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四川盆地南部向斜区二叠系岩溶孔隙型石灰岩储层成因与天然气勘探新领域

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天然气工业 2024年第2期44卷 52-67页

作者：肖笛黄天海张本健刘冉高兆龙李明隆杨文杰谭秀成油气藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学国家能源碳酸盐岩油气重点实验室研究分室·西南石油大学四川省天然气地质重点实验室·西南石油大学中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

随着油气勘探程度不断提高,勘探方向逐渐从构造高部位往向斜区拓展。但是,传统认识认为向斜区岩性一般较致密,寻找向斜区优质储层成为其油气获得勘探突破的关键因素之一。为此,以四川盆地南部向斜区中二叠统茅口组石灰岩为例,基于钻井... 详细信息

随着油气勘探程度不断提高,勘探方向逐渐从构造高部位往向斜区拓展。但是,传统认识认为向斜区岩性一般较致密,寻找向斜区优质储层成为其油气获得勘探突破的关键因素之一。为此,以四川盆地南部向斜区中二叠统茅口组石灰岩为例,基于钻井岩心、薄片、测井以及地球化学等资料综合分析,开展了向斜区孔隙型石灰岩储层特征及成因研究,并建立了储层发育模式,指出了天然气勘探新方向。研究结果表明:(1)四川盆地南部向斜区茅口组发育岩溶孔隙型碳酸盐岩储层,储层岩性主要为泥晶—亮晶生屑石灰岩和亮晶生屑石灰岩,储集空间主要为生物体腔孔、生物铸模孔及粒内溶孔等组构选择性溶蚀形成的孔隙;(2)研究区茅口组储层平均孔隙度为4.07%,平均渗透率为0.273 mD,孔隙度与渗透率有明显的正相关关系,为典型的孔隙型储层;(3)茅口组储层段的铝、钪、锆及总稀土元素含量较低,锰和铁含量也较低,碳同位素值位于中二叠世海水沉淀方解石碳同位素值分布范围内,氧同位素呈现出一定的负偏;(4)茅口组岩溶孔隙型储层的形成与沉积期微地貌及高频层序控制的准同生期岩溶有关,溶蚀流体主要为大气淡水。结论认为,岩溶孔隙型储层在盆地内普遍发育,且该类储层远离不整合面,受沉积古地貌、沉积相带控制的准同生期岩溶改造,因此,天然气勘探思路需要向“有利沉积相带规模控储”方向转变,向斜区将是盆地内未来天然气勘探的重要新领域。

关键词：孔隙型储层岩溶储层准同生期岩溶中二叠统茅口组四川盆地南部向斜区

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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高含硫气井钻完井技术新进展与发展展望

天然气工业 2023年第9期43卷 25-33页

作者：张智付建红白杨尹虎赵苑瑾黄媚油气藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学四川省成都市610500 中国石油西南油气田公司

我国高含硫天然气资源丰富,但普遍具有高温高压和高含腐蚀性气体的特点,在开采过程中容易发生气侵、井涌、管材腐蚀等安全隐患,其安全高效钻完井对保障我国高含硫天然气稳产、增产目标具有重要意义。为此,开展了高含硫天然气气井钻井过... 详细信息

我国高含硫天然气资源丰富,但普遍具有高温高压和高含腐蚀性气体的特点,在开采过程中容易发生气侵、井涌、管材腐蚀等安全隐患,其安全高效钻完井对保障我国高含硫天然气稳产、增产目标具有重要意义。为此,开展了高含硫天然气气井钻井过程的流体相态特征及井筒压力分析,从井筒压力控制的角度,总结分析了近年来国内外高含硫气井在钻井工艺、钻井液技术以及井筒完整性等方面取得的关键技术突破和新进展,并展望了万米特深井钻完井技术的发展趋势。研究结果表明:①气体溶解度对井筒流动压力影响较大,高含硫气井钻井过程中必须考虑酸性气体溶解特性对井筒多相流动的影响;②精细控压钻井及控压固井技术能精确控制井筒压力在安全密度窗口内,防止钻井过程酸性气体侵入井筒,实现了固井过程压稳不漏;③适用于H2S地层的钻井液技术不但可以稳定井壁、保护储层,还能提高钻井速度;④从井下管柱结构优化设计开始,研究完整性风险定量评价方法和低成本防腐技术,可以实现全生命周期井筒完整性,降低高含硫气井钻完井安全生产风险。结论认为,高含硫气井钻完井技术新进展的系统梳理不仅对推动高含硫天然气藏的安全高效开发具有重要的现实意义,同时也为高含硫气藏深井超深井安全高效钻完井技术发展提供了研究思路和攻关方向。

关键词：高含硫钻井工艺井筒压力钻井液井筒完整性特深井

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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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延长组长段页岩水基钻井液封堵剂评价研究

西南石油大学学报(自然科学版) 2023年

作者：付旻皓王平全鲁劲松冉超苏俊霖西南石油大学新能源与材料学院广州海洋地质调查局油气藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学

针对超低孔超低渗页岩地层的井壁失稳问题，以延长组长7段页岩为参考对象，采用X射线衍射、渗透率、孔隙度、比表面积、平均孔径测定和扫描电子显微镜等手段，分析了矿物组分、岩性特征，提出了页岩井壁维稳思路。借助模拟“标准厚泥饼... 详细信息

