新疆油田浅层超稠油SAGD高效低碳开发技术研究与展望

针对“双碳”目标背景下超稠油开发高能耗与油田高质量发展矛盾日益加剧的问题,新疆油田通过SAGD机理研究与现场实践,在维持蒸汽腔高效扩展,突破储层渗流屏障遮挡,提高浅薄层驱泄复合效率,实现水平井长水平段高效均衡产液等方面持续攻关,取得显著效果。采用气体辅助技术,实现蒸汽腔隔热保压增能,油汽比可提高20%;利用立体井网及储层升级扩容技术,改善Ⅲ类超稠油油藏渗流特征,泄油速度可增大20%~40%;采用全密闭生产方式,VHSD产液温度由100℃上升至150℃,采油速度提高50%;深化热采流量控制器(FCD)机理研究,完善油藏-井筒耦合优化设计方法,水平井水平段动用程度可提高20%。“十四五”期间,新疆油田将深化溶剂辅助SAGD、无水SAGD和控温水热裂解等技术研究,逐步完善浅层超稠油低碳高效开发技术系列,该研究可为稠油油藏开发提供借鉴。

城市浅层地热能开发地质环境问题研究

本文就浅层地热能开发利用过程中出现的生态环境和地质环境问题从客观因素和人为因素进行了详细的研究,借助土壤温度的测试和地层冷热平衡的监测,分析在地源热泵运行过程中造成的热污染、地下水位下降、地面沉降、地下水质恶化污染等问题。研究认为长期利用地源热泵开发利用系统,如设计不合理或地下水回灌率低,将破坏地层的冷热平衡。北方地区供暖期大于制冷期时,地层温度将逐年下降,N2O和CH4会集中释放,造成生物生长速度缓慢。地下水源热泵运行时,如地下水回灌困难,将导致地下水资源浪费、水位下降等生态环境问题以及路面塌陷、地面沉降等地质环境问题。供暖期、制冷期运行时间差别较大时,将导致地下水温度的变化,直接影响地下水中污染物的降解,间接影响地下水的水质。抽取、回灌地下水的过程会造成空气中的氧气随之溶解于水中,导致地下水质的变化。通过分析浅层地热能开发利用存在的突出问题和影响因素,可为其科学合理开发利用提供科学依据和技术支撑。

不同勘探方法对浅层小断距隐伏断裂探测效果

采用浅层地震勘探、钻孔联合剖面勘探、槽探3种方法联合探测临汾盆地郭家庄断裂的空间位置,并研究其活动特征。结果表明,不同探测方法对断层信息的揭示存在很大差异,浅层地震勘探在探测具有一定断距的断层,同时地层存在一定物性差异的情况下能取得理想的效果,且不同的工作参数探测效果不相同;钻孔联合剖面勘探能提高对小断距断层的分辨率,但受地形及地层主观认别等因素的影响,可能会遗漏断距小、标识层薄的断层;槽探能较好地识别地表断层的微小断距,但受施工深度和施工条件影响。3种方法相结合,可以精确确定断裂的空间位置和活动特征。

裂隙优先流与风荷载耦合下台风诱发乔木斜坡浅层滑坡机制研究

在总结既有文献关于台风诱发滑坡特征的基础上,构建了裂隙优先流和台风风荷载耦合下乔木斜坡稳定性评价的简化力学模型。选取圆锥形、圆台形和圆柱形3种不同形状树冠的乔木,通过脉动风叠加平均风计算乔木不同高度处的风荷载时程曲线。利用ABAQUS有限元模拟获得台风作用下乔木的力学响应,并将乔木底部总力的最大值视为下滑力。以简化的二元结构斜坡为算例,在250 mm·d^(-1)的固定降雨强度下,计算了裂隙优先流(即裂隙斜坡)和风荷载耦合下发育3种类型乔木斜坡的稳定性,并与仅考虑风荷载时(即无裂隙斜坡)的结果进行比对。结果表明:由于裂隙优先流的存在,裂隙斜坡的雨水入渗速度明显快于无裂隙斜坡,其达到饱和状态所需的时间较无裂隙斜坡大幅缩短;裂隙斜坡和无裂隙斜坡的稳定性系数均随风速的增大而降低,整体上各风速下裂隙斜坡的稳定性系数明显小于无裂隙斜坡,且裂隙斜坡失稳时的风速要明显小于无裂隙斜坡;无论裂隙斜坡还是无裂隙斜坡,发育圆柱形树冠乔木时其稳定性系数下降程度最大,圆台形树冠次之,圆锥形树冠最小。研究结果可为台风等极端强对流天气下富乔木坡地浅层滑坡机制解析和预警预报研究提供参考。

