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川南深层页岩气藏压裂裂缝导流能力影响因素分析

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特种油气藏 2024年

作者：杨亚东邹龙庆王一萱朱静怡李小刚熊俊雅中国石油集团川庆钻探工程有限公司西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室

深层页岩油藏具有高闭合压力、高地层温度、高弹性模量的特点，通过压裂获得高导流能力裂缝的难度较大。为实现对深层页岩气藏压裂缝的有效支撑与维持，以四川威远区块深层页岩为例，基于自主改进的API裂缝导流能力测试平台，研究了高... 详细信息

深层页岩油藏具有高闭合压力、高地层温度、高弹性模量的特点，通过压裂获得高导流能力裂缝的难度较大。为实现对深层页岩气藏压裂缝的有效支撑与维持，以四川威远区块深层页岩为例，基于自主改进的API裂缝导流能力测试平台，研究了高闭合压力（82.8MPa）和高地层温度（160℃）对支撑裂缝导流能力的影响规律，对比了不同支撑剂类型和组合方式下导流能力的差异，分析了自支撑裂缝在深层页岩条件下的适应性。研究表明：高闭合压力是支撑裂缝导流能力降低的主控因素，在82.8MPa的高闭合压力下，增加铺砂浓度对导流能力的正向效果已不再明显；高温环境会增大支撑剂的破碎与嵌入程度，温度越高，导流能力越低；40/70目陶粒支撑剂的裂缝导流能力明显大于70/140目石英砂和微纳米支撑剂的导流能力；石英砂与陶粒（质量比为1∶1）分段铺置比全域混合铺置的导流能力高，更具有经济性；自支撑裂缝壁面的凸起点在高闭合压力下易被压碎，导流能力呈现较强的应力敏感，不利于生产后期导流能力的维持。该研究结果可为深层页岩气藏压裂参数的设计和导流能力的优化提供理论支撑。

关键词：深层页岩导流能力高闭合压力高储层温度自支撑裂缝

川南茅一段白云石化过程及对眼球状灰岩形成的指示——以DB1井为例

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沉积学报 2024年

作者：田辰胡广徐政语庞谦刘人萍刘沛云刘屹东中国石油杭州地质研究院西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室中国石油碳酸盐岩储层重点实验室沉积与成藏西南石油大学研究分室

【目的】灰岩—泥灰岩韵律层作为气候、水文以及地质事件的载体，是地质学者的重点研究对象，但四川盆地茅一段眼球状灰岩的成因一直存在争议。DB1井茅一段眼球状灰岩中发育准同生—早成岩期白云石化现象，可以较好限制碳酸盐岩的沉积... 详细信息

【目的】灰岩—泥灰岩韵律层作为气候、水文以及地质事件的载体，是地质学者的重点研究对象，但四川盆地茅一段眼球状灰岩的成因一直存在争议。DB1井茅一段眼球状灰岩中发育准同生—早成岩期白云石化现象，可以较好限制碳酸盐岩的沉积环境。【方法】通过对DB1井茅一段云质岩类系统的岩石学和地球化学分析讨论云化流体和云化过程。【结果】DB1井茅一段存在三种云质岩类，眼皮状云质灰岩(I，泥质云岩)发育准同生期溶蚀孔，阴极发光环带发育，具有平坦型稀土配分模式，较高的δ13C、δ18O值以及低于海水的Y/Ho，是少量大气淡水混合海水在准同生期云化形成；眼皮状云质灰岩(II，灰质云岩)具有左倾型稀土配分模式，与同沉积海水一致的δ13C、δ18O、87Sr/86Sr和Y/Ho，为弱蒸发的海水在同沉积期—准同生阶段云化而成；眼球状云质灰岩(含云质灰岩)具有左倾型稀土配分模式，较高的δ13C、δ18O值，近似海水的Y/Ho，是孔隙水在早成岩阶段云化而成。【结论】茅一段准同生—早成岩期云化限制了其沉积时较浅的水体环境。此外以眼皮部分为主的层段具有更高的泥质含量和锶同位素值，以及更低的碳氧同位素和Y/Ho，表明以眼皮部分为主的层段沉积时的水体更浅。

