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致密储层缝内暂堵转向压裂裂缝扩展规律数值模拟

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岩性油气藏 2024年第4期36卷 169-177页

作者：唐述凯郭天魁王海洋陈铭中国石化胜利油田分公司东胜精攻石油开发集团股份有限公司山东东营257000 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

基于损伤力学理论,建立了储层渗流-应力-损伤耦合裂缝扩展数值模型,将模型结果与室内真三轴水力压裂物理模拟实验结果进行了对比,验证了模型的准确性,并基于该模型探讨了压裂液黏度、排量、水平地应力差以及储层岩石非均质性对缝内暂堵... 详细信息

基于损伤力学理论,建立了储层渗流-应力-损伤耦合裂缝扩展数值模型,将模型结果与室内真三轴水力压裂物理模拟实验结果进行了对比,验证了模型的准确性,并基于该模型探讨了压裂液黏度、排量、水平地应力差以及储层岩石非均质性对缝内暂堵转向压裂效果的影响。研究结果表明:(1)储层渗流-应力-损伤耦合裂缝扩展数值模型是联合流体流动控制方程与岩石变形方程形成整体控制方程,通过在初始裂缝扩展路径上某一区域人为设置高强度的岩石物理力学参数和较小的储层渗透率值,实现缝内暂堵的模拟。(2)缝内暂堵转向压裂裂缝扩展模型数值模拟的分支缝数量、主裂缝面积、主裂缝延伸方向等与室内真三轴水力压裂物理模拟实验的结果基本一致,该模型可实现缝内暂堵后基质的破裂与新裂缝扩展模拟,对缝内暂堵转向压裂裂缝扩展情况也具有较好的模拟效果。(3)压裂液的黏度和排量越大,缝内暂堵转向压裂裂缝长度、改造面积及偏转角度均明显增大,且逐渐由单一裂缝向复杂裂缝转变。当水平地应力差小于7.5 MPa时,缝内暂堵转向压裂的效果较好;当水平地应力差为10~15 MPa时,压裂效果变差;当水平地应力差大于15 MPa时,裂缝几乎不偏转;储层非均质性会影响裂缝局部的扩展路径,但对裂缝总体扩展趋势影响甚微。

关键词：致密储层缝内暂堵转向压裂裂缝扩展数值模型真三轴水力压裂物理模拟裂缝偏转损伤力学水平地应力差非均质性

断陷湖盆陡坡带早期斜向扇三角洲形成机制、发育规律及勘探启示:以东营凹陷北带为例

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古地理学报 2024年

作者：李晋刘震张忠民刘建平孙笑凡刘惠民杨光朱茂林王文彬肖洪中国石化石油勘探开发研究院中国石油大学(北京)地球科学学院重庆科技学院石油与天然气工程学院中国石化胜利油田分公司中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院

断陷湖盆作为全球最重要的含油气盆地类型之一,在盆地早期的充填演化过程中,其陡坡带往往能够形成厚达上千米的砂砾岩沉积建造,成为油气勘探的重要领域。目前对这些巨厚层砂砾岩的沉积成因认识仍存在较多的争议。本次研究以济阳坳陷典... 详细信息

