深层碳酸盐岩储层酸压进展与展望

酸压改造是深层碳酸盐岩储层高效勘探开发的技术利器。随着勘探开发逐渐迈向特深层,厘清目前酸压技术发展现状与趋势至关重要。从酸压裂缝起裂与扩展、酸刻蚀水力裂缝与导流能力构建、酸压数值模拟技术3个方面阐释了酸压改造机理;分析了黏度控制型、生酸时间控制型、H+屏蔽吸附型、非盐酸基型等4类耐高温缓速酸液体系特点;系统梳理了我国深层碳酸盐岩酸压工艺技术发展的4个历程,剖析了目前9000 m以深特深层碳酸岩酸压面临的4个挑战:能否压开储层、地层温度突破酸液体系耐温极限、高温高压测试手段缺乏、储集体靶向沟通难度大。基于此,提出了5个酸压研究展望:特深井破裂压力精准预测、耐220℃多功能酸液体系研发、超高温高压实验平台构建、全在线酸压技术、超临界CO_(2)酸压技术探索,力求实现特深层碳酸盐岩高效立体开发。

深层页岩压裂多级裂缝内支撑剂运移与分布规律

深层页岩天然裂缝与层理缝发育,经体积改造后易形成“主缝+支缝+次微缝”的多级裂缝结构,但受高垂向应力和高水平应力差条件的影响,深层页岩压裂裂缝开度极窄且主次缝开度差异较大。为了明确多级裂缝内支撑剂运移机制与分布规律,搭建了大型可视化支撑剂输送实验系统,研究了泵注排量、液体黏度、支撑剂粒径、支撑剂浓度、裂缝特征参数对支撑剂运移与分布的影响规律,最后基于水电相似原理计算了裂缝整体导流能力并开展了评价分析。研究结果表明:①缝内支撑剂存在多种堆积模式,其形成由流体对支撑剂的携带能力决定;②支撑剂分流效率受多种因素影响,增大排量与减小支撑剂粒径均可提高分流效率;③多级裂缝内,增大排量与压裂液黏度均在一定程度上改善了支撑剂非均匀分布,但裂缝导流能力表现为先增大后减小;④综合支撑剂分流结果与多级裂缝内支撑剂分布规律,推荐坚持“大排量+低黏度”泵注思想,以保证大粒径支撑剂占比,适当混合小粒径支撑剂,构建“近井区高导流+远井区有支撑”的高导流裂缝体。结论认为,基于含多级裂缝的大型可视化支撑剂输送实验系统,全面系统研究了不同条件下多级裂缝内支撑剂运移与堆积的模式,研究成果可为深层页岩压裂泵注工艺参数设计与优化提供理论支撑。

基于结构稳定剂的支撑剂高效铺置技术

针对纤维在常规滑溜水中逸出量较高,难以与支撑剂形成纤维-支撑剂簇、作用效果有限等问题,开发出一种结构稳定剂,基于微观结构观察和性能评价室内实验,分析结构稳定剂作用下支撑剂的铺置机理及结构稳定剂对支撑剂铺置规模、裂缝导流能力等的影响。研究表明:结构稳定剂与聚合物、纤维、石英砂之间可形成稳定的纤维-支撑剂团簇,与单纯支撑剂相比,密度降低,体积增大,沉降过程中与液体的接触面积增大,浮力与曳力增加,沉降速度变缓,更易被流体携带进裂缝深处。将纤维及结构稳定剂随支撑剂一起泵入储层可降低纤维逸出率、增加支撑剂在滑溜水中占据的体积,大幅提高支撑剂铺置高度、输送距离及裂缝导流能力,降低支撑剂返排率。实验结果表明,结构稳定剂最佳质量分数为0.3%。致密气、页岩油、页岩气80井次的应用效果证实,结构稳定剂具有较好的适应性,基本能满足该类油气井的提产、降本和防砂需求。