关键词：四川盆地南部茅口组一段眼球状灰岩沉积过程白云石成因

四川盆地川中—川西过渡带中侏罗统沙溪庙组致密砂岩相对优质储层成因机制

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吉林大学学报（地球科学版） 2024年第2期54卷 371-388页

作者：宋林珂刘四兵曾青高周栋唐大海王锦西中国石油西南油气田公司致密油气勘探开发项目部成都610059 油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学) 成都610059

川中—川西过渡带沙溪庙组天然气勘探潜力巨大,是四川盆地近几年勘探的热点。目前,制约沙溪庙组致密砂岩天然气勘探开发的问题较多,其中,“相对优质储层”的形成机理和综合预测是亟需解决的关键问题之一。针对这一科学问题,本次研究通... 详细信息

川中—川西过渡带沙溪庙组天然气勘探潜力巨大,是四川盆地近几年勘探的热点。目前,制约沙溪庙组致密砂岩天然气勘探开发的问题较多,其中,“相对优质储层”的形成机理和综合预测是亟需解决的关键问题之一。针对这一科学问题,本次研究通过系统的物性分析、铸体薄片鉴定、扫描电镜分析以及储层地球化学分析等,开展了研究区沙溪庙组相对优质储层成因机制研究。研究结果表明:沙溪庙组致密砂岩以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主。沙二段砂岩石英平均体积分数为35.27%,长石平均体积分数为35.37%,岩屑平均体积分数为29.36%,沙一段砂岩石英平均体积分数为37.79%,长石平均体积分数为24.01%,岩屑平均体积分数为38.20%,沙一段长石体积分数较高,沙二段岩屑体积分数较高。沙二段以变质岩岩屑为主(占岩屑体积分数的55%),沙一段则以岩浆岩岩屑为主(占岩屑体积分数的43%)。储层孔隙类型以原生孔为主,长石溶蚀孔为辅,沙一段具有相对更高比例的原生孔和裂隙孔。沙二段砂岩中38.00%的样品孔隙度大于12%,25.25%的样品渗透率大于1×10^(-3)μm^(2),沙一段砂岩仅3.09%的样品孔隙度大于12%,但41.22%的样品渗透率大于1×10^(-3)μm^(2)。总体表现为致密背景下发育一定的相对优质储层。其中沙二段储层孔隙度发育较好,而沙一段储层渗透性更佳,说明沙一段储层孔隙结构相对较好。沙溪庙组致密砂岩储层发育受控于岩矿组合-烃源体系-成岩系统。岩矿组合为成岩作用的演化提供物质基础,烃源体系决定溶蚀作用发育的强度,并为砂岩中主要自生矿物的沉淀提供必要的离子来源;成岩系统的开放程度则决定了体系内外离子的带进带出,进而影响了溶蚀作用和相应成岩产物的沉淀。沙二和沙一段砂岩岩矿组合的差异、沉积环境的不同、烃源体系以及成岩系统的开放程度是导致其成岩作用差异的主要原因。综上认为,高能沉积环境、早期保持性成岩作用(孔隙衬垫绿泥石)、多期次和多种类型的溶蚀作用以及局部微裂缝的发育改造,是研究区沙溪庙组相对优质储层发育的主要机制。

关键词：川中—川西过渡带沙溪庙组致密砂岩相对优质储层成因机制四川盆地

页岩含水分布及其对甲烷吸附影响的孔隙尺度模拟

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天然气地球科学 2024年

作者：张涛赵玉龙张烈辉何骁李树新李星涛刘香禺王滨瑞西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室中国石油西南油气田公司中石油煤层气有限责任公司

页岩原始储层含水，影响甲烷吸附能力，对页岩气储量精确评估带来困难。目前的主流研究方法具有一定的局限性，例如，吸附实验法缺乏直观性、分子动力学模拟法（MD）研究尺度较小、解析建模法相对理想等。基于格子玻尔兹曼方法(LBM)，... 详细信息

