燕辽裂陷带冀北坳陷中元古界(1800~1327 Ma)具有高于庄组黑色泥晶白云岩和洪水庄组黑色页岩2套烃源层,以及龙潭沟、双洞、卢家庄3处下马岭组底部沥青砂岩古油藏.沥青砂岩含有2期固体沥青组分:早期沥青组分反射率Rb值1.68%~2.52%;晚期沥青组分Rb值0.81%~1.01%.辉长辉绿岩岩床的侵位,导致早期古油藏蚀变成沥青砂岩;岩床围岩蚀变带的稠油油苗,提供岩浆冷凝后晚期石油充注的证据.沥青砂标志下马岭组底砂岩成岩作用初期(1400 Ma),业已开始石油早期充注成藏过程;依据辉长辉绿岩侵位时间1327 Ma,可厘定底砂岩古油藏的蚀变年龄.基于层序地层厚度分析,确定古油藏早期成藏的油源来自高于庄组烃源层,生烃门限深度约3600 m;洪水庄组烃源层充注成藏时间应在中生代.冀北坳陷雾迷山组、铁岭组等液体油苗和下马岭组沥青砂岩晚期沥青的可溶烃组分源自洪水庄组烃源层.

为了研究断裂在油气成藏中的作用,在断裂封闭能力有效性和时间有效性及其影响因素研究的基础上,通过比较断层岩排替压力与其下储层剩余压力的相对大小和断裂封闭能力形成时期与源岩生排烃高峰期相对早晚,分别建立了一套断裂封闭能力有效性和断裂封闭时间有效性研究方法,并将其应用于渤海湾盆地南堡凹陷南堡5号构造NP5-2断裂在9条测线处东二段泥岩盖层内封闭能力有效性和时间有效性的研究中,结果表明:NP5-2断裂除了在L6和L7测线处封闭能力有效性差之外,其余测线处封闭能力有效性均好,有利于其下天然气的聚集和保存.NP5-2断裂封闭能力形成时期均晚于沙三段和沙一段源岩二次生排烃高峰期,封闭时间有效性差,不利于封闭沙三段和沙一段源岩生排出的天然气,与目前南堡5号构造东二段泥岩盖层之下有天然气聚集但不富集的情况相吻合,表明该方法用于研究断裂封闭能力有效性和时间有效性是可行的.

鉴于油井生产过程中流体分布的复杂性和流动变化的随机性,正在兴起的多相流动测量与成像研究遇到严重挑战,尤其是敏感场构建、多模信息融合和流动图像重建等关键技术亟待突破.电磁全息方法旨在根据探测物理场特性,基于成像测量理论,研究建立全新的双模敏感场,对传感器采集信号的实部和虚部信息进行融合,探索高效适用的全息成像方法,并通过模拟流动测量实验检验全息成像可行性和精确度.研究表明,全息测量数据特征区别明显,能够充分突出各相流体导电特性与介电特性的差异;全息测量敏感场相比原有敏感场更加适用于油井多相流动电磁全息方法;基于双模融合的全息成像方法有益于提高全息成像精度.流动模拟测量检验结果表明,油井多相流动电磁全息方法是可行的,具有良好的应用前景.

石油和天然气资源是一国经济发展的重要驱动力,但许多重要产油国优异的资源禀赋并没有有效地促进本国经济增长,背后原因值得探讨.本文以1980-2014年间全球重要产油国的经济增长差异为研究对象,在Sachs和Warner框架的基础上,对产油国经济增长水平与油气资源丰裕度之间的相关性进行了分析.研究表明,产油国经济增长与油气资源丰裕度之间具有显著的负相关性,即使在加入开放度、投资、贸易条件、人力资本、制度等因素后,负相关性依然存在,产油国"资源诅咒"命题确实成立.在此基础上,本文对丰富的油气资源阻滞经济增长的传导机制进行了分析,结果验证了"荷兰病"效应、人力资本积累不足、制度质量弱化都是产油国油气资源阻滞经济增长的作用渠道,其中又以人力资本积累不足影响最大.

