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气藏型储气库盖层应力场演化规律解析

石油学报 2023年第6期44卷 983-999页

作者：贾善坡温曹轩付晓飞宋文礼张玥仲国生史集建东北石油大学地球科学学院黑龙江大庆163318 黑龙江省油气藏及地下储库完整性评价重点实验室黑龙江大庆163318 中国石油吉林油田公司吉林松原138000 东北石油大学cnpc天然气封盖机理重点研究室黑龙江大庆163318

气藏型储气库注采交变导致盖层发生变形以及孔隙压力变化,进而使盖层地应力场发生不同程度的动态变化,影响盖层的力学完整性和密封性。结合有效应力原理与盖层三维弯曲薄板理论,建立了储/盖层孔隙压力与地应力解析模型,并与数值模拟结... 详细信息

气藏型储气库注采交变导致盖层发生变形以及孔隙压力变化,进而使盖层地应力场发生不同程度的动态变化,影响盖层的力学完整性和密封性。结合有效应力原理与盖层三维弯曲薄板理论,建立了储/盖层孔隙压力与地应力解析模型,并与数值模拟结果进行了对比,验证了解析模型的合理性。在此基础上,研究了中国储气库S在衰竭-注采过程中储/盖层应力量值与地应力机制变化规律。研究结果表明,距离储层越远,盖层孔隙压力与地应力扰动越不明显,而受注采扰动明显的地层的应力状态会在逆—走滑—正断层机制间变化。根据盖层应力分析,得到了储气库S在上限压力系数为1.5(约为18 MPa)时,盖层动态力学完整性处于临界状态。最后探讨并给出了适用于储气库S的多工况交变力学试验方案,以期为类似工程室内试验提供参考。

关键词：气藏型储气库盖层应力场演化力学完整性密封性交变力学试验

塔里木盆地中下寒武统膏质白云岩盖层突破压力预测方法

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大庆石油地质与开发 2023年

作者：史集建张璐林潼中国石油勘探开发研究院东北石油大学地球科学学院中国石油天然气集团有限公司天然气成藏与开发重点实验室天然气封盖机理重点研究室

针对塔里木盆地中下寒武统白云岩盖层层段不易精确厘定和物性变化复杂的问题，在运用岩性统计分析和实验测试手段的基础上，以优势盖层岩性膏质白云岩为主要研究对象，确定其具有不同物性特征的分散状、斑块状、裂缝分散状、裂缝斑块状... 详细信息

针对塔里木盆地中下寒武统白云岩盖层层段不易精确厘定和物性变化复杂的问题，在运用岩性统计分析和实验测试手段的基础上，以优势盖层岩性膏质白云岩为主要研究对象，确定其具有不同物性特征的分散状、斑块状、裂缝分散状、裂缝斑块状4种微观结构，进而得到颗粒结构、石膏-黏土含量和裂缝发育程度是影响白云岩突破压力的3个主要因素。据此选取能够响应膏质白云岩岩性和物性特征的测井曲线，运用逐步线性回归分析，明确膏质白云岩突破压力与自然伽马和补偿中子测井数据相关性最强，进而构建其突破压力的预测公式。应用该方法可以准确地预测塔里木盆地中下寒武统膏质白云岩的突破压力，并通过单井分析和连井剖面初步确定巴楚-塔中隆起地区中下寒武统盖层发育特征为“横向上彼此相连，纵向上互相叠置”，对其下部储层内的油气封闭起着积极作用。研究结果与目前油气发现部位具有良好的一致性，可以为塔里木盆地中下寒武统天然气保存条件分析及明确下一步勘探层位提供指导。

关键词：膏质白云岩盖层突破压力塔里木盆地中下寒武统多元统计分析

基于漂移流动模型的水平井岩屑床高度瞬态计算新方法

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天然气工业 2022年第5期42卷 85-92页

作者：孙晓峰姚笛孙士慧纪国栋于福锐孙铭浩赵元喆陶亮 “提高油气采收率”教育部重点实验室·东北石油大学黑龙江省163318 东北石油大学三亚海洋油气研究院中国石油集团工程技术研究院有限公司

水平井已成为常规和非常规油气资源开采的常用井型,但水平井钻井过程中造斜段与水平段环空极易堆积形成岩屑床,为避免岩屑床沉积所导致的埋钻、卡钻事故,需要对环空中的岩屑床高度进行实时准确预测。为此,基于漂移流动模型建立了环空固... 详细信息

