中国深层、超深层气藏开发关键技术与对策建议

中国在深层、超深层油气勘探开发方面已经取得了重要进展,中国石油天然气集团有限公司(以下简称中国石油)已在塔里木盆地和四川盆地建成两大深层、超深层天然气生产基地,但目前仍存在制约此类气藏高效开发的核心问题。为促进深层、超深层气藏实现高效开发,回顾了中国石油在不同类型深层、超深层典型气藏的开发实践历程,系统梳理了气藏开发过程中面临的问题与挑战,总结了气藏开发的关键技术,最后提出了深层、超深层气藏开发对策与建议。研究结果表明:①形成了深层、超深层岩溶型碳酸盐岩气藏小洞微缝储层量化表征技术和裂缝—孔隙型碎屑岩气藏多尺度裂缝动静态描述技术,实现了储层孔隙结构特征参数的量化表征和不同尺度裂缝的精细刻画与空间预测,提高了开发井的成功率,确保了储量高效动用;②形成了开发单元划分与水侵通道刻画技术和裂缝非均匀水侵动态评价技术,实现了不同开发阶段水侵动态评价和水侵状况准确预报,为不同开发单元制订差异化的开发技术政策奠定了基础;③建立了岩溶型碳酸盐岩气藏全生命周期递进式控水开发模式和裂缝—孔隙型碎屑岩气藏控排水协同提高采收率技术,实现了气藏均衡开发,整体提高了气藏采收率。结论认为,深层、超深层气藏地质、工程环境复杂,储层非均质性强,需进一步加强气藏前期评价、布井模式攻关、不同区块水侵规律等方面研究,且需做好气田群协同开发的整体研究。

中国中西部含油气盆地超深层油气成藏条件与勘探潜力分析

随着油气工业发展,向深层超深层领域进军已成为常规油气勘探开发的主要趋势。通过对中国中西部含油气盆地超深层油气勘探与研究进展的深入分析,明确深层超深层油气成藏的有利条件,指出中西部叠合盆地的海相碳酸盐岩、碎屑岩、基岩及火山岩3大领域是未来超深层油气勘探重点领域,超深层元古界是值得勘探重视的潜在领域,并指出超深层油气地质理论与关键技术的攻关方向。研究表明:(1)克拉通盆地海相碳酸盐岩发育以多套海相烃源岩、白云岩和断控型缝洞体等规模储集层、3类有利成藏组合,是寻找碳酸盐岩大油气田的重点领域;(2)前陆盆地下组合发育以煤系为主的湖相优质烃源岩、(扇)三角洲砂体为主的规模储集层、大型构造圈闭,是寻找碎屑岩大油气田的重点领域;(3)以花岗岩和变质岩为主的基岩储集层不受埋深限制,源岩-基岩接触型成藏组合最有利,紧邻生烃凹陷及大型走滑断裂带的基岩潜山是深层-超深层基岩油气藏勘探的重点领域;(4)中新元古界受超大陆裂解及全球冰期影响,发育受陆内裂陷控制的优质烃源岩,资源潜力较大,未来勘探地位值得重视。

黄金矿山深井开采研究进展与发展趋势

详细阐述了黄金矿山深井开采国内外研究现状及所面临的技术难题,围绕采动岩石力学理论、岩体结构识别与岩体质量分级、矿山三维工程灾害建模、深部采矿设计方法研究、深部采场爆破落矿技术、采动地压调控、采动地压监测、自承载主动释压支护技术、深部采动对地表岩移影响、通风降温技术、智能开采技术、超深竖井建设等展开了详细的讨论与分析;对于黄金矿山非爆采矿机器人研制、采动岩石力学、深部采动地压灾害防控、深井降温技术、超深竖井建设、基于采动地压均衡的深部连续智能化开采技术等方面的未来发展趋势提出了展望,为黄金矿山深井开采的系统研究提供参考依据。