区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构开采浅层地热能评价综述

随着浅层地热能的大规模开发利用,针对地埋管地源热泵和能源地下结构的研究正由单个、单体尺度逐渐转向区域尺度。相较于地埋管地源热泵,能源地下结构占地面积小、成本低,在大规模城市建设及地下空间开发中具有良好的优势。从热物性参数和地下城市热岛效应两方面总结浅层地热能理论潜力现有研究成果,简述浅层地热能的开发形式,重点针对区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构的适应性评价进行系统综述,从适宜性分区、热交换潜力、满足建筑物能源需求效果三方面建立相应的区域尺度能源地下结构评价体系,以我国山东临朐县和德国巴登-符腾堡州地埋管地源热泵及我国南京大学仙林校区能量桩的区域性研究为案例进行深入分析,归纳当前研究中存在的问题,并对区域尺度能源地下结构的下一步研究进行展望。

降雨条件下植被根系对非饱和土浅层滑坡的加固作用

为了研究降雨条件下植被根系对非饱和土边坡浅层滑移的稳定性,基于可计算任意时刻任意土层深度处孔隙水压力分布与变化特征的降雨入渗解析模型,通过理论解析方法研究降雨入渗作用、植被根系抗拉强度、根面积指数以及根系生长方向等因素对边坡浅层滑移稳定性的影响。结果表明,植被根系的抗拉强度越大或根面积指数越大,则边坡的稳定性越强。随着边坡坡角的增大,植被根系对边坡稳定性的加固效应越加明显。此外,植被根系的生长方向也会对加固效果产生明显影响。在实际工程中,应在合理控制植被根系生长方向的基础上,选择根系发达且发育较长同时具有较大根面积指数的植被,以达到更好的护坡效果。

浅海海底浅层微小目标体高精度探测技术研究

浅海海底浅层微小目标体一般体积小、埋深较浅,且由于其材料制作上的特殊性,目前应用水声探测方法达不到较好的探测效果。本文从地声数值模拟角度出发,研究如何通过多道地震这一地声探测手段来实现对海底浅层微小目标体的高精度探测。首先,基于波动理论的高阶交错网格有限差分法实现对于微小目标体的正演模拟,探索不同激发主频、不同海底形态、不同掩埋深度情况下浅海微小目标体的地声传播响应特征,总结微小目标体在不同条件下的地声传播规律;其次,通过成像精度更高的逆时偏移技术,实现对于微小目标体的位置、形态的高精度成像。不同浅海微小目标体模型的试算结果表明,采用多道地震的地声探测手段,能够实现对于浅海微小目标体的高精度探测,探测的微小目标体成像位置准确、形态表征良好。

延长东部浅层煤层气水平井井下固井工具附件可靠性实验探索

延长气田东部区域煤层埋深浅、存在低压、易漏失层,该区域内的煤层气井在固井过程中易发生地层破裂、水泥浆漏失现象,井下固井工具附件可靠性直接影响固井质量。本文从固井技术难点分析出发,对于可靠性较高的弹簧球式浮箍浮鞋、固井碰压关井阀等设备完成仿真模拟分析及性能试验;研发的碰压关闭式浮箍,提高了工具可靠性。设计工具附件组成固井管串结构,现场应用2口水平井,结果表明优选的固井工具附件能够满足浅层大位移水平井固井施工的技术要求。

