油田上产策略研究——以准噶尔盆地胜利油田矿权区块为例

针对准噶尔盆地胜利油田矿权区块建成百万吨级油田并稳产8年之后,面临进一步上产难题,提出并开展油田上产对策研究。油气开发企业经常面临勘探捷报频传,开发无米下锅的情况。究其原因,还在于找到的储量难以开发,而且产量上得去还要稳得住。针对春风油田排6南区块埋藏浅、原油黏度高、南部发育边水的油藏特点及不同开发阶段开发矛盾变化,形成7种开发的范式。其中,坚持注氮气辅助水平井、油水过渡带微生物采油、超稠油油井计量,以及蒸汽吞吐、蒸汽驱、热水驱协同开发的经验值得深入总结推广。针对永进油田超深层油藏高质量发展难题,对现有资料重新解读。永进油田侏罗系异常高压、裂缝发育有助于高产,坚持原始创新、独立思考、运用数学思维解决油田开发难题,才能取得永进油田规模开发突破。

浅薄层特超稠油油藏冷热交替开采技术研究

针对浅薄层特超稠油油藏蒸汽吞吐开发初期面临的油层厚度薄、原油黏度高、蒸汽热损失大、吞吐有效期短等问题,提出了冷热交替大周期吞吐开发模式,有效改善开发效果。为此开展了浅薄层特超稠油油藏冷热交替开采三维物理模拟研究,结果表明:受顶底盖层热损失影响,蒸汽吞吐温度下降迅速,峰值产量较高,但单周期生产时间较短,约100 min;降黏吞吐可以降低吞吐井附近含油饱和度,提高产油速度,降低含水率,延长吞吐周期50 min以上;提高温度可以增强降黏剂的降黏效果,第二周期开始冷热交替改善效果优于第一周期,其生产时间延长60 min,含水率降低45%,周期采出程度提高1.7%。利用数值模拟方法优化了冷热交替的注入参数,建立了该技术的政策界限:最佳转冷热交替的时机为2~3周期,注入强度为0.02 t/m;适用的油层厚度小于8 m,原油黏度小于200000 mPa•s,含油饱和度大于0.6,渗透率大于1000 mD。

浅埋极薄煤层无煤柱开采覆岩运移与地表损伤特征研究

为了探究浅埋极薄煤层切顶卸压无煤柱开采与常规留煤柱开采覆岩运移与地表损伤区别,以子长矿区浅埋极薄煤层为背景,基于关键层理论,得到了硬岩破断距及覆岩的垮落高度临界值的计算公式,结合3DEC数值模拟及现场试验,对比分析了无煤柱开采与留煤柱开采条件下浅埋极薄煤层覆岩运移破断及地表损伤特征,确定了极薄煤层覆岩两带高度。结果表明:当工作面回采达到60 m时,两带发育高度基本稳定,当大于60 m时,工作面后方覆岩裂隙由开裂逐渐闭合,裂隙区随工作面回采向前方移动,两带高度稳定在24.6~27.7 m;相较于常规留煤柱开采,切顶留巷无煤柱开采方式下覆岩呈连续移动变形,可有效修复煤层开采工作面两侧非连续移动变形导致的覆岩裂隙及地表损伤裂缝,消除了常规留煤柱开采方式下相邻工作面间区段煤柱两侧覆岩裂隙,现场观测较好地验证了该结果。

浅薄层特稠油油藏大井距蒸汽吞吐转蒸汽驱先导试验

针对春风油田浅薄层特稠油油藏高轮次吞吐阶段后单井产能低,产量递减大,油汽比低,动用不均衡等问题,对排612块试验区开展蒸汽驱先导试验,运用数值模拟和油藏工程方法,对蒸汽吞吐后转蒸汽驱合理井网井距、转驱时机及注采参数等指标进行优化。研究结果表明,浅薄层特稠油油藏大井距蒸汽吞吐转蒸汽驱是可行性的,开展蒸汽驱8个月,阶段产油0.68×10^(4)t,油气比0.07,试验取得一定的效果,为同类型油藏开展蒸汽驱提供一定的借鉴意义。

