弱成岩水合物储层钻井作业扰动效应建模分析

我国海域水合物储量极大,但储层通常埋藏浅、强度低、成岩性差,钻井作业产生的扰动会导致井眼坍塌失稳,影响钻井效率及安全。为此,以南海神狐海域SH2站位为例构建了用于探讨水合物储层钻井作业扰动效应的多场耦合数学模型,并通过钻井液扰动效应试验对数学模型的适用性进行了验证,同时探究了钻井期间近井地带温度、孔隙压力、水合物分解及井眼屈服失稳状况等的扰动演化规律。研究发现:(1)钻井液侵入对近井地带温度的扰动要弱于其对孔隙压力的影响,钻井作业持续不到6 h就可使模型孔隙压力被完全扰动,而钻井24 h仅使井周宽度1.18 m的地层温度受到影响。(2)尽管研究工况下井周水合物最终分解范围达0.408 m,但水合物在钻井初期分解较快,随着钻井作业的持续才会逐渐变缓。(3)近井地带物性参数主要受水合物分解影响,同时随应力变化而改变;水合物分解会使地层强度降低,但会使其孔渗性能得到显著提高。(4)井周塑性屈服区域在钻井过程中会以逐渐降低的速率向外扩展,最终形成环绕井眼且长轴沿最小水平主应力方向的屈服椭圆,最终井眼扩大率达45.96%。研究结果可为深入理解弱成岩水合物储层钻井井壁失稳机制的探讨提供理论支撑。

河套盆地巨厚弱成岩覆盖区地震勘探成像技术应用研究

河套盆地由于快速堆积、欠压实作用等原因,4000~5000m以上均为弱成岩覆盖,地震资料成像精度受到严重影响。针对巨厚弱成岩引起的勘探难题,开展了基于目的层响应特征的可控震源激发信号设计、基于多信息约束的精细近地表建模及全深度Q值补偿、基于大地坐标的近地表类型分区去噪、基于平面属性的断层解释等技术的应用,资料品质得到了提升。通过相关技术的应用,主要目的层频带拓宽了10Hz左右,断面清楚,断点清晰干脆,能够满足地震解释需求,探明了吉兰泰和巴彦两个油田。通过针对性的采集、处理、解释一体化技术的研究,解决了该区域地震波吸收衰减严重、资料信噪比低、复杂构造区成像精度差、储层难以预测等关键难题,可以指导类似地区的勘探施工。

第四系弱成岩泥页岩孔隙结构及物性特征

第四系弱成岩泥页岩具有广泛的生物气勘探前景,对其孔隙结构及物性特征的研究有利于丰富泥页岩生物气藏地质理论。以柴达木盆地三湖地区第四系弱成岩泥页岩为例,通过扫描电镜、岩石薄片、X射线衍射全岩分析、覆压孔渗、气水相对渗透率等实验,系统研究了第四系弱成岩泥页岩孔隙结构及物性特征。结果表明,第四系弱成岩泥页岩主要为黏土质页岩、混合质页岩和长英质页岩3种岩相类型,存在粒间孔、脆性矿物粒内孔、黏土矿物粒内孔、有机质孔等多种孔隙类型。长英质页岩孔径偏大,以微米级孔隙为主。黏土质页岩和混合质页岩以纳米级孔隙为主。第四系弱成岩泥页岩孔隙度峰值分布在15%~30%,渗透率峰值分布在(0.1~10)×10^(-3)μm^(2),覆压条件下孔渗会显著降低。驱替后的残余水饱和度较高,平均58.7%。由于黏土膨胀,减小了有效孔隙空间,降低了气、水流动性,导致两相共流区内的气、水相对渗透率都十分低。

高压气体及弱成岩地层山区铁路综合选线

研究目的:近年来,我国在西部铁路建设过程中的复杂地质问题逐渐显现,西部地区广泛分布的三叠系板岩、新近系砂岩地层极大地增加了隧道建设难度。本文依托新建西宁至成都铁路穿越拉脊山隧道工程,针对高压气体、弱成岩地层等复杂地形地质条件和山区铁路施工运营特点,对复杂地层中长隧道选线及工程问题开展研究。通过对拉脊山地质特征及设置长大隧道工程适应性分析,提出艰险山区铁路选线原则和方法。研究结论:(1)结合工程地质条件和类似工程经验,确定线路方案选择原则,从施工难度与风险、辅助坑道设置、隧道设置和工程投资等方面对比分析了不同方案适应性,结果表明绕避高压气体、最短通过弱成岩地层设隧方案最优;(2)结合工程建设难点,对隧道修建、施工方案、高压气体以及弱成岩地层隧道结构设计等关键问题分别研究,并给出了对应工程措施;(3)本文结论可为后续类似工程建设提供参考。

