一种新的油气管道泄漏信号检测方法研究

针对管道模式识别模型效率低下、准确率不足的问题,提出一种新的管道泄漏检测方法。首先利用信号能量熵突变情况对泄漏引起的信号跳变进行有效捕捉,其次利用变分模态分解(VMD)进行去噪处理,还原信号真实动态特性。基于熵特征提取去噪信号的动态特征段,并将提取的特征向量输入改进差分进化算法(IDE)优化的支持向量机(SVM)识别模块种,实现泄漏信号的辨识。实验结果表明,与GA-SVM和PSO-SVM方法相比,IDE-SVM方法有效提高了分类识别准确率,准确率达到96.6667%。

静态流动单元划分方法研究

流动单元指一个受砂体及其内部因受边界限制、不连续薄隔挡层、各种沉积微相界面、小断层及渗流率差异等造成的渗流特征相同、水淹特征一致的储层单元。本文以渤海湾盆地某油田为例,综合考虑沉积环境、储层宏观特征、储层微观孔隙结构与流体流动特征等参数,对研究区储层进行流动单元识别与划分,通过参数优选后,选择与水淹程度相关性较好的岩相类型、泥质含量、渗透率、流动带指数与电阻率下降率作为识别参数,主要分为4类静态流动单元,不同类型流动单元具有不同的水淹特征,由于河道砂体整体呈现正韵律,在河道下部往往发育物性较好的Ⅰ类静态流动单元。

致密储层压驱焖井阶段渗吸机理分子模拟研究

针对致密储层开发中存在的天然地层能量衰减快、驱替相有效波及体积不足等难题,考虑将压驱与焖井相结合的高效开发技术应用于致密储层.基于分子动力学方法从微观作用力角度分析致密储层压驱渗吸机理,进行致密储层压驱过程溶质动态迁移表征,并从分子尺度对渗吸阶段进行划分.采用分子模拟方法,构建致密储层壁面-油相-驱替相三相体系,分别从体系弛豫特征、浓度分布及扩散能力和介质间相互作用能等方面分析常规水力压裂后常压驱替条件和压驱高压条件渗吸过程特征性差异,从分子尺度阐释致密储层压驱渗吸机理.研究表明:相对于常规压裂后驱替而言,压驱条件下,驱替相分子扩散系数提高20.06%,与孔隙壁面的相互作用能提高2.3倍;驱替相分子吸附层数增加,油相解吸效果更为明显,渗吸换油效率提高38.73%.此外,渗吸效率随储层温度变化的过程存在峰值,具有先上升后降低的特征;且受到壁面润湿性的影响,壁面亲水性越强渗吸效率越高.从分子尺度将焖井渗吸过程划分为3个阶段:水分子优先靠近壁面;驱替相流体与油相分子竞争吸附,将吸附态油相剥离为游离态,使其远离壁面;压驱液溶质分子进入初始油相范围,进一步置换油相,提高渗吸效率.压驱技术高压注入压驱剂可快速补充地层能量,扩大驱替相流体波及体积并提高洗油效率,在二者的协同作用下可大幅度提高渗吸驱油效率.该项研究可为致密储层高效开发提供理论参考.

基于MobileViT的岩石薄片图像岩性识别方法研究

岩石薄片图像中包含了大量肉眼无法观察到的地质特征信息,对岩石薄片图像的岩性识别结果为后续的石油勘探和开发奠定了基础。针对岩性识别数据集不均衡、识别模型参数多等问题,提出一种改进的轻量化MobileViT模型,该模型针对涵盖了90%以上常见岩性的岩石薄片图像进行建模分析。首先,为使模型更好地学习到每类岩石薄片图像中所包含的独特特征,对数据集进行数字增加。其次,使用GELU替换MobileViT中MV2模块中常规ReLU6,从而作为该模块的激活函数,有效解决神经元死亡的问题,提升模型的收敛速度。最后,划分训练集和测试集,使用余弦退火算法自动更新学习率,以迁移学习加速训练过程,实现岩石薄片图像中针对岩性的自动识别。实验结果表明,改进后的MobileViT对岩性识别的准确率达82.9%,模型的参数仅为7.66M,通过实例验证该算法具有较好的鲁棒性。