断陷湖盆作为全球最重要的含油气盆地类型之一,在盆地早期的充填演化过程中,其陡坡带往往能够形成厚达上千米的砂砾岩沉积建造,成为油气勘探的重要领域。目前对这些巨厚层砂砾岩的沉积成因认识仍存在较多的争议。本次研究以济阳坳陷典型的断陷湖盆——东营凹陷陡坡带盐家地区为例,基于高分辨率三维地震数据体、岩心、录井、测井等地质资料,综合运用地震地层学、构造地质学、沉积学和流变学分析方法,对前期在断陷湖盆陡坡带早期发现的斜向扇三角洲的发育特征及其形成演化机制进行了研究,取得了以下主要认识:(1)斜向扇三角洲沉积物中砾石含量相对较高,由牵引流和重力流共同形成,石英含量平均40%～55%,发育扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲亚相,其地震响应特征在顺物源方向表现为(斜交、叠瓦和帚状)前积相,在垂直物源方向表现为充填相;(2)斜向扇三角洲主要发育于断陷早期,并于断陷中期大量消亡,扇体与边界断层以低角度斜交,角度通常不会超过45°,扇体的发育规模受到其根部所处位置的影响,扇体的消亡呈非等时性;(3)断陷湖盆陡坡带早期大型斜向扇三角洲的形成演化主要受控于4个因素:边界断层分段特征形成的转换构造为斜向扇三角洲的发育提供输送通道,断陷早期边界断层控制下的古凹槽为斜向扇三角洲的发育提供可容纳空间,断块间相互作用形成的破碎带为斜向扇三角洲的发育提供物质来源以及边界断层的硬连接导致斜向扇三角洲的消亡并向近岸水下扇转换;(4)已发现断陷湖盆陡坡带深层砂砾岩油气藏多属于斜向扇三角洲。本次研究指出陡坡带各级别转换带可作为勘探的重点靶区,布井方向应沿斜交边界断层。本研究不仅丰富了断陷湖盆陡坡带沉积理论,同时能够为中国陆相断陷盆地深层勘探提供新的思路和理论依据。

关键词：断陷湖盆陡坡带斜向扇三角洲演化展布特征深层油气东营凹陷

一种大功率传输电缆与井下换能器连接装置结构设计研究

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西部探矿工程 2024年第1期36卷 45-49页

作者：董怀荣中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院山东东营257000

大功率超声波油层处理是当前广泛采用的物理法提高采收率工艺技术措施之一,该系统主要包括地面超声波电源、传输电缆、马笼头和井下换能器等组成,其中马笼头是大功率传输电缆与井下换能器的特殊连接装置,其传输的可靠性与寿命是当前迫... 详细信息

大功率超声波油层处理是当前广泛采用的物理法提高采收率工艺技术措施之一,该系统主要包括地面超声波电源、传输电缆、马笼头和井下换能器等组成,其中马笼头是大功率传输电缆与井下换能器的特殊连接装置,其传输的可靠性与寿命是当前迫切需要解决的难题。针对大功率超声波油层处理系统,提出一种大功率传输电缆与井下仪器连接装置,即新型马笼头结构设计方案,主要分为四个部分:电缆钢铠固定部分、弱点构件部分、隔离段部分和插件连接部分,内部充满用于绝缘的硅脂。电缆钢铠固定部分包括3个钢铠固定件、“O”型密封圈组成,并按照1:3锥度设计;弱点构件部分由传力件、拉力杆和锁位件等组成,电缆钢丝拉力通过钢铠固定件依次传递到传力件、拉力杆,其中拉力杆为弱点,其设计承载能力为2t;隔离段部分由玻璃钢棒、过线杆、连接螺钉和密封圈等组成,玻璃钢棒与过线杆之间、螺钉与过线杆之间都用螺纹连接;插件连接部分包括下接头、换能器上接头、插件座、防爆插头、防爆插座组成,插件座材料为聚四氟乙烯,形状为圆柱体,加工有两个插件通孔,孔内设计有用于防爆插头、插座定位的凸台。现场连接作业时,只需将超声换能器上接头定位孔对准电缆马笼头下接头定位销,旋转连接件,即可完成电缆与换能器的快速连接。

关键词：连接装置马笼头超声波油层处理结构设计

流体饱和周期性层状孔隙介质模型平行层面传播的纵波频散和衰减研究

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地球物理学进展 2024年第1期39卷 197-206页

作者：马媛廖建平文萍刘和秀周林张学娟湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院湘潭411201 中国石化地球物理重点实验室中石化石油物探技术研究院有限公司南京211103 重庆科技大学非常规油气开发研究院重庆401331

孔隙介质中的地震波传播一直是油气地震勘探领域的研究热点和难点问题.该科学难题源自不同尺度的裂隙、孔隙、溶洞与岩石骨架之间的耦合作用,导致地震波场特征复杂.目前相关的研究主要集中于探索孔隙介质中地震波的传播机制及地震响应... 详细信息

