基于正则化约束的方位伽马成像测井分辨率提高方法

随钻方位伽马测井可以用于地层放射性强度分析及地质导向、储层界面识别,但受到统计误差的影响非常大,曲线和成像分辨率不高,特别是在对比度不高的地层中,这种影响更明显。为了提高随钻方位伽马测井的成像分辨率,提出一种基于仪器响应特性对方位伽马数据进行正则化处理的方法,以获得更准确的地层放射性强度。首先根据探测器响应原理,采用数值模拟和实验方法得到方位伽马测井的响应灵敏函数,并验证得到的灵敏因子的准确性。然后,通过构造正则化计算公式、调整计算参数对测量的原始方位伽马数据进行处理。结果表明:经该方法处理后得到方位伽马曲线的聚焦性能、对比度得到提高,避免了过去使用线性求解方法所导致的过拟合问题,且伽马成像分辨率有显著增强,薄层识别能力也得到一定改善。该方法能够提供更加准确和清晰的成像结果,提高仪器的地质导向能力和储层钻遇率。

渤海湾盆地东濮凹陷天然气成因及分布特征

针对东濮凹陷高热演化程度区天然气成因复杂,天然气富集规律及勘探潜力认识不清等问题,文中利用聚类分析、生烃模拟实验等手段,对天然气成因类型及分布特征进行了研究。研究结果表明:东濮凹陷存在油型气、煤成气及混合气3大类天然气。其中:油型气包括低熟油型气(Ro介于0.5%~1.2%)、中熟油型气(Ro介于1.2%~1.6%)和高熟油型气(Ro介于1.6%~2.0%),依次分布于构造顶部、斜坡带、洼陷带;煤成气Ro介于2.0%~3.0%,包括源外高熟煤成气和源内高熟煤成气;而混合气主要分布在高热演化烃源灶的大断裂周围。通过对主力生气区分析发现,油型气和煤成气对应的烃源岩主力生气深度分别介于4000~5000,5000~7000 m,空间上具有接力特征。东濮凹陷天然气富集程度与生烃洼陷的热演化程度关系密切,中、高热演化洼陷(Ro介于1.0%~3.0%)将是渤海湾盆地和东濮凹陷未来天然气勘探的重点领域。

印支造山带:Song Chay构造带

印支运动是二十世纪初法国地质学家根据越南北部晚三叠世大规模角度不整合所提出。越南北部的Song Chay构造带作为印支造山带概念的提出地,记录了大量经典的印支造山相关的信息,是理解印支造山带构造演化的关键地区。本文在课题组对Song Chay地区十多年研究基础上,结合前人研究成果,系统厘定了Song Chay构造带的几何空间格架、运动学特征及其演化过程。详细的野外地质考察表明,Song Chay构造带从SW向NE依次可以划分成:新生代的大象山单元、代表缝合带的Song Chay蛇绿混杂岩单元,以及越南东北部褶皱冲断系统。其中蛇绿混杂岩单元和褶皱冲断系统中发育NE-SW向矿物拉伸线理,并具有顶部向NE方向的剪切变形特征,指示了Song Chay洋壳向SW的俯冲以及向NE的逆冲过程。精确的年代学工作表明,Song Chay蛇绿混杂岩中斜长花岗岩的结晶年龄为356.4±2.9Ma,表明至少在早石炭世Song Chay洋就已经形成了成熟的大洋地壳。褶皱冲断带内部的低温年代学数据约束了顶部向NE的剪切变形年龄在250~245Ma之间,表明为华南和印支板块碰撞时间。另外,Song Chay蛇绿混杂岩基质中碎屑锆石物源研究表明,Song Chay蛇绿混杂岩基质中碎屑锆石主要是来自于俯冲的华南板块,只有很少一部分来自印支板块,因此推测Song Chay洋可能为一个十分有限的小洋盆。构造几何学、运动学以及碎屑锆石物源研究表明,在Song Chay构造带内的“滇-琼缝合带”两侧构造特征可对比,并未因“滇琼洋”的闭合而造成差异。因此,我们认为“滇-琼缝合带”并不能代表一个大洋。根据我们及前人的构造学、岩石学、年代学工作,建立了一个初步的Song Chay洋从晚石炭世至中三叠世的构造演化模型:(1)310~270Ma,Song Chay洋开始向SW俯冲到印支板块之下,此时岩浆弧并不发育,蛇绿混杂岩物源主要为华南板块;(2)270~250Ma,Song Chay洋继续俯冲,此时弧岩浆岩大量发育,蛇绿混杂岩同时接受弧岩浆岩及华南板块碎屑物质;(3)250~245Ma,Song Chay洋闭合,华南板块与印支板块碰撞;(4)245~230Ma,印支造山带进入碰撞后伸展阶段。