井楼油田稠油油藏延长生命周期开发对策

井楼油田历经20个轮次的蒸汽吞吐后,仍有80%的地质储量滞留地下,利用现井网继续吞吐难以采出,针对存在问题,综合运用检查井取心分析、油藏数值模拟等手段,刻画出浅薄层稠油油藏的“串珠状”剩余油空间分布形态和单“珠”储量,提出围绕“串珠状”剩余油部署加密水平井,并与原井网协同实施蒸汽吞吐和蒸汽驱的开发对策,为类似油藏进一步延长生命周期提供了一种新的技术思路。

浅埋深薄基岩巷道锚注加固技术研究

针对红柳林煤矿浅埋深薄基岩巷道顶板锚固力低的难题,分析了风化基岩分布特征以及矿物成分,开展了薄基岩注浆加固试验,分析了薄基岩巷道注浆加固机理,提出了巷道锚注加固技术方案,并开展了井下工程实践,分析了工程应用效果。结果表明:风化薄基岩黏土矿物成分含量高,增大了顶板岩体软化和膨胀变形,影响巷道围岩稳定性;井下注浆充填了风化基岩裂隙,封堵了顶板水渗流通道,提高了顶板完整性,增大了薄基岩层的抵抗破坏的能力;通过锚索注浆达到了较好的注浆固结效果,锚杆(索)初期受力缓慢增大,随后基本保持稳定,锚杆受力55~67 kN,锚索受力92 kN左右,顶板离层量3 mm左右,巷道围岩变形明显减小,达到了较好的巷道支护效果,表明锚注加固技术可有效解决浅埋深薄基岩巷道变形控制难题。

近海浅层气甲烷浓度原位在线监测方法与仪器研究

近海浅层气实时原位在线监测对海洋建设工程的安全施工至关重要。提出了一种基于薄膜界面检测的近海浅层气甲烷浓度实时原位在线监测方法并进行了仪器研究。设计的近海浅层气检测探头实现了浅层气与沉积物的分离、甲烷气体浓度的检测、测量数据传输至监测数据汇集节点。仪器的信号汇集节点将接收的测量数据无线发射到上位机的接收电路,上位机实现测量数据的处理、记录和存储。搭建的模拟沉积物试验装置利用一系列不同标准浓度的甲烷气体对所设计的气体探头进行了验证,测量结果的相对误差均在-0.1%以内,实验结果表明设计的仪器具有优良的性能。最后选取了实际测量点完成了现场实时测量,实现了气体检测探头一次贯入海底,以及区域化、原位和在线浅层气中甲烷浓度的有效监测。

塔北新和地区下白垩统舒善河组薄砂体沉积相特征及沉积模式

塔北新和地区下白垩统舒善河组是塔里木盆地北部岩性油气藏勘探的潜在领域之一。通过23口钻井资料和全覆盖三维地震资料解释成果,开展了塔北新和地区下白垩统舒善河组的地层划分,详细研究了舒善河组沉积微相特征及平面分布,并建立了薄砂体的沉积模式。研究结果表明:(1)塔北新和地区舒善河组与上覆巴西改组呈整合接触,超覆于沙雅隆起剥蚀基底之上,可划分为舒1段、舒2段和舒3段。(2)研究区舒善河组岩石类型主要为岩屑长石砂岩,其次为长石岩屑砂岩、长石砂岩,可识别出滨浅湖泥和滨浅湖砂坝微相。(3)研究区舒善河组沉积前发育“隆起、低隆起和洼地”三级古地貌,控制了沉积相的展布。舒1段沉积期沉积范围局限于洼地区,舒2段沉积期地层由洼地区向东西两侧超覆,沉积面积扩大,舒1段—舒2段沉积期由东、西两侧向中部呈滨湖—浅湖的相带展布特征;舒3段沉积期,研究区进一步湖侵为浅湖沉积。(4)研究区舒善河组薄砂体是重要的勘探领域,其分布受控于沉积前古地貌、湖平面变化和古水深。