孔隙介质中的地震波传播一直是油气地震勘探领域的研究热点和难点问题.该科学难题源自不同尺度的裂隙、孔隙、溶洞与岩石骨架之间的耦合作用,导致地震波场特征复杂.目前相关的研究主要集中于探索孔隙介质中地震波的传播机制及地震响应的特征与变化规律,包括对地震波在复杂孔隙介质中传播,进行比较精确的数学物理描述以及数值实现.地球物理学家们集中于研究垂直于地层层面方向入射的地震波频散和衰减,而忽略了实际地球介质中的地震波是以任意角度(方向)入射并进行传播的普遍性情况.在前人的研究基础上,本文的创新之处在于将纵波的入射方向扩展到平行于流体饱和的周期性层状孔隙介质模型层面方向.针对流体饱和的周期性层状孔隙介质模型,提出了介观波致流(Wave-induced Fluid Flow,WIFF)对流体饱和孔隙层状介质中平行于层面方向入射的纵波频散、衰减及频变各向异性的新模型.利用准静态Biot孔弹性方程推导出了模型的孔隙压力、流体流动速度、平均应力和平均应变等物理量的解析表达式,进而得到流体饱和的周期性层状孔隙介质复纵波模量的精确解析解.然后,利用复纵波模量讨论了纵波速度频散、衰减和频变各向异性特征,讨论了背景介质孔隙度和渗透率对纵波速度频散和逆品质因子的影响,理论研究及数值试验厘清了纵波在该类型介质中平行于层面方向入射传播时的地震响应特征及传播规律.

关键词：介观波致流流体饱和的周期性层状孔隙介质模型纵波频散和衰减纵波频变各向异性

基于超声波实验研究压力及流体对致密岩石横波衰减特征的影响

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Applied Geophysics 2024年第2期21卷 246-264,419页

作者：潘旭铭巴晶马汝鹏刘卫华程卫 JoséM.Carcione 河海大学地球科学与工程学院南京211100 东北石油大学三亚海洋油气研究院三亚572000 中石化石油物探技术研究院有限公司南京211100 National Institute of Oceanography and Applied Geophysics(OGS) TriesteItaly

我国致密油气储层勘探前景广阔,开采价值高,但其储层岩石具有低孔、低渗、强非均质性等特征,建立储层波响应与岩石物性参数之间的联系仍面临挑战,针对致密储层波响应规律的研究有待深入开展。孔隙流体性质及围压会影响岩石的剪切模量及... 详细信息

我国致密油气储层勘探前景广阔,开采价值高,但其储层岩石具有低孔、低渗、强非均质性等特征,建立储层波响应与岩石物性参数之间的联系仍面临挑战,针对致密储层波响应规律的研究有待深入开展。孔隙流体性质及围压会影响岩石的剪切模量及横波衰减,本文对部分饱和的8块致密岩石在不同围压条件下开展了超声波实验观测,采用谱比法估算岩石的横波衰减。结果显示,横波衰减随围压上升而下降,且饱水岩石的横波衰减大于饱油,饱气状态衰减最弱。气、水部分饱和岩石的测量结果中,岩石样本的横波衰减在中间含水饱和度达到峰值,此外,横波衰减随孔隙度、渗透率上升均有增大的趋势。基于实验测量的岩石物性参数,结合Voigt-Reuss-Hill(VRH)平均、微分等效介质模型和喷射流模型构建了致密岩石衰减模型,分析了不同围压条件下含流体岩石的衰减特征,结果显示,该模型可合理描述横波衰减特征。在完全饱和与部分饱和条件下,模型预测的横波衰减显示出明显的压力及流体敏感性。以样本TS1-19为例,在完全饱和、变围压条件下,模型预测的横波衰减峰值在11.6~69.5范围内,衰减峰值随着围压增大而降低,且峰值频率有向高频端移动的趋势。在部分饱和、围压30MPa条件下,模型预测的横波衰减峰值在15.5~39.8范围内,衰减峰值随着含水饱和度增大而增大,且峰值频率向低频端移动。对于所有样本,以30MPa围压为例,所预测的横波衰减在5.6~38.6范围内,其中在饱和条件下,模型预测横波衰减随着孔隙度增大而增大,随着围压增大而减小;在气水部分饱和条件下,随着含水饱和度的增大,基于模型及Voigt和Reuss边界法预测的横波衰减整体呈增大的趋势,而实验观测到的横波衰减在中间饱和度达到极大值。

