、语义分析、图像分析等领域取得了巨大成功,也大大推动了人工智能的发展.本文基于深度学习中广泛应用的卷积神经网络算法,以大庆油田某区块密井网数据为对象,开展自动地层对比试验.实验中,随机选取部分井作为训练样本,对另一部分井分层进行预测,并与原始分层数据比对进行误差分析.按照训练样本的井数据比例65％、40％、20％和10％,将实验分为4组,每组实验包括油层组、砂层组和小层级3个相互独立的实验.12个实验结果表明:训练量越大,地层级别越高(厚度越厚),自动对比效果越好;20％的训练量就可以较可靠地进行砂组及以上级别地层单元(厚度不小于10 m)的自动对比.该实验表明卷积神经网络算法能有效应用于依据测井曲线进行油藏规模地层自动对比,具有良好的发展前景.

在微地震监测过程中,压裂区域的应力状态对于水力压裂的效果有着不可忽视的影响,但是由于压裂区域裂缝形态交错,应力场较为复杂,往往很难有效地获取较为准确的应力状态.本文将探究应力场的复杂程度对于应力反演的影响,通过数值模拟均一应力场条件下和复杂应力场条件下的震源机制解,利用Vavry?uk的迭代联合反演方法进行应力反演,并对反演结果进行误差分析.发现均一应力场作用下震源机制的不确定性对于求解应力模型的影响不大,但是会对滑动方向的误差统计带来一定程度的影响;在复杂应力场的条件下进行应力反演,滑动方向的误差值会随着应力场复杂程度的增加而增大,并且比震源机制的不确定性造成的误差值大得多.此外,当应力场的复杂程度增加到一定水平时,反演得到的单一应力模型将使得相当一部分断层面无法满足摩尔—库伦破裂准则,这种反演结果是不可取的.本文还选择了与数值实验有相似特征的两组实际数据,大庆油田某压裂井和长宁区块的某压裂井监测数据,分别进行应力反演和误差分析,用以验证上述结论.

塔里木盆地经过50多年勘探,证明该盆地油气资源十分丰富,其中,石油资源量120.65×108 t,天然气14.7×1012 m3.目前共发现油气田30多个,其中大型油气田12个,累计探明油气地质储量约23×108 t,天然气储量2×108 m3,油气产量年产3400×104 t油当量,塔里木盆地已成为我国第一大天然气区和油气储产量快速增长的地区.本文论述了塔里木盆地近期油气勘探重大进展、油气分布规律、油气资源潜力及下步勘探方向,对当前和今后油气勘探和科学研究有重要指导作用.

在地震数据的采集过程中,不可避免地会出现地震道缺失或者空间采样不足的情况,这样会产生坏道、缺失道等现象,极大的影响了地震资料质量.想要解决该问题就必须进行地震插值.本文借助于机器学习思想,以无缺失道数据为基础构建机器学习样本集,在此基础上利用随机森林回归预测算法学习各道各时间点振幅与其临近道、时窗内的振幅的统计关系,然后根据临近道数据对缺失道进行补全.将本文所提出方法应用到模型数据与实际采集数据中的缺失道补全处理,均取得良好应用效果,证明本文方法的正确性与有效性.

城市燃气可持续发展研究相对较少,以中国城市燃气为整体研究对象的可持续发展评价仍是空白.本文以系统论和层次分析法工作原理为指导,以城市燃气可持续发展为整体研究对象,通过指标的初选和筛选,构建了由5个子系统和47项具体指标构成的城市燃气可持续发展评价指标体系.在搜集和整理大量原始指标数据基础上,运用因子分析法对城市燃气可持续发展系统进行了分析和评价.2002—2014年,各子系统发展呈上升趋势,但又表现不尽一致.经济子系统波动幅度较大,社会子系统持续稳定增长,资源子系统前紧后松,环境子系统稳中趋缓,技术子系统最为显著.以城市燃气子系统运动的多维空间结构模型为基础,结合因子分析法评价结果,对城市燃气系统整体的发展能力、协调能力、持续能力和可持续发展水平做出评价.总体来看,城市燃气系统发展能力不断增强,整体协调性较高,持续能力稳步提升.在其共同作用下,城市燃气行业可持续发展水平不断提高.

中国在对外贸易的过程中出口了大量隐含能,随着贸易规模的不断扩大,这一现状受到了广泛关注.本文基于2002、2007和2012年投入产出表,从完全消费的视角对中国对外贸易中的隐含石油进行定量分析,并利用敏感性分析方法找到影响隐含石油消费的关键系数,借鉴结构化路径分析方法识别出这些关键系数所在的关键产业路径.核算结果表明,2002—2012年中国隐含石油出口量迅速增加,其中化学工业,电气机械及器材制造业,通信设备、计算机及其他电子设备制造业,交通运输及仓储业的累计消耗比例超过40%.敏感性分析结果表明,石油和天然气开采业到石油加工、炼焦及核燃料加工业,石油加工、炼焦及核燃料加工业到交通运输及仓储业,石油加工、炼焦及核燃料加工业到化学工业等的部门间联系是影响隐含石油出口的关键环节.路径分析表明,批发和零售业,化学工业,研究与试验发展业,非金属矿及其他矿采选业等是高隐含石油出口附加值行业.因此,要努力扩大中间投入的能源效率,推动高附加值行业产品的出口,从而实现外向型经济的低油耗发展.

介孔分子筛材料含有丰富的介孔,它不仅具备微孔分子筛良好的热稳定性和水热稳定性、优异的选择性和活性,而且由于介孔的引入改善了其对大分子的吸附和扩散性能,成为多孔催化材料研究领域的热点.合理地调节孔道结构与表面酸性,成为提高分子筛反应效率、延长其使用寿命的有效途径.本文从介孔分子筛材料的合成方法角度,重点概述了介孔Y型分子筛以及介孔ZSM-5分子筛制备方法的研究现状.

