不同构造单元页岩孔隙结构差异及其油气地质意义——以四川盆地泸州地区深层页岩为例

不同构造单元页岩储层品质、含气性差异明显,构造改造作用对页岩气勘探开发具有控制作用,但关于深层页岩气的构造控制作用机理研究较少,相关认识尚不明确,制约了深层页岩气的勘探开发。为此,通过“岩心—薄片—扫描电镜”多尺度观察、全岩矿物X射线衍射分析、核磁共振等技术手段,对比分析了四川盆地南部泸州地区不同构造单元上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩孔隙结构和储层特征的差异,探讨了不同构造单元页岩孔隙结构差异与储层品质的耦合关系,明确了页岩气产量差异的内在地质原因,落实了构造改造作用下的页岩气勘探开发有利区。研究结果表明:①向斜区页岩主要以有机质孔隙、非构造裂缝为主,孔径大;背斜区页岩孔隙结构被强烈改造,以矿物粒间孔、构造裂缝为主,矿物粒间孔狭长且定向排列,孔径小。②向斜区构造相对稳定,有机质孔隙、矿物粒间孔以及成岩裂缝保存较好,宏孔占比高,储集性能好,含气量和产量高;背斜区页岩储层发育大量构造裂缝与断层,孔隙和成岩裂缝被压实,孔径减小,储集性能变差,含气量和产量低。③距盆缘剥蚀区越远,构造越稳定的单元,保存条件越好,该类构造单元页岩储层越发育,含气量和产量越高,页岩气勘探开发潜力越大。结论认为,构造运动对于压力系统的影响是形成不同构造单元深层页岩孔隙结构特征差异的重要因素,并控制了页岩储层的含气性与产量;向斜区深层保存条件好,远离剥蚀区,为勘探开发的最有利区,该认识可为深层页岩气勘探开发提供技术支撑。

深水钻井导管-软土作用特性与疲劳影响分析

深水钻井过程中,导管承受复杂的水平载荷作用,导管-软土相互作用特性有待深入研究,且软土作用对管柱疲劳的影响规律尚不明确。为此,基于有限元软件建立了深水钻井导管-软土相互作用数值分析模型,研究了黏土和砂土2种地基模型中水平载荷作用对钻井导管产生的剪力、弯矩影响规律。考虑单向循环载荷、双向不对称循环载荷、双向对称循环载荷3种载荷形式,对钻井导管进行疲劳寿命分析。研究结果表明:黏土地基中由于土反力较小,导致导管出现更大的弯矩、剪力,在长期循环应力的作用下将产生严重的疲劳损伤;砂土地基中导管疲劳损伤情况仅存在于浅部位置,且疲劳寿命明显大于黏土地基中的导管模型;当海底浅部地层为黏土时,需要采取措施减小导管顶部水平载荷、改变载荷作用形式以提高钻井导管疲劳寿命。所得结论可为现场作业提供理论支撑。

地铁运行振动对邻近埋地油气管道影响的评价研究

随着城市化的发展,城市地铁与油气埋地管道交叉伴行难以避免。为科学评价地铁运行振动对邻近埋地油气管道的影响,文中基于广州市某地铁线路运行振动监测相关数据,根据油气管道具有高强度、高韧性的特点,考虑了微振动条件下油气管道的疲劳寿命,采用应变为基础的力学准则对振动荷载下的管道进行力学计算与评价。计算结果表明地铁列车运行产生的振动对埋地管道安全影响较小。建议建立地铁运行振动荷载作用下管道智能力学监测预警系统,加强对油气管道完整性状态的跟踪。

归一化标准差法在位场边界识别中的应用

位场梯度归一化标准差法是一种常规的数理统计类边界识别方法,因其能识别不同埋深地质体的边界、增强重力场异常边缘而受到广泛关注。文中阐述了归一化标准差和改进归一化标准差两类方法的基本原理,并通过模型试算分析了两类方法的优势。结果认为,相较于传统位场边界识别方法,归一化标准差法边界识别效果较清晰,而改进归一化标准差法边界更加收敛,分辨率更高。改进归一化标准差继承了归一化标准差法的优势,能够有效提取重力场异常信息,识别的地质体边界位置比实际位置吻合度更高,具有较高的精度和清晰度。最后,将归一化标准差及其改进应用于实际数据的处理中,并与垂向二阶导数、水平总梯度、解析信号以及倾斜角方法的应用效果进行对比分析,其结果清晰地反映出线性分布特征及界线。

正交非线性渗流控制方程

用矢量场论知识,将由福希海默方程等价转化而来的渗流速度关于压强梯度的显式函数代入流体渗流连续方程,对所得方程进行先展开后化简运算,得到正交高速非线性渗流控制方程。正交高速非线性渗流控制方程和正交低速非线性渗流控制方程统称正交非线性渗流控制方程。面对繁琐的正交非线性渗流控制方程,在求其符号解举步维艰的情况下运用矢量场论和微分几何知识对正交非线性渗流进行了流场几何分析,得出新的认识,即"曲渗定理:共形映射不适用于除直流场外的正交非线性渗流场。"为了绕过求正交非线性渗流控制方程符号解过程中的边界条件,应用复势公式和"平面稳态流速场运动学通式"中的度量张量公式,将笛卡尔坐标系内的正交非线性渗流控制方程转换成了既定问题相应势流坐标系内的正交非线性渗流控制方程。鉴于势流坐标系内的正交非线性渗流控制方程依然繁琐,即其曲流场符号解难以直接求得,建议先探寻能间接获得正交非线性渗流场函数的某种未知映射。