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基于多段压裂缝-井筒耦合流动模型的页岩油水平井段长度优化研究

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油气地质与采收率 2024年第3期31卷 112-122页

作者：张茜苏玉亮王文东文嘉熠中国石油大学(华东)非常规油气开发教育部重点实验室山东青岛266580

长水平井段和大规模体积压裂是页岩油开发的关键技术,受储层特征、压裂规模的影响,不同区块的最佳水平井段长度存在差异,需综合考虑油藏渗流和长水平井井筒流动来优选水平井段长度。北美海相页岩连续性好,相对均质,油层巨厚,长水平井段... 详细信息

长水平井段和大规模体积压裂是页岩油开发的关键技术,受储层特征、压裂规模的影响,不同区块的最佳水平井段长度存在差异,需综合考虑油藏渗流和长水平井井筒流动来优选水平井段长度。北美海相页岩连续性好,相对均质,油层巨厚,长水平井段对提高单井生产效率起决定性作用,而中国陆相页岩非均质性强,平面变化快,薄互层发育,需确定合理水平井段长度实现单井提产,获得经济效益。因此,准确表征页岩油藏渗流-长水平段井筒流动对页岩油产能评价和合理水平井段长度的确定至关重要。在五区线性流的基础上,综合考虑页岩基质启动压力梯度、复杂裂缝网络非均质及应力敏感特征,建立了页岩油水平井多段压裂缝-井筒耦合流动模型,并利用摄动变换、Laplace变换对模型求解。基于多段压裂缝-井筒耦合流动模型,开展了产量评价与预测,实现了复杂裂缝网络参数反演,论证了储层厚度、裂缝条数对合理页岩油水平井段长度的影响规律,在此基础上构建了页岩油水平井段长度优化图版。结果表明,对于厚层页岩,裂缝条数是影响合理水平井段长度的主控因素。将上述模型应用于实际区块,确定了不同区块在目前储层条件下的合理水平井段长度,该研究为明确不同类型页岩油储层合理水平井段长度的确定提供理论依据。

关键词：页岩油半解析模型井筒流动水平井段长度非稳态

丙烷与二甲醚辅助SAGD开采规律二维物理模拟实验

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石油学报 2024年第6期45卷 999-1008页

作者：石兰香彭栋梁席长丰冯世博李松岩中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)非常规油气开发教育部重点实验室山东青岛266580

蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)是一种成熟的稠油热采技术,但其开采后期,随着蒸汽腔与盖层接触面积进一步增大,散热量增加,驱油效率降低,累计油汽比下降。在SAGD中、后期采用转轻烃溶剂辅助的接替技术,选择二甲醚作为辅助溶剂,并选取丙烷... 详细信息

蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)是一种成熟的稠油热采技术,但其开采后期,随着蒸汽腔与盖层接触面积进一步增大,散热量增加,驱油效率降低,累计油汽比下降。在SAGD中、后期采用转轻烃溶剂辅助的接替技术,选择二甲醚作为辅助溶剂,并选取丙烷作为对照,进行了3组二维可视化实验,全程监测产油和产液速率、产出液含水率、原油采收率、累计油汽比和溶剂回收率,并揭示了温度场和蒸汽腔的变化规律。实验结果表明,SAGD开采主要分为蒸汽腔向上发育、蒸汽腔横向扩展以及蒸汽腔向下发育3个阶段。蒸汽腔扩展到盖层边界,即达到SAGD开采中-后期,产油速率下降明显。在SAGD中-后期加入溶剂后,产油、产液速率均有明显上升。SAGD的采收率为53.67%,累计油汽比为0.141,相比之下丙烷辅助SAGD采收率提高了11.91%,累计油汽比提高了0.012;二甲醚辅助SAGD采收率提高了19.26%,累计油汽比提高了0.027。二甲醚的回收率为86.6%,比丙烷回收率高出6.9%。

关键词：二甲醚丙烷蒸汽辅助重力泄油技术二维模型物理模拟

基于改进的EAL边界条件的地震波场数值模拟

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地球物理学报 2024年第1期67卷 261-276页

作者：张平民姚刚中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)非常规油气科学与技术研究院北京102249

在地震波场数值模拟过程中,人工截断边界会产生数值反射而影响地震波场模拟的精度.应用PML(Perfectly Matched Layer)吸收边界条件是消除人工边界反射的有效手段,但是该方法计算量较大,实现较为复杂,且在某些各向异性介质中不稳定.EAL(E... 详细信息