针对具有一定厚度的、整装的特稠油油藏,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)相比于其他热采方法,开发效果更好.目前研究认为SAGD主要通过重力机理开采稠油而忽略了注采压差对SAGD开发的影响,导致矿场预测误差较大.本文针对这个问题,对SAGD生产过程中的注采压差进行了详细研究,基于加拿大Mackay River和Dover区块地质参数,建立地质模型,研究了注采压差对采油速度、SAGD开发稳产时间、蒸汽腔上升阶段及蒸汽腔横向扩展阶段的影响.结果表明:注采压差在SAGD开发过程中起重要作用,随着注采压差的增大,采油速度呈现先快速增加后增速变缓的趋势;在蒸汽腔上升初期,腔体呈扇形,一段时间后呈近似六边形;蒸汽腔到达油层顶部并不一定出现最大泄油速度,最大泄油速度一般在蒸汽腔到达油层顶部一段时间之后出现;注采压差影响着蒸汽腔上升扩展角的变化,而扩展角决定着蒸汽腔上升时的波及范围;注采压差在蒸汽腔上升阶段起着重要作用,而在其横向扩展阶段作用开始减弱.因此在现场实践中,SAGD生产前期可以适当的提高注采压差,而在蒸汽腔横向扩展阶段适当的减少注采压差,这样可以降低发生汽窜的概率,从而达到最优经济效益.

页岩气井工程实践表明套管压裂易导致水泥环完整性破坏,进而引发环空带压.统计数据表明:中国涪陵页岩气田投产井166口,出现环空带压井占比达79.52％.进一步分析研究表明:一级套管头(生产套管和技术套管之间)压裂前后带压比例从14.85％提升至50.05％;二级套管头(技术套管和表层套管之间)压裂前后带压井比例从15.84％提升至53.01％,充分说明页岩气井压裂对环空带压影响较大.针对该问题,基于页岩气井压裂工程实际,在考虑压裂液摩擦生热和排量对换热系数影响的基础上,建立了压裂过程中井筒温度场模型和套管—水泥环—地层组合体有限元模型,采用解析法和数值法相结合的方式,计算了页岩气井压裂过程中瞬态温度—压力耦合作用下水泥环径向、切向应力变化规律,开展了井筒内压、压裂液排量、初始温度、弹性模量、泊松比对水泥环应力影响的敏感性分析,并基于Mohr-Coulomb准则对水泥环是否失效进行了分析.研究结果表明:(1)页岩气井压裂过程中,水泥环温度随时间发生剧烈变化,且内外壁之间存在显著温差,该温差随压裂作业的进行先增大、后减小.(2)页岩气井压裂过程中,水泥环径向、切向应力随时间不断变化,径向应力先减小、后增大,切向应力先降低、后升高,然后再降低.依照Mohr-Coulomb准则分析可知,压裂过程中水泥环易发生拉伸破坏,压裂初期为水泥环失效的"风险段".(3)降低井筒内压,可以显著降低水泥环径向、切向应力;降低压裂液排量,水泥环径向、切向应力有所降低,但降低幅度不明显;提升压裂液初始温度,将会提高水泥环径向应力、降低水泥环切向应力;水泥石弹性模量降低至4 GPa时,水泥环径向、切向应力低于水泥石抗拉、抗压强度,在压裂过程中有利于保持水泥环的完整性;提高水泥石泊松比,对径向应力影响极小,可忽略不计,但可以有效降低水泥环切向应力.依据计算结果设计了一种新型水泥浆体系,降低了水泥石弹性模量.应用该水泥桨的工程实践表明,压裂后并未出现环空带压情况,保证了分段压裂后页岩气井的安全生产.研究结果可为页岩气井压裂过程中水泥浆设计以及井筒完整性控制提供参考.

为获取煤层气藏气水相对渗透率实际变化特征,进一步深化对煤层气藏气水产出规律的认知,构建了结合煤层气藏实时动用情况的煤层气藏相对渗透率动态计算方法.该方法首先通过多煤层全过程耦合流动模型对目标单煤层或多煤层进行产量历史拟合,获得储层和流体的基本物性参数.而后,基于得到的基本物性参数开展煤层气井全生产周期产能预测,同时,根据储层压降漏斗的实时扩展规律对储层参数进行平均化处理,并结合流体的实际运移情况计算煤层气藏气—水相对渗透率曲线.研究结果表明:本文提出的煤层气藏相对渗透率动态计算方法可在对煤层气藏内部动用情况实时定量分析的基础上,动态计算煤层气藏实际气水相对渗透率.通过本文提出的方法计算得到的气相相对渗透率曲线上存在反转点,其反应储层中的解吸气开始稳定、连续的供应.若不考虑储层压降漏斗实际扩展规律,对储层参数进行全域平均,计算得到的煤层气藏气水相对渗透率将偏低.对于多煤层气藏,窜流效应导致的层间流体质量交换和储层压力下降不可忽略,生产3 y时气相窜流量与产气量比值可达 0.57,水相窜流量与产水量的比值可达 0.69.忽略窜流量条件下计算得到的煤层气藏气水相对渗透率偏低,仅为考虑窜流量条件下的 42.89%和 24.40%.在煤层气井实际生产过程中,含水饱和度保持在较高值,大于40%,受高含水饱和度的制约,煤层气藏气相相对渗透率值较低,小于 0.2.

针对页岩储层的低孔隙度、特低渗透率且中性偏油润湿特征,本文设计了相应的微流控毛细管束微观模型.基于该模型,研究了分子膜剂(DM)与表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵(STAC)复配体系改变微观模型润湿性情况.发现在DM(1000 mg/L)/STAC(浓度≤临界胶束浓度)条件下,在玻璃表面润湿改性接触角与STAC浓度呈正相关,接触角最大能达到100.51°,且为单层吸附,吸附平均厚度为2.064 nm;在DM(1000 mg/L)/STAC(浓度＞临界胶束浓度)条件下,在玻璃表面润湿改性接触角与STAC浓度呈负相关,吸附层为多层吸附.以吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储层为研究对象,刻蚀出与孔喉直径等效的毛细管束模型,半径为 5 μm,流道深度为 5 μm.然后通过DM/STAC润湿改性,基于亲水润湿和润湿改性后毛细管束模型进行压差—流量法测试流体渗流规律.结果表明,流体在低速流动时,呈非达西渗流特征,具有启动压力梯度.并且,润湿性改变致使毛管力转向,从而影响流体渗流规律.

