非常规油气高质量发展战略方向优选

近10年来,化石能源多样化趋势明显,从常规油气领域向致密油/页岩油、致密气/页岩气、煤炭地下气化等非常规领域发展。油气藏类型增多,资源规模、品位、勘探开发难度及效益存在差异。要实现不同类型油气藏规模效益开发及绿色高质量发展,必须对化石能源未来发展方向和类型做出选择。分析国内外能源消费结构变化规律、现状及未来发展趋势,煤炭和石油一直保持主体地位,天然气占比逐年上升。对比研究不同类型化石能源单位体积能量密度、资源规模、开发成本、开发现状、技术成熟度等主要指标,结果显示煤炭地下气化具有能量密度最高、可采资源量最大、开采成本低等特点,在增加天然气供应、推动煤炭行业绿色低碳发展和助力实现碳中和方面拥有技术优势,可优选为非常规油气战略方向,为高质量发展开拓新路径。

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。

鄂尔多斯盆地南缘平凉组非常规储层特征

鄂尔多斯盆地南缘奥陶系平凉组发育泥页岩和碳酸盐岩两种类型的烃源岩。为研究平凉组源储一体型非常规油气储层特征,通过野外地质剖面观测、岩心观察及样品分析测试,对平凉组源岩层系的烃源岩属性及储集层属性同时进行分析。研究表明,平凉组泥页岩类烃源岩主要发育在研究区西南部陇县-岐山地区,沉积环境为台地边缘斜坡,其岩性以硅质页岩、钙质页岩夹粉砂岩为主。碳酸盐岩类烃源岩主要发育在研究区中东部旬邑-铜川地区,沉积环境为台地边缘礁滩及开阔海台地,岩性以泥灰岩、泥晶灰岩为主。平凉组烃源岩干酪根类型以Ⅰ型为主,含少量Ⅱ1型;有机碳含量平均0.41%,属于中等烃源岩;等效镜质体反射率平均值为1.73%,岩石热解温度T_(max)平均值达489℃,属于高成熟阶段;平凉组烃源岩脆性指数较高,孔隙度平均为1.38%,渗透率平均为0.05 mD,泥页岩物性总体优于碳酸盐岩;甲烷吸附量分布在0.64~2.16 cm^(3)/g,平均为1.71 cm^(3)/g,其中泥页岩和泥灰岩甲烷吸附量明显高于泥晶灰岩。综合分析认为陇县-麟游地区平凉组泥页岩发育,硅质脆性矿物含量高,物性及含气性较好,可进一步开展海相页岩气勘探。中东部旬邑-铜川地区泥灰岩类烃源岩具有较好的生烃能力和甲烷吸附能力,具备形成自生自储型泥灰岩非常规天然气储层的基本条件;泥晶灰岩类烃源岩可有效生烃但储集性和甲烷吸附能力较差,建议与礁滩相储集体共同开展生储盖组合研究,进行碳酸盐岩天然气勘探。

非常规油藏纳米剂驱二次采油潜力实验

为破解蓄能体积压裂开发后存在的持续补能、降递减和提高采收率等难题,在纳米驱油剂比选基础上,通过多介质渗吸、方式接续、周期驱替等系列实验研究,明确了纳米剂渗吸排油效率变化特征和接续开发提高驱油效率的二次采油开发方式及潜力。渗吸实验表明,纳米剂渗吸的排油效率呈现空窗期、高速期、快速期和低速渗吸排油期4阶段变化特征,有助于从渗吸机理上确定合理闷井时间;接续驱替实验显示,渗吸后驱替仍有较大潜力,质量分数0.02%纳米剂接续驱替阶段的驱油效率接近渗吸阶段驱油效率,二者合计驱油效率达到74.67%,残余油饱和度较水驱降低7.43%;周期驱替能够更好发挥纳米剂渗吸排驱微−纳米孔喉剩余油、提高微观波及体积的作用,驱油效率较连续驱替提高14.1百分点(注入0.478 PV时)。因此,水平井蓄能体积压裂开发后及时转向纳米剂周期驱替是大幅度提高非常规油藏采收率的二次采油重要方向。