浅埋薄表土层特厚煤层强制放顶条件下主要地裂缝演化规律实测

黄河流域是我国重要的生态屏障,也是我国重要煤炭基地集中区,生态保护与煤炭开采矛盾在此处异常突出。晋北煤炭基地具有典型浅埋薄表土层特厚煤层坚硬顶板的埋藏条件普遍采用强制放顶技术进行煤炭资源生产,但鲜见相关地理及技术条件下的地表主要裂缝演化规律研究,地表主要裂缝的产生制约着此类矿井生态保护与煤炭开采协同发展。为此,针对该条件下地裂缝的演化规律进行了实测研究,得到:①主要裂缝产生于开采边界,表现为先张拉、后上下错动且裂缝上部与下部脱离、上台阶下方会出现空洞。②工作面“见方”时,开采各边界主要裂缝发育情况类似,“见方”后,关键层按循环爆破步距(20 m)的3倍周期垮落,两侧巷道上方地表主要裂缝也按60 m“跳跃式”发育。③工作面正上方主要裂缝宽度及高差始终小于其他3处开采边界的主要裂缝,且闭合速度每隔一个放顶步距发生一次改变。④深(采深)厚(采厚)比较小、表土层薄时易造成对地表破坏最严重的边界不可自修复大裂缝,且裂隙带直达地表,绝大多数主要裂缝处于采场边界内,裂缝闭合周期更短,约9 d。⑤110和N00工法及错层位等无煤柱开采技术可扩大均匀沉陷区范围,缓解边界台阶裂缝损害,有利于源头治理和节省成本。

渤海海域新近系薄互层砂体沉积特征及定量预测

为明确新近系明化镇组下段薄互层砂体的沉积特征与展布规律,运用岩心、钻井及三维地震资料,结合地震沉积学研究,确立了研究区薄互层形成于浅水三角洲前缘水下分流河道与前缘席状砂。基于波阻抗反演的井震标定发现,当薄互层形成一套砂层组时,地震最小振幅对其具有一定指示性。据此,将主要发育薄互层的明下段Ⅳ-2亚油组纵向划分为3套砂层组,并提取各砂层组地层切片,以确定其砂体边界与平面分布范围。最后以实钻砂层组储层厚度、地震属性值统计为数据基础,建立了薄互层储层定量预测拟合关系。在预测的厚度较大的甜点区实施评价井,验证了研究结果的可靠性。

浅埋薄基岩工作面防水溃泥砂安全性研究

以浅埋深薄基岩工作面为研究对象,对厚煤层条件下大采高下的防水溃泥砂安全性进行了分析研究。通过现场钻孔取样进行了岩性柱状统计分析,实测了风化基岩及黄土段力学性能,并针对岩性强度归类后的垮落带及裂隙带发育高度进行了理论计算,最后通过3DEC离散元模拟软件对切眼基岩段地质条件下的冒裂特征进行了数值模拟。探测发现切眼区域累计埋深约65.5 m,薄基岩厚度仅26.5 m,且有弱风化,强度介于13~32 MPa之间;经理论计算与数值模拟发现采全条件下,基岩垮落带发育高度约14.5 m,导水裂隙可贯穿整个基岩,黄土层全段发生弯曲下沉直至地表,地表下沉导致局部张拉,出现垂直型裂隙,存在雨季涌入积水及溃泥的可能性,建议避开雨季回采,以及做好引流工程与地表裂缝回填相结合措施。

浅埋薄基岩煤层顶板疏放水技术研究

为解决浅埋薄基岩煤层顶板疏放水技术难题,以锦界煤矿31301工作面为研究背景,分析了31301工作面水害情况,实施工作面顶板疏放水试验,从钻探设计、钻孔布置、钻孔结构、钻探技术要求、放水技术要求等方面设计了一套适用于浅埋薄基岩煤层顶板疏放水技术,共计施工钻孔101个,累计初始涌水量7024.8 m^(3)/h,单孔最大初始涌水量为147.0 m^(3)/h,单孔平均初始涌水量为69.6 m^(3)/h,疏放水期间出现最大涌水量为2200 m^(3)/h,消除了工作面回采水害影响,降低了生产安全风险。