岩石自发渗吸是孔隙内润湿相流体自发排驱非润湿相的过程,是致密油藏提高采收率的重要机理之一,由于多孔介质特性以及裂缝形态等因素的复杂性,目前对裂缝与孔隙间的渗吸传质规律的研究尚未完全阐明.本文基于相场法和流体运动方程,建立孔隙尺度动态渗吸数值模型,分析复杂孔隙结构内部裂隙与孔隙之间的传质机理及其与采收率的关系.结果表明:(1)渗流过程在孔隙内部主要涵盖 3 个关键阶段:裂隙的快速渗透,裂隙与孔隙间的相互作用(即渗吸现象),以及孔隙中的逐步推进(即驱替过程).较快的注入速率会阻碍渗吸过程的进行,从而导致更多的残余油滞留.(2)存在特定的临界裂缝宽度,当裂缝宽度约为平均孔径大小 40 倍时,采收率会在一定范围上下波动.较小的裂缝宽度使得流体在孔隙和裂缝间的流动通道更为狭窄,这增强了毛细管力对油滴的驱动作用.随着临界裂缝宽度的减小,裂缝无量纲数与采收率之间展现出正相关关系.(3)不同复杂度的裂缝系统对流体运移产生不同的影响.随着临界裂缝宽度的减小,不同复杂程度的裂缝对流体动用产生的影响呈现出差异性.随着裂缝复杂程度的增加,渗吸作用波及范围越大.裂缝宽度的减小会加剧油滴的聚集现象,进而显著减缓渗吸速率,并在小孔隙区域引发堵塞问题.(4)系统开放边界数的增加可有效提升润湿相接触面积,实现孔隙空间的最大化动态利用,进而形成协同渗吸驱动机制.四边开放(AFO)条件下的渗吸采收率为最优,而单边开放(OEO)条件下的采收效果最差.在相同无量纲时间下,TEO和OEO因开放端面数量与空间分布模型的强非均质效应,呈现更高归一化采收率,而其余三种边界条件采收率变化曲线呈现相对集中趋势.

非常规油气作为我国油气资源中的重要接替能源,其高效开发对于保障国家能源安全具有重要意义.采用水平井分段多簇压裂技术,并优化压裂段内多簇压裂参数,对最大化非常规储层产能至关重要.明确裂缝扩展规律,量化裂缝形态与产能之间的关系,是水平井段内多簇压裂方案优化的关键.本文基于相场方法仿真段内多簇裂缝竞争扩展形态,通过集成的裂缝形态识别技术,进而构建二维等效裂缝模型,用以表征压裂渗流通道,并提取改造后等效物性参数,分别作为几何与物性输入参数传递至裂隙流模型,实现两种方法的自动耦合与传递,进而对不同压裂工况下的产能进行定量评估,最终实现裂缝扩展—渗流一体化模拟.通过室内物理模拟实验与现场压裂施工数据对比分析,验证了双重模型耦合的准确性与可行性.在此基础上,本文进一步研究了基于该方法的段内簇数和簇间距对裂缝形态及产能响应的影响规律.研究结果表明:当簇间距由 15 m增加至25 m时,裂缝发生偏转的位置后移,裂缝尖端的偏转角度由 30°降低至 24°,裂缝周围压力梯度降低,流体驱动力减弱,裂缝之间的流体干扰效应显著减小,这一变化导致日产峰值与稳产水平有所下降,日产油、累计产油量降幅分别为 35.88%和 35.89%;当段内簇数由 3 簇增加至 5 簇时,外侧裂缝尖端偏转角度由 30°增加至 34°,诱导应力场控制面积由 36.74%增加至 42.46%,裂缝周围压力梯度增强,流体驱动力增大,原油的动用程度得到显著提升,致使日产峰值与稳产水平相应提高,日产量、累计产油量增幅分别为 40.49%和 45.467%.因此,优化簇间距与簇数,可以兼顾控制裂缝干扰程度和提高单井产能,从而提高水平井段内多簇压裂改造效果.

低矿化度水驱是一种通过调控注入水的离子成分或浓度提高原油采收率的新技术,目前低矿化度水驱的适用油藏条件和提高采收率作用机理仍未达成共识.本文以中东地区海相碳酸盐岩油藏柱塞岩样为研究对象,开展了系列低矿化度水润湿调控驱油室内实验,基于胶体稳定性(DLVO)理论建立了一个典型原油/盐水/岩石系统的界面反应模型,联立增广Young-Laplace公式计算了润湿角和总分离压力,通过文献实验数据验证模型可靠性,阐明了离子浓度和离子类型对分离压力曲线和润湿角的影响.结果表明,在低矿化度环境中,碳酸盐岩孔隙表面在流体冲刷作用下亲水性更强,驱油效率更高,低矿化度水驱提高了3.2%的原油采收率;在恒定电荷的假设下,基于扩展DLVO理论建立的原油/盐水/岩石系统数学模型可以准确预测润湿角的变化;相比于离子浓度,离子类型对分离压力和润湿角的影响更大,在二价离子中,Mg2+离子对碳酸盐岩的浸润调控作用强于Ca2+离子;当水膜厚度较小时,范德华引力是影响分离压力的主要作用力,随着水膜厚度增大,双电层力逐渐变为主要作用力.本研究有助于更深入地理解低矿化度水驱提高采收率的润湿调控机制.