板桥地区中浅层辫状河沉积储层预测研究

板南中浅层馆陶组油藏具有油层单一、底水发育的特点,准确刻画油层的位置、油层上下隔夹层的分布是有效开发的关键。通过开展沉积储层研究,认为板南馆陶组为辫状河沉积体系,主要发育心滩、辫状水道、水道间、泛滥平原泥4个微相。储层属高孔高渗储层,非均质性较强,油层分布比较稳定。分析认为常规反演方法分辨率较低,无法有效识别单砂体;而地震波形指示反演在单砂体的识别能力上具有明显的优势,可以满足水平井部署的需要。以储层反演成果为基础,完成油藏工程方案及实钻动态跟踪,并取得良好效果,证明了储层反演方法的可靠性。

渤海某区块浅层气对工程影响的评估

以渤海某区块项目为例,采用保压取样方法获取待评估区域海底土层样品并对所含气体开展组分测定,定性判断浅层气成因。采用静力触探孔压消散试验方法获取地层中超孔隙水压力,定量评估对含浅层气地层承载力的折减效应。结果表明,内浅层气主要组分为甲烷和二氧化碳,气体含量较低。内地层中的浅层气可能属于生物成因气。含浅层气地层的超孔隙水压力相对上覆有效压力比值约3%,承载力折减因数为1.0%~1.1%。所采取的方法能够有效评估浅层气对海上基础设施和生产安全的影响程度,具有推广价值。

浅层水平缝油藏底部注水研究

延长东部油田主力油层平均中深670 m、平均渗透率0.3~0.5 mD,为特超低渗浅层油藏,油井压裂时易形成水平裂缝,致使注水开发过程中油井出现快速水淹,造成油井产量大幅下降,采收率低。针对这一问题,在对水平缝注水渗流特征、压裂水平缝油井水淹规律和底部注水机理研究的基础上,提出了底部注水开发方式,并应用渗透率变异系数、突进系数、级差3个参数综合表征水窜层位与非水窜层位特征,为底部注水选层提供依据;通过室内核磁共振在线测试及岩心流动驱替实验,结合油藏数值模拟和现场示踪剂测试等综合手段,对注水参数进行了优化。开展底部注水先导性试验的3个井组单井产油量由0.054 t/ d提高到0.179 t/ d,含水率由15%下降到10%,地层压力提高了0.18 MPa,预测最终采收率提高了2.1个百分点,取得了较好效果。研究表明,当渗透率变异系数<0.5、突进系数<1.5、渗透率级差<5,注入速度为0.06 mL/ min,注水压力7 MPa时,注水开发效果最好。底部注水能够有效解决浅层水平缝油藏注水开发效果不佳的问题,为同类油藏的高效注水开发提供了参考。

南川地区浅层常压页岩气吸附解吸机理与开发实践

中国浅层常压页岩气勘探开发尚处于探索阶段,目前在四川盆地及周缘地区实施的多口浅层页岩气井钻遇含气层显示良好,初步揭示了浅层页岩气具有较大的勘探开发潜力。但浅层常压页岩中天然气的赋存状态以吸附气为主,勘探开发面临吸附解吸规律不清、针对性排采工艺尚待建立等问题。为此,以重庆市南川地区武隆区块常压页岩气田为对象,选取不同埋深条件下的岩心样品,开展了页岩储层评价与室内等温吸附实验,基于等温吸附曲线,建立了浅层页岩气吸附解吸模型并划分了吸附气3个解吸阶段,明确了浅层常压页岩气吸附解吸机理及其影响因素。研究结果表明:(1)浅层常压页岩气等温吸附曲线呈“厂”字形特征,随着储层压力下降,解吸速率从缓慢解吸突变至快速解吸;(2)通过对解吸效率曲线的曲率进行求解,可得到解吸速率突变拐点对应的“敏感解吸压力”,盆外浅层常压页岩气敏感解吸压力一般介于1.8~2.5 MPa;(3) PD1HF井开展降流压解吸试验,通过人工举升将井底流压降至2.5 MPa以下时吸附气快速解吸释放,气井产能达到原来的5倍以上,实现了浅层常压页岩气井产能的重大突破。结论认为,南川地区武隆区块浅层常压页岩气吸附解吸特征的明确及其开发实践的成功,对推动南川地区浅层常压页岩气效益开发及国内同类型浅层常压页岩气的开发具有重要指导意义。