深层超深层油气藏高应力下数字岩心构建方法

深层超深层油气藏由于埋藏深,其地应力达200 MPa,会显著改变储层岩石孔隙的微观结构。数字岩心是孔隙尺度数值模拟的重要载体,但是现有数字岩心重构方法是基于常温常压下岩心的扫描图像重构,不能反映高应力下的孔隙结构。为此,提出了一种基于离散元法考虑高应力影响的数字岩心重构方法。首先,采用分水岭算法分割CT图像,利用球面谐波分析方法建立轮廓数据库,并在PFC^(3D)中建立Clump(团簇)模板库;然后,根据孔隙度和粒径分布使用模板库中的Clump建立离散元模型,并用两点相关和线性路径相关函数曲线评价模型的准确性;随后,标定颗粒间微观力学参数,并加载应力模拟得到不同应力下的数字岩心;最后,分析了不同应力下数字岩心的孔隙几何拓扑结构,计算孔隙度和渗透率。以Bentheim砂岩为例,构建了其不同应力下的数字岩心,研究结果表明,应力增大,导致孔隙和喉道半径缩小、喉道伸长、连通性变差、孔隙度和渗透率减小。研究结果为深层超深层油气藏孔隙尺度模拟提供了技术途径。

中国石油深层-超深层碎屑岩油气勘探进展与潜力

近期中国石油天然气股份有限公司在深层-超深层碎屑岩勘探领域不断获得多项重大油气发现并落实一批规模储量,展现出该领域巨大的勘探潜力。基于勘探进展与取得的地质认识,结合我国陆上含油气盆地的特点,将深层-超深层碎屑岩领域划分为前陆盆地、断陷盆地和坳陷盆地3种类型,揭示了深层具有有效烃源岩规模分布、富油更富气,以及4种成储机制控制深层优质储层发育,深层成藏要素配置关系好等特征。结合深层碎屑岩的基础地质认识、生烃及资源潜力认识、有效储层分布规律和控藏因素等新认识优选有利区带,提出未来四大攻关方向,并基于剩余资源分布特点和勘探认识,优选3类盆地的深层-超深层碎屑岩领域的十大重点区带作为下一步重点勘探目标。

深层—超深层海相碳酸盐岩地震勘探技术发展与攻关方向

随着塔里木盆地顺北油气区、轮南地区轮探1井在8200 m深度以下获得工业油气流,碳酸盐岩勘探迅速向深层-超深层领域迈进,向地震勘探技术提出了严峻挑战。主要分析了超深层复杂波场地震成像理论研究进展及面临的问题。在超深层储层预测关键技术方面,分析了由地震数据结构表征识别小断裂、基于数字岩心的孔隙结构定量化预测方法等现状;从勘探地质需求的角度,提出深层—超深层碳酸盐岩储层与流体预测技术发展趋势和重点攻关方向,以期为海相碳酸盐岩地震勘探的理论及技术研究提供借鉴。获得以下认识:①针对超深层低信噪比地震数据,Q叠前深度偏移和TTI介质RTM技术在碳酸盐岩储层成像中取得了一定效果,基于波动理论的层间多次波压制、各向异性Q⁃RTM、最小二乘Q⁃RTM及各向异性全方位角度域成像技术是重点攻关方向。②深层—超深层强非均质性碳酸盐岩储层地震预测技术存在欠缺理论依据、预测精度较低等问题,亟待加强理论方法探索和技术攻关。③地震岩石物理实验与储层地质的深度融合以及基于双相介质波动特征(频率、频散与衰减等)的储层敏感属性精细化地震预测技术、人工智能碳酸盐岩储层定量预测及流体检测技术等均是重要发展方向,“可靠的深层地震资料、多学科联合的储层高精度表征和深度学习人工智能”发展趋势十分明显。

