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超深地层井壁失稳理论与控制技术研究进展

天然气工业 2024年第1期44卷 159-176页

作者：范翔宇蒙承张千贵马天寿李柱正王旭东张惊喆赵鹏斐邓健周桂全西南石油大学地球科学与技术学院油气藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学西南石油大学石油与天然气工程学院中国石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院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勘探事业部

超深地层是我国油气勘探开发的重要领域,但因超深地层复杂地质环境导致的井壁失稳已经成为制约超深地层油气资源动用的重大技术难题之一。为此,从地质和工程2个方面系统总结分析了超深地层井壁失稳机理,进而分析了超深地层岩石物理力学... 详细信息

超深地层是我国油气勘探开发的重要领域,但因超深地层复杂地质环境导致的井壁失稳已经成为制约超深地层油气资源动用的重大技术难题之一。为此,从地质和工程2个方面系统总结分析了超深地层井壁失稳机理,进而分析了超深地层岩石物理力学实验及本构方程、地应力测量与地层压力预测等地质力学参数评价技术,并探讨了超深地层井壁稳定性评价理论与控制技术的研究进展,最后提出了促进超深地层钻井理论技术发展的建议。研究结果表明:①加强还原超深地层环境的岩石物性、力学和物理模拟实验研究,耐高温高压地应力和井筒压力测量仪器研发,是认识超深地层极端环境下岩石与地质力学特性的关键;②高温高压条件下的多场耦合岩石力学理论是构建超深地层井壁稳定性评价技术体系的基础;③攻关融合超深地层钻井的大尺寸多开井身结构设计、抗高温高压钻井液体系、防漏堵漏工艺与材料、精细控压钻井理论与工具等井壁稳定控制技术是实现超深井钻井提质增效的前提。结论认为,超深地层井壁失稳理论与控制技术的发展不仅推动了我国油气钻探朝着超深地层进军,还有力推动了深地工程科学考察、超深层油气勘探开发理论与装备的迭代与升级。

关键词：超深地层油气钻井井壁稳定性地质参数评价岩层控制

基于随机森林和长短期记忆网络模型的高压气井环空带压预测方法

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天然气工业 2024年第9期44卷 167-178页

作者：张智王翔辉黄媚冯少波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中国石油塔里木油田公司

高压气井在生产过程中持续的环空带压容易引起套管柱变形或挤毁,是高压气井完整性失效的主要原因之一。为解决传统方法环空带压预测精度不高的问题,以鄂尔多斯盆地苏里格气田某高压气井为例,首先利用主成分分析法和相关系数法找到影响... 详细信息

高压气井在生产过程中持续的环空带压容易引起套管柱变形或挤毁,是高压气井完整性失效的主要原因之一。为解决传统方法环空带压预测精度不高的问题,以鄂尔多斯盆地苏里格气田某高压气井为例,首先利用主成分分析法和相关系数法找到影响环空带压的主要因素,然后使用高压气井井筒温压场理论值和孤立森林模型对主成分进行物理解释和数据清洗,再对清洗后的数据使用随机森林(RF)和长短期记忆网络(LSTM)模型建立了环空带压定量预测模型,并对两类模型进行权重组合,最终建立了精确度高于任意单一模型的RF—LSTM组合环空带压预测新模型。研究结果表明:(1)环空带压的主要影响因子有温度分量、压力分量、产量分量、腐蚀程度、生产状态,而温度分量与环空带压间存在最高关联性;(2)通过错误格式、离群点及基于井筒温压场的数据清洗,可以得到数据清洗后的环空带压影响因素训练集;(3)通过平均绝对误差法(MAE)能够建立误差分数小于任意单一模型,而拟合优度介于两者之间的组合模型,因此可以将具有高拟合优度和低误差分数的两类模型结合,从而组合出同时满足两种分数的组合模型。结论认为:(1)运用大数据挖掘技术及算法进行环空带压定量预测,方法新颖,预测精度高,结果可行;(2)该方法为现场环空带压预测和风险管控提供了决策工具参考,为实现环空带压风险实时预测、预警和管控提供了理论支撑。