现有深水隔水管涡激振动模型都以等截面圆柱体为假设推导得出,但是实际隔水管系统的截面随着水深而变化,因此只有建立隔水管系统水深方向截面变化的涡激振动模型,才能更加准确地反映隔水管系统的动力特性.本文将涡激振动模型与尾流振子非线性模型结合,建立了变截面深水钻井隔水管系统涡激振动模型,并提出一种快速、精确的基于广义积分变换法(GITT)的任意变截面钻井隔水管系统动力学行为的半解析预测方法.文中以3000 m超深水隔水管系统为例,验证了新建立模型以及解法的正确性和有效性,对不同海流速度下的变截面深水钻井隔水管进行时域分析和频域分析.当隔水管系统随水深方向的截面发生变化时,会造成系统在响应幅值、振动频率以及锁频区域等方面的明显差异.本文研究结果对正确认识和预测深水隔水管系统动力特性,指导超深水钻井隔水管系统结构设计,确保深水钻井的安全操作都具有重要的意义.

本文选取四川志留系龙马溪组页岩,对所采样品进行了地球化学、岩石矿物组分及含气性分析.在实验室内采用磁悬浮天平进行质量法等温解吸实验,通过页岩气解吸过程中甲烷碳同位素(Δ13c1)组成变化研究甲烷碳同位素分馏过程,比较不同温度下甲烷碳同位素分馏特征;同时赴现场收集页岩岩心解析气,进行气体组分和甲烷碳同位素分馏分析.结果表明,随着压力降低,样品中气体逐步解吸,甲烷碳同位素出现分馏特征,Δ13c1值呈现增大的趋势;页岩储层性质影响甲烷碳同位素分馏,有机碳含量相对越高,Δ13c1值越大,矿物组分和扩散运移也会影响甲烷碳同位素的分馏结果;温度影响甲烷碳同位素分馏,低温时甲烷碳同位素容易分馏.现场测定的甲烷碳同位素分馏变化明显,气体组成随解析时间发生规律性变化.

碳酸盐岩储层岩石组分与孔隙结构复杂,流体分布不均,反演难度大,常规储层预测方法难以有效判断有利区域.为此,本文基于修正后的岩石物理模型和横波分裂属性分析,建立了一种碳酸盐岩裂缝储层检测的技术方法.首先,根据塔里木盆地S地区鹰山组碳酸盐岩储层岩石物性特征,修正Chapman模型,建立考虑多种岩石基质组分的多尺度岩石物理模型.其次,利用反射率法正演模拟储层在不同裂缝密度以及饱含不同流体时的反射横波地震记录,并对地震记录进行了横波分裂属性分析.分析表明,饱含水时快慢横波之间的能量差异较小,而饱含气时两者之间能量差异较大,同时验证了快慢横波之间的延迟时间随着裂缝的发育密度增大而增大.因此利用快慢横波之间的延迟时间与振幅差异可以较好的检测裂缝型油气藏.最后,将快慢横波延迟时间与能量差异属性应用于研究区多波地震资料中,检测结果表明研究区西南部裂缝密度较大且以含气为主,与钻井及试生产结果吻合,表明了预测结果的可靠性以及预测方法的有效性.

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.

针对传统方式开发致密油藏存在的注水难、采收率低等问题,本文基于水平井多段体积压裂的压裂液返排率不高,能有效补充致密油藏能量,增强渗吸作用的机理,提出了致密油藏异井异步注采开采方式,即采用平行的2口或多口压裂井,注采裂缝交替排布,采油及注水交替进行.以某油田L致密油藏为例,采用数值模拟方法,优选异井异步注采技术参数界限,优选参数为裂缝间距80 m,裂缝半长160 m,注入量3000 m3,注入速度300 m3/d,焖井时间35 d,累积增油量1449 t.对比分析了异井异步注采、准天然能量衰竭开发、注水吞吐、缝间水驱4种方式的开发指标,结果表明注水吞吐只能短期内小幅度提高累积采油量,不能显著提高采收率;缝间水驱早期产量高,见效快;异井异步注采的稳产期更长,采出程度更高,比衰竭式开采增加6.01％.异井异步注采的开发方式能提高水平井的开发效果,具有良好的应用前景.