钯薄膜光纤光栅氢气传感器的研究

在长距离管道输氢过程中,氢泄漏的精确本安监测是氢能安全输送的关键。基于光纤布拉格光栅(FBG)传感技术,采用磁控溅射方法溅射钯金属氢敏薄膜,实现了氢泄漏传感器的制备。在此基础上,首先开展光纤光栅腐蚀前、后光栅波长漂移对照实验,结果表明:腐蚀后的光纤光栅可以显著提高传感器的灵敏度;然后研究了氢浓度在0%~5%时,不同薄膜厚度对FBG氢气传感器波长漂移量的影响规律;最后开展了不同氢浓度下的FBG氢气传感器响应重复性实验及温度补偿实验,结果显示该传感器能够有效、准确地进行氢浓度测量,灵敏度达到12.20 pm/%,且重复性良好。

基于Stacking集成学习的声波时差测井曲线复原研究

声波时差测井曲线在石油勘探中发挥着不可或缺的作用,但是受地质或仪器的影响,经常会出现部分甚至完整的声波测井曲线缺失的情况。针对这一问题,提出了一种基于Stacking集成学习的声波时差测井曲线复原方法,该模型使用随机森林(RF)、梯度提升决策树(GBDT)、轻量梯度提升机(LightGBM)和极限梯度提升(XGBoost)作为基学习器,支持向量回归(SVR)作为元学习器,同时采用5折交叉验证的方法。实验选取了大庆油田某区块的实际测井数据,分别进行了同井和异井间的缺失声波时差测井曲线复原实验,结果表明,所提方法比单一模型预测更加准确,验证了此方法的可行性。

基于改进经验小波变换的海洋平台结构模态参数自动识别方法

针对经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)方法在处理低信噪比信号中频谱分割边界容易产生误判的问题,提出了一种改进经验小波变换(improved empirical wavelet transform,IEWT)的结构模态参数自动识别方法。首先计算信号的互功率谱矩阵,采用奇异值分解(SVD)及尺度空间(SSPP)方法确定频谱的分割边界,将信号分解为若干固有模态函数(IMF)分量,再结合随机减量技术(RDT)和希尔伯特变换(HT)实现模态参数的自动识别。使用IEWT方法对自由振动响应信号及ASCE Benchmark模型信号进行模态参数识别,并分别与EWT方法、基于自回归功率谱的经验小波变换(AR-EWT)方法及小波变换(WT)方法进行对比,结果表明IEWT方法能够自适应确定频谱分割边界,对结构的频率及阻尼比等模态参数具有较高的识别精度;进一步将该方法应用到实验室海洋平台模型的模态参数识别中,证明该方法可用于复杂噪声环境下的低频结构的模态参数识别。

基于D-P准则的天然气水合物井壁稳定性研究

钻井过程中,钻井液对水合物地层产生热交换作用,同时钻井液侵入会影响水合物稳定,两者均引起井周应力场变化,导致井壁坍塌等复杂情况,严重制约着天然气水合物资源高效开发。基于线性热弹性多孔介质理论建立了热流固耦合的水合物斜井井周应力模型,引入欧拉变换考虑三维地应力大小和方向的随机性,采用D-P准则强化中间主应力对水合物井壁稳定的影响,并开展了井斜角/方位角、水合物饱和度、井壁渗透性以及钻井液温度等因素对水合物井壁稳定的研究。研究结果表明:井斜角对井壁的稳定性具有更大的影响,井斜角每增加30°坍塌压力变化0.155 MPa,方位角每增加30°坍塌压力变化0.112 MPa。水合物从高到低饱和度的分解过程,前期地层强度缓慢降低,后期快速降低。水合物地层的有效孔隙度增加使得钻井液侵入量增加,致使地层有效应力降低,导致地层的变形和破裂,增加井壁失稳风险。水合物地层对高于相平衡温度(285 K)的钻井液较为敏感,每升高1 K坍塌压力当量密度约增加0.0069 g/cm^(3),相反则表现较为迟钝。在进行钻井作业时,选用合适的高抑制性、低温钻井液有助于控制水合物的分解以及减少钻井液侵入,进而降低水合物井壁失稳风险。研究结果可为天然气水合物井壁稳定性研究提供参考。