差压步进钻头提高破岩速度原理及现场试验

井底岩石承受较大的原地应力作用,且随着井深增加原地应力呈增大趋势。原地应力的存在增加了岩石的压实程度,导致岩石坚硬、可钻性差、研磨性强等问题,成为破岩工具切削效率低、使用寿命短和钻井速度慢的最主要原因之一。针对此背景,提出释放井底部分原地应力弱化地层抗钻特性提高破岩速度的理念,研发一种可释放井底部分原地应力弱化地层抗钻特性且能够集中钻压强化攻击能力的差压步进钻头,该钻头充分利用钻井过程中的井底钻压波动,实现扩眼钻头与领眼钻头钻压动态分配及钻进过程交替进行的目标,通过弱化地层、强化攻击及转化振动三重效果提高破岩速度。为验证差压步进钻头的应力释放效应,建立三维流固耦合的阶梯井底应力场模型,并在江苏油区某区块砾石层井段开展3口井的实钻试验。结果表明:阶梯井底能够使阶梯处岩石更易破碎;小直径领眼钻头应力释放效果较好;随着地层深度的增加,差压步进钻头应力释放效果更加显著,应力释放比约为60.2%;差压步进钻头提速效果显著,砾石层钻速较牙轮钻头提升可达161.89%,最高提速318.11%。

岩土材料中冰分布状态的冷冻电镜表征方法

为从微观角度定量描述冰在岩土材料中的分布特征,基于冷冻电镜技术提出了一种微观尺度的实验表征方法。针对不同冰饱和度人造岩芯样品的二次电子图像和能谱分析图,通过元素含量分布、升华前后图像对比确认了冰在岩土材料中的分布状态。随着冰饱和度的增加,骨架孔隙被冰填充、骨架颗粒表面被冰包裹区域增大,样品断面更密实平整,岩土骨架的堆积结构特征变弱。在背散射电子图像中,冰的图像比岩土骨架亮度低、灰度高,基于此构建了冰饱和度的数字图像计算方法。该方法计算的升华前冰饱和度与样品预制冰饱和度偏差小于5%,验证了其可靠性。

冲旋步进钻井提速方法的井底裂纹拓展特性

针对深部地层井底岩石硬度高、强度大和应力集中现象导致的岩石可钻性差、破岩效率低和使用寿命短的问题,提出旋冲钻井和差压步进破岩方法相结合的冲旋步进钻井提速新理念。为了研究冲击作用下差压步进钻头破碎地层岩石的裂纹拓展规律,采用有限-离散元(FDEM)方法建立了球齿冲击三维薄板模型,开展了球齿在不同冲击能量、冲击位置及岩石种类等条件下的冲击破岩过程模拟,获得了阶梯型井底岩石在冲击作用下的裂纹扩展规律。研究结果表明:由于阶梯面的存在,球齿在冲击作用下对阶梯型井底造成的预损伤区域比常规井底更大,冲击位置靠近阶梯面的裂纹扩展效果更好;双球齿冲击阶梯井底容易形成较大范围的岩石破碎区,降低了破碎阶梯井底地层岩石的难度;球齿冲击过程中对青砂岩造成的预损伤区域比花岗岩大,在冲击能量相同的情况下球齿冲击破碎花岗岩更为困难。利用冲旋步进钻井方法理论上可以进一步提高难钻地层钻井速度,但具体效果需要经现场试验及优化。所得结论可为深部难钻地层钻井速度的提升提供新的思路。

岩性元素扫描测井在准确识别岩性中应用

对于非常规储层和复杂岩性储层,利用常规测井曲线准确识别岩性、求取地层参数比较困难,元素扫描(Litho Scanner)测井通过对地层中元素的直接测量,能够提供地层中元素含量,对于特定的岩石(碎屑岩、碳酸盐等),可以通过元素含量计算地层中不同矿物组分的含量,进而进行对岩性的准确识别,识别出地层中绿泥石、蒙脫石、伊利石、钠长石、石英、方解石、白云石和黄铁矿等地层矿物及其含量,完成地层岩石矿物的评价。

