联探并采:非常规油气资源勘探开发持续发展自我救赎之路

非常规油气资源要实施大规模工程措施才能获得经济产量,但增加作业成本导致勘探开发利润微薄,加之安全环保要求日益严苛、油气价格低位徘徊,对投资者的信心造成了不小的打击,迫切需要用非常规的思维来指导非常规油气资源的勘探开发活动。为此构想:集成适合多种油气资源勘探开发的研究方法和作业技术,实现多种资源信息一并分析、多种资源作业一同施工、多种资源产出一起采集,把通常认为同井开采多种资源相互干扰降低单井产量的顾虑变成相互利用提高单井产量的动力,即多种油气资源联合勘探、一并开发,简称为联探并采。主要依据是油气资源赋存状况决定了联探并采的必然性,技术发展奠定了联探并采的可行性,目前的能源环境决定了联探并采的艰巨性和长期性。结论认为,尽管面临诸多困难,但上述构想不失为一种可行的选择,其实施效果表现为投入相对减少、产量相对增加、企业利润增加、投资者信心提升、能源综合利用效率提高、能源供给状况得以改善,对企业和国家均利大于弊。

中国南方海相页岩气保存机理及模式

保存条件是控制页岩气富集和高产的关键因素,我国四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气已实现了商业化开发,但受到保存条件的影响,页岩气富集差异性明显,对勘探开发目标优选提出了挑战。因此,深化中国南方海相页岩气保存机理及模式研究对扩大页岩气勘探开发成效、提高页岩气产量具有重要意义。本文以四川盆地及周缘地区五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,应用盆地模拟、流体包裹体分析、覆压孔隙度和渗透率实验、页岩三轴岩石力学测试等技术方法,取得了3方面认识:(1)揭示了页岩气构造保存机理,构造演化控制了页岩微裂缝开启、游离气富集和地层超压发育,差异构造演化过程及强度控制了页岩气赋存状态及含气量,构造抬升开始晚、强度小对页岩气保存有利;(2)阐明了页岩气顶底板封闭机理为岩性和物性封闭,岩性致密、页岩厚度、微观孔隙结构是顶底板封闭的关键控制因素,页岩气自封闭机理为毛管力和分子间作用力封闭,受控于孔隙连通性和甲烷吸附作用;(3)基于埋深和构造变形强度,建立了海相页岩气正向构造高部位和负向构造低部位保存模式。正向构造页岩气保存受控于裂缝发育程度,埋深大于页岩破裂深度、背斜两翼夹角大于120°有利于页岩气保存,负向构造页岩气保存受控于平行页理方向的封闭性,埋深大于页岩覆压渗透率突变带、斜坡倾角小于10°有利于页岩气保存。本文对中国海相页岩气勘探开发具有重要意义。

太赫兹时域光谱探测原油含水率的实验研究(英文)

针对目前石油勘探开发、输运检测过程中流体识别与定量表征以及原油含水率在线快速测量的难题,引入了最新的太赫兹时域光谱测量方法和技术。本文进行了一项基于太赫兹时域光谱测量原油乳状液中的含水率的试验。实验用了10 mm和1 mm两种厚度的高纯度石英样品池,两种样品池中的含水率(质量分数)分别从0.01%至8%与8%-25%,整个实验过程在恒温20摄氏度的环境下进行的。每一次测量均保证了太赫兹波垂直入射在样品上并在另一侧进行探测。实验结果表明,原油乳状液的太赫兹波段的吸收系数与含水率之间存在良好的线性关系。这种线性依赖关系既显示出实验中乳状液是稳定且均匀分布的,又为含水率的高精度测量提供了保证。通过本实验工作的开展,预示了太赫兹时域光谱技术用于原油含水率测量与地层流体识别将是一项颇具潜力的新型技术。

井下核磁共振流体分析实验室及其应用

井下流体分析在储层实时评价有十分重要的应用.该文介绍了NMR流体分析实验室的发展,并以哈里伯顿的井下NMR流体分析实验室为例,详细讨论了其关键技术,包括探头结构、磁体结构和电路结构,探讨了获取流体核磁共振特性参数的测量方法.NMR流体分析实验室可以获取流体的多种重要参数,结合NMR测井能够进行综合解释,其实时评价性能实现NMR测量的优势.