湖盆细粒沉积岩纹层形成机制及影响因素研究进展

【意义】细粒沉积岩纹层是半深湖—深湖盆内地层中可分辨的、最基本的沉积单元结构,单层厚度一般小于10 mm,其物质组分、连续性和几何形态对于恢复古环境变迁和沉积模式具有重要的作用。伴随着非常规油气革命的发展,众多学者发现湖盆纹层种类丰富、形成机制复杂以及受控因素繁多,且对页岩油气富集、开发生产效果等方面产生重要影响,因此深化细粒沉积岩纹层结构研究可对非常规油气研究和应用提供指导意义。【进展】前人发现、识别、研究纹层成因的过程中分别厘定了黏土矿物纹层、长英质纹层、钙质纹层以及有机质纹层的成因机制,总结了不同环境条件下与优先发育纹层种类的耦合关系,阐述了单因素对纹层的控制作用,并认为细粒凝絮反应是纹层高水动力成因的解释理论,打破了纹层只能成因于静水条件下的连续悬浮沉降的常规认知。【结论与展望】湖盆纹层沉积过程的影响因素可归类为古气候因素、古地理条件、古地质事件和其他因素共四类,且不同影响因素在纹层沉积过程中可能发生相互促进或相互抑制的现象,不同因素组合主控纹层的物质成分、连续性、几何形体等特征。最后提出包含多因素组合作用下的纹层机理模型建立和利用完善模型对纹层状地层精准反演是未来主要的探究方向。

活性MoS_(2)纳米片剥离油膜机理研究

纳米材料可以提高原油采收率,但目前对于纳米材料的研究主要集中在球形纳米材料的性能上,对于二维片状纳米材料的研究甚少。自主合成了两亲性MoS_(2)片状纳米材料(活性MoS_(2)纳米片)用于大幅度提高水驱后原油采收率,针对活性MoS_(2)纳米片在固体表面上的铺展规律进行系列研究,阐明了活性MoS_(2)纳米片对固体表面油膜的作用机理。基于气-水-固相接触角的测量,明确了油湿性石英片在活性MoS_(2)纳米片驱油体系中浸泡120 h后,水滴平衡接触角保持90°不变,石英片表面由油湿转变成中性润湿;地层水和质量分数为0.15%的SiO_(2)纳米流体均无法使油膜在固体表面产生楔形膜,而质量分数为0.005%的活性MoS_(2)纳米片驱油体系可在油-水-固接触区域形成明显的楔形膜,产生结构分离压力,最终剥离固体表面油膜。研究发现,在质量分数为0.005%的活性MoS_(2)纳米片驱油体系中,油膜在固体表面的收缩过程中会形成内、外两条接触线,内、外接触线的收缩速度分别是0.6617×10^(-5)和8.5817×10^(-5)cm/s;从热力学角度计算出油膜在收缩过程中油-水-固混合体系Gibbs自由能的增量呈负增长,证明油膜在活性MoS_(2)纳米片驱油体系中的收缩是自发进行的。该项研究成果说明质量分数为0.005%的活性MoS_(2)纳米片驱油体系具有高效的驱油能力。

纳米流体提高采收率机理研究现状

与传统的表面活性剂和聚合物溶液相比,纳米流体驱油是一项新的提高采收率技术,但目前机理研究成果较为分散,缺少系统性。因此,结合国内外纳米流体研究情况,总结纳米流体主要提高采收率机理,指出了纳米流体目前所面临的研究难点,展望了纳米材料在今后的攻关方向。研究表明:纳米流体提高采收率机理包括降低油水界面张力,在油水固三相区形成楔形膜,产生结构分离压力,改善流度比扩大波及体积,改变岩石润湿性,增强泡沫稳定性,降低注入压力和选择性调堵孔道;今后可从提高纳米流体稳定性、降低纳米流体成本、提高采收率机理协同性研究以及开发高效纳米驱油体系等方面进行深入探索。该研究为大规模推广纳米流体在提高采收率方面的应用提供了理论基础和实验依据。

海上油田井间连通性识别方法研究

与陆上油田相比,海上油田油水分布更复杂、储层非均质性更严重,注水开发中后期出现存水率低、注水效率低的问题,亟需精准高效的水驱调控技术改善水驱开发效果、提高油气采收率。井间注采连通性的精确识别与表征,是海上油田潜力分析和综合治理方案制定的重要基础,基于井间连通性定量评价的动态分析和流场表征能够为解决注采井网不完善、存水率和储量动用程度低等瓶颈问题提供有力的依据。分析了连通性识别方法的基本原理和特点,论证了其在海上油田的适用性,提出了基于注采数据的反演模型法在海上油田条件下的技术优势,明确了该方法未来的改进方向。

3D点云数据处理方法研究进展

点云是理解三维场景的重要形式之一,3D点云在海洋平台逆向建模、海底地形测绘、深水浮式结构系泊系统损伤测量及海底管线可视化等方面都有着重要应用。基于此,文中梳理了点云数据处理方法,将其分为传统处理算法和基于深度学习方法两大类;传统处理算法从滤波、对象识别与分类和配准3方面进行了介绍总结;基于深度学习方法从点云、体素化和多视图3方面进行了介绍总结。对各种算法的优缺点进行了归纳对比,并展望了3D点云处理技术未来的发展趋势与方向。