由于海上探井泥线以上的井筒结构为长细杆结构,下套管时过大的冲击载荷常常会造成井口损坏或井筒失稳,确定套管极限下放速度是安全作业控制的关键.本文从探井井身结构的特征入手,开展了井口与井筒管柱的整体受力分析.基于压杆稳定性理论,建立了探井作业条件下井口和井筒承载力计算模型.利用能量守恒定理,建立了坐挂套管条件下冲击载荷的计算模型.以隔水导管承载力、井口结构强度、井筒失稳和薄弱地层破裂压力为约束条件,建立了套管最大下放速度计算模型.以渤海海上典型探井为例,结合地层土质参数与钻井作业工况,利用该模型分析了套管下放速度对井口载荷及井筒稳定性的影响.经海上探井的现场应用与实践证明,所建立的理论模型对海上钻井设计和现场施工具有很好的指导意义.

复合驱过程中出现的乳化现象直接影响开发效果,目前对复合体系乳化后形成的乳状液的流动规律缺少相关研究.本文采用岩心实验分别注入O/W型乳状液与等黏度的二元体系,测定采出液的流变性、粒度分布以及乳状液液滴形态,比较它们在多孔介质中的流动规律差异,再通过多孔介质模拟复合驱过程中乳状液的产生过程,通过压力变化研究各因素对体系乳化强度的影响.结果表明,二元体系乳化前后的运移规律存在明显差异,乳化前体系的压力可以很快达到平稳,而乳化后的压力呈现跳跃上升,既表现出幂律流体剪切变稀的特性,又由于分散性质加强而表现出剪切变稠的特征;采出液分析表明经过岩心后,乳状液的流变曲线上移,粒径变小,经过3 PV后乳状液的液滴形态才与初始时相似;各因素中表面活性剂浓度对乳化效果的影响大于剪切速率,含油饱和度对乳化效果的影响最小.

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.

四川盆地缝洞型碳酸盐岩气藏多属于有水气藏,气水两相渗流机理复杂.目前气水两相微观渗流可视化模型多是基于理想孔隙结构或铸体薄片图像制作,无法还原储层中真实孔、缝、洞分布,且机理研究多集中于孔隙型和裂缝型储层,缺少对孔洞型和缝洞型储层的认识.通过将岩心CT扫描与激光刻蚀技术结合,以四川盆地震旦系储层中裂缝型、孔洞型和缝洞型碳酸盐岩岩心CT扫描结果为模板,设计并研制了3类岩心的可视化模型,据此研究了气水两相微观渗流机理及封闭气、残余水形成机理,通过ImageJ灰度分析法实现了气水分布的定量表征.研究结果表明:3类模型水驱气和气驱水过程中的渗流规律各不相同;绕流、卡断、盲端和角隅处形成的封闭气普遍存在于3类模型中,此外还在"H型"孔道处、"哑铃型"通道处和微裂缝缝网处形成特殊封闭气;孔道、裂缝壁面上的束缚水膜,溶洞中部的圆润水团,狭窄喉道处的卡断水柱和狭长孔道处的滞留水柱是残余水的主要形式;裂缝型模型水窜最严重,无水采收期最短,采出程度最低,而孔洞型模型水驱前缘推进均匀,无水采收期最长,采出程度也最高.该研究实现了对缝洞型碳酸盐岩不同类型储层气水两相微观渗流规律的精准刻画,为类似气藏的高效开发提供了理论依据.

与同心双管注饱和蒸汽不同,同心双管注过热型多元热流体过程中,无接箍油管与环形空间之间的热量交换可引起流体温度迅速变化.在充分考虑同心双管井筒内部热量传递的基础上,利用能量和动量守恒方程,结合海水扰流的井筒外传热模型,建立了海上同心双管注过热型多元热流体井筒传热模型.利用有限差分和迭代方法计算得到了无接箍油管和环形空间内过热型多元热流体的流动典型曲线,现场数据验证表明该模型具有良好的实用性.研究结果表明:该模型适用于不同注汽参数下同心双管井筒中热物性参数的分布预测,并可对海上SAGD及多元热流体吞吐的注汽参数进行优化;无接箍油管与环形空间的较小温差即可导致大量热能流动,引起温度和过热度迅速变化;海水流动对井筒热损失有显著影响;随着非凝结气质量分数增加,井筒内温度和过热度均下降.