国内外氦气产业现状与发展趋势

氦气作为关系国家安全和高新技术产业发展的战略性稀有气体资源,在科学研究、医学、航空和其他高科技行业均有着不可替代的作用。近年来中国氦气供应持续紧张,为了进一步降低氦气对外依存度,缓解国内氦气供应的严峻形势,防止将来氦气供应受制于人,通过广泛文献调研和数据整理分析,对国际上主要产氦国氦气勘探开发成果、提氦产能建设与供需形势进行了总结和梳理,综述了国外氦气资源分布、产量、市场发展现状和存在的问题,深入剖析了中国氦气产业发展现状和面临的问题与挑战。研究结果表明:①中国氦气对外依存度极高,供应长期依赖进口,绝大部分进口资源掌握在美国、卡塔尔、澳大利亚等外商企业手中,在市场供应上上述国家占据绝对优势地位;②中国氦气资源安全形势严峻,建议油公司高度重视氦气资源潜力评价和开发可行性研究,把氦气作为现有油气资产的重要补充,加强国内外富氦天然气藏勘探和开发力度,氦气产业将具有广阔的发展前景;③构建多元化氦气供应体系,缓解国内氦气供应的紧张局面,有效应对氦气市场变化,防止被恶意限制供应。

东营凹陷低渗透岩性油藏储层非均质性特征及水驱剩余油分布规律

中国低渗油藏潜力巨大,受控于地下储层特性及开发技术水平,目前采出程度偏低。以东营凹陷H67块沙二段的低渗透岩性油藏为例,运用地震、测井、岩芯、分析化验及生产动态资料,分析了低渗透岩性油藏的储层非均质性特征,描述了其对注水开发的影响,阐明了剩余油的分布规律。研究表明,低渗透油藏储层孔喉半径小,平面与层内非均质性强,主要体现在稳定展布的夹层及韵律砂层渗透性相差大,平面上砂体及物性展布有明显的方向性;受控于储层非均质性,低渗透岩性油藏注水开发中存在地层能量不足、单井日液量低及平面水驱不均衡等特点,水驱后剩余油储量丰度依然较大,剩余油主要富集在层内及平面储层厚度大、物性差的区域。以上成果及认识对低渗透岩性油藏的开发具有重要的指导意义。

松辽盆地东南部伏龙泉地区登娄库组致密储层特征及优质储层主控因素分析

前人对松辽盆地东南部伏龙泉地区登娄库组致密储层的相关研究较为薄弱,制约了该区油气勘探开发工程部署。笔者采用岩矿鉴定、扫描电镜、矿物X射线衍射分析、常规压汞等技术,对其物性特征及优质储层主控因素进行详细研究。结果表明:致密砂岩碎屑颗粒组成总体特征为Q_(30.3)F_(34.3)R_(35.4),成分成熟度和结构成熟度均较低;储层以原生粒间孔和溶蚀孔隙为主;以低-特低孔、特低渗--致密为主,孔喉整体较细,主要为亚微米级和纳米级孔喉。综合常规压汞特征,致密储层分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类;优质储层主控因素主要包括有利岩性(粗粒碎屑岩和分选较好的细砂岩、粉砂岩),有利沉积微相(边滩、心滩和决口扇微相),有利微观孔隙结构(相对粗孔喉半径及高可动流体饱和度)。

泌阳凹陷页岩油水平井随钻定测录导一体化模式探索

水平井是油藏开发实现少井高产、一井多靶、降本提效的主要手段之一,但泌阳凹陷核三段页岩油藏地质条件复杂,不利于水平井钻井提速提效。文中以地震、测井、录井及分析化验资料为基础,通过对泌阳凹陷核三段页岩油藏地质特征剖析,梳理了页岩油水平井钻井施工难点,从一体化组织运行、一体化协调施工及一体化支撑保障等方面阐述了泌阳凹陷定测录导一体化模式的探索及应用。研究表明:泌阳凹陷核三段页岩油层存在局部微构造及断层发育、地层倾角变化快等特点,同时其地震资料品质差。这些导致钻井施工中靶点预测及井眼轨迹调整难度大,影响随钻资料评价的准确性。通过优选定向系统、钻具组合及高效钻头,应用正反演结合测井数据及校正后的元素录井资料综合评价,实现了井眼轨迹优化着陆及长水平段持续追踪。随钻定测录导一体化模式在YYY1HF井进行了应用,提高了机械钻速,目的层钻遇率达100%,助力了区域页岩油水平井优快钻井,对于水平井优快钻井技术的发展及页岩油高效开发具有重要的意义。