堆石混凝土大坝浅层裂缝成因分析

以某水库为例,通过对坝体混凝土原材料、生产配合比、抗压强度检测、堆石率、养护条件等因素逐个展开分析,结果认为混凝土薄层长间歇浇筑,加上洪水冷激效应使得新老混凝土之间产生的温度应力超过其变形协调能力,是导致坝体开裂的主要原因;堆石率不足55%、堆石外露不足、养护不到位是导致混凝土出现裂缝的次要原因;混凝土原材料、生产配合比、抗压强度不是导致温度裂缝的原因。

超浅埋棚盖法暗挖地铁车站管幕支护技术研究与应用——以北京地铁19号线平安里站为例

为解决繁华城市密集建(构)筑物区超浅埋棚盖法暗挖地铁车站管幕超前支护施工技术难题,依托北京地铁19号线平安里站工程,采用理论推导、数值模拟、现场试验及实践总结的方法,建立管幕超前支护力学模型及其计算方法,验证并总结管幕受力及变形机制,优化有限空间作业条件下管幕施工工装及工艺,总结管幕支护施工关键技术。实践表明:1)棚盖管幕支护技术能够满足超浅埋棚盖法暗挖地铁超前支护受力及变形要求,适宜与PBA工法结合实现“盖挖暗作”修建地下车站;2)弹性薄板理论及计算方法能够契合实际工况,为超浅埋棚盖法暗挖地铁车站设计施工提供理论依据;3)管幕支护技术机械化程度高、施工效率高,能够满足繁华城市超浅埋有限空间作业。

珠江口盆地恩平凹陷新近系储层菱铁矿胶结物成因及对物性的影响

为了厘清菱铁矿胶结物的成因,研究菱铁矿胶结物对储层的影响及其储层地质模式,探讨含菱铁矿的储层对于油田开发生产的影响,开展菱铁矿胶结物成因及对物性的影响研究。基于常规岩心、薄片鉴定、X衍射等资料,对珠江口盆地恩平油区中浅储层胶结物类型及特征统计发现,该区菱铁矿胶结物富集。通过古海洋氧化还原状态和沉积环境研究了其成因机制,并定量研究了菱铁矿对储集层质量的影响。结果表明:研究区储层中菱铁矿是成岩作用过程中由有机质降解产生的CO_(2)与孔隙水中富集的Fe^(2+)结合的产物,形成于砂岩原生孔隙发育的早成岩期,对储层整体孔隙的保存具有积极意义;但菱铁矿胶结的局部(多发育于薄层泥质条带中),由于其占据了较大比例的原生孔隙空间,对储层具有较大破坏性。菱铁矿胶结物的“控渗”作用使泥质条带处纵向渗透率远远低于其他方向渗透率,从而大大增加了泥质薄层对底水的遮挡效果。研究成果在B油田进行应用时发现,富菱铁矿胶结物含水平条带状夹层导致高部位出现能量供给不足,通过“自源闭式助流注热水”用以增能,促使油田产量翻番,大幅提高油藏采出程度。

浅水三角洲储层水驱波及系数定量评价

浅水三角洲储层具有砂泥多期叠置薄互层、横向变化快的特点,开发过程中往往波及系数低,水驱效果差。本文在谢尔卡乔夫波及系数公式的基础上,针对浅水三角洲储层沉积特点,加入薄互层分布比例和砂体几何形状因素的影响,对波及系数进行定量化修正。利用此公式指导油田开发调整中的层系划分、井距优化,显著提高了该类油藏的波及系数,该评价方法在渤海湾PL油田开发调整中取得良好效果,实践证明基于纵向薄互层分布比例和砂体分布因素的波及系数定量化分析,有助于该类油藏开发政策及技术界限的制定。