在地震波场数值模拟过程中,人工截断边界会产生数值反射而影响地震波场模拟的精度.应用PML(Perfectly Matched Layer)吸收边界条件是消除人工边界反射的有效手段,但是该方法计算量较大,实现较为复杂,且在某些各向异性介质中不稳定.EAL(Effective Absorbing Layer)边界条件是通过简化PML吸收边界条件的阻尼项推导出来的一种吸收边界条件.EAL的吸收项作用于波动方程的时间导数项,故EAL边界条件具有计算量小且利于并行实现的特点.应用EAL边界条件能够在保证全波形反演和逆时偏移精度的前提下,提升计算效率并降低内存消耗.本文对EAL边界条件进行两点改进:(1)引入减速阻尼项;(2)采用高斯型空间加权函数构建阻尼项.正演模拟结果表明,改进的EAL边界条件在不增加计算量和内存消耗的同时,有效提升了EAL边界条件的吸收效果且适用于复杂介质和各向异性介质.特别地,相比于PML吸收边界条件,EAL边界条件在各向异性模型中表现出良好的稳定性.

关键词：吸收边界条件时空域有限差分波动方程各向异性介质

压驱一体化双子表面活性剂滑溜水特性及高效渗吸排驱机制

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石油学报 2024年

作者：赵明伟戴彩丽刘棚高明伟吴一宁袁彬中国石油大学(华东)山东省油田化学重点实验室中国石油大学(华东)非常规油气开发教育部重点实验室

压裂-增能-排驱一体化技术被认为是超低渗油藏高效开发的重要技术手段，为满足“小加量、强减阻、高排油、低伤害”的压驱工艺需求，基于疏水缔合和静电屏蔽作用，研发了双子表面活性剂滑溜水压裂液。体系由质量分数为0.21%双子表面活性... 详细信息

压裂-增能-排驱一体化技术被认为是超低渗油藏高效开发的重要技术手段，为满足“小加量、强减阻、高排油、低伤害”的压驱工艺需求，基于疏水缔合和静电屏蔽作用，研发了双子表面活性剂滑溜水压裂液。体系由质量分数为0.21%双子表面活性剂YZS18-YZS18、0.17%甜菜碱助剂COHSB和0.17%反离子助剂NaPts组成。该体系表现出优良的压裂特性和界面调控特性，80℃连续循环剪切30 min，减阻率达75%以上，减阻保留率大于98%；岩心动态滤失伤害率仅为3.2%，较聚合物滑溜水岩心伤害率降低78.9%；破胶液界面张力可降至10-1mN/m；润湿反转能力强，可将油湿反转为水湿。通过物理模拟和核磁共振技术相结合探究体系渗吸排驱机制的结果表明，相比注水吞吐和常规聚合物滑溜水增能排驱，双子表面活性剂滑溜水体系降压率最高可达73.5%；排驱采出程度为15.5%，是注水吞吐的2.9倍，是聚合物滑溜水的1.6倍；相比滤失后直接返排，焖井可将排驱采出程度提高27.0%～31.1%。揭示了双子表面活性剂滑溜水“走得远、排得净、采得多”的高效排驱机制。焖井可有效进一步强化油水渗吸置换，渗吸过程中，小孔原油动用程度最高，为72.1%。渗吸初期采收率主要贡献来源于小孔，而中后期采收率主要贡献源于中孔和大孔，优化排驱工艺能使中孔和大孔原油得到更高程度动用。

关键词：双子表面活性剂滑溜水压裂特性界面调控渗吸排驱机制

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带空气柱的水力旋流器流场大涡模拟研究

中国造船 2024年第3期65卷 187-196页

作者：韦宝鑫刘成文马来增李兆敏中国石油大学(华东)石油工程学院青岛266580 非常规油气开发教育部重点实验室(中国石油大学(华东)) 青岛266580 中国石化胜利油田分公司东辛采油厂东营257094

为深入了解水力旋流器内流场特性以及空气柱的动态演化过程,基于ANSYSFluent软件采用大涡模拟(LES)和流体体积(VOF)模型进行数值模拟。结果表明,旋流器内流场的速度分布呈Rankine涡结构特征,中心区域湍流脉动强度较大,外旋流区脉动强度... 详细信息