水平井已成为常规和非常规油气资源开采的常用井型,但水平井钻井过程中造斜段与水平段环空极易堆积形成岩屑床,为避免岩屑床沉积所导致的埋钻、卡钻事故,需要对环空中的岩屑床高度进行实时准确预测。为此,基于漂移流动模型建立了环空固液两相瞬态运移模型,应用基于交错网格的有限体积法对环空进行离散化,并采用投影方法进行数值求解。研究结果表明:①投影方法可以应用于环空固液两相流瞬态计算当中,且求解效率高于传统的压力—速度耦合算法;②岩屑进入环空后,首先在钻头处形成稳定岩屑床并逐渐向出口方向延伸,由于岩屑运移所产生的阻力远高于钻井液流动阻力,岩屑体积分数较高的井段环空压耗大幅增加;③环空中形成稳定岩屑床的时间主要受排量影响,低环空排量形成稳定岩屑床的时间较高环空排量所需时间更长;④通过与稳态岩屑床高度模型进行对比,所建立模型可满足实钻过程中的工程需要,且准确性可靠。结论认为,建立的模型用于预测大斜度井段岩屑床瞬态高度,计算效率较高,能够为水平井岩屑床高效清除与卡钻事故风险预测提供一定的理论指导。

关键词：固液两相流动水平井岩屑床高度岩屑运移投影方法漂移流动模型不可压缩流动

页岩和煤岩的孔隙结构差异及其天然气运移机理

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天然气工业 2022年第11期42卷 37-49页

作者：邓泽王红岩姜振学孙梦迪吴泽宇徐嫣然柯于斌中国石油大学(北京) 中国石油勘探开发研究院中国石油集团非常规油气重点实验室东北石油大学中国散裂中子源

页岩和煤岩作为非常规天然气储层,其孔隙结构控制着天然气的赋存状态与运移机理。为了定量表征两种储层孔隙结构特征及其差异,借助小角中子散射技术、高压压汞法、气体吸附法和场发射扫描电镜观察对下志留统龙马溪组和上二叠统龙潭组过... 详细信息

页岩和煤岩作为非常规天然气储层,其孔隙结构控制着天然气的赋存状态与运移机理。为了定量表征两种储层孔隙结构特征及其差异,借助小角中子散射技术、高压压汞法、气体吸附法和场发射扫描电镜观察对下志留统龙马溪组和上二叠统龙潭组过成熟页岩以及上石炭统本溪组煤岩的储集性和孔隙结构进行对比分析,明确了页岩与煤岩的孔隙结构差异及其成因,并研究了甲烷在其储层中的赋存和运移机理。研究结果表明:①煤岩主要储集空间集中在小于5 nm的孔径范围内,其中甲烷赋存状态以吸附气为主,页岩中大于5 nm的孔径范围是主要的游离气储集空间;②基于小角中子散射与高压压汞实验结果的差异特征可以用于评价孔隙连通性,且本研究中煤岩的孔隙连通性要优于页岩;③重复压汞法显示高压对于过成熟的页岩和煤岩不会导致样品产生新的裂缝。结论认为,煤岩储层微孔中的吸附气解吸成为游离气是煤层气开发的关键,页岩储层中页岩气从基质储集空间运移到天然裂缝或人工裂缝中受孔隙连通性的控制;增加页岩中诱导裂缝,有效连通诱导缝和天然裂缝并且提高有机孔隙网络与外部的连通性是提高页岩气采收率的关键,该认识为后续两类非常规油气储层的科学评价提供了重要理论支撑。

关键词：孔隙结构孔隙连通性小角中子散射流体注入法过成熟页岩煤岩

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CO_(2)开发页岩油藏研究进展

油田化学 2023年第3期40卷 543-549页

作者：张志超李红雷于春勇韩继封王慧娟刘业新东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318 提高采收率教育部重点实验室(东北石油大学) 黑龙江大庆163318 长庆油田分公司第六采油厂陕西西安710000 中国石油渤海钻探第一录井公司天津300280

为了提高对应用CO_(2)开发页岩油藏机理和规律的认识,系统论述了CO_(2)在页岩油藏中的提高采收率机理,包括CO_(2)对页岩油的快速增能、降黏、解堵、萃取和储层改造等机理;详述了CO_(2)开发页岩油的技术特点和储层动用特征。随着CO_(2)... 详细信息