页岩油是我国潜力最大、最具战略性的石油接替资源之一,厘清压闷采过程中多孔介质内流体分布演化规律对提高页岩油采收率具有重要意义.本文采用多组分多相格子Boltzmann模型对页岩油压闷采过程中的渗流机理开展研究.首先使用Laplace定律、接触角、分层流动验证了模拟模型的准确性.随后基于济阳页岩扫描电镜图像,构建了包含顺层缝、网状缝和基质孔隙分布的页岩多孔介质结构.利用格子Boltzmann模型对页岩多孔介质内压闷采过程开展模拟,分析了压闷采不同阶段的流体分布特征,探究了不同闷井时间、储层润湿性和排液速度的影响.结果表明闷井阶段压裂液会在毛管力作用下渗吸进入网状缝并将内部的油相置换出来,随着闷井时间增加压裂液返排率趋于减小;水湿岩心相较于中性和油湿岩心具有更好的开发效果,压裂液利用率和基质内原油动用程度更高;较高的排液速度会使孔隙内的压力快速下降,不利于后续页岩油的生产.本文从孔隙尺度研究了页岩油压闷采过程中流体流动机理,为页岩油井合理生产制度的制定提供了支撑.

为明确桂中坳陷北部下石炭统鹿寨组一段成藏条件,评价区块资源潜力,利用录井、地震、实验测试等手段,系统分析页岩气成藏地质特征,并采用静态法对研究区页岩气资源量进行计算.研究表明:鹿寨组一段页岩有机质丰度中等(TOC含量在0.49％～5.15％)、类型好(有机质类型为II1～II2型)、热演化程度适中(热成熟度在2.2％～2.9％);储层脆性指数高(51％～94％),物性条件较好(孔隙度在3.12％～5.02％,渗透率在0.0005～0.161 mD),孔径多小于400 nm;储层孔隙类型以有机质孔和溶蚀孔为主,孔隙比表面积以微孔贡献为主,孔体积则主要由微孔和介孔贡献,微孔发育主控因素包括TOC和黏土矿物,而介孔发育主控因数为黏土矿物;现场总含气量平均1.73 m3/t,甲烷含量高达95％,为高热值干气;甲烷等温吸附绝对吸附量在1.07～3.67 m3/t,页岩吸附能力强;研究区页岩气藏埋藏深度多在1000～3000 m,顶板黄金组和底板尧云岭组岩性以(泥质)灰岩为主,岩性致密,累计厚度分别可达720 m和490 m,区内逆冲断层封堵性好,构造变形程度较低,岩浆活动较弱,温泉水循环深度多在800～1000 m,水文地质开启程度低.研究区沙坪复向斜页岩气地质资源量为255.2×108 m3,技术可采资源量为38.3×108 m3,技术可采资源丰度0.45×108 m3/km2.结论认为,桂中坳陷北部残留向斜核部鹿寨组一段页岩生烃基础较优越、储集空间发育、含气性高、保存条件较好、埋深适中及资源丰度较高,是页岩气勘探开发有利目标.

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.

湖相重力流是目前沉积学研究的热点与难点,也是致密油、页岩油富集的有利场所,鄂尔多斯盆地庆城油田三叠系延长组作为致密油、页岩油的典型代表已显示出巨大的勘探开发前景.然而,由于湖相重力流砂体分布认识不清,导致油田并未达到预期的开发效率.本文采用支持向量机(SVR)的机器学习方法,先优选频段再优选属性,建立分频属性与测井解释砂体厚度的非线性映射关系,实现了致密砂岩的定量预测.研究结果表明,低频地震属性适合预测厚层砂体,高频地震属性适合预测薄层砂体;采用机器学习的方法,将不同频率的地震属性智能融合,能够兼顾预测不同厚度砂体,既提高了地震属性的解释精度,又降低了地震解释的多解性,实现了砂体厚度的定量预测.检验结果显示,智能融合属性与砂体厚度的分布趋势与值域区间基本一致,智能融合属性预测砂体分布的可靠性明显提高,与测井解释砂体厚度的相关性由0.60提高至0.79,大多数井点处预测的砂体厚度误差小于5 m.继而,根据融合属性与测井解释,刻画了研究区的沉积微相展布特征:研究区目的层发育湖底扇沉积,细分为分支水道、朵叶主体、朵叶侧缘、滑塌体与朵叶间/水道间5种沉积微相;砂体主体呈扇形连片式沉积,厚度顺物源方向逐渐减薄;分支水道呈窄条带状树形分叉,下切发育于朵叶体之上;朵叶体沉积为研究区的沉积主体;滑塌体为湖底扇前端失稳滑塌形成的小规模孤立砂体,长轴方向多平行于湖底扇前端.研究成果对油田下一步高效开发具有重要意义.

为明确鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩纹层及裂缝分布特征,运用高清摄像、超景深显微镜、IPP软件、分形几何学、蒙特卡罗模拟等多种手段对长 72 油层组陆相页岩试样纹层及裂缝进行了观测和表征.划分了亮色和暗色纹层两种类型,并通过XRD实验对亮色和暗色纹层矿物组分进行了比较.分别统计了亮色和暗色纹层在宏观、放大 20 倍和 50 倍三种观测尺度下的纹层厚度分布规律,分析了不同厚度级(1 mm以下、1～10 mm和 10 mm以上)纹层平均厚度的分布规律.表征了裂缝宽度、间距和倾角的分布特征,并结合不同类型纹层分布规律,建立了陆相页岩二维细观结构模型.研究结果表明:(1)亮色纹层中矿物类型以石英、长石等脆性矿物(80%)为主,暗色纹层主要由40%的脆性矿物和40%的黏土矿物组成.(2)陆相页岩总纹层厚度与数量拟合满足指数函数关系,亮色纹层厚度与数量拟合满足幂函数关系,暗色纹层厚度与数量拟合满足对数函数关系.(3)随着观测尺度增大,薄纹层(1 mm以下)出现频率增高,中等纹层(1～10 mm)和厚纹层(10 mm以上)出现频率均降低,且不同类型纹层厚度级与相应纹层平均厚度的对数值间呈现出线性关系,纹层厚度分布具有分形特征.(4)裂缝宽度分布在细观尺度范围内,宽度均值和标准差分别为 0.271 mm和0.114 mm,分布较集中,裂缝间距的均值和标准差为8.115 mm和8.448 mm,分布较均匀,裂缝倾角的绝对值与数量拟合满足对数函数.相关研究成果可为纹层状陆相页岩的地质结构模型建立提供基础数据和方法参考.

