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孔喉结构对超深层碳酸盐岩气藏多类型储层渗流能力的影响

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中国石油大学学报（自然科学版） 2024年第4期48卷 131-140页

作者：张钰祥闫海军位云生曹正林郭建林杨胜来邓惠陈掌星郑国强王忠楠中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油西南油气田分公司四川成都610051 四川石油管理局有限公司四川成都610051 加拿大卡尔加里大学化学与石油工程系卡尔加里T2N1N4

超深层碳酸盐岩气藏孔喉结构非均质性强,渗流机制复杂。选取川西北地区双鱼石区块栖霞组储层岩心,通过多尺度CT试验、核磁共振试验和储层条件下的单相渗流、气水两相渗流及应力敏感试验等,系统定量地研究超深层多类型储层孔喉结构特征... 详细信息

超深层碳酸盐岩气藏孔喉结构非均质性强,渗流机制复杂。选取川西北地区双鱼石区块栖霞组储层岩心,通过多尺度CT试验、核磁共振试验和储层条件下的单相渗流、气水两相渗流及应力敏感试验等,系统定量地研究超深层多类型储层孔喉结构特征参数与渗流特征参数的相关性,深入剖析裂缝、大孔和基质孔隙对超深层多类型气藏气体单相和气水两相渗流的影响。结果表明:不同于中深层储层,增加喉道数量对于提高目的超深层储层的渗流能力非常关键;裂缝发育增加了岩样喉道数量、提高了岩样的连通性从而来大幅度提高岩样的气体渗流能力,并降低了含水气藏的启动压力梯度,缩小了岩样的气水两相共渗区间,但裂缝受压易形变的特质导致岩样的应力敏感性增强,在高压差时岩样的渗流能力和弹性能也急速下降;大孔喉发育提高了储层的储容能力,其抵抗变形能力强的特质有利于降低岩样的应力敏感性,在高压差时维持岩样较高的渗流能力和弹性能。在实际生产过程中,应考虑对裂缝-孔隙型和裂缝-孔洞型储层在生产初期控制产气速度以维持长期稳产,对孔洞型和孔隙型储层增大生产压差或进行压裂和酸化等工艺措施以释放储层产能。

关键词：超深层气藏栖霞组碳酸盐岩渗流机制缝洞结构相关性分析

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四川某气田集输管线积液影响规律研究

西南石油大学学报（自然科学版） 2024年第1期46卷 136-146页

作者：伍坤一张露露林宇李蔚熹周军中国石油西南油气田公司集输工程技术研究所四川成都610051 中国石化皖能天然气有限公司安徽合肥230088 西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500

针对四川某气田起伏湿气集输管道积液严重问题,基于全动态多相流模拟软件(OLGA)仿真模拟建立了积液模型,考虑了输气量、输液量、压力及温度对管内积液量的影响,揭示了管内积液随输气量、压力、输液量及环境温度的变化规律。绘制了积液版... 详细信息

针对四川某气田起伏湿气集输管道积液严重问题,基于全动态多相流模拟软件(OLGA)仿真模拟建立了积液模型,考虑了输气量、输液量、压力及温度对管内积液量的影响,揭示了管内积液随输气量、压力、输液量及环境温度的变化规律。绘制了积液版图,直观展现积液变化趋势,为气田分析积液影响提供一定的数据支撑。由于大落差起伏管线流型变化复杂,因此,分析了不同工况下流型的演变过程,结果表明,积液最先在较长的上倾管段形成环状流,随积液增多逐渐向上堆积形成段塞流,直到管内全部充满积液。在积液规律基础上,建立并模拟了混输和分输工况的清管作业,研究了最小输气效率法、最大积液量法和最大允许压降法确定清管周期的可行性。结果表明,对于混输工况,最大允许压降法确定清管周期最长为4.5 d;对于分输工况,采用最大积液量法确定清管周期最长为32.0 d。

关键词： OLGA 积液流型清管周期两相流

四川盆地寒武系筇竹寺组页岩气勘探发现及其意义

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石油学报 2024年第9期45卷 1309-1323页

作者：雍锐吴建发吴伟杨雨然徐亮罗超刘佳何一凡钟可塑李彦佑朱逸青陈丽清中国石油西南油气田公司四川成都610051 中国石油西南油气田公司页岩气研究院页岩气评价与开采四川省重点实验室四川成都610051

寒武系筇竹寺组是中国最早进行页岩气勘探和研究的层系之一,早期由于整体地质认识不清,加之受工程技术条件限制,仅在埋深小于3500 m、构造相对平缓的威远背斜和长宁背斜实施勘探评价工作,但生产情况不佳,未实现大规模的商业开发。近期,... 详细信息