考虑流固耦合作用的超深缝洞型碳酸盐岩储层连通性表征:以塔里木盆地富满油田满深区块为例

超深缝洞型碳酸盐岩储层埋藏深,压力高,储集空间复杂多样,流体流动渗流、自由流并存,储层连通性表征困难,而储层连通性的精确表征是寻找油气富集区、储量精确预测、井网优化和井位部署的关键所在。为此,以塔里木盆地富满油田超深缝洞型碳酸盐岩储层为研究对象,考虑流固耦合作用,建立缝洞型储层应力渗流自由流耦合数学模型,采用岩石渗透率演化试验和数值模拟相结合的方法,系统开展了超深缝洞型碳酸盐岩储层连通性研究。研究结果表明:随着围压、轴压的增加,岩石渗透率逐渐降低,岩石连通性减弱;低围压条件下,轴压对岩石渗透能力和连通性影响显著;随着裂缝开度和倾角的增加,储层连通性逐渐增强;裂缝连通溶洞能够显著改善储层连通性;随着溶洞体积的增加,流体流速与等效渗透率增大,显著改善储层连通性;而单纯增加溶洞数量,会减弱自由流(Stokes)效应,改善储层连通性效果不明显。研究成果可为深层碳酸盐岩储层精确评价,提高油气高效勘探开发效果提供技术支撑。

塔里木盆地富满油田走滑断裂带通源性评价

塔里木盆地走滑断裂带对油气藏形成具有控制作用,走滑断裂带与油源连通性对油气运移、聚集非常重要。基于3D地震资料,运用Riedel剪切离散元模型和完全塑性介质-应力上升函数模型,对塔里木盆地富满油田Ⅱ区块FI 17走滑断裂带油源连通性进行了评价。研究结果显示:①FI 17走滑断裂带海西晚期雁列断裂拖曳点深度(h)理论计算值远小于实测值,表明其走滑断裂T张破裂成因,而非R剪切断裂。②FI 17走滑断裂带通源深度平均达9~18 km,表明该断裂能够将其下伏埋深10 km以下的玉尔吐斯组烃源岩生成的油气直接输导至上覆奥陶系断(缝)溶体圈闭中聚集成藏。③FI 17走滑断裂带通源深度(H)自北而南增加,其断控形成油气藏中的原油密度、天然气干燥系数、油气充注期次及各期次贡献度与油源连通性密切相关,表明油源连通性对油气聚集具有控制作用。走滑断裂级别、走向分段性、活动强度和断穿地层不同,控制作用也不同。油源连通性会沿着走向发生显著变化,影响油气垂向输导效能。

基于结构张量的走滑断裂破碎带地震识别——以富满油田超深层碳酸盐岩为例

塔里木盆地超深层奥陶系碳酸盐岩走滑断裂破碎带发现了丰富的油气资源,但由于超深层地震资料分辨率低,难以精准刻画走滑断裂破碎带,制约了走滑断控油气藏的高效评价与目标优选。根据富满油田走滑断裂破碎带的地震响应特征,在构造导向滤波基础上,利用结构张量方法计算特征值和特征向量,通过时窗选取与纵向厚度叠加加强反映沿断裂方向的投影能量,突出走滑断裂破碎带,刻画其边界与强度。结果表明:该方法更清晰地刻画了走滑断裂的分布,可以识别更小规模的走滑断裂;实现了超深层碳酸盐岩走滑断裂破碎带宽度与强度的刻画,可以用来评价走滑断裂破碎带的发育程度;将该方法应用于圈闭评价、井位部署、井轨迹设计、钻井监测等,大幅提高了钻探成功率与单井油气产量。