致密储层孔隙结构对渗吸的影响研究进展

随着传统油气资源的逐渐枯竭,以致密油资源为代表的非常规油气资源在能源开发和利用方面具有越来越重要的地位。然而,相较于常规储层,致密油储层的孔隙结构非常复杂,其孔隙尺寸分布广泛、孔隙类型多样且孔喉发育,这些因素给致密油储层的开采提出了极大挑战。对致密油储层的孔隙结构及其自发渗吸机制进行深入研究对于提高致密油采收率具有非常重要的意义。基于此,通过文献调研,对致密油储层的孔隙结构和渗吸机理研究进行了综述,从孔隙结构的表征手段、致密油孔隙结构的研究进展、孔隙结构与致密油渗吸机理之间的影响机制等方面进行介绍,并对该领域的研究进展进行了总结和展望。该研究可为致密油储层原油开发提供了借鉴,助推致密油采收技术的发展。

鄂尔多斯盆地临兴-神府地区上古生界致密砂岩成岩作用与成储关系研究

鄂尔多斯盆地临兴-神府地区上古生界致密砂岩气藏具备良好的勘探前景。但在强烈的成岩作用改造下,临兴-神府地区上古生界砂岩储层非均质性强,严重制约了勘探效果。根据铸体薄片和扫描电镜数据,对研究区致密砂岩储层的成岩作用开展了系统研究;基于岩芯孔渗测试,高压压汞测试,表征了研究区致密砂岩的微观孔隙结构;结合探井产气特征,依据水膜厚度法、充注动力法、试气产能法及浮力平衡法确定了研究区致密砂岩储层的理论下限、成藏下限、有效渗流下限和致密上限。结果表明:研究区致密砂岩储层现今正处于中成岩A-B演化阶段,压实和各类胶结作用的差异发育是导致储层非均质强的原因。根据致密储层成岩改造的差异划分出5种成岩相:绿泥石包裹相、溶蚀相、石英胶结相、混合胶结相及致密相。根据成储界线划分出:常规储层、Ⅰ级致密储层、Ⅱ级致密储层、Ⅲ级致密储层。常规储层与Ⅰ级致密储层对应致密上限,常规储层主要包括以绿泥石包裹相和溶蚀相,Ⅰ级致密储层以溶蚀相为主,混合胶结相次之;Ⅱ级致密储层和Ⅲ级致密储层对应有效渗流下限,Ⅱ级致密储层以溶蚀相和混合胶结相为主,Ⅲ级致密储层以混合胶结相和致密相为主。其中常规储层和Ⅰ级致密储层是最具潜力的勘探目标。

负电性高效聚合物降解剂研究及矿场先导试验

针对聚合物驱过程中长期注聚合物导致的聚合物堵塞问题,研发了一种负电性高效聚合物降解剂。采用电子显微镜、Zeta电位仪和多重光散射仪等仪器,研究了降解剂的微观形貌特征、体系稳定性、降解性能和降黏性能,评价了降解剂在多孔介质中的动态降解效果。结果表明:降解剂的最佳用量为质量分数为1.0%,该用量下聚合物降黏率和降解率均能达到95%以上,对聚合物及聚合物胶团的降解能力强,解堵效果明显。该降解剂腐蚀性弱,对井筒和管道损害小。在锦州9-3油田W4-4井开展了注聚合物井解堵矿场试验,验证了负电性高效聚合物降解剂的矿场解堵效果。该聚合物降解剂能够为聚合物驱高效开发提供技术支持。