为了提高对应用CO_(2)开发页岩油藏机理和规律的认识,系统论述了CO_(2)在页岩油藏中的提高采收率机理,包括CO_(2)对页岩油的快速增能、降黏、解堵、萃取和储层改造等机理;详述了CO_(2)开发页岩油的技术特点和储层动用特征。随着CO_(2)在页岩油藏注入量的增加,CO_(2)与页岩油混合的p-T相图两相包络线区域变大,临界点上移,增加了页岩油藏的溶解气驱能量。由于页岩油藏中裂缝充分发育,CO_(2)驱表现出严重的气窜,而CO_(2)吞吐更适用于开发页岩油藏。吞吐提高页岩油采收率的本质是CO_(2)向页岩基质中的强扩散、传质和补能作用,且有裂缝存在的油藏进行CO_(2)混相吞吐效果好于无裂缝油藏的非混相吞吐。CO_(2)开发页岩油时主要动用页岩油藏内0.008μm以上孔隙内的油,且大孔隙内的油先被动用。提高CO_(2)对页岩储层的动用孔隙下限的方法为提高注入压力或增加有效吞吐周期,从而增强CO_(2)在油藏中的扩散和传质性。

关键词：页岩油 CO_(2) 吞吐采收率动用特征综述

古龙页岩油水平井扩径段岩屑运移数值模拟研究

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石油机械 2023年第12期51卷 44-51页

作者：王庆张佳伟陶亮纪国栋黄洪春汪海阁孙晓峰中国石油集团工程技术研究院有限公司北京市102206 东北石油大学提高采收率教育部重点实验室东北石油大学三亚海洋油气研究院

古龙页岩油水平井钻井因井壁失稳而造成的扩径问题十分严重,导致沉砂卡钻事故频发,因此研究扩径段的岩屑运移和沉积规律对减少井下事故发生率具有指导意义。应用CFD数值模拟方法分析了扩径程度、排量、机械钻速及钻杆转速对扩径段岩屑... 详细信息

古龙页岩油水平井钻井因井壁失稳而造成的扩径问题十分严重,导致沉砂卡钻事故频发,因此研究扩径段的岩屑运移和沉积规律对减少井下事故发生率具有指导意义。应用CFD数值模拟方法分析了扩径程度、排量、机械钻速及钻杆转速对扩径段岩屑运移的影响规律。研究结果表明:扩径段岩屑沉积量远高于常规井段,扩径程度越大,两者沉积量差值越大;当扩径率为45%时,扩径段入口处截面无因次岩屑床面积比常规井段高出2倍以上;提高排量对扩径段的清洁效果提升较小,当排量从40 L/s增加到45 L/s时,常规井段的无因次岩屑床面积减小量是扩径段的2.49倍;提高机械钻速,扩径段岩屑沉积增幅较常规井段更大,当机械钻速从30 m/h增加到35 m/h时,扩径井段的无因次岩屑床面积增量是常规井段的7.09倍;提高钻杆旋转速度有利于扩径段清洁效果的提升,对常规段清洁效果的提升优于扩径段。研究结论可为提升钻井过程中井眼清洁程度提供一定的指导。

关键词：岩屑运移扩径井眼井眼清洁数值模拟水平井古龙页岩油

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乙烯生成苯副反应网络和反应机理数值模拟

石油学报（石油加工） 2020年第1期36卷 196-202页

作者：张红梅张锦涛李金莲马辽郝玉兰赵晶莹赵亮东北石油大学学院石油与天然气化工省重点实验室黑龙江大庆163318 中国石油大庆化工研究中心黑龙江大庆163714 中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室北京102249

结合Materials Studio软件与Aspen Plus软件计算结果,提出了乙烯生成苯副反应网络是经自由基+烯或自由基+炔发生加成反应生成大自由基,并由大自由基继续发生环化、脱氢直到生成苯的反应方式进行的观点。建立了乙烯生成苯的副反应网络,... 详细信息

结合Materials Studio软件与Aspen Plus软件计算结果,提出了乙烯生成苯副反应网络是经自由基+烯或自由基+炔发生加成反应生成大自由基,并由大自由基继续发生环化、脱氢直到生成苯的反应方式进行的观点。建立了乙烯生成苯的副反应网络,得到其自由基反应机理。乙烯生成苯的副反应网络共包括54个自由基反应,共6条生成苯的反应路径。将此6条路径进行产物标记,通过Aspen Plus软件进行过程模拟计算,根据产物分布对反应网络进行简化,得到由乙烯生成苯的2条主要路径:一是C2H3·与乙烯进行加成反应生成1-C4H7·-4,再环化生成C6H11·,再经过脱氢、传递,最终生成苯;另一个途径是C2H3·与乙炔加成为1,3-C4H5·-4以及C2H3·分解为乙炔,乙炔链传递为乙炔基,乙炔基与乙烯加成生成1-C4H5·-4,1-C4H5·-4再异构为1,3-C4H5·-4,生成的1,3-C4H5·-4再环化生成C6H9·,然后脱氢、传递,最终生成苯。将得到的模拟产物分布与文献中的实验数据进行对比,证明了模拟计算结果的准确性。

