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基于岩屑形貌分形特征的PDC齿破岩比功评估模型研究

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工程设计学报 2024年

作者：赫文豪李欣龙张润青刘利史怀忠黄中伟熊超陈振良吴洪志中国石油大学(北京)油气光学探测技术北京市重点实验室中国石油大学(北京)理学院能源交叉学科基础研究中心中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室

随着我国油气资源探测重心向深层、超深层的不断迈进，油气资源勘探难度不断增大，深层硬地层岩石强度高、研磨性强，可钻性变差，整体机械钻速偏低。为提高深层硬岩钻头破岩性能，锥形齿被广泛应用于混合布齿PDC钻头设计，且现场钻井... 详细信息

随着我国油气资源探测重心向深层、超深层的不断迈进，油气资源勘探难度不断增大，深层硬地层岩石强度高、研磨性强，可钻性变差，整体机械钻速偏低。为提高深层硬岩钻头破岩性能，锥形齿被广泛应用于混合布齿PDC钻头设计，且现场钻井提速破岩效果显著，但由于其破岩体积较小且布齿设计方法缺乏理论依据导致其应用场景受限。以破岩比功为目标函数，本课题通过明确不同类型PDC齿切削破岩过程中切削力与切削功耗等物理参数，结合岩屑破碎形貌几何分形特征，利用最大岩屑粒径和岩屑粒径分形维数，建立了基于岩屑分形特征的PDC齿破岩功耗评估模型，并对比常规平面形PDC齿探究了锥形PDC齿破岩性能，讨论了切削深度、切削角度与切削速度对PDC齿破岩性能影响规律，发现锥形PDC齿适用于大切深低能耗破岩，而常规齿适用于高速低切深破岩，且二者工作角度均推荐为20°左右，并依据研究结果推荐了两种齿形的布齿位置。该研究可为揭示PDC齿切削生成岩屑粒径分布和指导不同齿型结构PDC齿布齿设计提供理论依据。

关键词：锥形PDC齿切削破岩分形维数岩屑粒径破岩比功

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智慧地热田技术研究现状与系统构建方案

石油勘探与开发 2024年第4期51卷 899-909页

作者：李根生宋先知石宇王高升黄中伟中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室北京102249 西南交通大学地球科学与工程学院成都611756

针对地热开发中智能化技术应用面临的关键难题,构建了地热开发智能化应用场景,总结并分析了各场景下智能化技术研究现状和存在的挑战,提出智慧地热田系统构建方案。智慧地热田是地热开发工程与人工智能等先进技术的有机融合。目前智慧... 详细信息

针对地热开发中智能化技术应用面临的关键难题,构建了地热开发智能化应用场景,总结并分析了各场景下智能化技术研究现状和存在的挑战,提出智慧地热田系统构建方案。智慧地热田是地热开发工程与人工智能等先进技术的有机融合。目前智慧地热田技术尚处在探索阶段,在热储智能表征、热储动态智能仿真、开发方案智能优化和地热开发智慧管理等应用场景下开展了探索应用,但仍面临计算成本高、实时响应困难、结果多解且模型依赖性强、动态多约束实时优化难度大以及多源数据深度融合难等诸多问题。由此提出智慧地热田系统的构建方案:智慧地热田系统由全量数据库、智能表征、智能仿真和智能优化调控等模块构成,不同模块之间通过数据传递、模型交互建立联系。下一阶段需着力于智慧地热田系统各模块基础理论和关键技术攻关,加快地热开发利用全生命周期智能化转型,促进地热资源智能、稳定、长效、最优、安全生产。

关键词：智慧地热田热储智能开发应用场景智能表征智能仿真智能优化智慧管理

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级联式气-液旋流分离器流动特性数值研究

石油学报（石油加工） 2024年第1期40卷 193-204页

作者：耿坤孙治谦李腾孙铭泽王振波中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580

为探究级联式气-液旋流分离器流场特性,了解短路流这一特殊流型对其性能影响,采用雷诺应力模型和离散颗粒模型对气、液两相流动特征进行数值模拟,通过Q准则对涡流特征进行识别。研究结果表明,级联式气-液旋流分离器一级旋流管内流动特... 详细信息

为探究级联式气-液旋流分离器流场特性,了解短路流这一特殊流型对其性能影响,采用雷诺应力模型和离散颗粒模型对气、液两相流动特征进行数值模拟,通过Q准则对涡流特征进行识别。研究结果表明,级联式气-液旋流分离器一级旋流管内流动特性与传统旋流分离器相似,增加二级旋流管使级联式气-液旋流分离器内形成了大量的局部二次涡流。当入口气速为7 m/s时,级联式气-液旋流分离器中一级旋流区内短路流流量高达入口流量的70.28%;增设二级旋流管对改善分离器性能具有重要作用,两级分离后级联式气-液旋流分离器对直径6μm以上的液滴能够实现完全分离。本研究为气-液旋流分离器的结构开发和级联式气-液旋流分离器的应用提供了思路和基础数据。

关键词：级联式气-液旋流分离器流动特性 Q准则短路流

基于自适应动态粒子群优化的RAK-SVD方法

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石油地球物理勘探 2024年第3期59卷 494-503页