非常规储层压裂支撑剂多级裂缝运移和沉降规律

水力压裂过程中支撑剂在裂缝中有效填充是形成高导流裂缝通道的关键。目前,关于支撑剂在裂缝中运移与沉降规律的研究方法多为物理实验或数值模拟,且主要聚焦支撑剂沉降结果,对支撑运移和沉降机理的研究较少。为进一步揭示支撑剂在裂缝中的运移和沉降规律,采用实验与数值模拟结合的方法探究了支撑剂尺寸、注入速度以及压裂液黏度对支撑剂在单一与交叉裂缝中的运移沉降行为的影响。研究结果表明:①支撑剂尺寸主要通过对沉降角的影响决定颗粒运移的分布,支撑剂尺寸越大,颗粒沉降角越大,运移距离越短;②注入速度对砂丘形态影响较大,当注入速度从0.2m/s增加至1.0m/s时,单一裂缝内砂丘有效支撑面积比和最大高度都明显降低,而分支缝内砂丘有效支撑面积比增加34.3%,表现出与单一裂缝中相反的变化趋势;③压裂液黏度主要影响流体携砂能力,随着压裂液黏度增加,主裂缝内砂丘有效支撑面积比降低8.4%,砂丘最大高度下降6.1cm,而在分支裂缝内表现为先增加后降低。结论认为,分支裂缝与主裂缝内支撑剂运移受施工因素影响往往表现出不同变化规律,该研究成果将进一步完善了水力压裂相关理论认识,同时为压裂现场施工设计优化提供了理论支撑。

商用纯甲醇发动机的非常规排放特性研究

甲醇作为一种清洁、来源广泛的碳中性燃料,可有效助力我国“双碳”战略目标的实现.本文在一台由天然气机改造而来的进气道喷射火花点燃式纯甲醇商用发动机上研究了负荷、转速、废气再循环(EGR)率及喷油策略对非常规甲醇甲醛排放的影响.对不同工况下所采尾气由GC-2010气相色谱仪直接进行检测.检测过程组合使用非放射性脉冲放电氦离子化检测器(PDHID)和氢火焰离子化检测器(FID),并使用Gs-OxyPLOT强极性毛细柱,提高了出检速度和准确率.结果表明:发动机非常规排放物主要为甲醇和甲醛,其排放量最高分别可达5000×10^(-6)和1000×10^(-6),二者占污染物总量的97%.喷射策略会直接影响甲醇/空气混合气的形成质量,进一步影响到缸内的燃烧质量,进而对非常规排放造成影响,最佳喷射时刻(360°CA)对应的热效率(BTE)比最低热效率提升了约5%,而对应的甲醇和甲醛排放可降低为原来的50%.此外,将甲醇直接向进气阀背面喷射可提升雾化质量,从而使排放降低.此外甲醛来源于未燃甲醇的后氧化过程,发动机转速、负荷以及EGR率本质上通过影响缸内及排气管中的温度以及尾气的停留时间来影响未燃甲醇和甲醛的排放.随着排气温度的升高,未燃甲醇排放降低,而甲醛排放先增加后降低.

京津冀平原非常规水资源利用前景分析及其生态环境效应

[研究目的]京津冀平原水资源严重短缺,供需矛盾十分突出,加大非常规水资源利用力度,形成多元供水格局,可有效缓解水资源供需矛盾,对支撑京津冀协同发展区社会经济协调发展和推动生态文明建设具有重要意义。[研究方法]文章系统开展非常规水资源供水方向、开发利用模式和供水规模分类数据统计,依据各省(直辖市)非常规水资源供水规划及配置目标,分析其开发利用前景及其生态环境效应。[研究结果]该区非常规水资源主要包括微咸水、再生水、淡化海水、雨洪水,其中微咸水主要分布于中东部平原的天津、沧州、衡水等地,供水前景为5.43×10^(8)m^(3);再生水利用以北京、天津等大中型及工业城市为主,供水前景为34.22×10^(8)m^(3);淡化海水利用以天津等滨海城市为主,供水前景为4.19×10^(8)m^(3);雨洪水利用较分散。[结论](1)微咸水用于农业灌溉存在土壤盐渍化风险,需加强水盐调控。(2)再生水用于河流生态补水,沿线地表水富营养化,地下水体未受到明显污染;地下水浅埋区开展再生水灌溉,会增加硝酸盐污染风险;建议将高风险的新兴污染物纳入再生水利用监控体系。(3)海水淡化尾液浓盐水、冷却热水可能改变天然海洋生态系统的分布、构成与多样性,应予以关注。(4)雨洪水利用可降低污水入河的水质风险,但过度利用可能影响区域生态系统的稳定性,建议城市区适度扩大利用。

