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致密气藏储层“干化剂”抗盐作用改进与效果评价

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西南石油大学学报（自然科学版） 2023年第4期45卷 85-93页

作者：熊钰傅希桐张烈辉孙阳油气藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学四川成都610500

目前,储层含水饱和度高是导致致密气藏渗透率低的主要原因,已有研究指出,向致密储层孔隙中注入能与地层水发生化学反应的干化剂可以降低含水饱和度。但通过注入干化剂降低含水饱和度的方式可能会遇到反应所产生的固相盐析物,造成孔隙的... 详细信息

目前,储层含水饱和度高是导致致密气藏渗透率低的主要原因,已有研究指出,向致密储层孔隙中注入能与地层水发生化学反应的干化剂可以降低含水饱和度。但通过注入干化剂降低含水饱和度的方式可能会遇到反应所产生的固相盐析物,造成孔隙的堵塞,因此,在前期研究干化剂的基础上降低盐析物的生成,改进干化剂配方尤为重要。研究引用了一种含锂离子的金属碳化络合物LCN作为协同剂,参与复合干化剂配方的干化反应,主要作用于改进干化剂配方的抗盐效果,减少干化反应后的固相盐析物,并通过分析反应中各种化学物质的反应热,结合实验,对比改进后的复合干化剂与原干化剂在反应后的热效应及其干化效果变化。并且通过对盐析物进行XRD的物相分析结果,选择能与金属阳离子络合的EDTA与DTPA作为抗盐辅助剂,分别在常温常压与模拟地层高温高压的实验条件下进行了抗盐效果研究,实验结果表明,通过加入协同剂LCN与抗盐辅助剂使得干化剂体系达到较为理想的抗盐效果,即在耗水最多的同时产生的固相盐析物最少,使得干化剂体系更加完善。

关键词：致密气藏水锁干化剂抗盐改进协同剂

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碳达峰目标下中国深海天然气水合物开发战略

天然气工业 2022年第2期42卷 156-165页

作者：魏纳白睿玲周守为罗平亚赵金洲张耀薛瑾 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学

规模化开发海洋天然气水合物(以下简称水合物)是中国能源发展的重大战略之一。为明确碳达峰目标下中国深海水合物的开发战略,根据水合物相关论文、专利的聚类分析结果,将其开发技术划分为室内模拟测试、地质勘探、钻探取样、三气合采、... 详细信息

规模化开发海洋天然气水合物(以下简称水合物)是中国能源发展的重大战略之一。为明确碳达峰目标下中国深海水合物的开发战略,根据水合物相关论文、专利的聚类分析结果,将其开发技术划分为室内模拟测试、地质勘探、钻探取样、三气合采、环境风险监测5种技术类型,并系统研究了水合物的开发现状和深海水合物的开发方向。研究结果表明:①海洋水合物的开采技术具有意义重大和难度巨大的双重属性,在国家层面具有战略性和革命性特征,在技术层面则具有前沿性和竞争性特点;②中国海域水合物规模化开发仍面临储层热、流、力、空间、结构、多场时空演化不清,从储层、井筒到水下采油树、海底管道及下游工艺设施中气—液—砂—水合物四相复杂流动规律不清、水合物再生机制不明等理论与技术难题;③对于深水浅层水合物的开发,高精度探测技术、地球物理、地质及测井、钻探等立体化、综合探测技术是其未来主要发展方向;④水合物资源评价方法正在向精细化发展,水合物资源开发模式与试采工程趋向水合物和油气联合开发,新型合采技术和合采设备将是下一步研发的热点和前沿方向,并提出了中国深海水合物的开发路径及2020—2035年开发理论与技术路线图。结论认为:①未来深海水合物开发战略的重点是探索和突破多类型、不同赋存形式的表层、浅层、深层水合物安全高效开采工艺;②针对深海水合物不同开发模式,急需建立由局部到整体、短期到长期的综合监测、系统评价机制,确保水合物的稳定试采和规模化开发。

关键词：天然气水合物安全高效开采开发战略碳达峰减排降碳技术路线图开发路径联合开发

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页岩油储集层压后焖井时间优化方法

石油勘探与开发 2022年第3期49卷 586-596页

作者：王强赵金洲胡永全任岚赵超能西南石油大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室成都610500