松辽盆地梨树断陷营城组页岩气具有巨大的勘探开发前景.与此同时,针对页岩层段的高频层序划分逐渐成为研究热点.但传统层序地层学难以针对页岩层系划分层序,页岩层系的有机质富集模式认识不清,对页岩油气的勘探开发造成阻碍.利用旋回地层学方法可在页岩层系中划分高频层序,还可基于米氏旋回探究页岩有机质的富集模式,是预测甜点层的有利手段.通过对研究区营城组的自然伽马数据进行天文旋回分析,得出以下结论:(1)SN65 井营城组较好保存了米氏旋回信号,并以长、短偏心率作为四级、五级层序的参考曲线,划分了 14 个四级层序与 51 个五级层序,建立了研究区高精度等时地层格架.(2)梨树断陷北斜坡营城组页岩有机质富集受控于天文旋回,且二者互为反相位,即长偏心率高值时期,气候暖湿,对应总有机碳(TOC)低值;长偏心率低值,气候干冷,对应TOC高值.(3)建立暖湿与干冷两种页岩沉积模式.通过引入温跃层溶解氧最小值段(MOM)的概念,证明干冷环境有利于页岩有机质富集.(4)以长偏心率旋回曲线的半幅点为界,划分4 个富有机质页岩层段和 3 个含有机质页岩层段.优质页岩层段发育于各个层序的顶部和底部,而不是最大湖泛面.浅水环境对富有机质页岩发育有利.研究成果不仅为松辽盆地梨树断陷页岩气甜点预测提供理论支撑,也为其他湖相盆地的有机质富集模式提供参考依据.

阳春沟地区是我国川东页岩气勘探的重点接替区域,阳春沟断裂为影响研究区页岩气成藏的重要构造,但研究程度整体较低.为明确阳春沟断裂构造变形特征及其对页岩气差异富集的地质意义,本文基于最新的三维地震资料解释,刻画了阳春沟断裂的几何学特征,结合断层性质及活动时期分析了成因机制,探讨了阳春沟断裂与遵义断裂的关系以及对页岩气成藏的影响.研究表明:(1)阳春沟断裂主要为自东向西逆冲构造,具有左行压扭特征,纵向上表现为沿志留系、寒武系发生滑脱的多条叠置、近乎平行的逆冲滑脱断层带,控制了中浅层形变层的断展背斜;(2)阳春沟断裂不属于遵义断裂的一部分,二者变形特征差异巨大,具有完全不同的构造样式;(3)阳春沟断裂形成于雪峰造山导致遵义断层左行逆冲走滑和晚期弧形褶皱过程中,经历了晚侏罗世—晚白垩世的不均匀收缩和晚白垩世自东向西逆冲滑脱;(4)阳春沟断层形成了阳春沟背斜和复杂缝网,其中阳春沟背斜降低了页岩埋深、减缓了页岩热演化,复杂缝网增加了储集空间,但未严重破坏保存条件,二者有利于页岩气运移和聚集成藏,而地层高陡和压扭断层的发育则对页岩气藏起破坏作用.研究结果对认识盆山耦合过程及页岩气勘探提供了参考.

涪陵页岩气田南部白马构造带自下古生界海相页岩生气以来,经历了多期构造运动,构造变形复杂且差异性强,这对页岩气藏含气量具有控制作用,使得成藏模式多样,限制了勘探开发进程.本文通过三维地震精细解释,结合系列岩心、钻测井资料,分析白马构造带构造特征与演化过程,在此基础上建立了页岩气富集成藏的三种模式.研究表明:(1)白马构造带主要发育北东向构造,表现出纵向分层与东西分带的差异变形特征.纵向上被寒武系覃家庙组膏盐层、志留系龙马溪组泥页岩层和三叠系嘉陵江组膏盐层三套滑脱层划分为上、中、下及前寒武系四套构造变形层.平面上自西向东可划分为断褶变形带与宽缓向斜带.(2)燕山晚期为构造变形活跃期,江南—雪峰造山作用产生自南东向北西的挤压,形成白马构造带主体北东向构造.喜山期为构造改造及定型期,印欧板块碰撞与青藏高原向东逃逸的远程效应引起四川盆地发生逆时针旋转,在川东地区表现为右旋剪切作用,发育走滑剪切带.白马构造带受到近东西向挤压,先存的北东向构造受到改造,向北逐渐转为近南北向.(3)白马构造带可划分为低压破碎背斜型、常压宽缓向斜型与常压平缓斜坡型三种页岩气富集成藏模式.其中,白马南斜坡页岩气富集保存条件较好,单井含气量高,白马向斜核部与东翼次之,单井含气量较高,北翼较差,单井含气量略低;石门—金坪背斜带不利于页岩气富集保存.