超深、特深碳酸盐岩多场-损伤耦合破裂压力计算

超深、特深碳酸盐岩储层破裂压力高,面临压不开的难题,酸液会与储层基质反应起到扩孔增渗以及劣化岩石力学性质的作用,进而降低破裂压力,但目前缺少碳酸盐岩储层酸损伤下的破裂压力精准计算方法,难以设计针对性的降破措施。针对上述问题,通过测试钻井液浸泡、酸液驱替后岩芯动态杨氏模量建立了不同流体扰动状态下的碳酸盐岩损伤演化方程,进一步建立了酸压过程中流动场、化学场和应力损伤场多场耦合的破裂压力数值计算模型,结果表明,钻井液酸液综合扰动条件下,孔隙度低于4.32%、酸化时间小于4.08 min时损伤因子小于0,无法解除钻井液污染导致的杨氏模量升高;P1井“井筒替酸+静止浸泡+浸泡后酸压”施工第73 min时8833m附近井段达到起裂条件,此时损伤因子为0.301,破裂压力降低了29 MPa,酸损伤降破后成功压开地层;模型计算结果与实测破裂压力误差为1%∼5%,较传统解析模型降低了3∼10个百分点,对于蓬莱气区灯影组或类似碳酸盐岩储层破裂压力计算与酸损伤降破措施设计具有一定指导意义。

地质力学层定量划分方法及其超深层油气勘探开发应用

超深层油气高效勘探开发是当前全球能源地质研究关注的焦点,“地质力学层与油气勘探开发”是国际前沿研究领域,形成地质力学层的有效划分方法,对超深油气高效勘探和效益开发具有理论和实际意义。现今地应力状态影响天然裂缝有效性,裂缝发育分布影响岩石力学性质,而岩石力学性质又控制着现今地应力的分布,但当前“岩石力学层理论”不能完整涵盖三者之间耦合联系。为此,基于水平最小主应力、水平主应力差、弹性模量、现今地应力优势方位与天然裂缝走向的夹角、天然裂缝密度和应力集中系数等6种参数,构建储层地质力学层指标,形成一种地质力学层定量划分方法。基于塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带大北区块W井的实例分析,表明该井目的层白垩系巴什基奇克组垂向呈现强地质力学非均质性,储层地质力学层与气层发育段具有较好的对应关系。因此,借助地质力学层划分结果,可指导超深层油气甜点层段的优选。

叠合盆地深层海相油气差异富集历史的动态模拟——以塔河油田下古生界含油气系统为例

以塔里木盆地塔河油田下古生界含油气系统为例,针对叠合盆地深层海相油气复杂的差异富集历史,采用成藏动力学模拟方法进行深层油气的生排烃、运聚和调整改造的历史恢复。研究表明:①塔河油田下寒武统烃源岩的热演化史反映出不同构造带的生排烃过程及其强度具有明显不同,是导致深层油气相态差异的主要原因。②走滑断裂和不整合面等构成的复合输导体系控制深层油气早期运移聚集和后期调整,中寒武统台内膏盐岩阻止深层油气的垂向运聚,致使深层油气呈现明显的“断控”特征,其中北东向走滑断裂带和深层油气运移低势区叠加有利于汇聚成藏,且主要沿北东向走滑断裂带呈串珠状分布。③成藏动态模拟揭示“源-断-缝-膏-保”时空配置控制塔河深层油气的差异富集,奥陶系经历多期充注、垂向运聚、侧向调整改造的成藏历史,深层油气一直处于运移聚集和逸散的动态平衡中。④油气残留量统计显示塔河油田深层奥陶系鹰山组和蓬莱坝组仍具有较好的勘探开发潜力,超深层中上寒武统具有一定的油气资源前景。研究为塔里木盆地深层油气的动态定量评价提供了参考依据,也可以为古老克拉通盆地碳酸盐岩相关油气成藏演化的研究提供借鉴。