建立了考虑毛管压力、渗透压、膜效应以及弹性能的压裂-焖井-生产多过程多相流模型,提出了以产能最大化为目标的页岩油水平井分段多簇压裂后焖井时间优化方法,采用现场生产数据和商业软件验证了该模型的准确性。基于该模型和方法,根据... 详细信息

建立了考虑毛管压力、渗透压、膜效应以及弹性能的压裂-焖井-生产多过程多相流模型,提出了以产能最大化为目标的页岩油水平井分段多簇压裂后焖井时间优化方法,采用现场生产数据和商业软件验证了该模型的准确性。基于该模型和方法,根据现场压裂压力数据反演裂缝参数,建立物理模型,模拟了压裂、焖井以及生产阶段储集层孔隙压力、含油饱和度的变化动态,并研究了7种因素对最优焖井时间的影响规律,通过开展正交实验明确了最优焖井时间的主控因素。研究表明,随着焖井时间增加,累计产量增量先快速增加后趋于某一稳定值,变化拐点对应的焖井时间为最优焖井时间。最优焖井时间与基质渗透率、孔隙度、毛管压力倍数及裂缝长度呈非线性负相关,与膜效率、注入液体总量呈非线性正相关,与排量呈近线性正相关。对最优焖井时间的影响程度从大到小依次为注入液体总量、毛管压力倍数、基质渗透率、孔隙度、膜效率、压裂液矿化度和排量。

关键词：页岩油储集层焖井时间渗吸作用水力压裂渗透压主控因素

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砾岩油藏压裂裂缝遇砾扩展行为机理

油气地质与采收率 2023年第3期30卷 115-127页

作者：徐泽昊刘向君梁利喜丁乙熊健段茜西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室四川成都610500

砾石的随机分布使砾岩储层具有高度非均质性,显著影响局部力学响应,难以控制和预测水力压裂裂缝的扩展。水力压裂裂缝的遇砾扩展机制仍不清楚,使得水力压裂的设计和有效实施充满挑战。基于全局黏聚力单元,在Abaqus平台建立了渗流-应力-... 详细信息

砾石的随机分布使砾岩储层具有高度非均质性,显著影响局部力学响应,难以控制和预测水力压裂裂缝的扩展。水力压裂裂缝的遇砾扩展机制仍不清楚,使得水力压裂的设计和有效实施充满挑战。基于全局黏聚力单元,在Abaqus平台建立了渗流-应力-损伤多场耦合的二维裂缝扩展模型;在细观尺度上将砾岩视为砾石、基质和胶结面组成的三相复合材料,进行压裂裂缝遇砾扩展行为机理研究。结果表明,水力裂缝遇砾发生穿砾、绕砾、穿砾且绕砾等现象;砾石的渗透性和弹性模量对裂缝遇砾行为影响的作用机理不同:砾石的低渗透性造成憋压现象,裂缝尖端流体压力提高了13%,水平与竖直方向有效应力分别减小了10.1%和12.8%;砾石的高弹性模量造成应力的屏蔽现象,裂缝尖端与砾石间的区域水平方向有效应力减小了5.8%。砾石的低渗透性与高弹性模量都会造成胶结面上发生剪应力集中,增加了胶结弱面破坏的可能性,造成裂缝遇砾发生偏转。

关键词：砾岩砾石水力压裂多场耦合数值模拟裂缝扩展

致密油多级压裂水平井流-固全耦合产能数值模拟

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石油勘探与开发 2022年第2期49卷 338-347页

作者：张东旭张烈辉唐慧莹赵玉龙西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500

基于多孔介质弹性理论与流-固耦合作用机理,建立了致密油储集层多重孔隙介质变形与流体流动的全耦合数学模型,采用有限元方法对模型进行数值求解并验证了模型的准确性。对致密油储集层多级压裂水平井进行产能数值模拟研究,结果表明:致... 详细信息