3D打印被誉为工业制造2025的一项关键技术,已在高强度钢材、高温合金、塑料橡胶上取得不同程度的工业化应用,也是当前发展热点.然而,3D打印在石油岩芯领域仍然存在较多技术难点,例如岩芯的高获得成本及较低的重复一致性等均是制约其进一步发展的关键因素.本文首次尝试从3D打印材料组合出发,通过类材料的方法展开研究.首先通过对几种常用类岩石类材料及页岩粉的性质分析,成功选择出了一种适用于3D打印的岩芯材料组合.结合响应面法进一步分析了不同配比对类岩石类材料渗透率、孔隙度和凝结时间的影响.最后结合中心组合设计(CCD)对模型进行优化,成功得到最佳的配方配比方案,并与真实数据进行比较,结果显示拟合效果较好.

随着石油行业不断向海洋发展,水下油气生产工艺也随之诞生,传统的技术手段面临诸多新的问题.虚拟计量系统已经逐步在国内外的海上油气田生产系统中开始应用.该技术利用油气田的常规基础工艺参数以及从生产控制系统获取的实时仪表数据,通过多种模型实时计算出单井油气水各相的流量.本文主要研究人工神经网络在虚拟计量方面的应用.由于目前常用的井筒模型不能适应产量的瞬时变化,不能及时准确地预测产量,本文引入具有高度非线性预测能力的误差反向传播的人工神经网络方法,以人工调试后的井筒模型结果作为数据样本库,模拟各种影响因素与天然气井产量之间的映射关系,通过学习和训练建立了基于BP神经网络模型的天然气井产量计算模型.预测结果表明:该方法的计算结果与现场物理流量计测量值的相对误差平均值为3.33%,超过80%的数据点相对误差处于±5%内,预测精度较高.综合分析表明,人工神经网络模型能够满足实际生产需要,且该模型结构简单,不拘泥于具体的形式,计算量少.

钻头电阻率测量是一种服务于地质导向的方法,在钻井过程中可以有效地降低作业风险.开展钻头电阻率测井仪器探测特性的数值模拟是研制精密仪器的重要手段,但其复杂的螺绕环激励源为数值模拟带来困难,因此需要利用一种等效的方法来简化.本文利用三维有限元素法(3D FEM),将复杂的螺绕环激励源简化为延伸的电压偶极子,实现了钻头电阻率测井探测特性的数值模拟.考察了钻头电阻率测井探测深度、纵向分辨率与前视探边能力及其影响因素.数值模拟结果表明,钻头电阻率测井探测深度与泥浆类型、泥浆电阻率和井底钻具长度有关.钻头电阻率测井纵向分辨率取决于井底钻具长度,井底钻具长度越小,钻头测量分辨率越高.钻头测量具有一定的前视探边能力,其与源距没有关系,电导性地层前视能力好于电阻性地层.井底钻具长度越小,仪器的前视探边能力越好.本文结果可为钻头电阻率测井仪器设计与解释提供理论依据.

本文对国内某致密油区块4口水平井体积压裂套管变形失效情况进行了统计分析,运用有限元方法对体积压裂过程中3类因素引起的套管变形规律进行了数值模拟.现场数据统计与数值分析结果表明:(1)该区块体积压裂套管缩径变形量较大,可达1~3 cm;(2)压裂引起的套管外挤力及其非均匀性增加可能导致套管屈服,但是缩径变形量较小,一般不超过3 mm;(3)压裂改造区域在套管两侧分布不对称可能导致套管发生整体弯曲变形,但套管横截面形状与尺寸几乎不变;(4)该区块水平地应力差较大,天然裂缝/小型断层容易剪切激活,裂缝面错动量可达3~5 cm,导致套管受强烈剪切而变形,缩径量达1 cm以上,且变形特点与铅印探测的套管变形特点吻合.综合现场数据统计与数值计算结果,认为与套管相交的天然裂缝/小型断层在压裂过程中激活与错动是引起目标致密油区块体积压裂套管变形失效的主要原因.本文研究结果可为体积压裂套管变形失效防治提供理论参考.

