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PDC混合布齿钻头破碎非均质花岗岩数值模拟

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天然气工业 2024年第5期44卷 105-117页

作者：吴泽兵袁若飞张文溪王刚胡诗尧西安石油大学机械工程学院

非常规油气资源所处地层复杂,开采难度大,钻井过程中钻遇地层密实度高,对钻头性能提出了更高要求。普通PDC钻头主要依靠切削齿剪切破碎岩石,攻击性弱,不仅导致钻头寿命和破岩效率严重下降,而且增加了钻井成本。为探究混合布齿PDC钻头的... 详细信息

非常规油气资源所处地层复杂,开采难度大,钻井过程中钻遇地层密实度高,对钻头性能提出了更高要求。普通PDC钻头主要依靠切削齿剪切破碎岩石,攻击性弱,不仅导致钻头寿命和破岩效率严重下降,而且增加了钻井成本。为探究混合布齿PDC钻头的破岩机理和效果,提升PDC钻头破岩效率和寿命,建立了非均质花岗岩模型,使用有限元方法对比了斧形、三棱形和圆形PDC齿混合布齿的破岩效果,优选了最佳布齿方案,并使用响应面法优化了齿间距,对前后排齿不同高度差情况下的钻头破岩效果及规律进行了分析,最后结合钻头的现场应用对比分析了混合布齿、斧形齿和三棱形齿PDC钻头的破岩过程。研究结果表明:①斧形齿攻击性强,有利于吃入岩石,适用于刀翼前排,而三棱形齿更稳定,适用于刀翼后排;②混合布齿最佳方案为前排斧形齿,后排三棱形齿与斧形齿交替布置,后排齿距离前排齿的最佳横向距离为10.0 mm、10.1 mm,最佳纵向距离均为7.0 mm;③前排齿破岩后能释放岩石内应力,便于后排齿的破岩,但产生的应力区域有限,建议前后排齿高度差不超过1 mm;④围压条件下按照最佳方案布齿的PDC钻头相较于单斧形齿和三棱形齿的PDC钻头,钻井进尺分别提升了21.4%和44.1%。结论认为,混合布齿钻头兼具高破岩效率和稳定性,在深部和难钻地层具有较好的钻进效果,具有良好的现场推广应用价值。

关键词： PDC钻头混合布齿非均质花岗岩有限元响应面法齿间距优化高度差

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基于回归模型的掺氢天然气压缩因子计算方法

化学工程 2024年第4期52卷 52-57页

作者：刘祖旺王力路天玥金卫栋王寿喜西安石油大学石油工程学院陕西西安710065 西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500

压缩因子回归模型结构简单、计算快捷,在常规天然气压缩因子计算中更易程序化。文中研究掺氢天然气的应用并与其他模型对比。回归模型包括三次方、幂指数等多种形式,如HY(Hall-Yarborough)、RK(Redlich-Kwong)模型等,各模型适用的压力... 详细信息

压缩因子回归模型结构简单、计算快捷,在常规天然气压缩因子计算中更易程序化。文中研究掺氢天然气的应用并与其他模型对比。回归模型包括三次方、幂指数等多种形式,如HY(Hall-Yarborough)、RK(Redlich-Kwong)模型等,各模型适用的压力和温度范围各不相同。采用文献391组掺氢天然气压缩因子实验数据,对比分析7种回归模型在不同掺氢比例、压力和温度范围下的计算精度,并与GERG-2008状态方程进行对比。其中压力范围为0.1—10 MPa、温度为210—350 K、掺氢摩尔分数0—100%。结果表明:RK的平均相对误差为1.36%、HY为1.46%,均小于GERG-2008(1.47%);在T>298.15 K时,HY模型的误差最小;在T天然气的压缩因子计算。

关键词：掺氢天然气压缩因子组合回归模型 Hall-Yarborough Redlich-Kwong HY-RK 计算精度

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水下天然气泄漏气泡运移特性及影响因素

石油化工 2024年

作者：李景明王亚迪张震宇黄照东徐嘉辉西安石油大学新能源学院西安石油大学机械工程学院

采用VOF模型对水下天然气管道泄漏的微小气泡运移特性进行模拟，研究泄漏孔径、位置和速度等因素对微小气泡运动和聚并等行为的影响。实验结果表明，从上浮高度50 mm处起，上浮高度与时间曲线增幅呈逐渐变缓趋势，上浮过程中，上浮高度... 详细信息