关键词：致密岩石横波衰减岩石物理实验围压流体饱和度喷射流模型

准噶尔盆地沙湾凹陷二叠系上乌尔禾组流体相态及油气藏类型

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岩性油气藏 2024年第1期36卷 23-31页

作者：王金铎曾治平徐冰冰李超刘德志范婕李松涛张增宝中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院山东东营257015 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 中国石化新疆新春石油开发有限责任公司山东东营257000

准噶尔盆地腹部地区沙湾凹陷超深层蕴含丰富的油气资源。根据烃源岩热演化模拟实验分析了沙湾凹陷二叠系上乌尔禾组烃源岩生烃产物类型,结合地层流体高温高压物性实验数据,运用相图判别法和经验参数法对沙湾凹陷征10井地层流体相态进行... 详细信息

准噶尔盆地腹部地区沙湾凹陷超深层蕴含丰富的油气资源。根据烃源岩热演化模拟实验分析了沙湾凹陷二叠系上乌尔禾组烃源岩生烃产物类型,结合地层流体高温高压物性实验数据,运用相图判别法和经验参数法对沙湾凹陷征10井地层流体相态进行深入研究。研究结果表明:①沙湾凹陷征10井上乌尔禾组油气主要来自于下乌尔禾组泥质烃源岩,其有机质类型为Ⅱ1型,镜质体反射率(Ro)为1.05%~1.46%,岩石热解峰温(T_(max))为433~446℃,处于成熟—高成熟演化阶段,目前处于生轻质油阶段。②上乌尔禾组地层流体成分表现为凝析气藏的流体组成,地层温度为166.0℃,介于临界温度和临界凝析温度之间,地层压力为155MPa,远高于露点压力,地-露压差大,表明地层条件下流体呈凝析气相特征,但地下油气相态与地表采出流体相态具有一定差异。相图判别法和经验参数法烃类流体相态分析结果均显示,征10井上乌尔禾组气藏为含大油环的凝析气藏。③沙湾凹陷上乌尔禾组具有优越的成藏条件,紧邻下乌尔禾组烃源岩,油气近源垂向输导,向局部隆起区运聚,巨厚的三叠系及上乌尔禾组中上部区域盖层起到重要的封盖作用,最终在局部隆起区形成岩性-构造凝析气藏。

关键词：油气相态超深层凝析气藏近源成藏上乌尔禾组征10井二叠系沙湾凹陷准噶尔盆地

深层致密气地质工程一体化实践——以川西须家河组为例

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中国石油勘探 2024年第3期29卷 21-30页

作者：林永茂雷炜缪尉杰中国石化西南油气分公司四川省成都市610095 中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院四川省德阳市618000

川西新场—合兴场须家河组天然气资源丰富,中国石化探区保有探明地质储量超1700×108m3,储层具有气藏埋藏深(4500~5500m)、地层压力高(压力系数为1.4~1.7)、地层破裂压力高(110~165MPa)、特低孔隙度(平均孔隙度为3.7%)、特低渗透率(平... 详细信息