渭河流域浅层包气带土体温度分布规律及变化模式

大气温度、太阳辐射强度、降雨量、空气湿度等气象要素决定浅层土体温度的变化.以黄土高原渭河流域西部黄土丘陵沟壑区作为研究区域,建立野外观测站,对该区域浅层包气带土体温度对气候变化的响应过程进行实时监测.通过现场监测和理论分析发现土体温度分布规律及变化模式如下:气象要素只对变温带的土体的温度有影响,且大气温度和太阳辐射强度是影响变温带土体温度的主要因素,土层越深,其影响程度越小;相位随着土体的深度呈线性平移,即土体温度是存在滞后效应的,经分析,土体在地下深度760 cm处的温度曲线的相位与地表处正好相反,此处温度恰好滞后于地表半年时间.通过监测数据预测该地区恒温带深度为1193 cm,恒温带温度为13.152℃;在计算土体温度理论滞后时间时将土体的热扩散系数看作是一常数,导致土体温度滞后时间的理论值与实测值有所差异,随着土层的加深,两者的差距越来越小.

哈山浅层三维高密度地震采集设计技术

准噶尔盆地哈山地区侏罗系到白垩系具有较大资源勘探潜力,但现有三维地震资料采集均为基于深层进行的设计,观测系统、激发、接收等参数均未考虑浅层成像需求,针对浅层地质目标重新进行三维高密度地震采集,对于提高浅层成像效果,取得新的勘探突破具有重要意义。浅层地震与深层地震采集设计具有较大差异,基于浅层地震的特殊性,从观测系统、激发参数设计方面开展攻关,形成了浅层三维高密度采集设计技术,实际资料的处理结果表明,与老资料相比该技术能明显提高浅层地震成像质量,对于类似地区具有参考价值。

扬州市浅层地下水水化学特征及成因分析

为研究扬州市浅层地下水水化学特征及其成因,综合应用统计分析法、Piper三线图解法、Gibbs图解法及离子比值法等,对扬州市2023年浅层地下水进行水化学特征分析。结果表明:扬州浅层地下水阳离子以Ca^(2+)、Mg^(2+)、Na^(+)为主,阴离子以Cl^(-)和HCO_(3)^(-)为主;水化学类型以HCO_(3)^(-)-Ca型、HCO_(3)^(-)-Ca·Mg型和HCO_(3)^(-)·Cl^(-)-Ca·Na型为主;主要阴、阳离子存在空间差异性,总体呈现由南至北增高的趋势,在局部区域出现极值;水化学特征主要受岩石风化控制和蒸发浓缩作用影响,少数地区还受到阳离子交换影响;地下水化学组分主要来源于硅酸盐岩与碳酸盐岩的溶解作用,部分还来自蒸发岩盐的风化溶解。

三维高密度电法在浅层精细化探测中的对比研究

为实现工程场地地下结构精细化探测,在研究区开展了工程勘察中常用的四极装置(温纳、施伦贝谢尔、偶极)三种装置类型的三维高密度电法精细化探测对比研究。主要对各装置的三维反演可视化成果及不同方向的切片成果进行了对比分析。研究结果表明:三种装置均能完成浅部地质体的精细刻画,但在数据覆盖范围、探测深度,分辨率等方面存在一定的差异。根据分析结果提出了一种工程场地勘察三维高密度电法野外数据采集装置类型选择方案,对以后三维高密度电法工程实际应用具有一定的参考和指导意义。