富水弱成岩地层铁路隧道基底软化处治技术

某铁路隧道穿越主要地层为侏罗系砂岩、泥岩,其中砂岩为主要含水层,泥质胶结,成岩作用差,胶结强度低,遇水浸泡极易软化崩解,导致在隧道施工过程中存在拱脚掏空、基底软化等问题,造成施工困难,施工进度缓慢。针对本地层特点主要采取了洞内降水、基底换填、基底排水等一系列措施,保证了隧道安全有序的贯通。

第三系弱成岩砂岩TBM卡机蠕变机理分析

以引洮9号隧洞为例，利用国际通用的Burgur蠕变模型，对卡机事故围岩蠕变进行了定量分析，分析结果表明，在第三系弱成岩砂岩中围岩蠕变是导致卡机事故的重要原因。卡机段围岩含水率增加了2％左右，强度参数下降了30％～50％，围岩强度的变化使得蠕变加速，卡机风险增加。

横波岩石物理地震随机模拟预测天然气藏分布——以柴达木盆地三湖地区北斜坡为例

柴达木盆地三湖地区北斜坡第四系生物气区是中国最大的生物气区,上第三系为天然气勘探潜力区.第四系地层为弱成岩的疏松砂泥岩薄互层.在以2D地震为主的三湖地区北斜坡预测岩性气藏,利用叠后波阻抗反演及叠前AVO反演预测含气分布难度很大.而综合地质、测井、地震、生产测试等多学科资料,通过对地震道的岩石物理参数进行随机模拟,获得对含气异常比较敏感的地下岩石物理属性体,并分析最敏感的岩石物理属性产气、产水的阈值区间以建立气水识别模式,再利用气水识别模式对岩石物理属性三维模型进行流体置换,最终得到可能的关于生物气藏的三维空间分布特征.利用本文的方法成功预测和落实了上第三系新领域的风险探井.钻探实效表明,该方法适用性强,可以在很大程度上降低天然气藏预测的多解性和不确定性,为进一步优选有利钻探区带、提出可供钻探的目标与井位、缓解该区储量不足的矛盾提供有力的技术支撑.

西宁至成都高速铁路拉脊山选线研究

西宁至成都铁路穿越祁连山脉余脉拉脊山地段,该区域弱成岩工程水稳性地质问题非常突出,尤其是铁路勘察阶段遇到的高压CO2气体,国内尚属首例,可供借鉴的工程经验十分有限。如何科学、经济、安全、合理地进行地质选线及工程设置,成为控制铁路前期线路方案的重难点。本文通过开展地质专题勘察,查明不良地质分布的特征及特性,并借鉴兰渝铁路的施工经验,平面上绕避高压气体的影响,减少通过弱成岩的段落,纵断面上尽量抬高线位,避免弱成岩遇水崩解的发生,有效解决了线路平纵断面的设计难题,可供类似特殊复杂地质条件下线路方案的选择参考借鉴。

河套盆地洼槽区河探1井风险勘探突破及意义

在中国东部断陷盆地发现规模富集油气藏的难度越来越大,通过解放思想、创新认识,在新的地质理论指导下,2018年以来,先后在河套盆地西部陡带吉兰泰构造带、中部纳林湖构造带和北部兴隆构造带取得石油勘探重大突破,相继发现了吉兰泰和巴彦两大油田,揭示了晚深埋、晚生烃、弱成岩、晚成藏的地质发育特征和油气临洼近源富集的成藏特点。2021年,基于洼槽区具有资源潜力大、勘探面积广、构造背景好的有利条件,在兴隆构造带临洼有利构造部署风险探井——河探1井,在6112~6120 m井段试油获302.4 m~3/d高产工业油流,实现了洼槽区碎屑岩领域超深层石油勘探重大突破。分析认为,晚期构造反转叠加大型滑脱断层控圈,晚深埋、弱成岩叠加超高压控储作用以及大型鼻隆构造背景汇聚控富集的有利地质条件是形成洼槽区高产富集的关键因素。河探1井的成功钻探有力拓展了河套盆地油气勘探空间,为河套盆地建成年产200×10~4t以上油田并保持持续稳产提供了坚实的资源保障,同时对陆相断陷湖盆(超)深层洼槽区勘探具有重要的借鉴作用。

银西高铁彬县隧道施工关键技术

银西高铁彬县隧道是全线最长隧道,具有工程地质复杂,围岩对各工序影响较大,尤其仰拱受Ⅳ级围岩影响较大,同时,存在砂质富水弱成岩出渣难工效低、掌子面月进度受仰拱进度制约影响大、富水地层易沉淀抽水困难等难题,致使整个隧道工期进展较为缓慢。为此,通过砂质富水弱成岩三台阶快速开挖技术、仰拱双栈桥快速施工技术、砂质富水弱成岩旋流脱砂排水技术的应用,优化了作业工法,提升了成洞质量,保障了施工安全,将各洞口最高进尺提升至130 m/月,解决了长大隧道反坡排水出渣难题,实现了该隧道的按期顺利贯通。