传统井壁失稳力学机制研究主要采用弹塑性静力学和孔隙弹性模型,忽略了井眼钻开瞬间引起的孔隙弹性动力学效应,无法解释超低渗透地层井壁围岩破坏的本质.本文基于Biot多孔介质弹性动力学理论,建立了多孔弹性地层各向异性应力场中井壁瞬时失稳力学模型,借助傅里叶变换将二维非均匀地应力场控制方程组分解为两个一维问题,分析了数值求解的收敛条件,模拟了井壁瞬时破坏动态演化过程及多孔弹性无因次参数对瞬时破坏的影响.研究表明,新模型计算出的井周孔隙压力场、有效应力场及切向与径向的有效应力差比经典孔隙弹性力学解大,在最小地应力方位井壁围岩易发生剪切破坏且破坏区域随时间增大,岩石孔隙流体饱和度对井壁瞬时失稳影响最大,饱和流体越多,井壁围岩失稳风险越高.本文所建立的孔隙弹性动力学模型为井壁失稳机理分析、井筒液柱压力设计提供了科学基础,并对超低渗透致密储层井壁失稳控制具有重要的工程意义.

溶洞是缝洞型油藏主要的储集空间,受岩溶作用影响,溶洞发育形态复杂,注水开发过程中,由于油水密度存在差异,单井上部富集大量剩余油.为研究溶洞型储集体注水开发后氮气泡沫驱不同注入参数下的驱油效果,设计制作了缝洞型油藏可视化溶洞模型进行氮气泡沫驱室内实验研究,可以直观地展示氮气泡沫驱段塞尺寸、注入时机、注采井别的变化对驱油效果影响.实验结果表明:溶洞储集体氮气泡沫驱存在最佳段塞尺寸范围,最佳段塞尺寸与溶洞发育形态、剩余油分布有关;相比转注水结束后进行氮气泡沫驱,底水驱结束后进行氮气泡沫驱可以缩短生产井高含水期,减少注水量,节约注水成本;低位井氮气泡沫驱与高位井注氮气泡沫驱剩余油分布不同,氮气泡沫与底水产生协同效应,改变水驱失效后部分溶洞中油水分布状态,提高波及体积.氮气泡沫驱提高采收率的主要机理是重力分异作用和降低油水界面张力:泡沫、油、水三相重力准数能够判断泡沫与底水协同作用的驱油效果;降低油水界面张力可使流场重新分布.室内实验研究结果可为矿场应用氮气泡沫驱开发溶洞储集体剩余油提供参考依据.

目前在天然气管道应急抢修过程中氮气置换工艺的选取主要依据经验进行,具有一定的盲目性.为增强其理论指导性,文章利用Stoner Pipeline Simulator(SPS)软件对川气东送某事故管段建立了动态物理模型,并分析了破损口综合特征(位置及大小)对氮气置换工艺的影响.分析了破损口位置对单端注氮氮气置换工艺总置换时间的影响,结果表明单端注氮时选取远端注氮工艺总置换时间较短.分析了破损口位置、破损口当量直径对单/双端注氮总置换时间的影响,结果表明破损口当量直径和破损口位置的耦合作用共同决定单/双端注氮工艺的优选结果.单/双端注氮工艺优选存在与破损口状态及破损口位置相关的"转换相图",可通过破损口状态以及破损口位置在"相图"中的位置优选氮气置换工艺,对工程实际具有重要理论指导意义.

在中国能源供需矛盾、结构性矛盾突出的情况下,如何提高炼油企业的能源效率成了亟待解决的问题;为了促进经济、能源与环境的可持续协调发展,提高能源利用效率有着极为重要的现实意义.为此,本文在分析影响炼油企业能源效率因素的基础上,构建了炼油企业能源效率评价指标体系,并运用组合赋权法确定各项指标的最终权重,进而建立了基于灰色关联TOPSIS的炼油企业能源效率评价方法.同时运用8家炼油企业的生产数据,对炼油企业的能源利用效率评价体系进行有效性检验.实证结果表明,该指标体系能够客观、有效地反映出炼油企业能源效率水平,可广泛用于评估炼油企业能源效率水平.