埋藏过程对深层-超深层碎屑岩成岩作用及优质储层发育的影响——以准噶尔盆地南缘下白垩统清水河组为例

以准噶尔盆地南缘下白垩统清水河组为例,综合利用岩石薄片、扫描电镜、电子探针、稳定同位素组成及流体包裹体等技术手段,开展前陆盆地埋藏过程对深层—超深层碎屑岩成岩作用及优质储层发育影响的研究。研究表明,清水河组依次经历了“缓慢浅埋”、“构造抬升”、“渐进深埋”与“快速深埋”4个埋藏阶段。“缓慢浅埋”与“构造抬升”不仅能够缓解储层颗粒间的机械压实作用,还有利于长期保持开放型的成岩体系;既能够促进大气淡水对储层易溶组分的充分溶解,还能够抑制溶蚀产物的沉淀。晚期“快速深埋”过程促成流体超压的发育,一方面有效地抑制压实、胶结作用对原生孔隙的破坏,另一方面也促进储层微裂缝的大量发育,提高了晚期有机酸充注产生的溶蚀效果。基于孔隙度演化史的定量恢复,证实长期“缓慢浅埋”与“构造抬升”过程对深层—超深层优质碎屑岩储层发育的贡献最大,其次为晚期“快速深埋”过程,“渐进深埋”过程则几乎没有贡献。

超深碳酸盐岩储层岩石三轴压缩实验与数值模拟研究

为了研究超深碳酸盐岩储层的岩石力学特性,文中以取自埋深约8350 m的顺北油气田奥陶系储层碳酸盐岩真实岩样为研究对象,按热处理与无热处理,在110 MPa围压范围内进行三轴压缩实验,从而得到高围压下的岩石力学特性。实验结果表明:高围压下,岩石表现强烈的塑性流动,加热处理会使得岩石强度降低,但随着围压等级的升高,不同温度下的岩石峰值应力又趋于一致。基于Drucker-Prager屈服准则,发展了塑性硬化参数与等效塑性应变之间的关系,对2种温度下的岩石三轴压缩实验进行数值模拟,结果很好地再现了三轴压缩应力-应变曲线。作为拓展应用,采用所建立的弹塑性本构对单条裂缝压裂过程进行模拟,发现在本岩样所在的储层条件下,压裂过程中的裂缝扩展不受岩石塑性的影响,这一点与裂缝闭合过程完全不同,这为目标储层压裂改造提供了有意义的借鉴。

准噶尔盆地沙湾凹陷三叠系超深层碎屑岩储层特征及主控因素——以征10井区克拉玛依组为例

超深层碎屑岩储层由于埋藏深度大,储层物性一般较差,单井油气产能低,但中国石化探区沙湾凹陷近期钻探的征10井却在埋深6700m的三叠系克拉玛依组钻遇了优质厚层储层,常规测试即获得高产工业油气流。为了揭示该套储层的特征及有利储层主控因素,明确该地区超深层碎屑岩勘探方向,降低该区下步油气勘探的风险,通过岩心、测井、铸体薄片、物性、扫描电镜等资料综合分析,并结合储层成岩演化,探讨了该区三叠系克拉玛依组储层岩石学特征、物性特征、孔隙特征及有利储层主控因素。研究结果表明:征10井区三叠系克拉玛依组超深层碎屑岩为辫状河三角洲前缘沉积,岩性以砂砾岩、含砾细砂岩及细砂岩为主,岩石类型主要为长石岩屑砂岩,成分成熟度较低;储集空间类型以剩余原生孔隙与溶蚀孔隙为主,储层平均孔隙度为9.1%,平均渗透率为2.85mD,整体属于特低孔特低渗透及低孔低渗透储层。有利沉积相带、建设性成岩作用及异常高压共同控制了该区有利储层的发育及分布。其中,沉积微相是有利储层发育的基础,辫状河三角洲前缘水下分流河道中沉积的细砂岩分选及磨圆较好,泥质杂基含量低,储层物性较好,是有利储层发育的优势相带;早期成岩过程中产生的钠长石胶结物后期被酸性溶蚀使得溶蚀孔隙增加,是重要的建设性成岩作用;油气持续充注所形成的异常高压,形成时间早且长期持续发育,起到了重要的建设作用。研究成果对该地区下步超深层油气勘探具有指导作用。