基于多孔介质弹性理论与流-固耦合作用机理,建立了致密油储集层多重孔隙介质变形与流体流动的全耦合数学模型,采用有限元方法对模型进行数值求解并验证了模型的准确性。对致密油储集层多级压裂水平井进行产能数值模拟研究,结果表明:致密油井生产过程中近人工裂缝区域储集层物性大幅度降低,其中人工裂缝开度和人工裂缝导流能力损失幅度分别达到52.12%和89.02%;模拟致密油储集层水平井生产3000 d,全耦合模型与未耦合模型的产能预测误差达38.30%,忽略流-固耦合效应的影响会使产能预测结果产生严重偏差;致密油储集层水平井产能对启动压力梯度最敏感,人工裂缝开度次之,提高人工裂缝初始导流能力有助于提高致密油井产能;压裂施工设计需考虑人工裂缝导流能力、间距、数量、长度的综合影响,片面追求增加裂缝条数无法取得预期的增产效果。

关键词：致密油多重孔隙介质流-固全耦合水平井多级压裂油藏数值模拟产能预测

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基于光电催化的硫化氢高值利用研究进展

材料导报 2023年第3期37卷 129-135页

作者：唐春吴梦南段超余堂杰于姗周莹西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学新能源与材料学院

油气田的开采和石油化工的生产过程中存在大量剧毒硫化氢(H2S)气体。传统处理H2S的方法是克劳斯工艺，该工艺只能提取H2S中的硫元素，潜在的氢能直接以水的形式排放，从而造成巨大的能源浪费。因此，开发与设计出能够实现硫化氢高值利... 详细信息

油气田的开采和石油化工的生产过程中存在大量剧毒硫化氢(H2S)气体。传统处理H2S的方法是克劳斯工艺，该工艺只能提取H2S中的硫元素，潜在的氢能直接以水的形式排放，从而造成巨大的能源浪费。因此，开发与设计出能够实现硫化氢高值利用的新技术已迫在眉睫。光电催化技术是一种能够实现将硫化氢同时转化为氢能与硫化工产品的新型绿色低碳技术，目前已被广泛研究。然而，光电催化H2S走向实际应用的挑战主要在于开发抗硫毒化的高活性光电催化材料和调控硫氧化反应实现高附加值产品的定向转化。因此，本文从光电催化H2S的反应原理、反应类型、高活性H2S分解光电材料构筑策略和H2S耦合利用四方面进行概述，指出目前光电催化H2S高值利用研究体系存在的问题并对未来发展方向进行了展望，以期为光电催化H2S高值利用的发展提供参考。

关键词：光电催化硫化氢氢能硫化工产品

四川盆地超深高含硫气田井下管柱完整性设计理念与方法

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天然气工业 2023年第4期43卷 148-156页

作者：张智蔡楠赵苑瑾葛枫 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学中国石油西南油气田公司

四川盆地天然气“气大庆”建设过程中气井面临高温高压、H_(2)S/CO_(2)强腐蚀环境、管柱强度衰减等诸多技术挑战,管柱腐蚀穿孔、开裂等井下管柱完整性失效事件时有发生。为此,针对现有管柱腐蚀速率测试方法在井下精细流动模拟以及腐蚀... 详细信息

四川盆地天然气“气大庆”建设过程中气井面临高温高压、H_(2)S/CO_(2)强腐蚀环境、管柱强度衰减等诸多技术挑战,管柱腐蚀穿孔、开裂等井下管柱完整性失效事件时有发生。为此,针对现有管柱腐蚀速率测试方法在井下精细流动模拟以及腐蚀环境设计上的不足,使用自研高温高压多相流动态循环腐蚀实验装置,综合考虑多种腐蚀介质下的酸性环境设计方法,还原了井下管柱的服役环境,对比了不同生产阶段腐蚀速率;并基于DCB实验,提出了高温高压强腐蚀环境下管柱断裂韧性的测试方法及管柱强度校核模型;最后,以四川盆地X井为例,得到了管材剩余服役年限与优化建议。研究结果表明:①对腐蚀环境与井下流动的精细化模拟,还原了不同服役阶段的腐蚀速率与特征,保证了腐蚀速率测定的准确性;②气井生产后期积水阶段管材平均腐蚀速率远大于生产初期携水阶段,且积水阶段点蚀现象极为严重,易造成管柱腐蚀穿孔甚至开裂;③C110管材的断裂韧性衰减严重,平均衰减比例达41.37%,必须针对应力腐蚀开裂现象开展管材DCB实验及强度校核;④在管柱服役寿命预测时,需综合考虑均匀腐蚀、点蚀及磨损对管柱强度的衰减作用,校核结果应满足安全服役的要求。结论认为,四川盆地超深高含硫气田是盆地天然气稳产、上产的主要对象,保障其安全高效开发对于四川盆地天然气“气大庆”建设具有重要现实意义,提出的井下管柱完整性设计理念及方法可为超深高含硫气田井下管柱完整性设计提供参考和借鉴。