非常规油气储层智能压裂技术研究进展与展望

非常规储层油气资源丰富,压裂是释放非常规储层油气的必要手段,但压裂优化是一个多模态、高维度、大尺度、细时空的复杂大系统问题。为实现非常规储层压裂系统开发,梳理了油气压裂人工智能3个应用场景:透明油气藏数智化构建和压裂双甜点智能优选、机理—数据联合驱动的压裂工艺参数智能优化和压裂风险预警及在线监控智能调控,然后明确了智能压裂3个方面技术特征,并展望了智能压裂未来5个方面的技术攻关方向。研究结果表明:(1)形成了地质多源数据、建模迭代更新精准化技术,助力了优选地质工程压裂双甜点;(2)建立了机理数据驱动多目标优化压裂参数方法,促进了裂缝均衡扩展、扩大体积和提高产量;(3)开发了压裂动态监测及在线调控流程,支撑了压裂高效、可持续开发,提高压裂效率和油气采收率;(4)提出了“甜点选择数智化—压裂参数智能化—在线监测调控精准化—四维可视化”的地质—工程“动态一体化”智能压裂新理念。结论认为,强化数字孪生智能压裂可视化技术、构建生成式智能压裂大数据生态系统、融合机理数据的工艺参数优化方法、开发压裂动态智能预测监测技术、创新远程智能压裂决策控制系统,可为智能压裂革新发展提供理论指导和技术支撑,为未来压裂人机交互智能决策和闭环调控的实现指明了方向。

超深、特深碳酸盐岩多场-损伤耦合破裂压力计算

超深、特深碳酸盐岩储层破裂压力高,面临压不开的难题,酸液会与储层基质反应起到扩孔增渗以及劣化岩石力学性质的作用,进而降低破裂压力,但目前缺少碳酸盐岩储层酸损伤下的破裂压力精准计算方法,难以设计针对性的降破措施。针对上述问题,通过测试钻井液浸泡、酸液驱替后岩芯动态杨氏模量建立了不同流体扰动状态下的碳酸盐岩损伤演化方程,进一步建立了酸压过程中流动场、化学场和应力损伤场多场耦合的破裂压力数值计算模型,结果表明,钻井液酸液综合扰动条件下,孔隙度低于4.32%、酸化时间小于4.08 min时损伤因子小于0,无法解除钻井液污染导致的杨氏模量升高;P1井“井筒替酸+静止浸泡+浸泡后酸压”施工第73 min时8833m附近井段达到起裂条件,此时损伤因子为0.301,破裂压力降低了29 MPa,酸损伤降破后成功压开地层;模型计算结果与实测破裂压力误差为1%∼5%,较传统解析模型降低了3∼10个百分点,对于蓬莱气区灯影组或类似碳酸盐岩储层破裂压力计算与酸损伤降破措施设计具有一定指导意义。

胜利油田低渗透油藏压驱工程方案优化及矿场应用

为解决低渗透油藏压驱过程中存在的油井见效方向明显、压力下降快、含水上升快等开发难题,基于低渗透油藏压驱地质特征,抽提压驱开发工程问题,建立耦合渗流-应力-损伤(H-M-D)的低渗储层压驱数学模型,开展“压-闷-采”一体化压驱数值模拟,建立压驱工程参数优化图版。结果表明:以3 a累计经济净现值为目标,优化单层压驱注入量为3.0×10^(4)~3.5×10^(4)m^(3),压驱注入速度为1000~1200 m^(3)/d,闷井时间为20~30 d,驱油剂体积分数为0.15%~0.20%;优化后的低渗透油藏目标方案区BN1区块压驱缝网长度、宽度及高度较未优化的相邻BN0区块分别提高19.4%、27.3%、11.3%;与未优化的相邻BN2区块相比,BN1区块井口油压相当,日产液量降低42.4%,日产油量增加163.6%,含水率降低62.3%。研究成果能有效指导低渗透油藏压驱工程方案优化与现场实施。

77例老年住院病人皮肤撕裂伤临床特征及护理管理策略

国际皮肤撕裂伤专家咨询组(ISTAP)发布的《老年人皮肤撕裂伤预防和管理最佳实践》(2018年)将皮肤撕裂伤(skin tear,ST)定义为:由机械性外力导致的创伤伤口,包括黏胶的移除;ST的严重程度根据伤口的深度不同而有所差异(一般不延伸穿过皮下层)[1]。ST是老年住院病人最常见的皮肤问题之一,其发生率甚至超过了压力性损伤[2]。据统计,澳大利亚长期护理机构ST发病率为41%~59%,北美洲为14%~22%,日本为4%~22%[3]。我国一项多中心横断面研究显示,年龄≥60岁的住院病人ST现患率为0.88%[4],老年住院病人的ST现患率随着年龄的增长而增加[5]。ST会导致疼痛、住院时间延长、医疗费用增加和生活质量下降[3]。面对老龄化趋势,ST已成为临床护理中需要高度关注的问题。本研究旨在分析老年住院病人ST的临床特征、危险因素,以探讨相应的护理管理对策。