在纳米孔隙单相气体传质理论的基础上,考虑实际样品孔隙-裂缝形貌特征,利用权重系数叠加滑脱流及分子自由流,建立了圆管孔与狭缝孔内的气体传输模型(无机质孔隙-裂缝多表现为狭缝形;有机质孔隙多表现为圆形).进一步考虑含水饱和度在无机质与有机质孔隙的分布差异性,结合实际样品的孔隙分布特征,量化研究了含水饱和度对气体流动的影响.结果表明:束缚水对纳米尺度孔缝内气体流动能力的影响主要受控于流动条件,即气体努森数Kn.随Kn增大,微尺度效应(滑脱及扩散)影响开始显著,束缚水对气体流动能力的影响逐渐减弱.以狭缝孔(无机质孔隙)为例,在束缚水饱和度30%条件下,当Kn<0.001时(微尺度效应不明显),气相渗流能力降低约51%;而当Kn>1.0时(微尺度效应显著),气相渗流能力降低33%.因此,伴随页岩气藏开发,储层压力降低,气体努森数Kn增大,束缚水对气体流动的影响在一定程度上将被减弱,但该影响仍然不容忽视.本研究为合理评价及预测储层含水条件下页岩气井产能奠定了理论基础.

断块油藏单口水平井CO2吞吐过程中,井组内其它生产井油量增加,呈现出一定协同效应,但相关机理和影响因素不够明确.针对上述问题,本研究依据实际油藏条件,建立可模拟边水作用和地层倾角的断块油藏水平井组三维物理模型,进行水平井CO2协同吞吐实验,并评价断块油藏不同构造部位控水增油效果,优化水平井注气吞吐部位.实验结果表明,低部位井注入CO2吞吐的条件下,低、中、高3个部位生产井的吞吐采出程度分别增加6.59%、5.76%和4.98%,水平井井组CO2吞吐具有明显的协同增油效果.相同实验条件下,高部位井注气吞吐起到气顶作用,中、低部位井含水率降低不明显,边水的抑制效果不明显,井组增油量低,气体利用率最低;中部位井注气吞吐控水增油效果介于二者之间.因此,建议从油藏构造低部位的水平井注气,以充分发挥其协同增油和控抑边水作用.

油藏数值模拟的精度取决于网格尺寸,网格越小,模拟结果的精度越高,结果越趋近于收敛.大尺寸网格往往伴随着严重的数值扩散现象.化学驱作为一种复杂的提高采收率过程,由于其复杂的机理(如乳液的相态变化),往往需要很小尺寸的网格以获得精确的模拟结果.本文重点探讨使用高阶格式来改进化学驱模拟的精度.首先对提高油藏数值模拟精度的主流方法进行了全面的分析,包括网格粗化方法、自适应网格加密方法和高阶格式方法.考虑到化学驱模拟的特点,本文选用高阶格式方法对化学驱模拟的精度进行改进提升.随后测试了一维、二维和三维矿场尺度的ASP三元复合驱模拟问题,结果发现模拟的精度高度依赖于所用的网格尺寸.为了获得接近收敛的结果,化学驱所需的网格尺寸远小于水驱模拟.一维化学驱中,网格越粗,表面活性剂分布越"平均化",最终采收率越低.使用二阶和三阶格式,一维、二维和三维矿场尺度三元复合驱模型测试的模拟精度均有大幅提升.使用较粗的网格及高精度格式,即可获得与细网格类似的精度.高精度格式为降低数值黏性、提高精度、降低模拟所需网格数和计算时间,提供了有效的解决办法.该方法也有助于大型油田化学驱的快速精确数值模拟、历史拟合、优化等技术的顺利实施.