基于随机森林算法的油气层敏感性损害预测

储层损害贯穿在油气田勘探开发的各个时期,其种类繁多、损害机理十分复杂。传统岩心流动实验评价储层敏感性的结果可靠,但岩心获取成本高、投入时间和成本大。调研和实践表明,利用神经网络、随机森林等算法基于小规模样本建立的模型可以实现对样本的预测,节约时间和经济成本。基于X区块敏感性室内评价小规模样本资料,选择训练集及测试集,深入对比了BP神经网络算法、径向基函数神经网络算法、随机森林算法,优选出随机森林算法作为储层敏感性损害定量诊断的主要方法,采用网格搜索等算法进行了超参数优化、根据因素权重对数据进行降维,以此提高预测精度,搭建了完整的模型。4种损害模型的R2平均值为0.852,预测精度在90.00%~95.68%。

两种结构类型的走滑相关剪断裂带

里德尔剪切是走滑带的典型构造样式,但近年来发现的很多剪断裂带中的剪断裂组合样式与经典里德尔剪切不同。在这些剪断裂带中,剪断裂的排列方式与两盘位移方向性质相同,即左阶左行或右阶右行,被称为同阶行剪断裂,其叠合部位具有离散性质。基于库伦破裂准则,认为这些剪断裂带是在双剪切带夹持的断夹块上发育的。在双剪切作用下,最大主应力迹线方向上将产生2组共轭势剪破裂,在递进变形过程中,与最大剪应力(主走滑方向)成小锐夹角的剪破裂将优先得到发展,而与最大剪应力成大锐夹角的剪破裂将受到抑制而被限制在前者之间,形成一种不同于经典里德尔剪切组合样式的新型剪断裂带。这种类型的剪断裂带发育离散型叠合带,对成藏成矿具有重要意义。

碳酸溶蚀对砂岩储层物性特征及孔隙结构的影响

以鄂尔多斯盆地长6不同渗透率级别砂岩岩心为研究对象,系统研究了碳酸溶蚀前后岩心物性特征、矿物组成以及孔隙结构的变化特征。结果表明:对于较低渗透率的岩样,碳酸水的溶蚀作用造成除石英外的其他矿物组分含量均有所下降,而对于高渗岩样,由于孔隙空间比表面积较小,使得矿物与碳酸水作用强度较弱,少量方解石和长石被溶解而含量下降,其他矿物相对含量有所升高。随着碳酸水的不断注入,渗透率为0.1 mD的岩心孔隙度和渗透率均不断增大,渗透率为1.0 mD的岩心孔渗均是先减小后增大,当岩心渗透率为10 mD时,岩心孔隙度和渗透率均不断减小。总体上,孔隙度相对变化率在-5.77%~-3.68%之间;渗透率相对变化率在-21.87%~-18.47%之间。研究结果揭示了不同孔渗级别砂岩与碳酸水相互作用下孔喉结构变化特征,能够为低渗储层CO_(2)驱油和埋存方案的制定提供重要理论依据。

致密砂岩气藏注CO_(2)提高天然气采收率微观机理

中国致密砂岩气藏资源储量丰富,复杂的气水渗流关系和气水同产特征制约了单井产能的发挥和天然气采收率提高,注CO_(2)是提高气藏采收率(EGR)和实现碳埋存的双赢途径。为明确致密砂岩气藏CO_(2)驱替微观渗流和提高天然气采收率机理,指导致密砂岩气藏CO_(2)-EGR方案设计,基于格子玻尔兹曼方法(LBM)建立了孔隙尺度多相多组分流动模型,揭示了致密砂岩气藏储层微观气水分布特征和CO_(2)-EGR的微观渗流机理,并明确了CO_(2)-EGR的主控因素。研究结果表明:①驱动压差显著影响了致密砂岩气藏的气水微观分布和水锁程度,使得气水流动能力和气水相对渗透率特征不同;②CO_(2)-EGR微观渗流过程包括气水两相的非混相驱替和CO_(2)-CH_(4)的混相驱替,对应EGR机理为分别受生产压差和地层压力控制的黏性驱替和混相扩散;③注入的CO_(2)可有效缓解水锁现象和贾敏效应,与CH_(4)良好的混相能力能促进沟通分散气泡,微观驱气效率可达42%~94%;④含水饱和度、孔隙结构和驱动压差显著影响微观驱气的作用机制和驱气效率的改善幅度。结论认为,在进行致密砂岩气CO_(2)-EGR的方案设计时,可优先考虑中—低含水饱和度的区块作为试验靶区,并根据靶区储层孔隙结构特征,优化不同注气阶段的注采参数,可充分发挥CO_(2)对CH_(4)的黏性驱替和混相扩散作用。