物理—数据协同驱动的页岩气井产量预测方法

由于页岩气渗流机理复杂,赋存方式多样,压裂后对裂缝网络的精确识别和表征存在较大困难,现有方法难以准确预测页岩气井产量。为此,提出了机理—数据融合建模的思路,结合连续拟稳态假设、物质平衡方程、产量递减分析方法和递推原理,建立了物理—数据协同驱动的产量预测方法,进而以中国某区块页岩气井现场生产数据为例,对该方法的准确性、可靠性进行了测试,并与经验产量递减分析和时间序列分析方法进行了对比分析。研究结果表明:(1)建立的产能模型采用拟压力代替压力,采用物质平衡拟时间代替时间,弱化了产量、流压和甲烷物性变化带来的影响;(2)以累计产量误差最小为目标开展历史拟合,弱化了生产制度变化带来的影响,使得建立的产能模型能够自动适应流压—产量变化;(3)应用该方法的关键在于采气指数—物质平衡拟时间双对数图中的特征直线,若图中出现特征直线,则可以开展产量预测,反之,则不能预测。结论认为:(1)建立的产量预测方法将不稳定流动问题转化为拟稳态流动问题求解,简化了对储层非均质性的描述,避开了裂缝网络精确识别和定量表征的难题,计算效率高,可解释性强;(2)生产数据测试结果表明该产量预测方法精度高,长期预测结果稳定,并优于Logistic Growth Model、Duong和StretchedExponential Production Decline经验产量递减分析方法,也优于非线性自回归神经网络、长短记忆神经网络时间序列分析方法。

融合物理约束的压裂水平井产能智能预测框架构建与应用

水平井分段压裂是实现非常规油气藏有效开发的关键技术,准确预测压裂水平井产能对于井位优选和压裂参数优化至关重要。随着历史开发数据的不断积累和人工智能技术的迅速发展,数据驱动的人工智能方法为压裂水平井产能预测提供了新的渠道。为此,从压裂水平井生产物理过程出发,分析了产能智能预测的物理约束,提出了与物理过程相匹配的产能智能预测框架,并结合四川盆地南部(以下简称川南)地区页岩气开发生产数据开展了实例验证。研究结果表明:(1)压裂水平井产能智能预测需要以压裂段为单位进行特征融合处理,单井产能是由初始压裂段到末尾压裂段依次累计作用的结果,各压裂段之间存在顺序关系,各单井的因素输入维度存在差异;(2)采用循环神经网络能够完全匹配压裂段之间的顺序关系和汇聚作用,而Mask屏蔽机制则能够解决各单井压裂段数量不统一的矛盾。结论认为:(1)该智能预测模型能够学习各单井输入序列与产能之间的复杂映射关系,训练集相对误差为0.098、测试集相对误差为0.117,较循环神经网络(RNN)模型误差的下降幅度分别为37.6%和37.0%,较多层感知机(MLP)模型误差的下降幅度分别为77.3%和77.4%,展现出优异的预测性能;(2)该研究成果能够为非常规油气藏压裂水平井产能预测的技术进步和快速发展提供新的思路与借鉴。

行业特色新工科研究生培养内涵、模式与路径

我国新工科建设已进入全面深化新阶段,通过探索建立面向未来的人才培养新理念、新标准、新模式和新方法引领高等教育创新变革的事业进入关键期。行业特色工科研究生培养具备新工科建设的优势和先机,但行业特色新工科研究生培养内涵尚未被阐明,仍缺少可推广的实践模式与路径,严重制约其理应在新工科建设方面充分发挥的示范引领作用。以油气行业特色工科——石油与天然气工程学科研究生培养为例,调研分析行业特色传统工科与新工科研究生培养特征,揭示“面向未来、适应需要”的培养内涵,构建了“学科交叉、分类培养”的培养模式,提出“以研为本、多维进阶”的培养路径。实践证明,该模式和路径具有较好的适用性和较高的推广价值,可为新工科研究生教育改革提供理论和实践参考。