川西新场—合兴场须家河组天然气资源丰富,中国石化探区保有探明地质储量超1700×108m3,储层具有气藏埋藏深(4500~5500m)、地层压力高(压力系数为1.4~1.7)、地层破裂压力高(110~165MPa)、特低孔隙度(平均孔隙度为3.7%)、特低渗透率(平均渗透率为0.07mD)的“一深两高两低”特点,为天然气成藏地质理论认识及高效开发带来了多重挑战,制约了气藏的勘探开发进程。以地质工程一体化融合实践为攻关思路,深化致密砂岩气输导体成藏认识,明确成藏机理及富集高产规律,以地质甜点发育模式深入解剖为切入点,阐明气藏甜点形成机制,建立甜点地质模式,抓住裂缝和储层地震精细刻画和定量预测技术、优化钻井及储层改造等关键技术,开展地质—地球物理—钻完井关键技术的地质工程一体化协同攻关与技术—经济一体化目标实践,技术序列的成功应用支撑气田规模上产,已累计新建产能超10×10^(8)m^(3),保障合兴场气田新增探明地质储量超1300×10^(8)m^(3),进一步证实了地质工程一体化是低品位气藏有效开发的必经之路,推动了川西须家河组气藏的效益开发进程,为致密难动用储量,特别是深层致密气的勘探开发提供借鉴。

关键词：川西须家河组气藏致密砂岩地质工程一体化效益开发

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直光纤及螺旋缠绕光纤三维地震响应机制

石油地球物理勘探 2024年第1期59卷 80-88页

作者：时志文杨继东王扬州黄建平秦善源杨永红中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 山东能源集团南美有限公司山东青岛266580 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院山东东营257022

分布式光纤(DAS)测量轴向应变或应变率,其中直光纤接收的是单分量信号,对垂直于光纤入射的波的响应不敏感,螺旋缠绕光纤可接收多分量信号,可以解决上述响应不敏感问题。首先,分析了直光纤及缠绕角分别为35.3°、54.7°的螺旋缠绕光纤的... 详细信息

分布式光纤(DAS)测量轴向应变或应变率,其中直光纤接收的是单分量信号,对垂直于光纤入射的波的响应不敏感,螺旋缠绕光纤可接收多分量信号,可以解决上述响应不敏感问题。首先,分析了直光纤及缠绕角分别为35.3°、54.7°的螺旋缠绕光纤的P波、SV及SH波的理论轴向应变率响应;其次,利用三维弹性有限差分模拟了轴向应变率响应;然后,在地表、水平井、竖直井布设DAS,利用均匀模型、双层模型及西南页岩气模型模拟直光纤、缠绕角分别为35.3°、54.7°的螺旋缠绕光纤的地震响应,并将DAS轴向应变率响应与常规检波器的速度z分量、压力分量对比。结果表明:①直光纤接收单分量信息,在垂直于光纤方向接收的波的响应较弱,而螺旋缠绕光纤接收多分量信息,因此在垂直于光纤方向接收的波的响应较强;②缠绕角为35.3°的螺旋缠绕光纤地震记录中无S波响应,其波形与常规检波器压力分量相似,在成像中可以利用声波方程成像。

关键词：直光纤螺旋缠绕光纤缠绕角轴向应变率响应有限差分模拟

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应用保幅逆散射成像条件的全波场偏移方法

石油地球物理勘探 2024年第1期59卷 98-109页

作者：徐洁杨继东王扬州黄建平郭威杨永红中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 山东能源集团南美有限公司山东青岛266580 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院山东东营257022

地震波传播机制与成像机理逐渐成熟化、系统化,对于多次散射波的处理不再局限于噪声去除,而是将其用于高精度地震成像。不同于基于单次散射的常规成像方法,全波场偏移是一种基于多次散射假设与反演理论的数据驱动成像方法。基于逆散射... 详细信息

地震波传播机制与成像机理逐渐成熟化、系统化,对于多次散射波的处理不再局限于噪声去除,而是将其用于高精度地震成像。不同于基于单次散射的常规成像方法,全波场偏移是一种基于多次散射假设与反演理论的数据驱动成像方法。基于逆散射成像理论,对现有全波场偏移的成像条件进行改进,发展了一种保幅逆散射成像条件,实现了高精度地震成像。该成像条件是通过对已有的直达波估计与下行格林函数互相关成像条件添加拉普拉斯滤波和照明项,衰减后向散射并补偿深部能量。相较于原有成像条件,改进后的保幅逆散射成像条件对于复杂构造具有更高的成像精度和更强的适应性。数值测试验证了方法的有效性和适用性。

关键词：成像条件全波场偏移保幅逆散射多次散射波成像条件