孔喉结构对超深层碳酸盐岩气藏多类型储层渗流能力的影响

超深层碳酸盐岩气藏孔喉结构非均质性强,渗流机制复杂。选取川西北地区双鱼石区块栖霞组储层岩心,通过多尺度CT试验、核磁共振试验和储层条件下的单相渗流、气水两相渗流及应力敏感试验等,系统定量地研究超深层多类型储层孔喉结构特征参数与渗流特征参数的相关性,深入剖析裂缝、大孔和基质孔隙对超深层多类型气藏气体单相和气水两相渗流的影响。结果表明:不同于中深层储层,增加喉道数量对于提高目的超深层储层的渗流能力非常关键;裂缝发育增加了岩样喉道数量、提高了岩样的连通性从而来大幅度提高岩样的气体渗流能力,并降低了含水气藏的启动压力梯度,缩小了岩样的气水两相共渗区间,但裂缝受压易形变的特质导致岩样的应力敏感性增强,在高压差时岩样的渗流能力和弹性能也急速下降;大孔喉发育提高了储层的储容能力,其抵抗变形能力强的特质有利于降低岩样的应力敏感性,在高压差时维持岩样较高的渗流能力和弹性能。在实际生产过程中,应考虑对裂缝-孔隙型和裂缝-孔洞型储层在生产初期控制产气速度以维持长期稳产,对孔洞型和孔隙型储层增大生产压差或进行压裂和酸化等工艺措施以释放储层产能。

塔里木盆地塔北地区多期断裂差异匹配控制下超深岩溶缝洞储层成藏特征

超深断控岩溶缝洞型油藏是塔北地区重要油藏类型,探讨多期构造活动与深层油气成藏匹配关系对区域油气勘探具有重要意义。基于哈拉哈塘油田、金跃油田和富满油田连片地震资料,以野外地质露头断裂特征为指导,采用多种地震精细解释手段,分期、分级、分段刻画研究区断裂。基于研究区中寒武统玉尔吐斯烃源岩认识,结合加里东期、海西期和喜马拉雅期3期成藏的特点,将研究区走滑为主的控藏断裂划分为加里东早期、加里东中晚期、海西晚期和喜马拉雅期。进一步分析多期断裂继承性关系、通源特点和调整作用等,结合多种类型岩溶缝洞型储层的开发现状,探讨了研究区走滑断裂控制下的岩溶缝洞型储层成藏差异性。结果表明:(1)研究区油气藏关键因素是油源断裂通源性与后期断裂的调整作用,将加里东早期正断裂系统定义为源内断裂,加里东晚期形成的走滑断裂系统定义为源外断裂,源内断裂利于寒武系烃源岩排烃,源外断裂进一步沟通烃源岩实现油气运移成藏,基于这种认识建立4种通源模式;(2)结合研究区存在加里东晚期、海西期和喜马拉雅期3个主力生烃期的认识,海西晚期部分北西向走滑断裂继承性发育至二叠系,对加里东期油藏有一定的破坏和调整作用,喜马拉雅期部分北东向走滑断裂系统继承性发育至新近系,对早期油气藏起破坏和调整作用,建立了3种调整样式;(3)根据断裂匹配关系,建立6种走滑断裂控藏等级,并将研究区加里东中晚期走滑断裂带逐一划分,叠合开采现状图显示差异控藏断裂与油气生产情况匹配度较高;(4)选择发育断裂与岩溶共同控储的研究区,建立多期断裂系统与多种类型岩溶缝洞油气藏的匹配关系,并将认识成功应用于研究区井位勘探中,取得较好效果,为受控于走滑断层的岩溶缝洞油气藏勘探开发提供一定指导意义。