作者：乐友喜姚晓辰付俊楠葛传友中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580

K均值奇异值分解(K-SVD)算法是一种行之有效的地震资料去噪方法,但由于其稀疏分解存在不确定性,需要引入正则项对其改进。为此,在常规粒子群算法的基础上,提出了一种自适应动态粒子群算法优化正则化参数的正则化近似K-SVD(RAK-SVD)去噪... 详细信息

K均值奇异值分解(K-SVD)算法是一种行之有效的地震资料去噪方法,但由于其稀疏分解存在不确定性,需要引入正则项对其改进。为此,在常规粒子群算法的基础上,提出了一种自适应动态粒子群算法优化正则化参数的正则化近似K-SVD(RAK-SVD)去噪方法。首先通过修改字典原子和相关参数,解决了由于常规粒子群算法的惯性参数固定不变,导致后期搜索效率下降的问题;其次将正则化系数引入近似K-SVD(AK-SVD)方法,明显提升了去噪效果;最后利用自适应动态粒子群算法自动优选AK-SVD方法中的正则化参数,提高了稀疏分解的确定性,在对强反射信号进行去噪的同时加强了对弱信号的保护。模型测试和实际应用均表明,该方法有利于弱信号的提取和识别,不仅能够显著改善弱地震信号的去噪效果,还提升了计算效率。该方法具有一定的实际应用价值。

关键词：自适应动态粒子群算法 K-SVD字典正则化去噪

辽河坳陷东部凹陷煤系成因生物气特征及勘探突破

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中国石油勘探 2024年第1期29卷 76-91页

作者：陈星州郭强张斌韩宏伟孙新宇刘岩杜新军中国石油辽河油田公司中国石油大学(北京)地球科学学院

辽河坳陷东部凹陷是我国最早发现生物气的地区之一,勘探早期由于中深层勘探效果较好,对浅层生物气一直未重视,缺乏对浅层生物气源岩和分布规律的正确认识。在对已钻井发现浅层气(藏)地球化学特征开展系统分析基础上,以碳同位素值等为重... 详细信息

辽河坳陷东部凹陷是我国最早发现生物气的地区之一,勘探早期由于中深层勘探效果较好,对浅层生物气一直未重视,缺乏对浅层生物气源岩和分布规律的正确认识。在对已钻井发现浅层气(藏)地球化学特征开展系统分析基础上,以碳同位素值等为重要指标,将东部凹陷浅层气划分为原生生物气、生物—过渡带气、改造型生物气和混合气4种类型;进一步探讨了浅层气成因,认为研究区内浅层生物气主要为煤系地层成因;深化研究形成了浅层生物气分布明显受煤系地层、碎屑岩优质储层、沙河街组沙三上亚段和沙一段两套区域性封盖层等因素控制,构造晚定型、油气晚期充注成藏有利于形成浅层气的规模富集等地质认识。以此为指导,发现了高产工业气流井与规模储量,开辟了辽河坳陷煤系成因生物气勘探新局面。

关键词：东部凹陷浅层气煤系成因生物气煤系地层晚期成藏

水驱油藏聚乙烯亚胺交联聚合物凝胶体系研究进展

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化工进展 2024年第3期43卷 1506-1523页

作者：王凯罗明良李明忠黄飞飞蒲春生蒲景阳樊乔中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 延安大学石油工程与环境工程学院陕西延安716000 中国石油大学(北京)碳中和示范性能源学院北京102249

聚乙烯亚胺(PEI)是一种低毒性环保材料,它与聚合物交联的凝胶体系具有适用温度范围广、成胶时间可控、成胶后强度大、高温稳定时间长、几乎不受储层岩石矿物影响等优点。本文回顾了以PEI作为交联剂的各类凝胶体系的研究动态,阐明了PEI... 详细信息

聚乙烯亚胺(PEI)是一种低毒性环保材料,它与聚合物交联的凝胶体系具有适用温度范围广、成胶时间可控、成胶后强度大、高温稳定时间长、几乎不受储层岩石矿物影响等优点。本文回顾了以PEI作为交联剂的各类凝胶体系的研究动态,阐明了PEI与各类聚合物的交联反应机理及其凝胶体系特点,分析了各类因素对凝胶性能的影响,并列举了改善凝胶性能的方法和成功的矿场应用实例,重点分析了提高凝胶体系交联活性的方法研究。最后,提出聚丙烯酰胺(PAM)/PEI凝胶体系作为环保型调驱体系在中低温油藏深部调控方面具有非常大的应用前景,应继续深入研究提高PAM/PEI凝胶体系交联效率的方法及其作用机理,以降低聚合物与交联剂用量,为这一体系的推广应用提供理论依据与实验基础。

关键词：聚合物凝胶聚乙烯亚胺交联剂黏度调剖堵水

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南堡凹陷油气分布有序性与差异富集主控因素

中国石油勘探 2024年第2期29卷 112-122页

作者：刘国勇刘华陈蕾孟令箭刘景东欧阳冠宇刘海青中国石油冀东油田公司中国石油大学(华东)地球科学与技术学院

油气分布有序性是表征油气差异富集规律的重要途径,能够为寻找接替方向提供重要依据。通过开展油气藏类型、油气性质、油气富集程度、油气输导体系和断—盖条件等多角度的系统分析,揭示了南堡凹陷油气分布有序性与差异富集的主要控制因... 详细信息