分布式光纤传感技术在水力压裂中的研究进展

分布式光纤传感技术作为最新的水力压裂监测技术,应用于各大油田的水力压裂过程中,并且能够实现实时监测,已取得了显著的应用效果。为使业界进一步了解不同类型传感技术的基本原理、理论模型研究进展、现场应用情况,从分布式光纤温度传感技术和声波传感技术在水力压裂过程中的监测基本原理出发,系统总结了各类传感技术的理论模型研究进展和在产液剖面、裂缝扩展形态监测等方面的应用现状,最后提出了未来分布式光纤传感技术的发展方向。研究结果表明:①分布式光纤传感技术可以利用温度或者声波信号转换得到周围环境温度或应变的变化情况,从而实现水力压裂过程中的实时监测;②与分布式光纤声波传感技术相比,温度传感技术的相关理论模型相对较为成熟,能够实现产液剖面及裂缝形态的相关计算;③分布式光纤传感技术主要用于水力压裂过程中压裂液的注入、裂缝扩展等方面的监测。结论认为:分布式光纤传感技术可以有效地推动中国非常规储层的勘探和开发,同时提高水力压裂效果评价技术水平,这对中国油气行业的可持续发展具有重要推动作用。

木薯MeMinD的互作蛋白筛选

MinD参与质体分裂的精细调控,在质体形态维持中起着关键作用。实验室前期研究发现MeMinD蛋白参与了木薯质体的分裂,然而与MeMinD蛋白协同调控木薯质体分裂的相关蛋白尚未明确。本研究构建了pGBKT7-MeMinD载体,通过酵母双杂交文库筛选,共获得MeMinD蛋白的8个候选互作蛋白,点对点验证后发现烟酸磷酸核糖转移酶2(MeNAPRT2)与MeMinD存在互作关系。该研究结果为进一步解析MeMinD参与调控木薯质体分裂的相关机制提供新的信息。

基因编辑MeERF127提高木薯抗旱和耐盐性

干旱、高盐和低温严重损害植物的细胞,抑制其生长,显著降低作物产量。AP2/ERF超家族中的乙烯响应因子(ERF)在植物的生长发育和逆境应答中起关键作用。为了研究MeERF127在木薯响应非生物胁迫中的作用,本研究从木薯中克隆MeERF127基因,对其进行序列比对、亚细胞定位、转录活性分析、表达模式分析,构建MeERF127基因编辑载体获得转基因木薯,对其在干旱、盐和低温胁迫处理后的表型和生理指标进行分析,并且分析胁迫响应基因的表达。结果显示:MeERF127基因CDS全长为711 bp,氨基酸序列的N端和C端分别包含YRG和RAYD元件,第14位和第19位的氨基酸是丙氨酸和天冬氨酸,表明MeERF127属于ERF亚家族;MeERF127蛋白亚细胞定位于细胞核,具有转录因子活性;MeERF127在茎中的表达量最高,在愈伤组织中的表达量最低,在块根形成期(植后80 d)的表达量最高,在干旱和盐胁迫后的表达水平上升,在低温胁迫后略下降;构建基因编辑载体,通过农杆菌侵染木薯愈伤组织,Hi-TOM高通量测序结果表明得到了22个碱基缺失和3个碱基缺失的MeERF127基因编辑株系;在干旱和盐胁迫处理后,基因编辑木薯未萎焉,野生型木薯明显萎焉,基因编辑木薯的SOD、POD活性和Pro含量均显著高于野生型木薯,MDA含量显著低于野生型,基因编辑木薯的叶片颜色更浅,胁迫响应基因SOD和WRKY31在基因编辑木薯中的表达量显著高于野生型;在低温胁迫后,基因编辑木薯和野生型木薯均萎焉,SOD活性、POD活性、MDA含量、叶片颜色和胁迫响应基因在基因编辑木薯与对照差异不显著。以上结果表明,基因编辑MeERF127提高了木薯的抗旱性和耐盐性,但对低温胁迫不响应,推测MeERF127可能调控SOD和WRKY31基因以响应干旱和盐胁迫。本研究结果为揭示MeERF127基因在木薯响应干旱和盐胁迫中的作用提供参考。