针对超低孔超低渗页岩地层的井壁失稳问题，以延长组长7段页岩为参考对象，采用X射线衍射、渗透率、孔隙度、比表面积、平均孔径测定和扫描电子显微镜等手段，分析了矿物组分、岩性特征，提出了页岩井壁维稳思路。借助模拟“标准厚泥饼”封堵评价方法，对ZD–1、JB53、EP–2和ZD–3等封堵剂最佳加量及其复配的封堵效果进行评价，优选得到了高效封堵的复配封堵剂SPA–1。在延长页岩用水基甲酸钾钻井液体系中加入4.0%SPA–1后，其流变性易于控制且渗透率降低率高达94.20%，作用前后的模拟岩芯电镜图像进一步验证了其封堵效果，并分析了封堵剂封堵作用机理。结果表明，SPA–1集合理的粒度级配和刚柔性粒子协同作用可以实现有效封堵，有利于延长组长7段页岩井壁稳定。

关键词：页岩水基钻井液有效封堵微纳米封堵剂井壁稳定

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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

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磷酸盐完井液高温腐蚀特征及膜转化缓蚀方法

石油勘探与开发 2023年第6期50卷 1307-1317页

作者：贾虎何威牛骋程西南石油大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室成都610500

通过分析170℃下磷酸盐完井液对P110钢的腐蚀特征,揭示了磷酸盐完井液的高温腐蚀机理,提出膜转化缓蚀方法并优选高效成膜剂,采用扫描电子显微镜图像、X射线能谱及X射线衍射结果表征腐蚀试片表面沉淀膜的微观形貌、元素组成及物相组成,... 详细信息

通过分析170℃下磷酸盐完井液对P110钢的腐蚀特征,揭示了磷酸盐完井液的高温腐蚀机理,提出膜转化缓蚀方法并优选高效成膜剂,采用扫描电子显微镜图像、X射线能谱及X射线衍射结果表征腐蚀试片表面沉淀膜的微观形貌、元素组成及物相组成,明确了膜转化缓蚀效果与机理。研究表明:磷酸盐完井液通过高温水蒸气及其水解产物腐蚀试片,生成铁系磷酸盐腐蚀产物膜。Zn^(2+)成膜剂通过改变腐蚀反应路径,在试片表面生成耐高温、厚度均匀、晶体堆积紧密的KZnPO_(4)沉淀膜,抑制试片腐蚀,缓蚀效率可达69.63%。Cu^(2+)成膜剂与Fe通过电化学反应在试片表面析出微量单质Cu,从而形成保护膜,抑制金属腐蚀,缓蚀效率可达96.64%,但耐磨性差。将0.05%Cu^(2+)成膜剂与0.25%Zn^(2+)成膜剂复配后,在试片表面形成KZnPO_(4)晶体与单质Cu复合保护膜,缓蚀效率可达93.03%,既保证了较高的缓蚀效率又生成耐温耐磨的沉淀膜。

关键词：磷酸盐完井液腐蚀机理膜转化缓蚀机理

“多尺度高密度”压裂技术理念与关键技术——以川西地区致密砂岩气为例

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天然气工业 2023年第2期43卷 67-76页

作者：郭建春路千里刘壮曾凡辉郭彤楼刘言刘林邱玲 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学 610500 中石化西南油气分公司 610041

四川盆地致密砂岩气资源丰富,是增储上产和规模化开发的重要对象。为了解决砂体展布非连续、河道宽度窄、平面和纵向非均质性强等问题导致的传统压裂改造模式效果不理想的难题,基于对四川盆地西部地区(以下简称川西地区)致密砂岩气藏地... 详细信息

四川盆地致密砂岩气资源丰富,是增储上产和规模化开发的重要对象。为了解决砂体展布非连续、河道宽度窄、平面和纵向非均质性强等问题导致的传统压裂改造模式效果不理想的难题,基于对四川盆地西部地区(以下简称川西地区)致密砂岩气藏地质工程特征的剖析,从渗流力学理论出发,充分借鉴川西地区致密砂岩气前期多轮储层改造的经验以及非常规油气体积压裂技术,提出了致密气“多尺度高密度”的压裂技术理念,阐明了其理念内涵、关键技术与实施效果。研究结果表明:(1)渗流特征决定了增加裂缝密度和改造体积是实现致密气储量高效动用的必然选择;(2)“多尺度高密度”压裂强调高密度布缝合理性以及多尺度裂缝流动能力匹配性,目标是通过压裂在致密储层内构建有效支撑和长效流动的多级裂缝体;(3)采用“广、密、撑、稳、精”五位一体改造技术措施,提高单井产量和EUR;(4)在ZJ气田侏罗系沙溪庙组、三叠系须家河组致密储层开展了“多尺度高密度”压裂系统性工程实践,单井平均测试产气量达到15.6×104m^(3)/d,较之前增产1.96倍,有力支撑了ZJ气田千亿立方米储量大气田的建设。结论认为,“多尺度高密度”压裂技术理念与关键技术的形成,有效支撑了川西地区致密气的高效开发,为致密气储层改造下一步攻关指明了方向,相关认识为我国致密气规模效益开发提供了参考和借鉴。

关键词：四川盆地三叠系须家河组侏罗系沙溪庙组致密气储层改造水力压裂多尺度高密度裂缝扩展关键技术