油气分布有序性是表征油气差异富集规律的重要途径,能够为寻找接替方向提供重要依据。通过开展油气藏类型、油气性质、油气富集程度、油气输导体系和断—盖条件等多角度的系统分析,揭示了南堡凹陷油气分布有序性与差异富集的主要控制因素。研究表明,南堡凹陷从次凹中心向边缘,表现出由岩性油气藏向构造油气藏、原油性质逐渐变差、富集层系逐渐变浅的有序变化。断陷期、坳陷期的构造活动控制了烃源岩的分布与演化,构造演化控制了凹陷沉积体系从而控制储盖组合分布和圈闭类型,其中源下、源内和源上3类储盖组合为多层系油气分布奠定了基础;纵横向输导体系和断—盖配置差异,控制了不同构造带油气运聚过程,形成了凹陷中部源下富集、凹陷边缘源上富集的总体规律。研究成果进一步揭示了该凹陷的油气分布规律性,可为成熟探区的精细勘探提供理论指导和借鉴意义。

关键词：南堡凹陷油气分布有序性成藏要素输导体系油气差异富集

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页岩油地层原油黏度的核磁共振评价方法

地球物理学报 2024年第5期67卷 2057-2067页

作者：秦志军朱明月廖广志毛锐罗兴平张浩王刚肖立志樊睿琦油气资源与工程全国重点实验室中国石油大学(北京)北京102249 中国石油新疆油田分公司(勘探开发研究院) 克拉玛依834000 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580

随着页岩油气资源的规模化勘探与开发,精细地层评价发挥着越来越重要的作用.地层原油黏度作为影响页岩油开发方案、产能、产量以及采收率等的重要参数,是流体识别及定量评价的核心内容之一.然而,页岩油流体赋存状态多样且流动机理复杂,... 详细信息

随着页岩油气资源的规模化勘探与开发,精细地层评价发挥着越来越重要的作用.地层原油黏度作为影响页岩油开发方案、产能、产量以及采收率等的重要参数,是流体识别及定量评价的核心内容之一.然而,页岩油流体赋存状态多样且流动机理复杂,导致原油黏度指数难以准确估算.因此,建立页岩油地层原油黏度评价方法具有十分重要的意义.本文从核磁共振评价原油黏度的基础理论出发,分析并明确原油黏度、T_(2)对数平均值、绝对温度三者之间的关系,利用核磁共振方法表征不同温度下原油T_(2)弛豫特征与绝对温度的变化规律;然后,开展页岩油原油变温核磁共振实验,结合原油的黏温关系图版,分析表征原油黏度的主要参数,验证页岩油原油黏度理论计算模型的可行性;最后,通过饱含原油的页岩油岩心变温核磁共振实验,进一步明确地层条件下原油黏度、绝对温度以及T_(2)对数平均值之间的关系,改进原油黏度理论计算模型,建立了页岩油地层原油黏度的核磁共振评价方法.实际测井资料应用表明页岩油地层可动油黏度指数与实际试油得到的原油黏度相比,相对误差在5%以内,验证了该方法的应用效果.

关键词：原油黏度页岩油流体赋存状态 T_(2)谱变温核磁共振

基于改进的EAL边界条件的地震波场数值模拟

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地球物理学报 2024年第1期67卷 261-276页

作者：张平民姚刚中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)非常规油气科学与技术研究院北京102249

在地震波场数值模拟过程中,人工截断边界会产生数值反射而影响地震波场模拟的精度.应用PML(Perfectly Matched Layer)吸收边界条件是消除人工边界反射的有效手段,但是该方法计算量较大,实现较为复杂,且在某些各向异性介质中不稳定.EAL(E... 详细信息

在地震波场数值模拟过程中,人工截断边界会产生数值反射而影响地震波场模拟的精度.应用PML(Perfectly Matched Layer)吸收边界条件是消除人工边界反射的有效手段,但是该方法计算量较大,实现较为复杂,且在某些各向异性介质中不稳定.EAL(Effective Absorbing Layer)边界条件是通过简化PML吸收边界条件的阻尼项推导出来的一种吸收边界条件.EAL的吸收项作用于波动方程的时间导数项,故EAL边界条件具有计算量小且利于并行实现的特点.应用EAL边界条件能够在保证全波形反演和逆时偏移精度的前提下,提升计算效率并降低内存消耗.本文对EAL边界条件进行两点改进:(1)引入减速阻尼项;(2)采用高斯型空间加权函数构建阻尼项.正演模拟结果表明,改进的EAL边界条件在不增加计算量和内存消耗的同时,有效提升了EAL边界条件的吸收效果且适用于复杂介质和各向异性介质.特别地,相比于PML吸收边界条件,EAL边界条件在各向异性模型中表现出良好的稳定性.

关键词：吸收边界条件时空域有限差分波动方程各向异性介质