木薯MeYippee1基因的克隆、表达及互作蛋白研究

解析木薯淀粉合成相关酶的表达调控机制,有助于高产、高淀粉木薯分子育种。前期研究发现,生长素快速响应基因MeSAUR1正调控淀粉合成关键酶AGPase的小亚基编码基因MeAGPS1a的表达;酵母双杂交筛选发现1个Yippee蛋白成员MeYippee1是MeSAUR1的候选互作蛋白。本研究克隆SC8木薯品种MeYippee1基因的编码区,全长321 bp,无内含子,编码106个氨基酸,编码的蛋白预测具有4个磷酸化位点。MeYippee1基因在不同组织器官中的表达分析发现,MeYippee1在腋芽中的表达量最高,其次为须根、块根和成熟叶,在茎和叶柄中的表达量较低,在顶芽和嫩叶中的表达量最低。MeYippee1在块根发育各时期的表达分析发现,MeYippee1主要在块根形成期表达。酵母双杂交点对点验证发现MeYippee1和MeSAUR1蛋白存在互作关系。本研究结果为MeSAUR1和MeYippee1互作正调控MeAGPS1a表达的分子机理解析提供新的线索。

木薯MeAHL17基因的克隆及表达分析

AT-hook核定位蛋白(AT-hook nuclear localized proteins,AHLs)是一种小的DNA结合蛋白基序,在植物的生长发育、器官构建、逆境胁迫与激素信号应答等方面发挥重要作用。本研究从华南8号木薯(SC8)中克隆获得MeAHL17基因,利用生物信息学方法对MeAHL17基因进行启动子分析、蛋白理化性质分析、保守功能域的预测和序列比对。结果表明:MeAHL17基因的开放阅读框长度为939 bp,编码一个具有312个氨基酸的蛋白,其理论等电点为6.89,分子式为C_(1420)H_(2215)N_(415)O_(451)S_(11),分子量为32.66938 kDa,带正电荷氨基酸残基总数(Lys+Arg)为23,带负电荷氨基酸残基总数(Asp+Glu)为24,脂肪系数为57.47,总平均亲水性系数(GRAVY)为-0.491,不稳定系数为58.06;该蛋白不含有信号肽,位于细胞膜内,无跨膜结构,含有5个糖基化位点和45个磷酸化位点,是一个不稳定的亲水性酸性蛋白;MeAHL17蛋白包含AT-hook保守核心序列和PPC结构域的保守核心序列,符合AT-hook家族的典型结构特征。通过亚细胞定位和转录活性分析实验证明MeAHL17是一个定位于细胞核且具有转录活性的转录因子。组织表达模式分析表明,MeAHL17基因主要在体胚、须根和愈伤组织中表达。不同激素处理表明,MeAHL17基因受到乙烯(ACC)、茉莉酸甲酯(JA)和生长素(IAA)等激素的诱导表达,推测其可能参与了乙烯、茉莉酸甲酯和生长素信号途径。非生物胁迫处理表明,MeAHL17基因响应干旱和盐胁迫。本研究初步确定了木薯MeAHL17基因在生长发育、激素信号和逆境胁迫等方面具有重要的作用,为进一步研究其功能提供理论依据和参考。

木薯MeCML42互作蛋白筛选

木薯(Manihot esclentaCrantz)具有抗旱、耐贫瘠、适应性强等优良的种植特点,是全世界10亿多人口的主要粮食作物。CMLs(calmodulin-like proteins)是一种植物类钙调蛋白,是存在于细胞内的钙感受器,与其他钙调素结合蛋白相互作用调控细胞生理过程,参与植物逆境胁迫响应。木薯MeCML42基因受干旱胁迫诱导,为了研究该基因参与的干旱胁迫响应通路,本研究利用酵母双杂交筛选MeCML42的互作蛋白。首先利用同源重组技术构建pGBKT7-MeCML42诱饵载体,通过自激活检测证明MeCML42蛋白无自激活活性。毒性检测实验证明,MeCML42蛋白对酵母菌没有毒性,不影响酵母正常生长。通过酵母双杂交进行cDNA文库筛选,获得7个候选互作蛋白。通过酵母双杂回转实验验证了MeCML42与硫氧还蛋白MeCDSP32存在互作关系。甘露醇模拟干旱胁迫发现,MeCML42与MeCDSP32均受干旱诱导表达,且在胁迫48 h的表达量最高,此结果说明MeCML42蛋白与MeCDSP32蛋白协同参与了木薯对干旱胁迫的响应。本研究结果为MeCML42参与木薯响应干旱胁迫通路提供新的依据。