浅薄层稠油油藏氮气泡沫调驱适应性研究

针对河南油田某区块稠油粘度大、油层厚度薄、蒸汽吞吐后期汽窜超覆现象严重,急需转变热采开发方式,利用室内物理模拟实验和数值模拟方法,进行了氮气泡沫调驱的适应性研究。实验结果表明,发泡剂静态性能综合评价指数有利于发泡剂的统一筛选;在蒸汽和发泡剂基本注入参数相同的条件下,热泡沫(蒸汽伴随)的发泡剂利用率较高,单位质量发泡剂产油量比冷泡沫(蒸汽不伴随)高24.4%;多层合注合采时各层启动压差受泡沫注入方式和渗透率级差的双重影响,冷泡沫注入时各级启动压差随渗透率级差呈线性增长,热泡沫注入时则呈对数式增长;此外,不同渗透率层对采出程度贡献度差异较大,泡沫对中、低渗透层动用率相近。在实验基础上,利用数值模拟得到的氮气泡沫调驱最优方案为:采用氮气泡沫段塞式注入,在蒸汽注入速度为4.5t/(d·m),发泡剂质量分数为0.5%的条件下,泡沫段塞最佳注入量为0.01倍孔隙体积,最佳地面气汽比为20∶1,最佳采注比为1.3∶1,最佳泡沫段塞停注时间为90d。

禾二矿浅埋破碎顶板切顶成巷试验研究

针对浅埋薄煤层沿空留巷在工作面回采后垮落带内顶板不易垮落、沿空巷道动压显现剧烈的关键问题,通过关键理论分析、数值模拟、现场工程地质条件分析等手段,对浅埋深、薄煤层、破碎顶板条件下的切顶成巷技术开展研究,并在该条件下的禾草沟二号煤矿1105工作面回风顺槽进行现场应用。通过数值模拟,对比分析了切顶不充分和切顶充分时沿空巷道围岩应力分布及巷道围岩位移,结果表明：切顶充分时,采空区顶板对沿空巷道顶板动压影响大大减弱,巷道围岩变形较小,能够保证留巷效果。根据禾草沟二号煤矿浅埋、破碎顶板开采顶板运动模式和矿压显现特征,确定了切缝角度和恒阻锚索支护等关键参数,为浅埋、破碎顶板切顶卸压自动成巷的成功应用奠定基础,提出了切顶卸压自动成巷的预裂爆破参数设计、自动成巷支护技术;通过对禾草沟二号煤矿1105工作面回风顺槽留巷的工程地质条件分析,运用切顶成巷技术原理进行了留巷设计,并应用到现场,取得较好的应用效果。

扁薄锥壳非对称大变形问题

本文用双参数摄动法研究了扁锥壳非对称大变形问题，求得了在线性载荷作用下的扁锥壳变形的三次近似解析解并绘出了摄动点的挠度与载荷的特征曲线·应用本文方法还可对其它板壳的非轴对称大变形问题进行讨论·本文通过算例对平板及不同初挠度的扁锥壳大挠度变形进行了讨论·

浅埋薄基岩煤层短壁连采模式及应用研究

随着短壁连采技术的发展和应用,给浅埋薄基岩煤层的高效开采创造了有利条件。本文以神东煤田浅埋区域2-2煤层为研究对象,从分析其覆岩活动规律入手,借助实践经验、实验数据、理论计算及计算机模拟等结论,得出浅埋薄基岩煤层短壁回采工艺的一系列合理参数(主要包括:工作面长度、采硐布置方式、宽度、同采数量、煤柱尺寸、支护方式等),从而确定出浅埋薄基岩煤层短壁连采技术适用条件分类(划分为五个类别:Ⅰ单一采硐式、Ⅱ5间10m-多硐间隔式、Ⅲ5间5m-多硐间隔式、Ⅳ10间5m-多硐间隔式、Ⅴ多硐连续式),形成了浅埋薄基岩煤层开采模式。经过在苏家壕煤矿的应用,成功解决了薄基岩条件下短壁工作面高产高效的问题,并取得了良好效果,对其他相似煤层的开采具有广泛的指导意义。