柴油机醛类非常规污染物化学动力学机理构建

基于5种不同性质燃料燃烧机理,利用反应路径分析法对甲醛和乙醛的生成进行分析,构建包含43种组分、63步反应的醛类非常规污染物化学动力学机理(醛类机理),并对比该机理预测值与试验值.结果表明:该机理能较好地预测柴油机在较宽当量比范围内的着火延迟时间、层流火焰速度和重要组分生成,还能准确预测柴油机的甲醛和乙醛排放;适当增加柴油机的进气温度、提高进气压力、提前喷油时刻和缩短喷油持续期,可有效减少甲醛、乙醛排放,而增大EGR率会导致二者排放显著增加;对甲醛排放影响最大的因素是喷油提前角,EGR率则对乙醛的影响最大.

非常规油藏蓄能体积压裂的合理压裂规模研究

蓄能体积压裂是致密油、页岩油主要增产改造技术并成为开发前期主要方式,压裂规模是影响开发成效的重要因素。根据物质平衡原理,建立了未饱和油藏蓄能体积压裂物质平衡方程。经实测数据检验,能够准确预测压裂后井控范围内地层压力和地层压力系数随入地物量的变化规律,解决了蓄能体积压裂入地物量、入地液量定量预测问题,有利于优化压裂规模。结合致密油、页岩油水平井体积压裂投产后平均日产油、无效排液量等开发指标统计和数模预测,认为进液强度15~17 m^(3)/m较为合理。成果认识对于致密油、页岩油蓄能体积压裂开发合理压裂规模确定具有借鉴意义,有助于非常规油藏经济效益开发。

重庆地区二叠系龙潭组煤系地层非常规气地质特征分析

为探索重庆地区二叠系龙潭组煤系地层非常规气地质特征,基于区内煤田勘查、煤层(系)气勘查取得的地质资料及测试数据,对二叠系龙潭组煤系地层煤储层、暗色泥页岩储层、致密砂岩储层基本特征进行分析总结。研究表明,区内煤储层具有煤体结构以碎裂—块状为主、埋深中等、孔隙不发育、低孔低渗、含气量高的特点;暗色泥页岩储层具有低脆性、单层厚度薄、孔隙不发育、低孔低渗、含气量一般的特点;致密砂岩储层具有单层厚度薄、孔隙不发育、低孔低渗、含气性一般的特点。若考虑组合开发,具备一定的开发前景。

非常规油气田节能技术综述

双碳背景下,国家能源安全战略地位高度空前提升。油气田企业作为传统化石能源企业,其绿色低碳发展势在必行。油气田节能技术的发展是“双碳”目标得以实现的重要支撑。文中通过常规油气田节能技术在非常规油气田的适应性分析,结合非常规油气田实际生产特点和工况,按照页岩油、致密油、页岩气、致密气、煤层气等,分类分系统梳理总结非常规油气田地面生产节能技术和典型案例。结合能源管控推进以及油气田与新能源融合绿色低碳发展等总体趋势,提出未来非常规油气田节能技术的发展方向。

小学生非常规数学问题的设计及教学

非常规数学问题以其情境真实、过程探究、结果开放等特点,成为基础教育阶段学生创新意识培养的重要抓手。“双减”背景下,非常规数学问题的设计与教学,应将教材中已有的数学问题与非常规数学问题共同设计成统一的整体,注重问题发展的连续性,从创设真实情境、形成驱动任务、融入社会文化、丰富解题方法和实施动态评价五个方面着力,实现学生关键能力的生长。