页岩原始储层含水，影响甲烷吸附能力，对页岩气储量精确评估带来困难。目前的主流研究方法具有一定的局限性，例如，吸附实验法缺乏直观性、分子动力学模拟法（MD）研究尺度较小、解析建模法相对理想等。基于格子玻尔兹曼方法(LBM)，通过修正原始Shan-Chen模型考虑分子间作用力、耦合真实状态方程表征吸附热力学行为，建立了页岩水蒸气吸附和甲烷吸附的LBM模型，从介观孔隙尺度可视化展现了页岩三维孔隙网络中的含水分布及其对甲烷吸附的影响。结果表明，若将无机孔和有机孔的润湿角分别设为0°C和120°C，受亲水吸引力的影响，无机质呈现“小孔隙充填水、大孔隙附着水膜”的特征，而受疏水排斥力的影响，有机质不含水。不同含水饱和度下，孔喉配置关系和有机孔分布方式对有效流通路径的影响极大。原始页岩储层含水导致甲烷仅能吸附在有机质孔隙壁面，甲烷吸附位的数量大大降低。当压力较低和含水饱和度较高时，不考虑含水对甲烷吸附影响会导致计算的储量被高估（该研究算例可达到30%），特别对于黏土含量较高的陆相/海陆过渡相页岩，需要考虑含水对甲烷吸附的影响。

关键词：页岩气水分布甲烷吸附格子玻尔兹曼法储量评价

深层地热井考虑水泥环损伤的套管预热应力设计

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西南石油大学学报（自然科学版） 2024年第1期46卷 179-188页

作者：张智冯潇霄油气藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学四川成都610500

深层地热资源相较于传统地热资源具有更大的开发潜力,但由于深层地热井井底温度更高,在开发开采中高温流体使套管受热膨胀,易引起套管屈服变形损坏。而目前对于深层地热井套管安全问题在理论研究和技术实践上均面临着诸多挑战。为此,根... 详细信息

深层地热资源相较于传统地热资源具有更大的开发潜力,但由于深层地热井井底温度更高,在开发开采中高温流体使套管受热膨胀,易引起套管屈服变形损坏。而目前对于深层地热井套管安全问题在理论研究和技术实践上均面临着诸多挑战。为此,根据厚壁圆筒理论和热弹性力学基本理论,利用对套管预先施加热应力降低套管的轴向热应力,考虑高温水泥石损伤后地层-水泥环-套管的接触问题,并以套管有效应力控制在相应温度下的最小屈服极限内为原则,根据套管柱强度设计安全系数,评价套管安全性能,建立深层地热井套管预热应力设计方法,缓解高温对套管热损伤的问题。结果表明,水泥浆的密度对损伤因子影响不大,水泥环的弹性模量对损伤因子起主导作用。在预热情况下,注水条件下(注水温度为65℃)在预热250℃以下能够满足设计条件,在地热生产条件下(地热温度为346℃),需要超过200℃才能够满足安全设计要求。

关键词：深层地热井水泥环损伤套管预热应力安全评价

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压裂泵注智能决策系统设计理念与路径探讨

天然气工业 2024年第9期44卷 108-113页

作者：盛茂田守嶒朱丹丹王天宇廖勤拙李根生油气资源与工程全国重点实验室·中国石油大学(北京) 中国石油大学(北京)人工智能学院

油气藏改造过程中的压裂泵注具有工艺复杂多变、过程不可逆、高风险等特点,需要及时准确地进行决策调控,进而提升压裂改造效果。目前决策方式主要以压裂设计泵注程序为基础,人为调控泵注参数。随着人工智能技术的发展,构建压裂泵注智能... 详细信息