为深入了解水力旋流器内流场特性以及空气柱的动态演化过程,基于ANSYSFluent软件采用大涡模拟(LES)和流体体积(VOF)模型进行数值模拟。结果表明,旋流器内流场的速度分布呈Rankine涡结构特征,中心区域湍流脉动强度较大,外旋流区脉动强度较小,切向脉动速度和脉动压力在准自由涡和准强制涡交界处达到最大,轴向脉动速度在轴线附近达到最大,而中心区域脉动压力非常小。在旋流器中心由于低压吸入空气而形成空气柱,并围绕轴线作准周期拟序旋进运动,在气-液相界面呈现不规则变化,对旋流器流场的湍流特性有较大影响。研究结果将为分析旋流器分离效率、能耗机理和设计新型旋流器奠定基础。

关键词：水力旋流器大涡模拟湍流空气柱

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树枝状介孔纳米材料形貌调控机制及驱油性能

精细化工 2024年

作者：李迪王彦玲梁诗南史文静许宁中国石油大学(华东)非常规油气开发教育部重点实验室中国石油大学(华东)石油工程学院

以硅酸四乙酯(TEOS)和尿素为原料、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂，通过双连续相微乳液法制备了树枝状介孔纳米材料(DMSNs)。采用FTIR、XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附对其进行了表征，考察了反应时间、TEOS添加量(以对二甲苯计体积... 详细信息

以硅酸四乙酯(TEOS)和尿素为原料、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂，通过双连续相微乳液法制备了树枝状介孔纳米材料(DMSNs)。采用FTIR、XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附对其进行了表征，考察了反应时间、TEOS添加量(以对二甲苯计体积计，下同)、共溶剂、搅拌速率和反应温度对DMSNs性能的影响，探究了DMSNs纳米流体的润湿性及驱油性能。在反应时间6 h、TEOS添加量25%、以乙二醇为共溶剂、搅拌速率1000 r/min和反应温度85 ℃的最佳条件下，制备的DMSNs平均粒径为91 nm，比表面积为1094.75 m2/g，孔隙体积为1.862 m3/g，平均孔径为6.1 nm；DMSNs表面具有特殊的褶皱形态，呈现“片状/层状”的花状介孔结构。DMSNs含量(以去离子水质量为基准，下同)0.1%的DMSNs纳米流体能使岩石的润湿性从油湿性转变为水湿性，接触角从0°增加到132°，可有效改变岩石润湿性，显著提高三次采收率(39.6%)；DMSNs制备为竞争性成核和生长机制，分为初始成核、纵向生长、二次成核+横向生长3个阶段。

关键词：树枝状介孔纳米材料介孔结构竞争性成核和生长润湿性反转提高石油采收率油田化学品

压驱一体化双子表面活性剂滑溜水特性及高效渗吸排驱机制

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石油学报 2024年第09期 1409-1421页

作者：赵明伟戴彩丽刘棚高明伟吴一宁袁彬中国石油大学(华东)山东省油田化学重点实验室中国石油大学(华东)非常规油气开发教育部重点实验室

压裂-增能-排驱一体化技术被认为是超低渗油藏高效开发的重要技术手段，为满足“小加量、强减阻、高排油、低伤害”的压驱工艺需求，基于疏水缔合和静电屏蔽作用，研发了双子表面活性剂滑溜水压裂液。体系由质量分数为0.21%双子表面活性剂YZS18-YZS18、0.17%甜菜碱助剂COHSB和0.17%反离子助剂NaPts组成。该体系表现出优良的压裂特性和界面调控特性，80℃连续循环剪切30 min,减阻率达75%以上，减阻保留率大于98%;岩心动态滤失伤害率仅为3.2%,较聚合物滑溜水岩心伤害率降低78.9%;破胶液界面张力可降至10-1mN/m;润湿反转能力强，可将油湿表面反转为水湿。通过物理模拟和核磁共振技术相结合探究了体系渗吸排驱机制。研究结果表明，相比注水吞吐和常规聚合物滑溜水增能排驱，双子表面活性剂滑溜水体系降压率最高可达73.5%;排驱采出程度为15.5%,是注水吞吐的2.9倍，是聚合物滑溜水的1.6倍；相比滤失后直接返排，焖井可将排驱采出程度提高27.0%～31.1%,揭示了双子表面活性剂滑溜水“走得远、排得净、采得多”的高效排驱机制。焖井可进一步有效强化油水渗吸置换，渗吸过程中，小孔原油动用程度最高，为72.1%。渗吸初期采收率主要贡献来源于小孔，而中后期采收率主要贡献源于中孔和大孔，优化排驱工艺能使中孔和大孔原油得到更高程度动用。