采用VOF模型对水下天然气管道泄漏的微小气泡运移特性进行模拟，研究泄漏孔径、位置和速度等因素对微小气泡运动和聚并等行为的影响。实验结果表明，从上浮高度50 mm处起，上浮高度与时间曲线增幅呈逐渐变缓趋势，上浮过程中，上浮高度增大，气泡的运动速度增大，气泡所在位置处的压力与出口处的压力差随上浮高度的增加而减小，直径4 mm和5 mm气泡上浮时间相差较小，直径5 mm的大气泡会产生剧烈形变。泄漏位置直线距离增大，两气泡聚并所用时间和聚并时的速度不断增大。泄漏速度变大时，两气泡聚并时间和速度先减小后增大，聚并前单一气泡速度的变化与聚并时速度变化趋势相吻合。

关键词：天然气泄漏因素气泡运移数值模拟

西湖凹陷西次凹古近系花港组—平湖组深层油气成藏过程

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地质学报 2024年第1期98卷 231-246页

作者：刘春锋蒋一鸣李宁郭小波马剑张武熊志武中海石油(中国)有限公司上海分公司上海200335 西安石油大学地球科学与工程学院陕西西安710065 核工业北京地质研究院北京100029

西湖凹陷西次凹古近系花港组和平湖组深层油气资源丰富,是东海陆架盆地勘探开发新领域,受储层差异致密化影响,油气成藏机理复杂。为了厘清西次凹深层油气成藏过程,本文通过流体包裹体岩相学特征、显微测温、激光拉曼光谱、包裹体所含油... 详细信息

西湖凹陷西次凹古近系花港组和平湖组深层油气资源丰富,是东海陆架盆地勘探开发新领域,受储层差异致密化影响,油气成藏机理复杂。为了厘清西次凹深层油气成藏过程,本文通过流体包裹体岩相学特征、显微测温、激光拉曼光谱、包裹体所含油气地球化学等实验分析,结合构造演化、地层埋藏史、热史等,开展了系统的储层特征、油气成藏期次、成藏过程研究。结果表明,花港组深层(>4000 m)和平湖组储层均已致密化,溶蚀孔隙是主要的储集孔隙类型;花港组和平湖组均发育两期油气包裹体,早期含油包裹体较多,晚期以天然气包裹体为主,成藏时间分别为龙井运动期和冲绳运动期,以晚期天然气成藏最为关键。包裹体中油气地球化学特征类似,反映生烃母质以高等植物生源为主,低等生物为辅,与平湖组煤系烃源岩特征一致。冲绳运动叠加平湖组生气增压是晚期天然气成藏的主要动力,此时H10段及以上储层未致密化。根据储层致密化与成藏时序匹配关系可将西次凹M构造深层油气藏类型划分为常规型、先成藏后致密型、先致密后成藏型和边成藏边致密型4种。本文成果可为研究区下一步致密砂岩气的勘探开发部署提供重要的理论依据。

关键词：致密砂岩气花港组平湖组成藏期次油气成藏过程西湖凹陷西次凹

岩石力学特性与裂缝有效性对致密砂岩油藏开发影响分析——以鄂尔多斯盆地陇东地区延长组长7段为例

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地球物理学进展 2024年

作者：唐颖尹帅王瑞飞西安石油大学石油工程学院西安石油大学地球科学与工程学院

岩石力学特性、地应力和裂缝有效性对致密砂岩储层裂缝生成、扩展和产量有重要影响。然而，不同地区致密砂岩的力学特性存在显著差异，对裂缝有效性的评价研究尚不完善，这制约了致密油的科学开发。选取鄂尔多斯盆地陇东地区延长组长7... 详细信息

岩石力学特性、地应力和裂缝有效性对致密砂岩储层裂缝生成、扩展和产量有重要影响。然而，不同地区致密砂岩的力学特性存在显著差异，对裂缝有效性的评价研究尚不完善，这制约了致密油的科学开发。选取鄂尔多斯盆地陇东地区延长组长7段致密砂岩为研究对象，深入研究岩石力学特性，包括岩石密度、抗压强度、摩擦系数和脆性指数。通过差应变分析和钻井诱导裂缝识别确定了地应力大小和方向：水平最大主应力均值为36.30 MPa、水平最小主应力均值为30.20 MPa、垂向主地应力均值为45.49 MPa，水平最大主应力方向为近东西向。这些数据有助于预测水力压裂中裂缝的特征。研究还评估了天然裂缝的有效性，并使用Coulomb破坏准则函数分析了无效裂缝转化为有效裂缝的条件：当裂缝内部压力达到临界滑动压力时，无效裂缝将变为有效；裂缝滑动的临界压力均值为30.11 MPa，临界压力梯度均值为0.0179 MPa/m。这些研究成果有助于明确储层裂缝的分布特征及其有效性转变条件，从而为陇东地区提供更具针对性的致密油开发策略。

