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流固耦合模型在定量预测油水井出砂过程中的应用

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石油勘探与开发 2007年第6期34卷 750-754页

作者：薛世峰马国顺于来刚孙峰葛洪魁中国石油大学国家地震局地球物理研究所

在综合考虑流体渗流、储集层变形或破坏等因素的基础上,建立了流固耦合形式的出砂定量预测模型。提出了2类出砂机理:流体渗流剥蚀作用下的细砂产出和储集层结构破坏情况下的粗砂产出,并采用Drucker-Prager准则研究了出砂过程中的砂岩储... 详细信息

在综合考虑流体渗流、储集层变形或破坏等因素的基础上,建立了流固耦合形式的出砂定量预测模型。提出了2类出砂机理:流体渗流剥蚀作用下的细砂产出和储集层结构破坏情况下的粗砂产出,并采用Drucker-Prager准则研究了出砂过程中的砂岩储集层骨架应力和变形。有限元法数值模拟结果表明:在整个出砂过程中,地层渗透率的变化与生产压差、储集层物性密切相关。在相对平衡的地层压力条件下,由于剥蚀或储集层骨架破坏,地层渗透率可以增加30%;过高的生产压差可能造成井眼局部储集层压实,渗透率下降幅度可达50%。因此,保持适当的地层压力是控制渗透率下降进而保持产能的关键。

关键词：油水井出砂流固耦合效应出砂定量预测模型有限元数值模拟

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页岩岩屑高精度波速测量的仪器与方法

岩土力学 2018年第1期39卷 385-392页

作者：索彧葛洪魁王小琼孟范宝刘峻嵘中国石油大学(北京)非常规天然气研究院北京102249

压裂改造是页岩气开发的关键技术,岩石的脆性评价是储层可改造性的重要参数之一。实验室中通常利用岩芯柱进行波速测量,获得杨氏模量和泊松比以评价页岩的脆性系数。但规则的页岩岩芯很难获得。为此,利用非规则的页岩岩屑,设计并提出了... 详细信息

压裂改造是页岩气开发的关键技术,岩石的脆性评价是储层可改造性的重要参数之一。实验室中通常利用岩芯柱进行波速测量,获得杨氏模量和泊松比以评价页岩的脆性系数。但规则的页岩岩芯很难获得。为此,利用非规则的页岩岩屑,设计并提出了一套基于脉冲回声法的岩屑高精度波速测量的仪器和方法。分析了影响岩屑波速测量精度的主要因素,引入了新针式高频声波探头和新数字信号分析方法,利用脉冲回声法,通过提高采样率和信噪比、使用自相关的方法来提高精度,形成了一套页岩岩屑高精度波速测量的仪器与方法。同时试验结果也与规则岩芯测量结果进行了对比,证实了此仪器与方法的可靠性。

关键词：压裂改造页岩岩屑波速脆性

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岩石超声谐波特征及其随应力的变化

中国石油大学学报（自然科学版） 2013年第3期37卷 50-56页

作者：郭志伟葛洪魁谢凡张金伟刘政一中国地震局地球物理研究所地震观测与地球物理成像重点实验室北京100081 中国石油大学非常规天然气研究院北京102249

岩石具有较强的非均质性和强衰减特性,谐波测量的难度较大。建立超声谐波测试实验系统,采用单频脉冲串(tone burst)激发、门控放大、脉冲反转和叠加等增强二次及高次谐波,研究岩石超声谐波的发育与振幅特征,定义名义非线性系数,分析单... 详细信息

岩石具有较强的非均质性和强衰减特性,谐波测量的难度较大。建立超声谐波测试实验系统,采用单频脉冲串(tone burst)激发、门控放大、脉冲反转和叠加等增强二次及高次谐波,研究岩石超声谐波的发育与振幅特征,定义名义非线性系数,分析单轴应力下岩石超声谐波及名义非线性系数随应力的变化。结果表明,超声谐波包含了丰富的岩石内部结构信息,表征了岩石的非线性特性,利用先进的仪器系统,采用谐波强化技术,可有效地获得岩石的超声谐波及其振幅,进行岩石非线性特性、微结构变化与损伤演化的监测。

关键词：地球物理学岩石物理岩石特性超声谐波应力非线性系数脉冲反转

钻柱振动倒谱分析及其钻头源信号提取方法研究

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地球物理学报 2010年第8期53卷 1968-1975页

作者：吴何珍葛洪魁杨顶辉陆斌韩来聚魏茂安中国地震局地球物理研究所北京100081 清华大学数学科学系北京100084 中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院山东东营257017