本文采用事件研究法,以2004—2017年期间中国36家上市石油企业为样本,运用EGARCH模型(Exponential Generalized Auto Regressive Conditional Heteroskedasticity model,指数广义自回归条件异方差模型),定量研究了环境管制政策对中国油气上市公司价值的影响.结果表明,环境管制政策对中国油气上市公司总体影响为负,但相对于命令型环境管制政策,市场导向型的环境管制政策的负面影响更小;相比东部地区,对中、西部油气公司的负面影响更小;相比规模较小的公司,对规模较大的公司的负面影响更小;相比与上游和中游油气公司,对下游和综合性油气公司影响较大.本文首次实证分析了环境管制政策对中国油气企业价值的影响,为促进油气行业环境管制政策的实施与行业发展的协调提供借鉴,也为在不同地区、针对不同规模的油气企业实施差别性的环境管制政策提供参考.

致密油气藏是一种潜力巨大的替代能源,水平井压裂技术广泛地应用于非常规油气资源的开发中,压裂液流体自发渗吸是致密储层采油的重要机理.基于NMR技术研究了致密砂岩油水及气水系统自发渗吸特征及规律,通过T2谱反映了岩石孔隙空间内油水、气水运移特征以及不同边界条件对渗吸采收率的影响,结果表明:致密砂岩微观孔隙结构具有多尺度分布特征,主要以微孔和小孔为主;渗吸开始后,微孔中的白油会优先被水置换出来,通过较小的孔隙流出,渗吸采油主要来自微孔的贡献;气水渗吸时卡断效应使得水相难以进入较大的中孔.边界条件对油水系统岩石渗吸速度和最终采收率影响显著,岩石表面与水接触面积越大,渗吸速度越快,采收率也越高.对气水系统而言,边界条件的影响主要体现在渗吸速度上,对最终的渗吸采收率影响不大.在油藏岩石润湿性不改变的条件下,传统的无因次标度模型能够较好的标度致密砂岩油水和气水渗吸数据,预测渗吸采收率是合理的.

在过去的30年内,微流控技术在包括疾病诊断、药物筛选、细胞分析、材料化学、环境监测、食品安全、航空航天等在内的各个领域开展应用,取得了丰硕的成果.在油气田开发领域,1952年俄克拉何马州立大学Alfred Chatenever和宾夕法尼亚州立大学John C.Calhoun,JR最先利用微观模型研究了剩余油的分布规律.本文介绍了1952年至今,微流控模型在油气田开发领域的发展与应用现状.目前,针对不同的研究目标,可制造不同材质的模型.模型中的流体分布情况、流动路径分析可用共聚焦显微镜、PIV(Particle Image Velocimetry,图像粒子测速系统)、CCD相机(Charge Coupled Device Camera,电荷耦合摄像机)等设备来观察和实现.微流控技术所带来的精准、定量、快速、安全的可视化研究将在油气田开发领域的油气水在裂缝、微尺度基质、纳尺度基质中的渗流规律和化学驱提高采收率等方面发挥出无可替代的作用.

水平井易在高渗层段、裂缝处过早见水,为了解决该问题国内外研发了多种流入控制装置(ICD).传统ICD存在流动阻力等级恒定、见水后失效等问题,而国际上主要应用的自适应式流入控制装置(AICD)存在结构复杂、适用范围小等缺点,限制了其推广应用.本文基于多级限流原理,结合遇水膨胀材料创新提出了一种AICD结构.利用数值模拟软件进行了结构参数优化及流体敏感性分析,并进行了全尺寸物理模拟实验.研究结果表明,该装置结构简单,防堵能力强,水油压差明显,对流体黏度、密度不敏感,装置应用范围广泛,在油井的各个生产阶段都具有卓越的性能.

固井水泥在各种复杂载荷的共同作用下,易发生气密封失效,针对该问题,本研究开展了不同加载方式下水泥石的力学特性分析实验,结合渗透率和声发射监测,对复杂载荷条件下水泥石损伤及渗透性变化进行研究,并分析了它们对水泥环气密封性的影响.研究发现,当水泥石所受应力低于其扩容屈服应力时,水泥石被压缩,渗透率降低,气密封性增强;当水泥石所受应力超过其扩容屈服应力时,水泥石损伤严重,渗透率增大,气密封性下降.循环加载过程中,水泥石损伤、裂缝的出现和发展主要发生在首次循环加卸载过程中.