三轴各向异性层状介质磁偶极子源电磁场递推算法及应用

为快速、精确模拟复杂三轴各向异性介质中的电磁波测井响应规律,研究了一种适用于水平层状地层的磁偶极子源电磁场伪解析递推算法。该算法通过双重傅里叶变换,将空间域的三维电磁场正演转换为一系列对一维谱域场的求解,将地层上、下界面位置引入谱域电磁场通解公式,克服了传统方法存在的数值溢出问题;进一步利用传播矩阵方法,递推获得各个地层界面处的幅度系数;针对积分核函数存在的强烈振荡问题,提出了一种双重正余弦数值滤波积分方法,实现了谱域到空间域电磁场的准确、快速转换。模拟结果表明:三轴各向异性导致电测井响应更为复杂,传统各向异性电测井解释模型不再适用。新递推算法是复杂各向异性储层测井响应分析的基础,也为电性参数准确提取和精准地质导向提供了正演手段。

渝东北五峰组—龙马溪组黑色页岩有机质富集主控因素

为了查明渝东北地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相黑色页岩有机质富集的主控因素,以地层发育完整的城口月亮坪剖面为例,对采集的27件页岩样品进行总有机碳质量分数(TOC)、主量和微量元素测试,全面分析了V,V/Al,U,U/Al,Mo,Mo/Al氧化还原评价指标,P,P/Ti,Ba,Ba/Al,SiXS古初级生产力指标,CIA古气候指标,Al,Zr,Zr/Al陆源碎屑通量指标等影响有机质生产和保存的地球化学指标。研究表明:城口地区五峰组沉积早期气候温暖潮湿,中—晚期开始变冷,到末期转变为寒冷干旱气候,随后的龙马溪组沉积时期整体回暖;伴随着气候变化,较高的P/Ti,Ba/Al,SiXS指示五峰组—龙马溪组整体表现出高的古初级生产力,仅在龙马溪组沉积晚期有所降低。五峰组沉积早期高的古初级生产力为有机质富集提供了丰富的物质基础,但贫氧条件不利于有机质保存;龙马溪组黑色页岩段沉积时期,有机质富集的主要因素是高的古初级生产力,但在下部沉积时期,水体中贫氧—缺氧条件对沉积物最终积累中—高的TOC起到重要作用,而在中—上部沉积时期,以黏土矿物为主的碎屑通量对有机质保存起到不可忽视的作用。

地堑型盆地陆棚三角洲全息地层学

地堑型盆地陆棚三角洲全息地层学研究需要进一步深入,以国外典型陆棚三角洲为例,基于经典层序地层学理论,结合地震反射终止关系识别和划分三级层序和体系域,建立层序地层格架;基于旋回地层学理论,利用小波变换、频谱分析和反傅里叶变换滤波等方法识别钻井自然伽马曲线蕴含的米兰科维奇旋回,结合地质年代基准点,建立绝对天文年代标尺;综合年代地层、岩石地层、磁性地层、层序地层、旋回地层和地震地层共同建立全息地层格架,提出地堑型盆地陆棚三角洲层序界面定年方法和建议。结果表明:新近系可以划分为5个三级层序和15个体系域。以23.03 Ma为基准点,CS1、CS2和CS3层序的顶界面绝对地质年龄分别为13.93、9.13和2.13 Ma,其最大海泛面对应的绝对地质年龄分别为20.03、12.13和6.13 Ma。针对地堑型盆地热坳陷期陆棚三角洲向海进积并横向生长的特点,全息地层学研究建议结合磁性地层定年和全球海平面曲线,在层序格架的约束下利用钻井的旋回地层计算削截顶面的地质年龄,如果与磁性地层年龄基本相符,则与钻井削截顶面最近的斜交层序界面便代表着真实的等时界面。

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区井漏地质机理分析

鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区钻井过程中频繁出现井漏现象,为了研究搞清楚井漏产生的地质机理,采用杭锦旗地区的钻井、录井、测井等资料,开展了研究区井漏高发层位、区域、漏失特征等因素的分析。分析研究结果表明:研究区井漏区域主要位于刘家沟组泥岩、下石盒子组储层以及元古界顶部风化壳,漏失机理主要为刘家沟组泥岩本身易破碎,承压能力差,漏失层位主要受断层、褶皱以及风化壳产生的裂缝控制;下石盒子组储层受断层影响,发育高角度裂缝;元古界顶部风化壳附近裂缝发育。基于井漏发生的地质机理提出了以下几种预警方法:井漏大数据分析法、复杂构造识别法、储层改造分析法,对于预防井漏有积极作用。