关键词：双子表面活性剂滑溜水压裂特性界面调控渗吸排驱机制

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页岩气井间压裂窜扰机理及影响规律

天然气工业 2024年第1期44卷 128-138页

作者：王文东喻文锋高攀曾波苏玉亮唐登济黄浩勇孙昊非常规油气开发教育部重点实验室•中国石油大学(华东) 中国石油西南油气田公司中国石油西南油气田公司页岩气研究院

四川盆地南部地区(以下简称川南地区)页岩气水平井体积压裂改造过程中,受地质及工程等因素影响,水力裂缝易与单一方向大尺度天然裂缝沟通并过度扩展,从而诱导邻井压力快速上涨,最终导致压裂窜扰、套管变形等问题,直接影响页岩气单井产... 详细信息

四川盆地南部地区(以下简称川南地区)页岩气水平井体积压裂改造过程中,受地质及工程等因素影响,水力裂缝易与单一方向大尺度天然裂缝沟通并过度扩展,从而诱导邻井压力快速上涨,最终导致压裂窜扰、套管变形等问题,直接影响页岩气单井产量。为此,针对川南地区页岩气储层压裂窜扰模式多样、机制认识不清以及防控效果有限等问题,建立了全耦合页岩气水平井压裂多簇同步扩展数值模拟模型,并阐明了不同类型压裂窜扰的影响规律,最后提出了有效治理压裂窜扰的方法。研究结果表明:①天然裂缝发育的储层中,水平井裂缝易沿单一方向大尺度天然裂缝优势条带扩展,直接或间接对邻井产生影响,造成其压力涨幅异常;②页岩气水平井通过避免在风险段压裂或降低改造强度在一定程度上可减轻压裂窜扰的影响;③压裂井附近存在衰竭邻井时,裂缝更易往邻井低应力区扩展产生压裂窜扰,窜扰程度与岩石孔隙弹性密切相关。结论认为,合理避开风险段射孔、控制压裂改造强度可有效降低页岩气水平井压裂窜扰的风险,该研究成果可为同类国内外页岩气区块页岩气水平井压裂开发提供技术指导。

关键词：川南地区页岩气压裂窜扰模式大尺度天然裂缝全耦合数值模拟压裂窜扰影响因素

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深层超深层油藏耐温抗盐驱油体系研究进展

化工进展 2024年

作者：张瑜王彦玲张传保许宁李迪梁诗南史文静丁文慧非常规油气开发教育部重点实验室中国石油大学(华东) 石油工程学院中国石油大学(华东)

目前，我国大部分油藏已进入了开发中后期，需通过三次强化采油技术来提高原油的采收率。深层超深层油藏由于其高温高盐特征，使得单一驱油体系已难以适应当今油田开采的需要。基于此，本文综述了国内外各类耐温抗盐型驱油体系的研究进... 详细信息

目前，我国大部分油藏已进入了开发中后期，需通过三次强化采油技术来提高原油的采收率。深层超深层油藏由于其高温高盐特征，使得单一驱油体系已难以适应当今油田开采的需要。基于此，本文综述了国内外各类耐温抗盐型驱油体系的研究进展及应用现状，包括表面活性剂驱、聚合物驱、泡沫驱以及纳米流体驱油等。通过阐述这几种驱油体系的结构与性能，剖析其作用机理与驱油效果，并结合矿场实际应用成效，对深层超深层油藏耐温抗盐驱油体系进行了详细总结，为未来的重点研究方向打下基础。结果表明：对于深层超深层油藏而言，开展耐温抗盐驱油体系研究，能够有效提高油藏开发后期采收率，保证剩余油的全面动用。未来对耐温抗盐驱油体系的研究方向应重点放在以下几个方面：一是能够更大程度地降低界面张力；二是降低成本，采用最低的成本最大程度地达到更好的生产效益；三是研究不同类型驱油剂之间的协同性能。

关键词：深层超深层油藏耐温抗盐驱油体系三次采油提高采收率