随钻地震参考信号处理的关键是从众多噪音成分中提取较弱的钻头源信号.钻头随机激励源信号由于其频率范围宽,持续时间短,易受钻柱和其他机器噪音的影响.倒谱分析方法是一种非线性滤波技术,该技术不但可以将时域卷积信号转变为倒时域信... 详细信息

随钻地震参考信号处理的关键是从众多噪音成分中提取较弱的钻头源信号.钻头随机激励源信号由于其频率范围宽,持续时间短,易受钻柱和其他机器噪音的影响.倒谱分析方法是一种非线性滤波技术,该技术不但可以将时域卷积信号转变为倒时域信号的相加,而且通过窗函数的选择,还可消除结构混响,提取源信号.本文根据钻柱模拟实验数据,利用了倒谱滤波技术进行瞬态源信号的提取,并用该方法进行SWD参考信号的处理,从而达到钻头源信号强化的目的.

关键词：随钻地震参考信号源信号倒谱分析窗函数钻柱波模拟信号结构混响

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高孔隙岩石变形的离散单元模型

地球物理学报 2005年第6期48卷 1336-1342页

作者：王宝善陈顒葛洪魁宋丽莉 Wong Teng-Fong 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国地震局地球物理研究所北京100081 纽约州立大学石溪分校美国纽约117942100

实验和野外观测表明颗粒破碎显著影响高孔隙岩石的变形特征.为建立高孔隙岩石变形的数值模型,我们以弹性理论为基础并根据问题的特征进行合理简化,给出了一种颗粒破碎机制,并根据此颗粒破碎条件改进传统的离散单元模型.利用改进的离散... 详细信息

实验和野外观测表明颗粒破碎显著影响高孔隙岩石的变形特征.为建立高孔隙岩石变形的数值模型,我们以弹性理论为基础并根据问题的特征进行合理简化,给出了一种颗粒破碎机制,并根据此颗粒破碎条件改进传统的离散单元模型.利用改进的离散单元模型,研究了不同压力条件下高孔隙岩石变形的宏观和微观特征.数值模拟结果表明考虑颗粒破碎的模型能重现高孔隙岩石在不同围压下变形的应力-应变关系、声发射特征、应变局部化和剪切增强压缩等特征.我们还发现,与野外观测结果一致,在高孔隙岩石脆性阶段剪切带内部及附近伴有显著的颗粒破碎.

关键词：高孔隙岩石变形离散单元模型颗粒破碎数值模拟

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华北地震台阵探测计划

大地测量与地球动力学 2005年第4期25卷 1-5页

作者：陈颙周华伟葛洪魁中国地震局地球物理研究所北京100081 休斯顿大学地球科学系

计划利用华北地区的宽频带数字地震观测台网和密集布设的数百个流动地震台组成的地震台阵,在渤海湾内利用气枪作为主动探测震源,依托正在发展的编码地震探测新技术,辅以陆地“人工爆炸震源”和天然地震,进行高精度海陆联合地震探测,深... 详细信息

计划利用华北地区的宽频带数字地震观测台网和密集布设的数百个流动地震台组成的地震台阵,在渤海湾内利用气枪作为主动探测震源,依托正在发展的编码地震探测新技术,辅以陆地“人工爆炸震源”和天然地震,进行高精度海陆联合地震探测,深入了解华北地区的深部精细结构,监测深部介质物性随时间的变化,研究板块内部构造活动和岩石圈的演化,探索地震预测新途径。

关键词：华北地震台阵计划主动探测地球动力学

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地应力测试及其在勘探开发中的应用

石油大学学报（自然科学版） 1998年第1期22卷 94-99页

作者：葛洪魁林英松王顺昌石油大学石油工程系石油物探局

对国内外地应力测试与应用工作现状进行了综合分析。论述了地应力的分布规律、地应力的矿场和岩心测试方法、地应力的计算及其在油气勘探开发中的应用等。分析了水力压裂法、井壁崩落法、声发射法等地应力测试方法的原理、应用范围及计... 详细信息

对国内外地应力测试与应用工作现状进行了综合分析。论述了地应力的分布规律、地应力的矿场和岩心测试方法、地应力的计算及其在油气勘探开发中的应用等。分析了水力压裂法、井壁崩落法、声发射法等地应力测试方法的原理、应用范围及计算方法，对目前应用的测试方法中存在的问题进行了研究，并指出了进一步发展的方向及需要解决的主要问题。结合油气勘探开发的需要，对油田开展地应力研究问题提出了建议。