木薯MePCS1基因的克隆、表达分析及功能验证

植物络合素合酶(PCS)是催化植物络合素(PC)合成的关键酶,PC可通过络合作用减轻重金属对植物的毒害。土壤重金属污染增加木薯食用安全风险,对木薯络合素合酶基因MePCS1进行功能分析,对木薯重金属减控研究具有重要意义。本研究通过PCR技术克隆了SC8木薯品种的MePCS1基因的编码区,全长为1512 bp,共编码503个氨基酸。蛋白序列分析表明:MePCS1蛋白为亲水性蛋白,含有41个磷酸化位点和2个糖基化位点,不含有信号肽。构建系统进化树发现,木薯MePCS1蛋白与橡胶树的PCS蛋白亲缘关系最近。利用qPCR技术分析表明,MePCS1基因在茎中表达量最高;在木薯块根发育过程中,MePCS1基因在块根膨大期的表达量最高;铅(Pb)胁迫诱导MePCS1基因表达。MePCS1基因能提高BY4741酵母对Pb的耐受能力。本研究结果为进一步解析MePCS1基因功能特性及其对木薯的Pb减控机制提供新的信息。

水平井投球分段压裂技术及现场应用

水平井的压裂改造技术是当前国内外研究的热点和难点之一,目前基本采用井下工具进行分段压裂,工艺复杂,可靠性较差,在已大段射孔的水平井中无法应用。针对已大段射孔、无法下井下工具的水平井,提出了水平井投球分段压裂技术。采用系统优化设计方法,在裂缝类型预测、储层地质精细划分、裂缝参数优化、压裂材料优选、投球批次及数量优化和施工压力预测等技术基础上形成了投球分段压裂整体技术,不需要特殊的井下工具。通过西柳10平1和西柳10平3井两口水平井的现场实施,该技术分段准确,增产效果显著。现场试验表明水平井投球分段工艺简单、可靠,是一种值得推广的技术。

压裂过程中孔眼摩阻计算的改进模型及应用

在低渗透油气藏的加砂压裂施工中,经常出现实际井口施工压力比设计方案所预测的压力偏高,这很大程度上归因于井筒和裂缝间的连通性差,引起井筒和裂缝间的压力损失过大。孔眼摩阻计算的准确程度直接影响破裂压力的预测,裂缝扩展的几何形态,更是限流压裂的关键参数,对压裂施工的顺利实施和压后评估有重要的影响。文章在研究分析了目前孔眼摩阻计算公式适用性的基础上,提出了考虑不同压裂液类型、粘度、排量、砂浓度、孔眼直径等参数影响下孔眼摩阻的改进模型和算法。通过5 口压裂井应用结果表明,此模型和算法与实际更吻合且易于现场应用。

纵向无限级多薄层储层裂缝穿层扩展规律

煤系页岩纵向多岩性交替叠置发育,层数多、单层厚度小,呈多薄层特征,多层合采是有效提高此类储层纵向动用程度的关键技术,迫切需要一套适用于多薄层储层的裂缝穿层扩展快速预测模型。文中研究基于尖端应力强度因子计算式求解裂缝纵向穿层扩展,根据建库寻解方法避免超越方程的计算,缝长和缝高方向扩展通过连续的压力分布进行耦合求解,建立了一套考虑纵向无限级层数地层的裂缝穿层扩展模型。研究结果表明:各小层间力学性质和物性的差异,导致裂缝纵向穿层扩展出现突变现象,高度剖面轮廓变得不平滑。裂缝纵向穿层扩展主要取决于层间应力差和滤失系数差,泵注排量对裂缝高度方向的调控能力随层间应力差的增大逐渐减弱,随层间滤失系数差的增大逐渐增强。文中模型能够快速进行大量数值模拟计算,开展影响因素分析,对煤系页岩压裂现场施工参数优化具有指导意义。