关键词：四川盆地高含硫气井腐蚀环境设计高温高压强度校核管柱完整性服役年限完整性设计

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不同冷却时间对高温花岗岩可钻性实验研究

地质科技通报 2023年第2期42卷 356-364页

作者：陈帅石祥超高雷雨唐杨李清鲮西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500

为了研究高温后花岗岩的可钻性和微观损伤变化,同时也为了研究高温后不同冷却时间对可钻性的影响,对高温热处理后的花岗岩冷却不同时间(2,4,24,48 h),通过可钻性实验和铸体薄片鉴定,得到高温对花岗岩可钻性的影响规律和影响机理,同时也... 详细信息

为了研究高温后花岗岩的可钻性和微观损伤变化,同时也为了研究高温后不同冷却时间对可钻性的影响,对高温热处理后的花岗岩冷却不同时间(2,4,24,48 h),通过可钻性实验和铸体薄片鉴定,得到高温对花岗岩可钻性的影响规律和影响机理,同时也得到不同冷却时间对花岗岩可钻性的影响。研究结果表明,花岗岩在热处理不超过500℃和自然冷却2 h的约束下始终保持一个较高的可钻性级值,在冷却4,24,48 h后,高温对可钻性的影响表现为3个阶段(第一次劣化阶段、强化阶段、第二次劣化阶段)。微裂纹产生的位置及数量影响着岩石抵抗破碎的难易程度,400℃热处理后花岗岩内部微裂纹开始显著增加,当石英颗粒内部产生大量微裂纹时,花岗岩的可钻性显著降低。100℃热处理后同时冷却不超过4 h会显著影响花岗岩的可钻性,200~400℃热处理后,花岗岩的可钻性级值会随着冷却时间(4~48 h)的继续增加显著增加,500℃对花岗岩产生的损伤是不可恢复的,600℃已经完全使花岗岩劣化。弄清高温和冷却时间对花岗岩可钻性的影响,可以为干热岩资源的高效开采提供基础的理论支撑。

关键词：冷却时间高温花岗岩可钻性

含氧官能团修饰的石墨表面润湿性及其对气水分布的影响

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地质科技通报 2023年第3期42卷 93-101页

作者：熊健唐俊方周雪刘向君梁利喜西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500

润湿性是储层岩石表面重要的物理性质之一,是影响毛细管力、相对渗透率、束缚水饱和度以及流体微观分布的关键因素。基于分子模拟方法,研究了含氧官能团修饰的石墨表面(有机质表面)润湿行为及甲烷-水体系在有机质狭缝孔中的分布特征。... 详细信息

润湿性是储层岩石表面重要的物理性质之一,是影响毛细管力、相对渗透率、束缚水饱和度以及流体微观分布的关键因素。基于分子模拟方法,研究了含氧官能团修饰的石墨表面(有机质表面)润湿行为及甲烷-水体系在有机质狭缝孔中的分布特征。结果表明:随着含氧官能团的增多,水分子与有机质表面间相互作用能减小,有机质表面润湿接触角增大;随着温度的升高,有机质表面与水分子间的相互作用能增大,润湿接触角减小;在对称C/O比的石墨狭缝孔模型中,水分子对称分布在含氧官能团化的石墨壁面附近区域,且随着C/O比的减小,水分子的相对浓度增大、扩散系数减小,而甲烷分子则聚集分布在孔中心区域;在不对称C/O比的石墨狭缝孔模型中,水分子不对称分布在含氧官能团化的石墨壁面附近区域,而甲烷分子仍聚集分布在孔中心区域,其中C/O比低的一侧,壁面亲水性强,水分子的相对浓度高,而C/O比高的一侧,壁面疏水性强,水分子的相对浓度低。研究结果对于页岩储层特征影响研究有重要的意义。

关键词：甲烷有机质含氧官能团润湿性气水分布石墨