关键词：陇东地区致密砂岩岩石力学特性裂缝有效性开发策略

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利用测井资料评价煤层气可采性

Applied Geophysics 2024年第2期21卷 265-278,419页

作者：刘之的杨斌睿汤小燕王伟纪亮蒋志浩西安石油大学地球科学与工程学院西安710065 西安石油大学陕西省油气成藏地质重点实验室西安710065 西安科技大学地质与环境学院西安710054 中国石油煤层气有限公司西安分公司陕西西安714000

精准评价煤层气可采性,对于制定压裂排采方案至关重要。本文以鄂东气田韩城矿区煤储层为研究对象,充分利用测井、煤岩心化验分析及排采动态测试资料,对影响煤储层完井品质的煤体结构指数、煤岩脆性指数、地应力差异系数进行了计算,并构... 详细信息

精准评价煤层气可采性,对于制定压裂排采方案至关重要。本文以鄂东气田韩城矿区煤储层为研究对象,充分利用测井、煤岩心化验分析及排采动态测试资料,对影响煤储层完井品质的煤体结构指数、煤岩脆性指数、地应力差异系数进行了计算,并构建了煤储层完井品质指数预测模型;详细分析了煤层气排采出水量与各影响因素间的内在关系,建立了煤层气排采出水量预测模型;有机融合煤储层完井品质指数和出水量预测指数,建立了煤层气开采性评价指数预测模型和划分标准,进而基于该套技术方法进行了煤层气开采性评价。研究结果表明:本文所述技术既充分考虑了完井品质对煤层气开采的影响,又兼顾了排采出水量,所评价的煤层气可采性与煤层气开采实际生产情况较为吻合。

关键词：煤层气可采性测井资料评价

鄂尔多斯盆地延安地区二叠系山西组页岩气源储特征及聚集规律

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岩性油气藏 2024年第3期36卷 72-83页

作者：段逸飞赵卫卫杨天祥李富康李慧王嘉楠刘钰晨西安石油大学地球科学与工程学院西安710065 西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室西安710065 陕西延长石油(集团)有限责任公司气田公司陕西延安716000 陕西延长石油(集团)有限责任公司天然气研究院分公司西安710065

鄂尔多斯盆地延安地区二叠系山西组页岩气勘探潜力较大。通过分析钻井、录井以及测井资料,结合泥页岩样品的分析化验资料,深入分析了延安地区二叠系山西组页岩气源储特征及成藏过程,并探讨页岩气聚集机理。研究结果表明:(1)鄂尔多斯盆... 详细信息

鄂尔多斯盆地延安地区二叠系山西组页岩气勘探潜力较大。通过分析钻井、录井以及测井资料,结合泥页岩样品的分析化验资料,深入分析了延安地区二叠系山西组页岩气源储特征及成藏过程,并探讨页岩气聚集机理。研究结果表明:(1)鄂尔多斯盆地延安地区二叠系山西组大面积分布的泥页岩有机碳(TOC)含量较高,平均质量分数为2.12%,干酪根类型主要为Ⅲ型,Ro为2.0%~3.7%,处于高成熟—过成熟阶段,为优质烃源岩。(2)研究区山西组泥页岩矿物组成整体上具有富黏土特征,黏土矿物平均质量分数为56.7%,有利于吸附气的赋存;主要发育无机矿物孔、有机孔和微裂缝3种储集空间类型;岩石含气性受不同岩性组合的影响而差异较大,山2段相较于山1段具有较高的含气量(平均质量体积为1.38 m3/t)。按照源储配置关系,可划分为厚层泥页岩夹薄砂层、泥页岩与粉砂岩和细砂岩互层、泥页岩与煤层混层3种类型,不同的源储配置具有不同的含气特征。(3)研究区页岩气主要以吸附态、游离态赋存,在成藏过程处于动态平衡的状态,随着地层条件的变化而不断转化。其聚集过程可分为3个阶段:早侏罗世,有机质开始生成气态烃,页岩气开始吸附聚集;中—晚侏罗世,气态烃大量生成膨胀造隙,气态烃排出,裂缝关闭,循环运移聚集;早白垩世,有机质达到高—过成熟阶段,进入最后一个生排烃时期,直至地层抬升,生烃终止。泥页岩良好的封盖作用为页岩气藏的形成提供了坚实的保障。