油气藏改造过程中的压裂泵注具有工艺复杂多变、过程不可逆、高风险等特点,需要及时准确地进行决策调控,进而提升压裂改造效果。目前决策方式主要以压裂设计泵注程序为基础,人为调控泵注参数。随着人工智能技术的发展,构建压裂泵注智能决策系统、实现自主决策已成为可能。为此,在综述国内外压裂泵注决策研究现状的基础上,提出了基于强化学习理论的压裂泵注智能决策设计理念,并探讨了实现路径。研究结果表明:(1)压裂泵注智能决策系统的核心是泵注决策智能体,由其自主决策泵注程序和优化参数,同时将决策动作传递给地面装备,构成闭环调控,实现泵注过程“自动驾驶”;(2)基于强化学习理论的压裂泵注智能决策设计理念,即以强化学习为核心,以压裂大数据为基础,以机理模型认识和专家先验知识为约束,构建压裂仿真环境,训练泵注决策智能体,可以实现泵注参数实时优化决策与地面装备闭环调控;(3)压裂泵注智能决策系统主要通过压裂工况自主判识、裂缝扩展动态感知与风险预警、压裂泵注参数优化决策、地面装备自主调控、压裂泵注数字孪生等技术实现系统功能。结论认为,基于强化学习理论的压裂泵注智能决策设计理念,有望为加快压裂泵注智能化进程提供有益参考,有助于油气的高效开发。

关键词：水力压裂泵注人工智能决策优化决策系统关键技术路径

基于混合优化算法和深度神经网络模型结合的致密砂岩气藏裂缝参数优化

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天然气工业 2024年第9期44卷 140-151页

作者：罗山贵赵玉龙肖红林陈伟华贺戈张烈辉杜诚西南石油大学理学院西南石油大学人工智能研究院油气藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学 610500 中国石油西南油气田公司致密油气勘探开发项目部中国石油西南油气田公司工程技术研究院中国石油西南油气田公司川西北气矿

水平井分段压裂是致密砂岩气藏的主要开发方式,其中水力压裂裂缝参数的合理设计对于气藏的经济效益开发至关重要。基于群智能优化算法和机器学习代理模型的自动优化方法存在所需数值模拟次数多、收敛速度慢和代理模型更新复杂等问题,且... 详细信息

水平井分段压裂是致密砂岩气藏的主要开发方式,其中水力压裂裂缝参数的合理设计对于气藏的经济效益开发至关重要。基于群智能优化算法和机器学习代理模型的自动优化方法存在所需数值模拟次数多、收敛速度慢和代理模型更新复杂等问题,且依靠现场工程师经验和正交实验等传统方法难以获得最佳的裂缝参数设计。为此,建立了一种新的基于混合优化算法和自适应深度神经网络(DNN)结合的致密气藏裂缝参数优化方法。首先,混合优化算法采用遗传算法(GA)和贝叶斯自适应直接搜索(BADS)之间循环迭代的混合策略。在自适应学习过程中,提出了以“最大平均距离点”作为最不确定解,同时辅以最有希望解和少量拉丁超立方采样解共同更新优化过程中的DNN代理模型。随后,将建立的优化方法用于非均质致密砂岩气藏裂缝参数优化。研究结果表明:(1)在标准测试函数和低维裂缝参数优化问题上,GA+BADS混合优化算法表现出了显著优于GA的寻优速度;(2)针对高维裂缝参数优化问题,GA+BADS混合优化算法在约1/2的GA总数值模拟次数下提高了131万元的经济净现值(NPV),收敛速度和寻优精度都明显增加;(3)相比于GA+BADS混合优化算法,在获得相同NPV时,自适应DNN代理加速优化可再减少24.54%的数值模拟运算次数。结论认为,该优化方法显著提升了优化效率,为解决非常规油气藏中水力压裂裂缝参数设计问题提供了一套可行且高效的智能优化方法,将有力促进非常规油气的规模效益开发。

关键词：致密气沙溪庙组裂缝参数优化混合优化算法深度神经网络自适应学习代理模型

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软弱膏盐层系滑脱构造变形特征:以库车前陆盆地砂箱物理模拟为例

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大地构造与成矿学 2024年

作者：莫涛郭虹兵刘恣君潘杨勇范坤宇邓宾中国石油塔里木勘探开发研究院成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室

褶皱冲断带-前陆盆地系统普遍受控于软弱岩层滑脱层构造变形和差异剥蚀作用,从而导致褶皱冲断带系统构造解释多样性和油气勘探的复杂性。本文基于库车前陆盆地系统,针对不同厚度膏岩滑脱层系构造变形作用,通过沿走向变化的构造剥蚀-沉... 详细信息