侏罗系凉高山组页岩是四川盆地重点勘探层段,但其孔隙结构与页岩油可动性尚不明晰.为揭示川东北地区侏罗系凉高山组页岩储集空间特征及页岩油可动性,本文依据沉积构造和矿物组成划分岩相类型,开展总有机碳测定、岩石热解和镜质体反射率实验获取基础地化特征;利用场发射扫描电镜、核磁共振、低温氮气吸附、高压压汞手段实现孔隙度、孔隙结构的表征及评价,并对比不同岩相间储集空间特征差异;在离心时间为 3 h,离心转速为 11 000 r/min条件下,开展核磁-离心定量评价不同岩相页岩油可动性,并明确影响因素,建立可动油量测井评价模型并选出有利岩相.结果表明:(1)川东北地区凉高山组页岩总有机碳含量主要分布在 0.15%～2.95%之间,Ro值介于 1.06%～1.68%之间,处于成熟-高熟阶段;轻烃恢复后,S1 分布范围为 0.03～3.32 mg/g;矿物类型以黏土矿物和石英为主,发育的岩相类型为纹层状黏土质页岩相、纹层状长英质页岩相、层状混合质页岩相和块状粉砂质泥岩相.(2)页岩储集空间主要发育黏土矿物晶间孔、有机孔,另外可见石英溶蚀孔、粒间孔、黄铁矿晶间孔和微裂缝;孔隙度介于1.15%～4.71%;页岩孔径分布范围较宽,孔体积主要由介孔和小于 200 nm的宏孔贡献,纹层状黏土质页岩储集物性较好.(3)凉高山组页岩可动油量分布在0.25～3.26 mg/g,可动油率分布在 5.13%～44.83%,纹层状黏土质页岩可动性较好,块状粉砂质泥岩可动性较差;TOC、黏土矿物含量和孔隙度是控制凉高山组页岩油可动性的主要因素,利用这3 个因素建立并验证了可动油量预测模型,优选出纹层状黏土质页岩为凉高山组重点勘探对象,对四川盆地页岩油的勘探开发具有指示意义.

陆相页岩油是一个全新领域,近期的勘探实践已在鄂尔多斯盆地、松辽盆地、渤海湾盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地等不同页岩层系取得了重要进展,截止2022年底,页岩油探明、控制、预测三级地质储量达44亿t,2022年产量达318万t.页岩油勘探理论和技术也取得了一系列进展,创新了有机母质类型分析与有机质生排烃实验、储层表征技术、页岩油赋存状态与含油性分析、保压取心与现场测试等页岩实验测试分析技术,基本上能满足页岩油相关实验测试要求;在细粒沉积与有机质富集机理、陆相页岩纹层结构与组合类型、储层孔缝结构与储集性、页岩油富集机理取得了一系列新的认识,指导了重点地区选区选带评价研究.研发了烃源岩品质测井评价、储层品质测井评价、工程品质测井评价、岩石物理敏感参数分析和定量预测、多任务学习储层参数预测、各向异性地应力预测、水平井地震地质导向评价、富集层(甜点)综合评价等技术,并推广应用,在页岩油储量提交、甜点区优选、水平井部署、随钻导向预警和钻完井工程改造方面提供了重要且面向全周期的技术支撑.但陆相页岩油规模勘探与效益开发目前还面临诸多挑战,必须建立全新的研究内容与研究重点,特别需要把研究精度升级并要加强微观研究,加强固/液/气多相多场耦合流动机理研究,加强多学科交叉研究等,以建立页岩油成藏新学科.

随着人工智能技术在油气勘探领域应用的不断深入,地质力学参数预测从传统方法向智能化转型已成为必然趋势.本文系统归纳分析了机器学习算法在岩石力学参数直接与间接预测,地层孔隙压力钻前预测、随钻监测和钻后评估,一维地应力和三维地应力场预测中的应用现状,对比了不同预测任务下的机器学习模型、输入参数、样本数据量、输出参数以及模型预测性能.研究发现:相比于室内试验、现场测试和经验模型计算,机器学习算法在地质力学参数预测方面的准确性、时效性和适用性具有明显优势;集成模型、深度学习模型和物理约束神经网络模型凭借其准确性、鲁棒性、泛化能力和可解释性,已成为当前研究的热点和重点;但现有研究以一维地质力学参数的钻后预测为主,因而无法有效进行钻前和随钻三维地质力学参数预测.为了加快地质力学参数向智能化、数字化转型,本文提出了一种地质力学参数智能预测框架,该框架考虑地震、测井、录井等多源数据对地质力学参数预测的影响,通过数据+物理双驱动的机器学习模型进行三维地质力学参数的预测,并通过正钻井数据进行模型的实时更新,从而实现区域三维地质力学参数的钻前预测、随钻监测以及钻后评估.此外,分析了地质力学参数智能预测面临的关键技术难题:①实现非结构化数据类型的转换,降低数据集复杂度,确保数据的一致性和可比性;②开展多源数据融合研究,构建包括地震、测井、录井、室内试验、现场测试等方面的多源数据集,并进行数据处理、特征选择等工作;③加强机器学习模型研究以提升性能,采用集成模型提升预测精度,融入机理模型和领域知识提升模型鲁棒性和可解释性.

油气渗流力学是油气田开发的理论基础,以连续介质假设和达西方程为基础的单一尺度传统渗流力学及研究方法在油气资源开采中发挥了重要作用.随着缝洞型碳酸盐岩和非常规等油气藏不断勘探开发,储层空隙中的孔隙、裂缝和溶洞,尺度差异达到10个数量级之大,多尺度特征对油气流动的影响越来越大.通常从孔隙尺度、介观尺度和宏观尺度来研究不同尺度上的渗流问题,每个尺度有独特的研究方法,揭示了每个尺度上的特有渗流机理和规律,如何将不同尺度上的渗流机理和规律关联起来,在宏观尺度上形成一套系统的渗流理论,对油气田开发来讲非常重要.因此,尺度升级理论和多尺度方法就变得非常重要,就好比把不同尺度上的一颗颗珍珠串起来,形成完美的一条项链.因此,本文针对油气渗流力学中面临的多尺度现象和科学问题,从孔隙尺度流动、非常规油气宏观渗流、大尺度缝洞碳酸盐岩油气流动和多尺度研究方法等方面系统阐述了尺度升级理论和多尺度方法的研究现状及发展趋势.