川西地区雷四段海相碳酸盐岩地层录井综合评价方法

川西地区雷四段储层溶蚀孔径小,孔隙度低,特征复杂,气测录井显示微弱,常规录井方法难以可靠评价。通过综合应用元素录井与工程录井进行定性评价,引进RoqSCAN技术分析岩石孔径与面孔率,建立岩石密度与孔隙度的计算模型,定性与定量评价结合建立综合评价标准,最终形成了地层综合评价方法,并在川西地区雷四段7口井进行应用,解释符合率85.71%,为测试选层提供了依据。

基于模糊PID控制的石油钻井电机控制系统

为保证石油钻井电机按照指定转速完成钻井作业,设计了基于模糊PID控制的石油钻井电机转速控制系统。系统上位机通过RS-232驱动芯片将控制指令与参数传输至DSP控制模块,DSP控制模块通过中央处理器启动增量式光电编码器跟踪电机实际转速,并结合实际转速调整控制指令后,转换成电机转速控制执行指令下达至电机速度调节器,基于模糊PID控制的电机转速控制方案控制石油钻井电机转速。实验结果表明:采用所设计系统进行控制,不论是空载工况还是负载工况,石油钻井电机都可按照指定转速运行,且转速多次切换均不存在超调问题,切换时间与转速值都与控制指令要求一致。

水平井缝洞储层双侧向测井响应数值模拟分析

缝洞是碳酸盐岩储集体最主要的储集空间,正确认识缝洞储层双侧向测井响应规律,对于利用双侧向测井资料准确评价缝洞具有重要作用。应用三维有限元法结合COMSOL软件对等效缝洞地层模型进行双侧向测井响应数值模拟,分析了水平井条件下洞穴尺寸、洞穴充填物和基岩对双侧向测井响应的影响。分析结果表明:1)对于单一充填洞穴,不同角度过井眼洞穴双侧向电阻率测井响应特征完全一致;2)随着洞穴半径增大,深侧向和浅侧向测井视电阻率值迅速下降,且深侧向电阻率值大于浅侧向的,两者呈明显正差异;3)深侧向和浅侧向测井响应均随基岩电阻率增大而增大;随着洞穴半径增大,浅侧向测井响应随基岩电阻率变化的幅度变小;4)对于双层充填洞穴,深浅双侧向电阻率在填充物界面处受井斜角的影响较大。深侧向电阻率在低阻介质一侧随井斜角增大而增大,在高阻介质一侧随井斜角增大而减小。浅侧向电阻率在高阻介质中随井斜角增大而减小,而在低阻介质中,浅侧向电阻率受洞穴尺寸和井斜角的影响较复杂。水平井条件下,深、浅双侧向电阻率都无法区分不同填充物电阻率,而是反映介于2种填充物电阻率之间的单一介质电阻率。

ICP测定油田水中金属离子研究及应用

在油气田勘探开发过程中,对油田水进行组分分析是开展地化实验的重要内容。随着气田规模扩大,提高油田水分析效率尤为必要,因而需要利用最新分析技术,不断优化实验方法。ICP是近年来发展较好的光谱仪器,使用范围广,用于油田水组分测定还少有文献报道。本文主要以油田水为例,新建ICP法对K+、Na+、Ca2+、Mg2+进行分析,并对检出限、精密度、加标回收率等因素进行了讨论。同时通过不同方法的比对,参加中实国金实验室的能力验证,确定了ICP测油田水中金属元素方法准确、快速、稳定、灵敏度高。在实验室承担川西地区油田水检测中,应用较好,为后续开展油田水化学特征研究奠定基础。

川西坳陷新场构造带须二段致密砂岩储层特征及综合评价

川西坳陷新场构造带须二段发育厚层含气的致密砂岩储层,开展其储层特征、有利区综合评价和有利层段优选研究,对于深化该区须二段储层地质认识具有重要的指导意义。文中运用岩石薄片、X射线衍射、扫描电镜、成像测井等分析测试方法,明确了新场构造带储层基本特征和天然气成藏机制,并开展了有利区综合评价和有利层段的优选。研究结果表明:川西坳陷新场构造带须二段以岩屑砂岩为主,砂岩具有特低孔、超低渗的特征,局部裂缝较为发育,发育低孔高渗储层;川西坳陷新场构造带油气经历了多幕次的充注而聚集成藏,平面上新场构造带表现为整体含气,近烃源断层区域成藏富集的特征,须二上亚段和下亚段含气性较好;在充分考虑储层含气性的基础上,纵向上单井分析结果SiO_(2)含量高、脆性指数高、破裂压力小的层段为川西坳陷须二段测试有利层段。研究成果为川西坳陷须二段致密砂岩气的规模勘探和测试选层提供地质依据。