褶皱冲断带-前陆盆地系统普遍受控于软弱岩层滑脱层构造变形和差异剥蚀作用,从而导致褶皱冲断带系统构造解释多样性和油气勘探的复杂性。本文基于库车前陆盆地系统,针对不同厚度膏岩滑脱层系构造变形作用,通过沿走向变化的构造剥蚀-沉积作用砂箱物理模拟实验和野外地质调查等研究,揭示沿走向变化的剥蚀-沉积作用导致软弱膏岩层系滑脱构造变形差异特征。滑脱层变形导致深-浅部地层变形特征具有差异性,深部层系受挤压缩短基底卷入变形发育逆冲叠瓦断层及其双重构造变形特征,浅部层系沿硅胶滑脱层顺层逆冲滑脱,形成冲起构造。受控多期冲断变形作用中-厚层硅胶砂箱模型滑脱层变形过程具明显的沿前陆盆地向断层断距减小的特征。塔里木盆地北缘库车前陆坳陷发育厚层新生代膏盐岩,控制形成一系列复杂的盐相关构造和主断层带,对其上覆层系和下伏基底差异性调节性导致区域构造带深浅部脱耦作用显著。同构造沉积地层可能抑制膏岩滑脱多期次冲断变形作用,导致盐上层系滑脱变形相对较弱。

关键词：砂箱物理模拟膏盐滑脱层构造-沉积耦合褶皱冲断带塔里木盆地北缘

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低渗透致密储层用改性纳米驱油压裂液

油田化学 2024年第3期41卷 406-412,437页

作者：刘城成李帅帅任强贾飞白叶雷王进王世彬赵金洲油气藏地质及开发工程全国重点实验室(西南石油大学) 四川成都610500 中国石油西部钻探井下作业公司储层改造研究中心新疆克拉玛依834000

低渗致密油藏作为未来我国非常规油气资源勘探开发的主要新领域,是接替常规油气资源、支撑油气革命的重要力量。纳米流体在低渗致密油藏中驱油效果较好,但纳米粒子作为助剂在水溶液中易堵塞地层微纳米孔喉,纳米粒子的团聚问题一直难以... 详细信息

低渗致密油藏作为未来我国非常规油气资源勘探开发的主要新领域,是接替常规油气资源、支撑油气革命的重要力量。纳米流体在低渗致密油藏中驱油效果较好,但纳米粒子作为助剂在水溶液中易堵塞地层微纳米孔喉,纳米粒子的团聚问题一直难以解决。通过水溶液引发自由基共聚法,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N-12-(2-丁烯酰氧基)正十二烷基-N,N,N-三甲基溴化铵(MEDDA)为底物单体,引入改性纳米SiO_(2)合成了一种改性纳米SiO_(2)/聚合物驱油压裂液。借助红外光谱仪、核磁共振氢谱仪和透射电镜等方法分析表征改性纳米SiO_(2)/聚合物驱油压裂液稠化剂;再将渗吸驱油实验和核磁共振技术相结合来研究改性纳米SiO_(2)/聚合物驱油压裂液的驱油效果。研究结果表明,聚合物体系中的改性纳米SiO_(2)最优加量为1.5%。通过对比不同改性纳米SiO_(2)加量的改性纳米SiO_(2)/聚合物驱油压裂液在饱和油岩心片表面的接触角,证明改性纳米SiO_(2)/聚合物驱油压裂液驱油效率的提升是通过改善岩石表面润湿性来实现的。相较于未添加改性纳米SiO_(2)的聚合物驱油压裂液体系,添加改性纳米SiO_(2)(1.5%)/聚合物驱油压裂液的自发渗吸效率接近40%,渗吸效率提升超过1倍。通过核磁共振成像结果也可明显看出:随着渗吸时间的延长,添加了改性纳米SiO_(2)的驱油压裂液中的岩心原油饱和度大幅降低,渗吸速度明显加快,渗吸效果显著。

关键词：低渗致密储层自发渗吸纳米二氧化硅驱油剂稠化剂压裂液