多孔介质中多相渗流问题是油气藏开发领域重要的研究内容,由于我国地质条件复杂,岩石性质如渗透率、孔隙度等分布不均匀,复杂多相渗流问题的数值求解需克服系统的多变量、强非线性、计算量大以及保持变量的物理属性等难点.对于传统的不可压不混溶两相渗流模型,隐压显饱(IMPES)的半隐格式是求解该类问题的一类广泛使用的重要算法,即隐式求解压力方程和显式更新饱和度,但传统的IMPES方法在更新饱和度时需计算饱和度梯度,因此在求解复杂非均匀介质中的两相流问题中并不适用,Hoteit和Firoozabadi提出了改进的IMPES方法,使得改进后的方法可以预测非均匀介质中饱和度不连续的情况.由于前两种IMPES方法在更新饱和度时只选取其中一相流体的质量守恒方程进行计算,因此无法保证另一相流体亦满足局部质量守恒.这两种IMPES方法对压力方程的推导都是在偏微分方程连续层面加合各相的体积守恒方程而得,然后对压力方程和饱和度方程用不完全匹配的空间离散方法,所以无法同时保证两相流体逐相局部质量守恒.本文基于课题组近几年发表的求解两相渗流问题的几类新型IMPES半隐格式,提出了一种新型推导IMPES中压力方程的框架,即先对每相的体积守恒方程用局部守恒的空间离散方法做离散,然后加合每相离散的体积守恒方程,从而实现了压力方程和饱和度方程在空间离散上的完全匹配,从本质上克服了以往文献中的IMPES半隐方法无法同时保证两相流体均满足局部质量守恒的难点,使得新型IMPES方法保各相流体均满足局部质量守恒、饱和度保界,计算格式为无偏求解,且适用于求解非均匀介质中具有不同毛管力分布的两相渗流问题.本文提出的新型逐相守恒IMPES框架还有一个传统IMPES没有的优势,即新型逐相守恒IMPES框架中只需要定义体积守恒或质量守恒方程的空间离散方法,不需要单独定义压力方程的空间离散方法.课题组近几年发表的几类新型的IMPES半隐格式求解可以认为是本文提出的新型逐相守恒IMPES框架的特例,本文IMPES框架还可以应用于更复杂的多组分多相渗流,构造更多的新颖格式.本文同时通过非均质多孔介质数值算例,验证了新型IMPES方法在处理复杂地质条件下两相流问题的有效性和优越性,相比传统方法更具适应性,同时更稳定也更高效.

页岩基质孔隙油微观赋存特征及可动性是制约陆相页岩油高效开采的关键要素.本文针对页岩基质孔隙内不同相态油的含量、比例、分布及可动性开展定量化表征研究,从理论上提出了页岩油吸附量、游离量、可动量评价模型以及吸附油占比评价模型(即吸附比例方程),建立了基于饱和—离心—核磁共振联合实验的孔隙油微观赋存及可动性评价方法.上述模型与方法在渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷沙河街组页岩油储层中进行了应用,揭示了实验条件(20℃、常压)下页岩基质孔隙中轻质油(正十二烷)微观赋存与可动性特征.结果显示:(1)富有机质页岩吸附油、游离油含量普遍大于含有机质页岩,吸/游比主体介于 1～2,不同类型页岩中吸附油、游离油赋存空间具有差异性.(2)富有机质页岩吸附油平均密度(0.8331 g/cm3)略大于含有机质页岩(0.8067 g/cm3),富有机质页岩吸附油平均厚度(1.7475 nm)约为含有机质页岩(0.5734 nm)的 3 倍,富有机质页岩具有更强的油—岩相互作用.(3)游离油赋存孔隙直径下限(dmin)数值上等于吸附油平均厚度与孔隙形状因子的乘积,富有机质页岩dmin介于 3.5～10.5 nm,开始主要富集游离油的孔隙直径约为 100 nm;含有机质页岩dmin介于1.1～3.4 nm,开始主要富集游离油的孔隙直径约为 30 nm.(4)富有机质页岩孔隙油可动性相对更好,其可动性指数(平均 6.24 mg·g-1·MPa-1)高于含有机质页岩(平均 5.20 mg·g-1·MPa-1),孔隙油吸/游比约为 1.5 时具有较好可动性.(5)以油—岩相互作用为纽带,构建了页岩含油性、储集性及页岩油可动性之间的耦合关系,并数学描述了它们之间的内在联系,为寻找优质页岩油储层奠定了理论基础.

页岩的孔隙作为页岩气的主要储集空间,其结构特征直接决定了气体的赋存状态、富集程度及渗流机制.然而页岩气储层中有机孔的结构十分复杂,非均质性强裂,制约了储层的精细评价和动态开发.为明确我国南方下古生界页岩储层有机孔的三维结构特征,本文以黔北地区寒武系牛蹄塘组和志留系龙马溪组两套富有机质页岩为研究对象,针对这两套热成熟度差异显著的页岩层系,本研究综合运用有机质提取、低温氮气吸附以及聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)三维重构技术,系统表征了两套页岩有机孔的微观结构特征,并且基于氮气吸附和FIB数据,分别利用FHH和盒子计数模型评估了不同尺度下有机孔的孔隙结构复杂程度.研究结果表明,中等热成熟度的龙马溪组页岩(等效镜质体反射率Ro=2.1%～2.8%)有机孔十分发育,孔隙形态以气泡状、海绵状团簇为主,孔径主要介于200～450 nm,具有较高的比表面积(133.9～159.5 m2/g)和孔体积;与之相比,过成熟的牛蹄塘组页岩(Ro=3.0%～3.8%)有机孔的孔径较小(r=10～140 nm),其形态多呈不规则状或狭缝状,比表面积(30.9～31.4 m2/g)和孔体积较低.三维孔隙网络建模显示,在龙马溪组页岩中,有机孔孤立分布,连通性差,大孔(r>140 nm)贡献了总孔隙体积的 70%.牛蹄塘组页岩由于热演化程度较高,有机质发生缩聚形成微裂缝,提高了大孔(r>150 nm)之间的连通性;而小孔呈孤立分布,孔隙之间的连通性差,小孔贡献了总孔隙体积的64%.另外,两套页岩的有机孔分形表征显示,牛蹄塘组页岩的大孔具有更高的分形维数(D2=2.37～2.78),表明其孔隙结构更为复杂;而龙马溪组页岩有机孔的形态相对规则,这主要受有机质热演化程度控制.该研究不仅为不同热成熟度页岩的三维孔隙结构演化机制提供了系统认识,还为黔北地区页岩气储层评价和渗流开发提供了理论依据.