炼油工业是中国国民经济发展的基础和支柱产业.2016年中国新增炼油能力2110万t.然而在世界经济增长放缓的背景下,中国炼油工业进入油价低迷、油品需求增长缓慢、炼油产业产能过剩阶段,中国炼油企业必须寻求降低成本的途径以使其健康发展.本文运用生命周期成本理论,确定了地方炼油企业生命周期的边界,划分了生命周期阶段,分析了生命周期过程中的内外部成本构成,进而构建了一套地方炼油企业生命周期成本估算模型,并以山东某地方炼油企业为例进行实证研究.在识别影响成本的关键因素的基础上,引入绿色因子,评价关键因素变化对实证企业生命周期成本的影响程度.最后根据生命周期成本分析结果,结合地方炼油企业实际,从内部成本控制和外部成本管理两方面得到了一系列降低内外部成本、提高企业经营效益的启示与建议.

论文利用微元法建立了隔水管横向振动控制方程,假设轴向力为线性变化得到了隔水管的非线性模型,利用共振法获取隔水管固有频率,采用有限差分法求解非线性模型.分析了隔水管长度、隔水管壁厚、顶部张紧力、钻井液与海水附加质量等因素对隔水管横向振动固有频率的影响,结果表明:隔水管长度增加时,其固有频率减小;随着隔水管壁厚增加,其固有频率增大;顶部张紧力越大,隔水管固有频率越高,可通过改变张力比来有效地改变系统固有特性;计算时需考虑内部钻井液,但钻井液密度对隔水管固有频率影响不大,但附加质量对固有频率的影响较大,必须考虑由海水引起的附加质量.研究内容为评估深水隔水管作业风险,提供了重要理论依据.

本文基于能值分析的方法,构建了一套适用于石油矿区的可持续经济效率评价体系,该体系分为复合生态系统和子系统两个层次,分别从整体以及资源、环境、社会和经济4个具体方面评价油区生态系统的运行效率,并以此判断矿区的经济发展趋势、环境承载能力、资源利用效率和可持续发展能力等.该体系共包含13个评价指标,其中部分指标是针对石油矿区的特点,依据能值分析原理创新得出.这13个指标相互补充、相互联系,从资源、环境、社会和经济4个微观方面以及宏观方面对石油矿区复合生态系统进行评价.为检验评价体系的适用性,本文搜集并整理了华北油田冀中矿区2005年至2014年的生产、消费和自然数据,并将这些数据代入到石油矿区可持续经济效率评价体系中,分析得出1)该油区现阶段不可再生资源利用量相对较高,资源状况已进入耗竭阶段;2)油区对环境保护有所投入,但治理效率尚需提高;3)当地经济处于平稳上升态势,未来会有更多的发展契机.此外,本文建立的油区可持续经济效率评价系统可以应用于其他油区的可持续发展能力评价,对处于各发展阶段的油区,尤其是进入资源耗竭阶段的老油区更有适用性.

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.

Terzaghi有效应力原理只考虑了土体结构变形,为了适应更一般的情况,李传亮提出了多孔介质的双重有效应力:本体有效应力和结构有效应力.双重有效应力概念简洁易懂,被广泛引用,然而两个有效应力表达式及其导出的孔隙压缩系数和应力敏感理论却与测试结果相矛盾.本文在多孔介质的应力应变分析基础上,推导出了新的双重有效应力表达式,分析其综合作用并得到了总有效应力表达式,与Laughton等实验以及Hall图版对比,论证了其适用性,并给出了应用实例.研究表明:旧双重有效应力表达式与Biot、Bishop早期提出的两个有效应力表达式相同,与Laughton等高压实验结果相矛盾;新双重有效应力首次提出了颗粒形状变形及其对岩石总体积应变的影响,而未能考虑颗粒间变形和颗粒形状变形是旧孔隙压缩系数理论计算值远小于实验测试值的根本原因;新双重有效应力与Skempton有效应力内涵相同,其综合作用得到的总有效应力方程与Skempton有效应力方程一致;新双重有效应力很好地解释了Laughton等经典实验测试结果,其导出的孔隙压缩系数与Hall图版认识一致,从应变机理上论证了岩石孔隙压缩系数与孔隙度负相关、低渗透油藏应力敏感程度更强的实验认识.