大汶河流域中下游浅层地下水水化学特征及其影响因素

泰安市是黄河流域下游高质量发展的主战场,地下水是其重要的供水水源.为查明大汶河流域中下游地区浅层地下水水化学特征及其影响因素,采集浅层地下水80组,对其12项化学指标进行检测分析.综合运用数理统计、离子比值、水化学图解、饱和指数等方法系统地分析了水化学组分的空间分布、水化学特征,讨论了控制水化学组分的主要离子来源及其影响因素.结果表明:①大汶河流域中下游浅层地下水pH介于6.52~8.00之间,TDS(溶解性总固体)浓度介于364.00~2627.00 mg/L之间,以淡水、微咸水为主,由东向西沿着地下水流向逐渐升高;TH(总硬度)介于245.06~1235.02 mg/L之间,以硬水、极硬水为主.②地下水中阳离子以Ca^(2+)为主,阴离子无主导成分,以混合型为主,研究区内浅层地下水水化学类型较为复杂,以HCO_(3)-Ca型、HCO_(3)·SO_(4)-Ca型为主,同时出现了NO_(3)型水,建设用地水化学类型多达14种,其次为耕地(13种)和林地(6种).③地下水中主要离子来源于碳酸盐岩、硅酸盐岩的风化溶解,岩盐、石膏处于不饱和状态,方解石、白云石处于溶解沉淀的平衡状态.研究显示,大汶河流域中下游浅层地下水水化学特征主要受水岩相互作用控制,阳离子交替吸附作用较弱,同时也受到了农业和工业等人类活动的影响.

煤炭资源型城市浅层地下水化学特征及成因分析

在“双碳”目标背景下,地下水化学特征及成因机理对于煤炭资源型城市产业结构演化和转型发展至关重要。山东省济宁市是典型的矿城一体化城市,选取济宁市都市区为研究区,通过对比研究区内浅层地下水水化学特征,对其形成机制和控制因素进行分析。结果表明:研究区地下水整体为偏碱性硬水,水化学类型倾向于由HCO_(3)-Ca·Mg和HCO_(3)-Na·Ca向HCO_(3)·SO_(4)-Ca、HCO_(3)·Cl-Ca·Mg、HCO_(3)-Na·Ca·Mg、HCO_(3)·Cl-Na·Ca转变。研究区水化学组分的主控因素为水岩作用,其水化学特征主要受碳酸盐岩溶滤作用、农业生产和含氟矿物溶滤作用的影响,浅层地下水化学特征受当地工业制造业和采矿业影响逐渐增强。研究结果可为当地地下水保护和合理开发利用提供借鉴。

降雨对泰州市浅层地下水的影响分析

对江苏省泰州市浅层地下水动态进行影响分析,以2023年7月7日特大暴雨(“7·7”暴雨)为例,通过分析全市19处地下水监测站埋深数据和33处雨量监测站的降水量数据,研究发现降水后地下水位普遍上升,但不同区域地下水位变化特征存在差异。研究结果为分析降水对泰州市地下水资源的影响提供了参考依据,对地下水资源管理等相关工作具有借鉴意义。

基于数据驱动的降雨型浅层滑坡易发性时空建模方法

传统滑坡易发性方法在计算空间概率时,通常忽视了影响因子的动态变化特征及地形单元之间的空间依赖关系。为了解决该难题,提出一种联合时空关系的广义加性模型,在江西省南部区域开展降雨型浅层滑坡易发性时空建模,预测给定时间范围内特定地形单元发生滑坡灾害的概率。首先,利用皮尔逊相关系数和基于赤池信息准则的序列前向特征选择方法对滑坡易发性影响因子进行评价与筛选;随后,联合时空关系构建伯努利广义加性时空模型开展易发性动态预测;最后,通过时空交叉验证方法评估模型的时空预测性能。结果表明,该模型具备优异的拟合性能和预测能力,在不同训练数据百分比下的预测性能非常稳定,其平均预测精度能够达到0.881。