储层物性参数是表征储层储集与渗滤流体能力的重要参数,测井解释是获取物性参数的重要途径,是一个复杂非线性回归任务.针对已有物性参数测井解释方法在小样本学习条件下的泛化能力不足这一问题,本文首先提出了基于聚类分析的样本优选方法,通过K均值聚类划分样本的空间结构,根据样本在空间结构中的分布优选学习样本,从而最大化学习样本的多样性;然后提出了基于层次化残差神经网络的物性参数测井解释方法.方法在全连接神经网络基础上引入 4 种机制:(1)引入残差连接学习输入与输出间的残差映射,深化小样本的复杂物性特征提取过程;(2)引入集成学习整合多种不同机器学习方法,通过算法多样性降低过拟合风险;(3)引入多任务学习联系起孔隙度解释和渗透率解释这两个任务,以提高小数据情况下单一任务的泛化性;(4)引入二次加权均方根误差损失函数,降低高渗储层的物性解释误差.在实际研究区中设计的 90 组对照实验的分析结果表明,基于聚类分析的样本优选方法能够有效提升多种机器学习模型在小样本条件下的泛化能力;基于本文提出的层次化残差神经网络进行研究区孔隙度与渗透率测井解释,解释结果的决定系数分别达 88%、94%.与已有的多种方法相比,本文方法基于分布特征的样本选择及多任务协同等方式的算法优化有效提高了岩石物理数据的特征表征,方法的物性解释精度更高、泛化能力更强,在取心盲井上的精度分别领先 12和20个百分点.

总有机碳(TOC)含量是评估烃源岩储层品质和生烃潜力的重要地球化学参数之一,其准确预测对页岩油气勘探开发具有重要意义.随着人工智能技术的快速发展,单一机器学习方法常被应用于TOC含量评价.然而,单一机器学习方法存在过拟合、欠拟合和目标函数局部最优等问题.集成模型被证实通过整合多个智能算法可以提高预测精度和稳定性能,其中组合策略是优化集成模型的关键之一.算术平均法作为组合策略难以充分发挥最佳模型的预测性能,而且容易受到预测误差较大的智能算法的影响.加权求和法作为组合策略根据训练数据确定加权系数,在训练集上表现出色,却在测试集中表现欠佳.本文提出了一种基于智能匹配技术的集成模型(IMTEM),采用极限梯度提升、随机森林、支持向量机和极限学习机作为算法模块对输入数据进行初步处理,提取的特征信息与原始测井响应共同输入到前馈神经网络层中进行非线性转换以及特征学习,从而对页岩TOC含量进行准确且连续的评价.将本文提出的方法应用于四川盆地龙马溪组页岩TOC含量预测,测试结果表明,相比于两种集成模型、5 种基础模型和ΔlogR方法,IMTEM的预测结果与岩心实测TOC含量一致性更高,更适用于页岩TOC含量的预测.

针对牙哈储气库钻井中油基钻井液体系在高—低温循环条件下流变性恶化且堵漏承压能力不足难题,研发了一种温敏型抗高温提切剂RHT,并优选堵漏材料和配套处理剂,构建了一套抗高温防漏堵漏油基钻井液体系.通过红外光谱、核磁共振氢谱、热重曲线和DSC分析等表征手段,深入分析了RHT的分子结构、热稳定性及温敏特性,系统评价了其在乳液和油基钻井液中的流变性调控作用.实验结果表明:RHT显著改善乳液的剪切稀释性和触变性,且在高低温循环条件下具有良好的流变性调控能力,80℃条件下,体系动切力提升 87%,塑性黏度无增加;220℃时,动切力提升 220%,动塑比为 0.49 Pa/(mPa·s).经 220℃老化后的钻井液体系保持了较强的携岩性能,并能够有效封堵 20～40 目砂床和 1～3 mm缝板,最大承压能力 8 MPa.该体系在牙储-X井的现场应用中,显著改善了钻井液的携岩与堵漏性能,减少了漏失与卡钻等复杂问题,为牙哈储气库的高效开发提供了有力的技术支撑.

为探究水驱过程中不同润湿性条件下油水微界面的运移特征及其演变规律,基于N-S方程建立Hele-Shaw圆柱式模型,采用相场法界面追踪驱替过程中油水微界面的拓扑变形特征,研究润湿性、油水粘度比及毛细管数对油水微界面形变的影响.结果表明,水驱过程中油水微界面的动态演变过程可以分为 4 个阶段,即突破、分裂、三相接触线交汇及微界面融合.微界面的突破和分裂在驱替周期内重复发生,且不受润湿性和岩石颗粒分布的影响;三相接触线交汇和微界面融合具有相近的形变特征,主要受润湿性和岩石颗粒分布的影响.三相接触线交汇现象主要出现在亲水条件,而微界面融合现象则出现在亲油条件.润湿性由强亲水转变为强亲油时,水驱前缘变化幅度先降低后升高,在弱亲水条件时,呈现"活塞式"驱替模式.模拟发现在弱亲水条件下的驱油效率最高,而强亲油条件下的驱油效率最低(61.06%).在弱亲水和相同注入孔隙体积倍数条件下,随着油水粘度比从 20 增加到 100 时,三相接触线交汇现象的发生率逐渐降低,微观驱油效率降幅为8.56%,且驱替启动压力也随之降低;毛细管数从 0.66×10-3 增加至 2.0×10-3 时,三相接触线交汇的发生率增加,模型内的剩余油体积减小,驱油效率提高 9.36%.这表明在亲水条件下,增加三相接触线交汇现象的发生率能够显著提高驱油效率.研究结果能够丰富水驱微观渗流机理,为深度挖潜水驱剩余油提供理论依据.