非常规油气压裂支撑剂圆度球度快速测定新方法

压裂支撑剂性能对储层水力压裂设计至关重要,其中圆度球度是性能参数的重要指标。对于同一种支撑剂而言,其圆度值和球度值越高,抗破碎能力也越强,支撑剂裂缝导流能力就越大。传统的圆度球度测定主要通过人工目测的传统经验方法实现,主观性较强且效率相对较低。基于光学显微镜成像结合计算机图像技术,提出了一种压裂支撑剂圆度球度的快速测定的新方法,即角点曲率半径均值拟合的圆度算法和多元线性回归拟合的球度算法。检测结果表明,测定方法在Krumbein-Sloss图版上的检测结果与标准模板结果接近,最大误差仅为3.1%;与传统人工目测法的结果进行对比分析,检测结果最大误差仅6%,满足标准要求,同时可以实现大批量的压裂支撑剂圆度球度的快速自动检测,大大降低了实验成本,为现场压裂设计支撑剂性能优选以及降本增效提供技术参考。

非常规天然气勘探开发技术经济特征

随着天然气勘探开发进程深入推进,常规天然气增储上产的难度逐渐增大,天然气勘探开发领域从以常规气为主逐步转向常规气与非常规气并举,但常规天然气和非常规天然气在技术经济特征方面存在明显差异。为此,立足成因与地质特征、勘探开发风险、勘探开发成本以及开发技术体系等方面,对中国常规气与非常规气开展了对比分析。研究结果表明:①我国非常规天然气的成因与地质特征更为复杂,应通过对标等方式进一步摸清我国非常规气地质条件情况及发展规律,降低勘探工作的不确定性;②非常规天然气勘探开发风险普遍更高,需通过风险识别、风险评价、风险管理成熟度研究等方式摸清风险底数,将风险“被动遇见”转变成“主动预见”;③非常规天然气开发成本总体高于常规天然气,可采取常规-非常规天然气、非常规天然气间联探并采、加大技术研发提高开发效率、统筹优化作业环节减少无效成本、加强安全风险控制降低事故发生率、推行成本目标管理制度等降低开发成本;④常规与非常规天然气技术体系各有侧重,可通过设立创新研究专项资金、搭建非常规气知识共享平台、理论研究与实践应用协同推进等措施促进技术进步。

中国海油低渗及非常规油气藏储层改造技术进展及展望

中国海上低渗及非常规油气开发存在产能低、投资大、操作费用高、收益较低及单井经济任务重等问题。经过技术攻关,中国海油形成了平台压裂、钻井船压裂和拖轮压裂等海上储层改造作业模式,研发出集海上低渗储层改造液体系、海上控水支撑剂技术、低渗储层压裂管柱设计和海上储层改造监测技术为一体的海上低渗储层改造技术,以及适用于陆上深煤层大规模压裂技术。本文综述了中国海上低渗油气储层改造技术及陆上深煤层大规模压裂技术研究进展,展望了未来储层改造重点发展方向,对推动中国海油低渗及非常规油气开发技术进步有重要指导意义。

中国非常规油气勘探开发与理论技术进展

新世纪非常规油气获战略突破,微纳米孔喉页岩系统油气成为油气资源接替的重要新领域,非常规油气资源在能源格局中的地位愈发重要。致密气、煤层气、重油、沥青砂等已成为勘探开发的重点领域,致密油成为亮点领域,页岩气成为热点领域。中国在致密气、页岩气、致密油、煤层气等非常规油气资源勘探开发获重要突破,油页岩、天然气水合物、重油、油砂矿等获重要进展,初步评价中国非常规石油资源量(223~263)×10~8t,天然气资源量(890~1260)×10^(12)m^3。中国非常规油气研究取得重大进展,细粒沉积学在陆相敞流湖盆大型浅水三角洲砂体、湖盆中心砂质碎屑流沉积、海陆相细粒沉积等研究新进展,提供了盆地中心储集体形成和分布的理论依据;非常规储层地质学在研究方法技术、多尺度数据融合、地层条件物理模拟等方面取得重大进展,多方法多尺度整体表征非常规储层已成为研究热点,推动了非常规油气地质学地质理论和方法技术快速发展;创新发展了连续型油气聚集理论,构建了非常规油气地质学理论体系框架,明确了非常规油气地质研究的内涵、地质特征、形成机理、分布规律和核心技术,为大面积非常规油气规模勘探开发奠定了理论基础;非常规油气勘探开发技术方法快速发展,涌现了烃源性、岩性、物性、脆性、含油气性与应力各向异性评价等"六特性"、"甜点区"地质一工程综合评价等核心评价方法,微地震监测、水平井钻完井、"工厂化"生产、"人工油气藏"等开发工程核心理念和技术,推动非常规油气"革命性发展"。非常规油气的突破,带来了坚持理论创新、坚持核心技术进步等4点重要启示,对延长石油工业生命周期、推动理论技术升级换代、改变能源格局具有深远意义。