关键词：钻井地应力测试岩石力学石油勘探开发

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流动地震观测背景噪声的台基响应

地球物理学报 2013年第3期56卷 857-868页

作者：葛洪魁陈海潮欧阳飚杨微张梅袁松湧王宝善中国石油大学(北京)非常规天然气研究院北京102249 中国地震局地震观测与地球物理成像重点实验室北京100081 中国地震局地质研究所北京100029 山西省临汾市地震局山西临汾041000

大规模流动地震台阵技术发展为高分辨率深部结构成像提供了重要基础,背景噪声是影响流动地震观测质量的关键因素.为掌握流动地震观测噪声规律,发展流动地震观测降噪技术,编制流动地震观测技术规范,我们开展了针对不同台基流动地震观测... 详细信息

大规模流动地震台阵技术发展为高分辨率深部结构成像提供了重要基础,背景噪声是影响流动地震观测质量的关键因素.为掌握流动地震观测噪声规律,发展流动地震观测降噪技术,编制流动地震观测技术规范,我们开展了针对不同台基流动地震观测背景噪声的观测实验与分析.其中,山西省临汾市五个地点架设了共22个对比观测台站,进行了超过一年半的连续观测.通过计算不同频段范围内背景噪声记录的加速度功率谱密度,研究了不同场地条件和环境噪声下流动地震观测台站的噪声特征及其台基响应,分析了不同台基处理方式对噪声的抑制效果.结果表明:(1)高频人为噪声和长周期自然噪声是影响流动地震观测质量的主要噪声,可以通过增加台基深度和改善台基处理方式等方法降低其影响;(2)增加台基深度能有效地降低长周期噪声和高频噪声,2m深坑能使高人为噪声台站各分量的高频频段和长周期频段分别降低5dB和10dB;(3)由于其不稳定性,沙子台基的水平分量在长周期频段一般要高于摆墩台基5dB,流动地震观测中推荐使用摆墩台基;(4)台站位置、台站内部温度和空气流动都是影响台站噪声的重要因素.在此基础上提出了不同场地条件和噪声环境下的台基处理建议和适合国情的移动地震台阵台站建设参考方案,有助于流动地震观测野外工作的标准化和规范化.

关键词：宽频带地震计流动地震台站噪声功率谱密度台基处理对比观测

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陆相页岩油效益开发的若干问题

地球科学 2023年第1期48卷 14-29页

作者：鲜成钢李国欣李曹雄申颍浩葛洪魁文恒雷征东中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中海油研究总院有限责任公司北京100028 中国石油勘探开发研究院北京100083

我国陆相页岩油已经取得一系列重大勘探开发突破,但大规模开发的抗风险能力和可持续发展能力存在较大挑战.实现陆相页岩油规模效益开发,理念变革是关键,为此提出“全生命周期可接受经济指标条件下最大化采收率、最小化环境影响为根本目... 详细信息

我国陆相页岩油已经取得一系列重大勘探开发突破,但大规模开发的抗风险能力和可持续发展能力存在较大挑战.实现陆相页岩油规模效益开发,理念变革是关键,为此提出“全生命周期可接受经济指标条件下最大化采收率、最小化环境影响为根本目标”的效益开发理念.为了支撑上述开发理念,提出需系统性评价陆相页岩油的流动能力、改造能力和提高采收率能力并梳理出关键评价内容,对前人较少关注的页岩油原油性质空间非均质性、微观润湿性、大分子滞留、细观-宏观多尺度力学性质、主动应力干扰机理等关键评价问题进行剖析阐述.指出:页岩油流动能力是甜点评价和提高采收率的基础,地质时间尺度页岩油流-固耦合演化过程形成的累积效应具有控制性作用;页岩复杂组构多尺度力学性质及诱导应力场动态演化行为是改造能力的关键,可通过主动应力干扰提高“人工渗流体”的有效性;陆相页岩油在工作介质介入条件下的可流动能力是微观驱油效率的核心,在立体开发条件下构建和强化特殊的提高采收率机制;流体非均质性、微观润湿性、细观力学性质及人工渗流体基质有效渗透率是需要高度关注的基础性评价参数并强化其定量表征和理论建模.建议加强针对性实验装备研制和实验方法创新,强化陆相页岩油现场科学实验室规划与建设,发展数字化智能化仿真技术与评价方法,构建基于“数字孪生”多尺度映射与建模技术.

关键词：页岩油地质工程一体化流体非均质性微观润湿性地质力学主动应力干扰提高采收率人工渗流体