寒武系筇竹寺组是中国最早进行页岩气勘探和研究的层系之一,早期由于整体地质认识不清,加之受工程技术条件限制,仅在埋深小于3500 m、构造相对平缓的威远背斜和长宁背斜实施勘探评价工作,但生产情况不佳,未实现大规模的商业开发。近期,资201井和威页1H井取得重大勘探突破,标志着"德阳—安岳"裂陷槽筇竹寺组深层页岩气在地质认识上取得了重大进展。"德阳—安岳"裂陷槽控制了筇竹寺组的沉积环境,槽内深水硅质泥棚相和槽缘斜坡深水含粉砂质泥棚相为优势沉积相带,有利于页岩气富集成藏。筇竹寺组在纵向上发育多套页岩储层,以1小层、3小层、5小层和7小层为主。其中,5小层为主力突破层,其总有机碳含量为2.7%~3.1%,孔隙度为4.2%~4.9%,脆性矿物含量为69.5%~76.5%,含气量为7.8~9.5 m3/t,成熟度适中,为3.0%~3.5%;3小层为潜力勘探层。筇竹寺组有望实现多层段立体开发。裂陷槽中段寒武系底界构造简单,无明显大断层,筇竹寺组的地层压力系数主体在1.8以上,保存条件良好。裂陷槽的存在提供了充足的沉积空间和物质基础,使得筇竹寺组页岩的烃源丰富,生气量高;乐山—龙女寺古隆起的存在避免了筇竹寺组页岩过高热演化。建立了"槽-隆"页岩气富集模式,明确了筇竹寺组有利勘探面积为4400 km2,资源量为2×1012m3。筇竹寺组页岩气的勘探突破开辟了又一个万亿立方米储量、百亿立方米产量的页岩气增储上产新阵地。下一步将复制资201井地质—工程一体化高产模式,将其推广应用到整个南方上扬子地区海相深层—超深层页岩气勘探开发领域。

关键词：四川盆地裂陷槽筇竹寺组深层页岩气成藏条件勘探突破

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内嵌负泊松比型耦合蜂窝结构的共面冲击响应

塑性工程学报 2024年第5期31卷 224-232页

作者：李锐李成兵李仁富胡丽萍张吉涛叶强西南石油大学机电工程学院四川成都610500 石油天然气装备技术四川省科技资源共享服务平台四川成都610500 四川省草业技术研究推广中心四川成都610000

为提升蜂窝结构共面的力学性能,引入了内凹负泊松比结构,并将其内嵌到传统六边形蜂窝共面孔隙内,复合成一种新型内嵌负泊松比型耦合蜂窝结构。利用显式动力学有限元方法研究了内嵌负泊松比型耦合蜂窝结构的共面在不同冲击速度作用下的... 详细信息

为提升蜂窝结构共面的力学性能,引入了内凹负泊松比结构,并将其内嵌到传统六边形蜂窝共面孔隙内,复合成一种新型内嵌负泊松比型耦合蜂窝结构。利用显式动力学有限元方法研究了内嵌负泊松比型耦合蜂窝结构的共面在不同冲击速度作用下的冲击响应特性和能量吸收能力。结果表明:耦合蜂窝结构的变形模式受到冲击速度和耦合角的影响;耦合蜂窝结构冲击端和固定端的名义应力-名义应变曲线与其变形模式和耦合角有关,且耦合角越大,名义应力水平越低;耦合蜂窝结构的平台应力和比吸能均随着耦合角的增大而减小,在高速冲击时,其平台应力降低2%~9%,比吸能降低7%~20%;相对密度影响耦合蜂窝结构的平台应力和能量吸收能力。

关键词：耦合蜂窝结构动态响应平台应力能量吸收

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填充式肋板蜂窝结构异面冲击响应

塑性工程学报 2024年第3期31卷 222-231页

作者：李锐李成兵吕志忠胡丽萍张吉涛李仁富叶强西南石油大学机电工程学院四川成都610500 石油天然气装备技术四川省科技资源共享服务平台四川成都610500 四川省草业技术研究推广中心四川成都610000

为改善蜂窝结构异面的力学性能,在传统六边形蜂窝的基础上引入了肋板结构,耦合成一种新型填充式肋板蜂窝结构。利用显式动力学有限元方法研究了填充式肋板蜂窝的异面在不同冲击速度和冲击角度作用下的冲击响应特性和能量吸收能力。结果... 详细信息