关键词：环空带压数据挖掘随机森林主成分分析 LSTM 大数据预测方法

南美桑托斯盆地深水区古拉绍-1井油气勘探发现及意义

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石油学报 2024年第2期45卷 339-347页

作者：何文渊黄先雄王红平汪望泉范国章丁梁波赵俊峰朱晓辉张勇刚庞旭李伟强左国平杨柳王朝锋中国石油国际勘探开发有限公司北京100034 中国石油杭州地质研究院浙江杭州310023

2021年,南美桑托斯盆地深水区风险探井古拉绍-1井获得重大原油发现,地层测试获得日产千吨高产油流,确定了巴西阿拉姆区块超大型油藏的勘探潜力,证实其具有规模商业开发前景。为了更好认识这一重大突破,在区域地质背景分析的基础上,结合... 详细信息

2021年,南美桑托斯盆地深水区风险探井古拉绍-1井获得重大原油发现,地层测试获得日产千吨高产油流,确定了巴西阿拉姆区块超大型油藏的勘探潜力,证实其具有规模商业开发前景。为了更好认识这一重大突破,在区域地质背景分析的基础上,结合油气勘探历程,对古拉绍-1井的构造-沉积背景、油气成藏条件以及油藏特点进行了详细分析。研究结果表明:①阿拉姆区块位于桑托斯盆地阿拉姆—乌拉普鲁(阿—乌)隆起带,与卢拉—苏格(卢—苏)隆起带的卢拉油田隔"湖"相望,具有相似的构造沉积背景;盆地中央大型古隆起为碳酸盐岩沉积提供了有利条件。②阿拉姆区块邻近主力生烃凹陷,油源充足。③继承性古隆起控制了湖相碳酸盐岩储层连片分布。④盐岩、盐上灰泥岩和泥岩对油藏形成了多重有效封盖。⑤盐下背斜圈闭规模大,为有利油气指向区。⑥古拉绍-1井油藏属于低CO_(2)、低H_(2)S中质油超压油藏。古拉绍-1井的成功钻探是巴西桑托斯盆地盐下核心区向外围区拓展取得的重大突破,是中国石油天然气集团有限公司(中国石油)坚持海外风险勘探的重大成功,是中国石油海外深水油气合作发展的又一成功实践,对巴西桑托斯盆地盐下油气勘探工作以及中国石油深水油气业务发展战略具有指导意义。

关键词：桑托斯盆地深水古拉绍-1井超大型油藏湖相碳酸盐岩

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柴达木盆地干柴沟地区勘探突破及启示

石油与天然气地质 2024年第4期45卷 1018-1031页

作者：陈琰张永庶徐兆辉姜营海朱超张静张彩燕中国石油青海油田分公司甘肃敦煌736202 青海省高原咸化湖盆油气地质重点实验室甘肃敦煌736202 中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油杭州地质研究院浙江杭州310023

柴达木盆地西部干柴沟地区历经60余年勘探未获重大油气发现。2019年以来,通过强化山地三维地震勘探技术攻关和深化高原咸化湖相混积型碳酸盐岩成储、成藏研究,油气勘探终获突破,发现了古近系下干柴沟组构造油气藏,同时英雄岭页岩油和湖... 详细信息