关键词：页岩气源储配置吸附态游离态聚集规律封盖作用山西组二叠系延安地区鄂尔多斯盆地

基于双级节流制冷循环的天然气液化工艺模拟与优化

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天然气工业 2024年第6期44卷 111-121页

作者：潘杰李媛媛曹清寒韩冰王佳乐李冉西安石油大学石油工程学院油气储运安全与节能陕西省高校工程研究中心中国船舶集团有限公司第七一一研究所陕西延长石油(集团)有限责任公司天然气研究院

液化天然气以其安全可靠、汽化潜热高、环境污染小等特点,在天然气贸易中占据重要位置,但天然气液化工艺系统功耗大以及液化成本较高等问题仍然存在。为此,基于2个双级节流制冷循环的天然气液化工艺系统,采用Aspen HYSYS软件,以比功耗、... 详细信息

液化天然气以其安全可靠、汽化潜热高、环境污染小等特点,在天然气贸易中占据重要位置,但天然气液化工艺系统功耗大以及液化成本较高等问题仍然存在。为此,基于2个双级节流制冷循环的天然气液化工艺系统,采用Aspen HYSYS软件,以比功耗、㶲效率、液化率和总成本作为评价指标,分析了关键参数对系统性能的影响;然后对2个系统进行了单目标和多目标优化,确定了系统的最优运行工况;最后对2个系统的最优性能进行对比,并采用LINMAP与TOPSIS方法对Pareto前沿进行决策,在最优工况下对系统设备进行了㶲分析。研究结果表明:①节流阀V1、V3、V4的节流压力增大,或乙烯质量流量增大,均会使系统比功耗先减后增;单目标优化结果显示系统B性能优于系统A;②采用LINMAP与TOPSIS方法对Pareto前沿的决策结果有所差别,基于LINMAP方法的决策结果表明,系统B的总成本优于系统A,系统A的比功耗和㶲效率更优,综合性能更好;③基于TOPSIS方法的决策结果表明,系统A的比功耗优于系统B,系统B的㶲效率和总成本更优,综合性能更好;④㶲分析结果显示,节流阀及换热器的㶲损较大。结论认为,开展双级节流制冷循环天然气液化工艺研究,对其进行参数分析和优化,能够为天然气液化工艺设计创新提供借鉴,将有助于天然气液化行业的高质量发展。

关键词：天然气液化双级循环制冷节流制冷遗传算法系统优化多目标决策㶲分析

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水下天然气泄漏气泡运移特性及影响因素

石油化工 2024年第9期53卷 1316-1323页

作者：李景明王亚迪张震宇黄照东徐嘉辉西安石油大学新能源学院陕西西安710065 西安石油大学机械工程学院陕西西安710065

采用VOF模型对水下天然气管道泄漏的微小气泡运移特性进行模拟,研究泄漏孔径、位置和速度等因素对微小气泡运动和聚并等行为的影响。实验结果表明,从上浮高度50 mm处起,上浮高度与时间曲线增幅呈逐渐变缓趋势,上浮过程中,上浮高度增大,... 详细信息

采用VOF模型对水下天然气管道泄漏的微小气泡运移特性进行模拟,研究泄漏孔径、位置和速度等因素对微小气泡运动和聚并等行为的影响。实验结果表明,从上浮高度50 mm处起,上浮高度与时间曲线增幅呈逐渐变缓趋势,上浮过程中,上浮高度增大,气泡的运动速度增大,气泡所在位置处的压力与出口处的压力差随上浮高度的增加而减小,直径4 mm和5 mm气泡上浮时间相差较小,直径5 mm的大气泡会产生剧烈形变。泄漏位置直线距离增大,两气泡聚并所用时间和聚并时的速度不断增大。泄漏速度变大时,两气泡聚并时间和速度先减小后增大,聚并前单一气泡速度的变化与聚并时速度变化趋势相吻合。

关键词：天然气泄漏因素气泡运移数值模拟