为改善蜂窝结构异面的力学性能,在传统六边形蜂窝的基础上引入了肋板结构,耦合成一种新型填充式肋板蜂窝结构。利用显式动力学有限元方法研究了填充式肋板蜂窝的异面在不同冲击速度和冲击角度作用下的冲击响应特性和能量吸收能力。结果表明:填充式肋板蜂窝的变形模式受到冲击速度和冲击角度的影响;填充肋板与外部胞壁之间存在耦合增强效应,可使蜂窝的力学性能增强,能量吸收能力提高15.08%;冲击端和固定端的平台应力均随着冲击角度的增大而减小;动态承载性能随着冲击角度的增大而减小。相对密度会影响填充肋板与外部胞壁之间的耦合效应以及填充式肋板蜂窝结构的能量吸收能力。

关键词：填充式肋板蜂窝耦合效应平台应力能量吸收

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基于混合优化算法的电磁监测裂缝参数识别

石油物探 2024年第3期63卷 684-693页

作者：曾波杨扬宋毅陈珂徐尔斯王怡亭徐颖洁裴婧中国石油西南油气田分公司页岩气研究院四川成都610051 四川长宁天然气开发有限责任公司四川成都610066 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083

压裂实时监测是水力压裂效果评价和工程参数优化的重要保障措施之一。传统电磁监测裂缝参数识别方法的准确性和精度难以保证,影响了监测效果。为了提高裂缝参数识别能力,提出了一种基于海洋捕食者密度聚类混合优化算法的电磁监测裂缝参... 详细信息

压裂实时监测是水力压裂效果评价和工程参数优化的重要保障措施之一。传统电磁监测裂缝参数识别方法的准确性和精度难以保证,影响了监测效果。为了提高裂缝参数识别能力,提出了一种基于海洋捕食者密度聚类混合优化算法的电磁监测裂缝参数识别方法。利用海洋捕食者算法(MPA)进行多次寻优,以每次寻优结果作为初始数据集,然后,利用密度聚类算法(DBSCAN)进行聚类,构建中间样本数据集,最后,抽取该样本数据中值作为最终输出结果。采用Rastrigin函数进行测试,分析混合优化算法寻优能力。测试结果表明,相对粒子群优化算法(PSO),MPA算法单次寻优效果较佳。但两种算法寻优结果均具有较强随机性,其中,PSO和MPA算法50次寻优精度分别为10^(-7)~10^(2)和10^(-10)~10^(-2),而改进的混合优化算法寻优效果更稳定,寻优精度达10^(-7)。构建缝长、方位压裂模型并进行了数值模拟实验,结果表明,在噪声低于15%时,缝长和方位识别平均绝对误差分别小于1 m和1°。利用改进的算法对四川盆地某井页岩气压裂电磁监测实测数据进行分析,确定了裂缝改造的长度(缝长)与方位。实例分析结果验证了改进算法的可行性和有效性。

关键词：水力压裂电磁法海洋捕食者算法密度聚类算法实时监测裂缝参数识别

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川西北下二叠统茅口组古构造演化与控藏作用

断块油气田 2024年第3期31卷 467-477页

作者：李天军陈聪张玺华于童杨巍张萌张照坤中国石油西南油气田公司勘探开发研究院四川成都610500 西南石油大学天然气地质四川省重点实验室四川成都610500

利用钻井、测井、岩心、野外剖面和地震等资料,开展川西北二叠系茅口组成藏期古构造恢复及控藏作用研究。研究表明:川西北茅口组台缘滩和台内滩发育,寒武系和二叠系烃源岩在区内分布较广;晚二叠世茅口组顶古构造整体呈“南高北低”格局... 详细信息

利用钻井、测井、岩心、野外剖面和地震等资料,开展川西北二叠系茅口组成藏期古构造恢复及控藏作用研究。研究表明:川西北茅口组台缘滩和台内滩发育,寒武系和二叠系烃源岩在区内分布较广;晚二叠世茅口组顶古构造整体呈“南高北低”格局,发育NW—SE向的低幅隆起;早中三叠世该古构造转变为“西高东低”格局,剑阁地区形成了面积较大的古构造圈闭;早侏罗世该古构转变为“东高西低”格局,构造高点向东迁移至九龙山地区,后经喜山期调整为盆地边缘高,中部地区凹陷的格局。流体包裹体均一温度的分析表明,茅口组存在4期油气运移。结合区域生烃演化史,研究认为:晚二叠世茅口组台缘带是原油运移的有利区,早中三叠世形成的剑阁地区古圈闭能够较好地捕获油气,晚三叠世天然气主要向NE方向的剑阁、九龙山和元坝地区形成的低幅度背斜圈闭运移,喜山期天然气进一步向高部位聚集并调整形成现今气藏。剑阁—柘坝场的台缘带与烃源岩和古构造的匹配关系好,具有较大的天然气勘探潜力。