裂缝性页岩储层水力裂缝非平面扩展实验

开发页岩气藏通常需要采用大规模的水力压裂工艺技术,而页岩储层中的天然裂缝、层理面对水力裂缝的扩展路径又有着非常重要的影响。研究天然裂缝对水力裂缝扩展的影响可为现场预测水力裂缝扩展方向以及实施缝网压裂提供技术支撑。为此,选取4块尺寸为400mm×400mm×400mm的下志留统龙马溪组页岩露头标本,来进行真三轴水力压裂实验和声发射监测,以便研究水力裂缝与天然裂缝的沟通行为。实验结果表明:水力裂缝遇到天然裂缝时可发生转向或者穿透天然裂缝,形成一种空间非平面裂缝网络;大开度、低胶结强度的天然裂缝容易导致水力裂缝转向,难以形成新的主水力裂缝面;水力裂缝穿透层理面时,流入到层理面上的压裂液呈椭圆状分布;水力裂缝从岩石本体起裂的方向上声发射点较集中,沿着天然裂缝扩展的方向上声发射点少。结论认为:1水力裂缝能否穿透天然裂缝与天然裂缝的开度、胶结强度有关;2裂缝性页岩储层水力压裂易形成空间非平面网状裂缝;3与主裂缝面相比,压裂液进入到层理面的体积较少。

准噶尔盆地西北缘三叠系层序地层与隐蔽油气藏勘探

层序地层学及层序地层原理指导下的地震资料解释为地层、岩性油气藏勘探提供了理论和技术支持。为配合准噶尔盆地西北缘油气勘探从克乌断裂带上盘向下盘、从构造油气藏向地层、岩性等隐蔽油气藏的转变,利用陆相层序地层学理论和地球物理资料,将三叠系划分为1个二级层序、5个三级层序和8个体系域,进而总结出拗陷完整型和拗陷残缺型两种层序类型。结合测井约束地震反演和井间沉积对比,探讨了三叠系砂体结构和湖侵体系域地层超覆、湖退体系域及最大湖泛面附近小规模滑塌浊积体岩性透镜体等5种圈闭发育模式。油气成藏综合条件分析指出有效圈闭和油源断层的识别是制约斜坡带岩性油气藏勘探的关键。

烃源岩的有机酸生成及其影响因素的模拟实验研究

不同温度下地层水-烃源岩相互作用模拟实验结果表明：（1）在整个实验温度范围内（60—300℃），均有有机酸的生成，有机酸的总浓度在35．4mg／l至153．9mg／l之间，其中在100℃和140℃的温度下浓度最大，其它温度下浓度相对较低；（2）在低温（60℃）条件下，成熟度相对较高、有机碳含量较大的烃源岩，有利于生成有机酸，但是在中温（140℃）和高温（180℃、220℃和300℃）条件下，有机酸的生成受有机碳含量、成熟度和碳酸盐含量的多重影响；（3）中低温（60℃和140℃）时，随着碳酸盐含量的增加，有机酸浓度表现为逐渐降低的趋势，表明在60-140℃，有机酸对碳酸盐的溶解和沉淀起主要的控制作用，而高温（180℃、220℃和300℃）条件下，碳酸盐的溶解和沉淀作用受有机酸和CO2的共同控制，从而导致有机酸浓度与碳酸盐的关系变化复杂。

不同尺度裂缝对弹性波速度和各向异性影响的实验研究

裂缝广泛分布于地球介质中并且具有多尺度的特点,裂缝尺度对于油气勘探和开发有着重要的意义.本文制作了一组含不同长度裂缝的人工岩样,其中三块含裂缝岩样中的裂缝直径分别为2 mm、3 mm和4 mm,裂缝的厚度都约为0.06 mm,裂缝密度大致相同(分别为4.8%、4.86%和4.86%).在岩样含水的条件下测试不同方向上的纵横波速度,实验结果表明,虽然三块裂缝岩样中的裂缝密度大致相同,但是含不同直径裂缝岩样的纵横波速度存在差异.在各个方向上,含数量众多的小尺度裂缝的岩样中纵横波速度都明显低于含少量的大尺度裂缝的岩样中纵横波速度.尤其是对纵波速度和SV波速度,在不同尺度裂缝岩样中的差异更明显.在含数量多的小尺度裂缝的岩样中纵波各向异性和横波各向异性最高,而含少量的大尺度的裂缝的岩样中的纵波各向异性和横波各向异性较低.实验测量结果与Hudson理论模型预测结果进行了对比分析,结果发现Hudson理论考虑到了裂缝尺度对纵波速度和纵波各向异性的影响,但是忽略了其对横波速度和横波各向异性的影响.