基于超声波实验研究压力及流体对致密岩石横波衰减特征的影响

我国致密油气储层勘探前景广阔,开采价值高,但其储层岩石具有低孔、低渗、强非均质性等特征,建立储层波响应与岩石物性参数之间的联系仍面临挑战,针对致密储层波响应规律的研究有待深入开展。孔隙流体性质及围压会影响岩石的剪切模量及横波衰减,本文对部分饱和的8块致密岩石在不同围压条件下开展了超声波实验观测,采用谱比法估算岩石的横波衰减。结果显示,横波衰减随围压上升而下降,且饱水岩石的横波衰减大于饱油,饱气状态衰减最弱。气、水部分饱和岩石的测量结果中,岩石样本的横波衰减在中间含水饱和度达到峰值,此外,横波衰减随孔隙度、渗透率上升均有增大的趋势。基于实验测量的岩石物性参数,结合Voigt-Reuss-Hill(VRH)平均、微分等效介质模型和喷射流模型构建了致密岩石衰减模型,分析了不同围压条件下含流体岩石的衰减特征,结果显示,该模型可合理描述横波衰减特征。在完全饱和与部分饱和条件下,模型预测的横波衰减显示出明显的压力及流体敏感性。以样本TS1-19为例,在完全饱和、变围压条件下,模型预测的横波衰减峰值在11.6~69.5范围内,衰减峰值随着围压增大而降低,且峰值频率有向高频端移动的趋势。在部分饱和、围压30MPa条件下,模型预测的横波衰减峰值在15.5~39.8范围内,衰减峰值随着含水饱和度增大而增大,且峰值频率向低频端移动。对于所有样本,以30MPa围压为例,所预测的横波衰减在5.6~38.6范围内,其中在饱和条件下,模型预测横波衰减随着孔隙度增大而增大,随着围压增大而减小;在气水部分饱和条件下,随着含水饱和度的增大,基于模型及Voigt和Reuss边界法预测的横波衰减整体呈增大的趋势,而实验观测到的横波衰减在中间饱和度达到极大值。

无碱复合体系驱油技术研究与应用进展

本文综述了无碱复合体系驱油技术的发展及应用,集中在SP复合驱(无碱)和ASP复合驱(有碱)的机理比较。虽然ASP驱在20世纪90年代取得了显著成果,但其长期应用中出现的强碱结垢、采出液破乳及聚合物黏弹性降低等问题促使研究转向弱碱和无碱驱动体系。分析了SP驱与ASP驱的异同,强调SP驱在提高采收率、降低操作难度及减少储层损害方面的优势,从应用角度阐述了SP驱在低界面张力下通过高黏弹性聚合物和高效表面活性剂组合实现协同增效驱油,有望成为化学驱油技术的重要接替。

基于门控注意网络模型的天然气管道泄漏检测新方法

准确的泄漏检测对维护天然气管道运行安全至关重要。近年来,深度学习已成为天然气管道泄漏检测的常用方法,但由于天然气管道数据具有复杂的时间动态特性,进而导致大多数深度学习方法在识别泄漏类型方面难以取得优异的性能。此外,检测模型的初始超参数选择通常是随机的,这也可能会导致识别性能不稳定。为了提升天然气管道泄漏检测的准确性,提出一种基于麻雀搜索算法的门控注意网络模型(Sparrow Search Algorithm-based Gate Attention Network, SGAN)。首先,为了提取有效且具有鲁棒性的数据特征,采用带交叉熵函数的麻雀搜索算法对门控循环单元的初始超参数进行全局搜索;然后,设计了一种异常注意力机制,通过对数据特征进行加权来放大正常和泄漏数据之间的区分差异;最后,将所提算法应用于天然气管道的泄漏检测。研究结果表明:(1) SGAN模型能够实现模型超参数的自适应优化,并加快了模型的收敛速度,使模型性能更加稳定;(2) SGAN模型通过对正常与泄漏特征进行加权处理,显著提升了数据特征的区分效果;(3) SGAN模型的学习表示能力和泛化能力得到了明显加强,以此提高了对数据的分类性能;(4) SGAN模型能够显著提高天然气管道泄漏检测的准确率和召回率,可减少误报率和漏报率,并且其性能明显优于常规分类算法。结论认为,SGAN模型通过自适应优化和异常注意力机制结合,能精准识别泄漏特征,并快速响应天然气管道中的泄漏情况,有效提升了检测的准确性和可靠性,显著降低了安全事故风险,为天然气管道泄漏检测提供了一种高效、智能的解决新方案。

海洋直接注入CO_(2)封存技术方法综述

人类活动造成的CO_(2)排放是全球气候变暖面临的主要挑战之一。CO_(2)封存有望成为全世界减少碳排放份额最大的单项技术。海洋碳捕获、利用和封存(OCCUS)可以在较短时间内提供最大的碳封存能力,与其他地质封存方法相比更加安全有效。而且,多相态形式的CO_(2)(气态、液态、固态和水合物)可以在海洋纵深尺度上实现直接注入。海洋碳封存是一项发展潜力巨大、优势明显的新兴碳封存技术,是实现大规模碳减排的重要措施之一,具有广阔的应用前景。因此,笔者等系统地阐述了海洋CO_(2)直接注入、封存(OCS)的基本原理、技术现状、监测与评估,以及环境方面的影响,并对高效CO_(2)注入技术,CO_(2)泄漏的检测、防范与补救技术,以及海洋碳封存的生态后效等方面进行了展望。