关键词：气藏古构造茅口组下二叠统川西北四川盆地

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双台肩钻杆接头上扣扭矩力学特性分析

石油机械 2024年第3期52卷 40-47,107页

作者：杨文哲王蕊徐兴海李东风莫子雄中国石油集团工程材料研究院有限公司国家市场监管重点实验室(石油管及装备质量安全) 四川长宁天然气开发有限责任公司

为研究ø139.7 mm×9.17 mm IEU S135特殊螺纹钻杆接头的上扣力学特性,建立了包含进、退刀槽结构的双台肩钻杆接头三维非线性有限元模型,考虑材料非线性、结构非对称、螺旋升角和各啮合面接触等因素,采用ABAQUS/Explicit有限元方法对上... 详细信息

为研究ø139.7 mm×9.17 mm IEU S135特殊螺纹钻杆接头的上扣力学特性,建立了包含进、退刀槽结构的双台肩钻杆接头三维非线性有限元模型,考虑材料非线性、结构非对称、螺旋升角和各啮合面接触等因素,采用ABAQUS/Explicit有限元方法对上扣扭矩作用下钻杆接头关键结构的应力分布特性进行分析。研究结果表明:钻杆接头整体等效应力分布不均,在横截面内呈轴对称分布,关键结构处应力集中显著,最大等效应力未超过材料屈服强度;钻杆接头台肩上的径向预留间隙和其过渡圆角处的结构非连续对台肩面的等效应力及接触压力分布影响显著;钻杆接头螺纹段的等效应力和接触压力均呈“U”形分布,应力整体分布均匀,螺纹接头前3扣与后3扣的承载比之差为8.6%,表明接头承载性能较佳。对有限元模拟结果进行实物验证试验对比分析,试验结果与有限元模拟结果基本符合。分析结果可为钻具优化设计及安全应用提供数据支撑。

关键词：双台肩钻杆接头三维有限元分析上扣扭矩力学特性分析

稠油油藏SAGD开发后腔体储氢潜力数值模拟

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天然气工业 2024年第8期44卷 178-190页

作者：于春生彭良儒蒋琪蒲万芬蒲军吴芳杰西南石油大学石油与天然气工程学院天府永兴实验室中国石化石油勘探开发研究院

氢气作为一种清洁能源有望替代化石燃料成为主要能源载体,地下储氢是实现氢气大容量长期存储的有效途径,是近年来新兴研究领域。为此,在目前盐穴、枯竭油气藏及含水层3种传统地下储氢地质体外,探索了一种新的储氢方法,即利用稠油油藏蒸... 详细信息

氢气作为一种清洁能源有望替代化石燃料成为主要能源载体,地下储氢是实现氢气大容量长期存储的有效途径,是近年来新兴研究领域。为此,在目前盐穴、枯竭油气藏及含水层3种传统地下储氢地质体外,探索了一种新的储氢方法,即利用稠油油藏蒸汽辅助重力泄油(SAGD)后形成的腔体进行储氢。首先对比了稠油油藏SAGD开发后储层储氢与常规地层储氢的优缺点,进而采用数值模拟方法对其建立地下储氢库的可能性进行论证,最后明确了不同注采方案的氢气储量及回收率,揭示了储层注采氢气阶段氢气与地层原有气体的流动特征。研究结果表明:①相较于常规枯竭油气藏储氢库,利用稠油油藏SAGD开发后的枯竭腔储氢具有储气量大、氢—油过渡带导致的氢损更低、无需注入或仅需注入少量的垫气、可降低氢脆风险、可提前监测闭圈盖层稳定性及气体密封性等优点;②典型单井组SAGD开发后的枯竭腔可储存约490 t氢气,回收率约为90%,且随着注采周期增多,采出的氢气纯度越高,第4个采氢周期后氢气采出纯度高达99%;③氢气存储方式的差异会导致甲烷在枯竭腔中的聚集位置发生变化,长期存储方式在氢气注入结束后,甲烷主要聚集在枯竭腔的底部,而短期存储方式下甲烷只会被氢气挤压到枯竭腔顶部的左右两侧,导致产氢过程中甲烷的产出规律不同。结论认为,利用稠油油藏SAGD开发后的储层进行高纯氢气的储存在储氢量、氢气回采纯度和建库成本方面都具有显著优势,是一种解决大规模储氢的高经济效益储氢技术,该研究成果能够为中国地下储氢技术的选址和建设运行提供指导和参考。

关键词：稠油油藏 SAGD 地下储氢库大规模储氢数值模拟甲烷产出氢气回收率多轮注采