陆相断陷盆地相控油气特征及其基本模式

地质相是沉积地层内沉积物(岩)形成条件的物质表现,由宏观到微观分为4个层次,即构造相、沉积相、岩石相和岩石物理相。不同层次地质相的控油气作用具有不同形式的表现。研究表明,陆相断陷盆地内不同的构造单元、不同的沉积相控制着不同类型油气藏的形成与分布;不同的构造单元和不同的沉积相的储油气层的临界孔隙度和渗透率随埋藏深度增大而降低;在不考虑构造和沉积相背景条件下,不能依据地层的绝对孔渗条件判别和评价有效储集层。沉积颗粒不粗不细的优相砂岩类地层控制着油气的富集成藏;相同背景条件下相对高孔渗的储集层控制着油气的富集成藏。优相与相对高孔渗控藏是相控油气作用的基本模式。利用相控油气作用的基本模式可以预测有利成藏领域。

刚度弱化边界条件在TI拟声波方程模拟中的应用

由于地震波数值模拟在有限区域内进行,因此减少边界反射波的影响十分重要。完美匹配层(PML)方法被广泛应用于边界反射的吸收。但在各向异性介质模拟中,PML存在稳定性问题。为此,尝试将一种刚度弱化方法(SRM)应用到拟声波各向异性方程的模拟中。首先,给出了TI介质拟声波方程模拟中SRM和PML边界条件的加载方法和差分格式。模拟结果显示,SRM在内存要求和运算速度上优于PML方法。之后,通过对均匀VTI和TTI介质、层状介质以及BP模型进行数值模拟,对比分析两种方法的吸收衰减效果。对VTI介质的模拟结果显示,在本研究的实验条件下,使用同样的吸收层厚度SRM内存需求仅为使用PML方法的50%,运算耗时减少约25%。虽然在VTI条件下SRM吸收效果略逊于PML方法,但在TTI介质、层状介质以及BP模型模拟中显示出了更高的稳定性。模拟结果表明,SRM在TI介质拟声波方程模拟中具有较好的实用性和可靠性。

苏北盆地金湖凹陷戴南组成岩阶段划分及其油气地质意义

应用显微薄片、扫描电镜、X-衍射、包裹体测温等分析化验资料,根据镜质体反射率、埋藏史曲线、粘土矿物变化特征以及各种成岩现象和标志,综合划分和确定了金湖凹陷戴南组碎屑岩储层的成岩阶段。戴南组大部分处于中成岩A阶段,少量为早成岩B和中成岩B阶段。与成岩阶段相对应,戴南组储层孔隙类型也经历了从原生到次生的演化阶段,目前戴南组大部分以次生孔隙为主,保存少量原生孔隙。根据成岩阶段和孔隙演化进一步预测新庄1井区和天X77井、关X2井等井区为有利储层发育带。另外,根据成岩阶段的划分结果,反过来预测大部分地区下伏阜宁组有机质处于成熟阶段,是戴南组有利的油气来源,并推断秦X2、天X75、天X92等井区戴南组早期经历了大的构造抬升运动和较强的剥蚀作用。

人工智能在油气压裂增产中的研究现状与展望

针对油气压裂增产技术发展需求,阐述了人工智能在油气压裂增产中的研究现状,分析了压裂人工智能发展所面临的关键理论问题,展望了压裂人工智能研究的主攻方向和应用场景设计。国内外现阶段在压裂设计优化、压裂工况诊断与风险预警、压裂返排优化控制等方面已取得一定研究进展,总体处于从学术型研究向工业级应用的过渡阶段,面临小样本少标签数据问题、数据驱动与机理模型深度融合问题、模型可解释性差等关键理论问题。文章围绕所存在的问题,展望未来压裂人工智能研究的主攻方向包括数据治理与特征工程、小样本学习场景下的压裂数据深度挖掘、基于知识嵌入和知识发现的可解释性压裂智能算法、基于强化学习的压裂参数动态优化与风险预警调控方法等。基于上述研究,建议构建压裂设计智能优化、压裂施工闭环调控、压裂返排智能控制等三类应用场景,最终实现高质量均衡造缝和安全压裂目标。