《非常规油气》“非常规前沿”联合专辑征稿通知

我国非常规油气资源勘探开发进展迅速,正在逐步改变我国的能源结构,对保障我国国家能源安全至关重要。近年来,非常规油气领域出现了一系列新领域、新问题,尤其是在应对深层或特殊构造区页岩气资源复杂地质条件方面,亟待深化地质认识、更新技术应用、开辟非常规资源相关新领域。

我国非常规气田采出水处置方式及处理工艺现状

非常规天然气勘探开发面临耗水量大和采出水污染环境的问题。本文分析了我国非常规气田采出水的类型、特点以及对环境和生产的影响,研究了非常规气田采出水5种处置方式的实施情况,调研了四川盆地7个气田和鄂尔多斯盆地5个采气厂采出水的处置方式及相应的水处理工艺现状,发现四川盆地气田采出水现有主要处置方式是回用、外排,而鄂尔多斯盆地是回注。最后,针对两大盆地非常规气田采出水的处置方式及处理工艺提出了建议。

非常规储层复杂压力系统地球物理刻画:以复兴地区侏罗系储层为例

异常地层压力预测是油气开发中面临的难点问题之一,随着页岩油气和致密砂岩气等非常规储层开发的不断深入,地层压力系统的复杂程度不断增大,同一地区超压和负压并存的现象时有发生,对复杂压力系统进行准确刻画具有重要的应用价值。针对复兴地区侏罗系页岩气储层和致密砂岩储层所形成的2套超压系统和1套负压系统,分析了超压和负压的地球物理响应特征和敏感弹性参数,发现泥岩地层的体变模量在负压-超压区间与地层压力具有良好的相关性,据此提出一种基于泥岩体变模量的超压和负压一体化预测方法,并利用测井数据和地震数据计算了单井压力曲线和三维地层压力数据体。该方法的关键在于利用超压和负压地层的泥岩进行一体化压力预测,降低岩性变化因素的影响;其次,选取与异常压力物理机制具有直接关联的体变模量作为预测参数,提高预测模型的精度。根据测井和地震压力预测结果,研究区东岳庙段强超压系统的压力保存条件较好,压力结构特征稳定,压力系数最大约为2.0;凉高山组超压系统的压力保存条件相对较差,压力结构特征横向差异较大,压力系数最大约为1.65;凉高山组负压系统压力系数约为0.5~1.0,且与下伏超压系统存在一定的耦合作用。对比超压和负压钻井实测数据,研究区单井压力曲线与三维地层超压和负压预测结果均达到较高的吻合度。

非常规油气藏二氧化碳压裂技术进展及展望

非常规油气藏的开发掀起了一场世界范围内的油气革命,二氧化碳压裂技术有望成为助推这场油气革命的新的、有力的助推器。回顾过去,中国的二氧化碳压裂技术经过二十余年的发展,在机理研究、工艺设计、产品研发及工程应用等方面均取得了重要进展。着眼当下,在CCUS的大背景下,二氧化碳压裂技术凭借其显著的增能助排优势、突出的单井提产优势以及大规模节水、碳利用的环保优势,应用规模迎来了爆发式的快速增长,但一些瓶颈问题和难题也进一步凸显。一是工程作业能力不足,难以满足非常规油气藏大规模体积压裂作业对注入排量和液量的需要;二是工程作业成本高,效益开发矛盾突出。展望未来,二氧化碳压裂技术下步将对标非常规油气藏体积压裂作业模式,使其在作业规模、投入产出方面能够达到与其相当的水平。重点工作包括:加速核心技术升级、加快建设以二氧化碳压裂为核心的全碳链的绿色示范工程、探索CCUS+二氧化碳压裂的新模式、评价二氧化碳压裂的碳埋存潜力及建立健全技术标准,推动技术成果转化,实现产业化。