柴达木盆地西部干柴沟地区历经60余年勘探未获重大油气发现。2019年以来,通过强化山地三维地震勘探技术攻关和深化高原咸化湖相混积型碳酸盐岩成储、成藏研究,油气勘探终获突破,发现了古近系下干柴沟组构造油气藏,同时英雄岭页岩油和湖相碳酸盐岩岩性油气藏勘探也展现出良好前景。研究成果主要得益于以下几点:①高品质三维地震资料揭示干柴沟地下构造形态,发现东翼发育断背斜,为油气聚集提供了有利圈闭条件;②大面积咸化湖相混积碳酸盐岩具备储集能力,碎屑岩、湖相碳酸盐岩和膏盐岩层在纵、横向上均呈有序分布,构成了良好的生-储-盖组合;③基于全油气系统理论,认为研究区常规油气(源外)和非常规油气(源内)立体成藏。剖析干柴沟地区油气勘探历程发现:①地震勘探技术进步是干柴沟复杂构造区地下构造圈闭得以落实和油气地质特征得以揭示的基础;②干旱咸化湖盆发育的大面积混积碳酸盐岩不仅是烃源岩而且具备储集能力,这一认识拓展了勘探领域,是勘探取得突破的关键;③全油气系统理论的引入,推动油气勘探向源内拓展,揭示了英雄岭页岩油的良好勘探前景。

关键词：地震勘探基础地质全油气系统非常规油气干柴沟地区柴达木盆地

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中国深层—超深层天然气轻烃地球化学特征及应用——以塔里木盆地和四川盆地为例

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天然气地球科学 2024年第5期35卷 917-924页

作者：于聪胡国艺黄士鹏吴小奇廖凤蓉中国石油勘探开发研究院北京100086 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126

轻烃地球化学研究是深层—超深层天然气生气机理研究的重要组成部分。以塔里木盆地和四川盆地为例,在对塔中Ⅰ、克深、龙岗、安岳等气田56个天然气样品轻烃分析的基础上,将中国深层—超深层天然气轻烃组成分为3种类型,其一以链烷烃为主... 详细信息

轻烃地球化学研究是深层—超深层天然气生气机理研究的重要组成部分。以塔里木盆地和四川盆地为例,在对塔中Ⅰ、克深、龙岗、安岳等气田56个天然气样品轻烃分析的基础上,将中国深层—超深层天然气轻烃组成分为3种类型,其一以链烷烃为主,如塔里木盆地塔中奥陶系天然气,主要是原油进入初期裂解阶段产生;其二以环烷烃为主,如四川盆地安岳龙王庙组天然气,为原油大量裂解阶段产物,反映原油裂解气的成熟度很高;其三以芳烃为主,如塔里木盆地大北气田白垩系天然气,为煤系烃源岩过成熟阶段生成。与海相烃源岩有关的深层—超深层天然气大部分富含链烷烃,来源于煤系烃源岩的大部分富含芳烃,另外,热化学硫酸盐还原作用(TSR)对天然气轻烃组成也可能有影响,在开展海相深层—超深层天然气来源及形成阶段研究时应加以考虑。

关键词：深层超深层天然气轻烃地球化学

四川盆地深层页岩气钻井关键技术新进展及发展展望

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天然气工业 2024年第3期44卷 1-9,I0001页

作者：佘朝毅中国石油西南油气田公司

四川盆地页岩气资源丰富,目前深层页岩气已成为该盆地天然气增储上产的重点领域,但随着埋深增加和构造背景变化,地质工程条件将更加复杂,钻井过程中将面临井漏风险高、井下工具高温易失效、水平井轨迹控制难度大等技术难题。为此,在系... 详细信息

四川盆地页岩气资源丰富,目前深层页岩气已成为该盆地天然气增储上产的重点领域,但随着埋深增加和构造背景变化,地质工程条件将更加复杂,钻井过程中将面临井漏风险高、井下工具高温易失效、水平井轨迹控制难度大等技术难题。为此,在系统分析已完钻井实钻数据的基础上,依据深层页岩气区块地质工程特征,系统梳理了影响安全优快钻井的关键技术难点,形成了以地质工程一体化导向技术、钻井提速技术、防漏治漏与复杂防治技术为主体的深层页岩气安全优快钻井关键技术系列。研究结果表明:(1)以精细地质建模优选地质工程“双甜点”、实时靶体追踪为主的地质工程一体化导向技术,实现了地质目标的精准优选和精确追踪;(2)以“高效PDC钻头选型+个性化优化+大扭矩螺杆”高效破岩技术、“MSE+CCS”参数实时优化技术、油基钻井液地面降温+高温旋转导向技术为主的钻井提速技术,实现了页岩气钻井提速提效;(3)以井壁稳定性评价、裂缝性漏层识别、井漏与复杂防治为主的复杂防治技术,从源头降低了井下漏失和卡钻风险。结论认为:(1)形成的深层页岩气安全优快钻井技术,显著提高了机械钻速和铂金靶体钻遇率,在现场规模化推广应用200余口井,单井平均钻井周期降低42.7%,钻井提速效果显著,有力支撑了深层页岩气效益规模开发;(2)深层页岩气钻井将聚焦“地质工程一体化、水平段一趟钻、防漏治漏及智能钻井决策”等方面的技术攻关。