硬岩地层超深基坑桩锚支护体系受力与变形特性实测分析

为探究硬岩地层超深基坑桩锚支护体系随基坑开挖的受力与变形演化规律,依托于崂山公卫中心基坑支护工程,对南侧支护完成区域基坑的预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移进行了实时监测,分析桩锚支护体系在该地质条件下的力学性能,探讨锚索轴力急速下降与基坑水平位移增大的影响因素。研究表明:预应力锚索轴力持续、急速的下降与基坑紧邻原状山体的土压力和北侧后挖区域的持续施工有关,工程中采取预应力锚索2次补偿张拉适用效果良好;基坑最大水平位移为19.98 mm,最大竖向位移为12.11 mm,南侧支护完成区域基坑支护体系的变形受后续施工区域的影响明显;桩锚支护体系在硬岩及土岩二元地层超深基坑中具有较好的适用性和可靠性。类似工程支护结构设计应重视周边地质环境、邻近区域持续施工等因素的影响。

深地煤炭资源安全高效智能化开采关键技术与实践

深地煤炭资源地质赋存复杂,智能化开采是深地资源安全、高效、绿色发展的必由之路。智能化开采成套技术与装备能否适应千米深井复杂地质环境、控制围岩稳定并驱动装备跟随煤层自动推进是影响煤炭安全高效开采、减少作业人员、降低劳动强度的关键。山东能源集团聚焦千米深井智能化开采围岩控制理论,提出了以强度耦合、刚度耦合和稳定性耦合为核心的支架-围岩智能耦合关系,并形成与之相适应的智能耦合控制逻辑;为突破超大采高智能综采开采工艺及超高煤壁围岩控制技术瓶颈,提出了超大采高液压支架工作阻力“双因素控制法”,发明了三滚筒采煤机及其配套开采方法,研制了与超大采高智能综采相匹配的液压支架及配套系统;针对超大采高综放开采智能化放煤理论与围岩控制难题,提出超大采高综放支架-围岩耦合协调采放空间控制方法,创新了超大采高综放“马鞍形”开采工艺,研制了7 m超大采高智能综放开采液压支架及配套系统;研发了无反复支撑、快速循环自移的单元式超前支架,解决了回采巷道超前支护距离长、支护技术与装备适应性差的问题;开发了基于惯导和精准地质模型的智能采煤控制系统,解决了深部矿井工作面设备智能控制及困扰连续生产的难题;搭建了千米深井智能化开采综合管控平台,实现了千米深井重大灾害多源异构数据融合与管控。上述核心技术在山东能源集团赵楼煤矿7302工作面、东滩煤矿3308工作面等多个工作面进行了智能化开采示范建设,取得了良好的应用效果,所获成果整体推动了我国深地煤炭资源安全高效智能化开采水平,可以为类似矿井智能化工作面建设提供理论与技术借鉴。

超深定向井地质工程力学耦合机理研究进展与认识

超深定向井是开发深层、超深层油气的重要手段,但深部地层在地形地貌、地层岩性、压力系统、储层流体和工程力学特征等方面存在的复杂性,使超深定向井钻完井工程面临着巨大的挑战。因此,开展超深定向井地质工程力学耦合机理研究对于高效开发深层、超深层油气具有重要意义。从超深复杂构造条件下的三维地质建模、地层岩石力学和地应力的评估、超深复杂岩性多成因地层压力预测以及超深定向井地层-钻头-钻柱耦合力学计算4个方面对超深定向井地质工程力学耦合机理研究进行了梳理总结,分析认为:由于深层地质力学具有抽象性和较强的各向异性,导致了目前地质力学成果很难实际应用在超深定向井钻井中。对此,需要深入开展微观-介观-宏观多尺度耦合研究,充分利用人工智能及大数据进行三维地质建模;通过岩石力学和大数据等手段,创新融合理论与新技术,综合实验测试与现场数据,建立地应力预测的新方法;深入开展随钻测量技术研究,建立地层孔隙压力预测及监测数据平台;基于地质资料及人工智能平台,优选钻井参数、钻具组合,建立超深定向井钻柱-钻头-岩石系统动力学模型,为中国安全高效开展深层、超深层定向井钻井提供理论支撑与技术指导。