关键词：乙烯苯副反应热裂解自由基反应机理模拟

基于AVO正演模拟的自由表面多次波压制方法

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地球物理学报 2021年第7期64卷 2471-2479页

作者：徐嘉亮张冰王维红石颖包培楠谢俊法东北石油大学地球科学学院大庆163318 中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院西北分院兰州730070

针对SRME和Radon变换压制自由表面多次波的近道多次波残留和伤害有效波等问题,主要采用基于AVO属性分析的多次波剔除法对近道多次波进行压制,该方法在迭代更新过程中,受近道多次波影响容易出现更新误差,同时迭代更新降低计算效率.本文... 详细信息

针对SRME和Radon变换压制自由表面多次波的近道多次波残留和伤害有效波等问题,主要采用基于AVO属性分析的多次波剔除法对近道多次波进行压制,该方法在迭代更新过程中,受近道多次波影响容易出现更新误差,同时迭代更新降低计算效率.本文对基于AVO属性分析的多次波剔除法进行改进,利用中远道地震数据进行约束,通过AVO正演模拟构建有效波的AVO属性抛物线,进而对近道多次波进行压制.该方法在构建有效波AVO属性抛物线过程中,无需迭代更新,提高了计算效率.同时该方法在多次波压制过程中不受多次波的影响.由模型测试及实际地震资料应用效果证明,本文方法能够较好的压制自由表面多次波,该方法为油气田进一步精细勘探开发提供可靠保障.

关键词：自由表面多次波正演模拟近道多次波 AVO

断层-盖层封闭性定量评价——以塔里木盆地库车坳陷大北—克拉苏构造带为例

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石油勘探与开发 2015年第3期42卷 300-309页

作者：付晓飞贾茹王海学吴桐孟令东孙永河东北石油大学cnpc断裂控藏研究室黑龙江省"断层变形封闭性及与流体运移"高校科技创新团队 "非常规油气成藏与开发"省部共建国家重点实验室

基于岩石力学特征测试和野外露头解剖,分析塔里木盆地库车坳陷大北—克拉苏构造带断裂在膏盐岩盖层和砂砾岩储集层中的变形机制,研究断层封闭机理并建立天然气保存综合定量评价图版。随埋深增加,膏盐岩从脆性阶段向脆-塑性、塑性阶段转... 详细信息

基于岩石力学特征测试和野外露头解剖,分析塔里木盆地库车坳陷大北—克拉苏构造带断裂在膏盐岩盖层和砂砾岩储集层中的变形机制,研究断层封闭机理并建立天然气保存综合定量评价图版。随埋深增加,膏盐岩从脆性阶段向脆-塑性、塑性阶段转变,库车坳陷膏盐岩从脆性向脆-塑性转化的深度约为1 740 m,从脆-塑性向塑性转化的深度约为3 400 m。断裂在脆性膏盐岩中变形形成贯通性断裂,可用断接厚度表征断层垂向封闭性;断裂在脆-塑性膏盐岩盖层中变形形成涂抹,涂抹因子(SSF)值3.5为膏盐岩涂抹连续与否的临界值,为判断脆-塑性膏盐岩中断裂垂向封闭性的标准;断裂一般不断穿塑性膏盐岩。断裂在砂砾岩中变形形成断层角砾岩型断裂带,不具封闭能力,天然气在断层圈闭中聚集数量取决于控圈断裂两盘岩性对接幅度,圈闭范围内最小对接幅度决定断层圈闭气水界面和气柱高度。综合考虑膏盐岩脆塑性转化深度、临界断接厚度、SSF值、圈闭范围内最小对接幅度4因素,建立了大北—克拉苏构造带天然气保存综合定量评价图版,为断层圈闭风险评价提供了依据。

关键词：库车坳陷膏盐岩盖层脆塑性转化断接厚度泥岩涂抹因子盖层封闭性断层封闭性