关键词：深层页岩气下志留统龙马溪组地质工程一体化钻井提速高温旋转导向钻井周期

准噶尔盆地红车断裂带石炭系重新认识及油气成藏特征

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石油与天然气地质 2024年第1期45卷 215-230页

作者：潘虹于庆森李晓山宋俊强蒋志斌王丽罗官幸徐文秀尤浩宇中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院新疆克拉玛依834000

准噶尔盆地红车断裂带石炭系岩性、内幕结构及接触关系复杂,为建立其地层层序,以野外露头建立的石炭系地层系统为基础,通过岩性、电性和地震属性精细地层标定,依据岩性组合特征、地震波组特征和地层接触关系进行综合分析,将西北缘后山... 详细信息

准噶尔盆地红车断裂带石炭系岩性、内幕结构及接触关系复杂,为建立其地层层序,以野外露头建立的石炭系地层系统为基础,通过岩性、电性和地震属性精细地层标定,依据岩性组合特征、地震波组特征和地层接触关系进行综合分析,将西北缘后山石炭系地层系统引入盆内进行井下地层对比,建立石炭系层序剖面并开展精细地层划分与对比,在石炭系地层格架基础上开展优势岩相分析。结果表明:(1)准噶尔盆地盆内井下钻揭地层为上石炭统,由新到老依次为阿腊德依克赛组、哈拉阿拉特组和成吉思汗山组,整体向西超覆抬升,呈现“东西分带、南北分块”构造格局。(2)成吉思汗山组主要发育爆发相火山角砾岩,受推覆作用影响,阿腊德依克赛组和哈拉阿拉特组超覆尖灭,南部爆发相剥蚀减少,主体发育火山沉积相和碎屑岩沉积相。(3)主要含油层为成吉思汗山组和哈拉阿拉特组,南部火山角砾岩及局部安山玄武岩为油气有利指向区。

关键词：断阶带爆发相火山沉积相火山角砾岩石炭系红车断裂带准噶尔盆地

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基于“扩缝串洞”理念的超深层小缝洞群碳酸盐岩储层改造数值模拟

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天然气工业 2024年第5期44卷 80-95页

作者：罗志锋程龙谢耀增刘举张雄罗攀登油气藏地质及开发工程全国重点实验室•西南石油大学中国石油塔里木油田公司油气工程研究院中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院

随着四川盆地和塔里木盆地碳酸盐岩油气藏勘探开发逐渐迈向超深层领域,受地质条件影响,储层由大型缝洞向以厘米—毫米级小缝洞群转变,以往针对大型缝洞储层改造的酸压技术系列难以适应小缝洞群储层。为充分释放超深层小缝洞群碳酸盐岩... 详细信息