烃源岩-流体相互作用模拟实验研究

为了探讨烃源岩与孔隙流体之间相互作用过程和机理以及有机酸的生成及其影响因素,我们开展了烃源岩-流体相互作用模拟实验研究。实验结果表明:Ⅱ型干酪根形成有机酸的能力大于Ⅰ型干酪根,水的矿化度对有机酸的形成影响甚微,随着温度升高,流体中有机酸的含量也随之增大。pH值对有机酸形成的影响非常明显,中性和碱性条件更有利于生成有机酸。其中乙酸的形成有利于碳酸盐矿物的溶解,而草酸的形成不利于碳酸盐的溶解。温度对烃源岩的影响与烃源岩的矿物组成有很大的关系,对于富碳酸盐烃源岩,Ca、Mg、Na三元素在水中的溶解量,与温度呈反相关的关系,对于贫碳酸盐烃源岩,与反应温度之间则呈现出正相关的关系。而无论碳酸盐含量高低,Si在溶液中的含量都会随着温度的升高而增大。酸性溶液对烃源岩的溶解能力最强,无论原始反应溶液的酸碱性,反应结果都最终趋于弱碱性。流体的含盐量对烃源岩中Mg的溶解影响差异较大,低盐度的流体有利于Mg溶解。

低温条件下长石溶解模拟实验研究

为了研究有机酸和无机酸对长石的溶解能力以及不同有机酸对长石溶解能力的差异,笔者等在80℃条件下,在不同pH值(4、6和8)的分别含有盐酸、乙酸和草酸的溶液中,对碱性长石和斜长石进行了溶解模拟实验研究。实验结果表明:酸性(pH=4)和弱酸性(pH=6)条件下,乙酸对两种长石的溶解能力大于草酸,碱性条件(pH=8)下草酸的溶解能力最大,无论在酸性或碱性条件下,有机酸对长石的溶解能力均高于无机酸,酸性(pH=4)条件下,斜长石与碱性长石溶解量差别不大,在弱酸性(pH=6)和碱性(pH=8)条件下,斜长石的溶解量高于碱性长石。

基于2D-VMD的偶极阵列声波测井反射波提取方法

偶极远探测声波测井是利用偶极子阵列声波测井仪器接收到的反射波进行井旁构造成像的测井技术,广泛应用于井周远探测储层评价领域,该技术数据处理的关键是从接收到的声波全波列中分离出反射波并进行成像。目前的反射波分离算法虽然实现了波场分离,但存在直达波和反射波的模态混叠问题,分离后的反射波信号能量损失较大。针对这些问题,基于引入的二维变分模态分解(2D-VMD)建立反射波提取新算法,将原始信号分解为多个具有特定方向和振动特性的固有模态分量,然后选取特定的分量进行重构,实现反射波的分离。采用2D-VMD、中值滤波、F-K变换对模拟和实测数据进行反射波提取。结果表明,相比中值滤波、F-K变换,基于2D-VMD的方法能够在有效压制模式波和随机噪声的同时,准确地提取出完整的反射波信号,最大限度保留反射波的幅度。证明了该方法在偶极阵列声波测井反射波提取中的有效性和优越性。

高温热处理共和盆地干热岩力学特性实验研究

干热岩的力学特性对实现地热能高效开发至关重要。通过GCTS RTR-1500岩石测试系统,辅助以XRD、SEM等测试手段,探讨了温度及围压对干热岩力学特性的影响,分析了温度使干热岩力学性能劣化的机理。研究结果表明:相同围压条件下,随着温度升高,干热岩的力学性能逐渐劣化,具体表现为压密段变长、内聚力减小、内摩擦角增大,破坏形式由弹脆性向弹塑性转变;相同温度条件下,岩石的抗压强度、弹性模量、泊松比以及残余强度均随围压的升高而增大。围压可以部分抵消高温对岩石力学性能造成的损伤;干热岩力学性能劣化的原因在于黑云母矿物高温脱水、方解石受热分解以及晶内及晶间裂缝大量产生。上述研究成果可以为共和盆地干热岩的安全钻井及储层压裂改造提供重要的实验支撑。