随着四川盆地和塔里木盆地碳酸盐岩油气藏勘探开发逐渐迈向超深层领域,受地质条件影响,储层由大型缝洞向以厘米—毫米级小缝洞群转变,以往针对大型缝洞储层改造的酸压技术系列难以适应小缝洞群储层。为充分释放超深层小缝洞群碳酸盐岩储层的天然气产能潜力,基于小缝洞群碳酸盐岩储层特征,构建了多尺度离散缝洞方法,建立了考虑岩石变形、裂缝延伸、酸液流动反应、温度变化的热流固化多场耦合数值模型,最后提出了以多级转向扩面积、精准控黏串缝洞、定点生酸扩缝长为核心的“扩缝串洞”缝控改造理念,并对小缝洞群碳酸盐岩储层“扩缝串洞”缝控改造方式进行了优化分析。研究结果表明:①多级交替注入形成的黏性指进现象可以促进缝控改造面积的增加和裂缝非均匀刻蚀,从而提高改造后的产能,且缝控改造效果最佳;②酸液注入黏度比增加,缝控改造无因次产能指数呈现先增大后减小的规律,当黏度比超过30,缝控改造无因次产能指数开始迅速减小,缝控改造中酸液交替黏度比需控制在25~35区间;③酸液用量越大,缝控改造面积及改造后无因次产能指数越大,但对于一定地层参数和单井控制面积的缝控改造存在极限酸液用量,超过该酸液用量后缝控面积趋于极限值,而无因次产能指数仍随酸液用量的增加而稳定增大。结论认为,提高缝控改造面积和激活动用小缝洞群是小缝洞群碳酸盐岩储层提产的关键,该认识为超深层小缝洞群碳酸盐岩气藏的高效开发提供了理论指导。

关键词：超深层碳酸盐岩储层缝控改造扩缝串洞多场耦合酸压裂缝延伸

远源致密砂岩气成藏主控因素及成藏概率定量评价——以四川盆地西南部中侏罗统沙溪庙组气藏为例

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天然气工业 2024年第6期44卷 12-22页

作者：吕雪莹李小刚王小娟杨田陈双玲潘珂杨鑫朱德宇杜璐露重庆科技大学石油与天然气工程学院中国石油西南油气田公司勘探开发研究院成都理工大学沉积地质研究院油气藏地质及开发工程全国重点实验室·成都理工大学

四川盆地西南部(以下简称川西南部地区)中侏罗统沙溪庙组致密砂岩气藏属于远源次生气藏,不同构造天然气富集差异性大,成藏主控因素不清。为此,基于远源致密砂岩气成藏条件分析,对比了川西南部地区沙溪庙组7个含气构造的成藏差异性,明确... 详细信息

四川盆地西南部(以下简称川西南部地区)中侏罗统沙溪庙组致密砂岩气藏属于远源次生气藏,不同构造天然气富集差异性大,成藏主控因素不清。为此,基于远源致密砂岩气成藏条件分析,对比了川西南部地区沙溪庙组7个含气构造的成藏差异性,明确了成藏主控因素,在综合考虑控制致密砂岩气成藏差异性的各类地质因素的基础上,建立了远源致密砂岩气成藏概率的定量评价方法,并预测了天府气田简阳区块沙溪庙组天然气储量丰度。研究结果表明:(1)川西南部地区沙溪庙组主要发育构造—岩性气藏,天然气均源自下伏上三叠统须家河组煤系烃源岩,不同含气构造在天然气组分、储层特征、输导保存条件等方面存在明显差异;(2)烃源岩排烃能力奠定了物质基础,断—盖配置决定了天然气富集层系,断—储耦合控制着天然气聚集效率,储层品质决定了天然气富集规模;(3)烃源岩排烃能力指数、源—储距离指数、储层物性指数、储层厚度指数、断—盖耦合类型指数及断—储配置类型指数可作为评价致密砂岩气成藏概率指标,提出的远源致密砂岩气成藏概率指数(HAI)可用于该地区远源致密砂岩气地质储量预测。结论认为,HAI与储量丰度具有很好的正相关关系,并预测了天府气田简阳区块的HAI值为0.53,沙溪庙组气藏的储量丰度为1.32×10^(8)m^(3)/km^(2),提出的天然气成藏定量评价方法准确度较高,为川西南部地区沙溪庙组天然气勘探开发指明了方向。

关键词：远源致密砂岩气成藏主控因素成藏概率指数中侏罗统沙溪庙组四川盆地西南部有利勘探区