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。

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。

四川盆地陆相碎屑岩层系油气成藏模式

四川盆地构造变形样式复杂,并且经历了多期构造演化,陆相碎屑岩层系油气成藏条件复杂。通过对四川盆地基本构造样式分析、碎屑岩层系油气圈闭类型及典型油气成藏模式综合分析后认为,四川盆地整体上可以划分为3个构造变形区,由西至东可以划分为川西—川西北前陆盆地区、川中隆起区、川东—川东南隔挡式褶皱变形区,不同构造变形区具有不同的油气成藏模式,分别为"近源下生上储裂缝型成藏模式"、"远源不整合输导型岩性成藏模式"、"近源断裂疏导型背斜成藏模式",并认为基底古隆起、分带差异构造变形、分层差异构造变形是该种成藏模式的主要成因,对后期的油气勘探具有一定的指导意义。

固体硝酸CA-1的性能实验研究

深部碳酸盐岩储层酸压存在的主要问题是酸岩反应速度过快、酸溶蚀有效裂缝长度十分有限、酸液滤失严重,难以达到深部酸化的目的。为实现此类储层酸压,介绍了一种自制固体硝酸CA-1。固体硝酸是将硝酸固化成颗粒后,在激活剂的催化下,氢离子缓慢释放,达到延缓酸岩反应速度的目的;与此同时,携带固体硝酸进入储层的有机溶剂,也可以起到很好的降滤失作用。实验表明,CA-1在未被激活前呈惰性;在激活剂的催化下,CA-1释放氢离子速度缓慢;激活后随温度升高,释放氢离子速度加快,酸腐蚀性增强,需添加硝酸专用缓蚀剂缓解腐蚀。

水平井气水变形泡状流测井分析模型实验研究

变形泡状流是水平井气水两相石油开发测井过程中最为常见的流型之一,为建立适用于此流型的测井分析模型,在16m长、可任意倾斜的透明实验环路上,以空气和自来水为介质,利用实际测井仪器串,对井斜75°～90°达到稳定的气水变形泡状流动进行实验测量,通过把握实验过程中变形泡状流的流动特性及机理,选择以漂移流动模型为基础进行理论推导修正。基于实验数据的模型检验证明,实验数据符合修正后模型反映的流动规律。依据实验数据计算的相分布系数与漂移速度系数,体现了水平及近水平井眼中仪器串对井筒内原有流动状态的干扰。分析模型能同时反映水平井气水变形泡状流测井过程中的流动机理以及仪器测量对流型的影响,适用于水平井气水变形泡状流测井解释。

烃源岩排烃门限在生排油气作用中的应用

对于烃源岩的判别标准,目前仍广泛存在争议。主张以排烃门限的概念来确定有效排烃源岩、研究有效排烃源岩的生排烃量及其生排烃特征,以此来综合认识烃源岩的排烃历史和排烃过程。在研究过程中,首先根据烃源岩排烃品质评价图版判别排烃源岩,其次,根据排烃模型定量研究源岩的排烃特征。冀东探区高柳构造带古近系沙河街组三段(Es3)烃源岩的实例研究表明,其排烃门限深度对应的Ro为0.78%。只有进入该排烃门限的烃源岩才能大量排烃,随热演化程度的增大,源岩排烃率和排烃效率逐渐增大。高柳构造带沙三段烃源岩的最大排烃强度超过450.00×104t/km2,平均排烃强度为315.67×104t/km2,排烃量总计9.47×108t,排烃高峰时期是馆陶期,油气资源量可达到2.08×108t。

长岭断陷火山岩储层流体包裹体分布特征及天然气成藏期次

长岭断陷火山岩储集层成藏条件十分优越,勘探前景广阔。对该区腰英台凸起区深层火山岩系39块流体包裹体进行了偏光、荧光特征观察、均一化温度及冷冻温度(盐度)等测定,分析了储层流体包裹体类型及分布特征,充分利用包裹体均一化温度信息,结合烃源岩生烃史以及地层埋藏史,分析了该区天然气的成藏期次。该区火山岩储层烃类包裹体极为发育,以气态烃包裹体为主,包裹体中存在较多的CO2,其中达尔罕构造营城组包裹体中CO2含量较高。腰英台构造带为1期成藏,成藏时间为距今84～93Ma,油气充注期为青山口组沉积中后期至嫩江组时期;达尔罕构造带油气充注时间为距今87～94Ma,CO2充注时间为距今81～85Ma,相当于嫩江组的后期至四方台组早期,新近纪之后构造运动产生的CO2为大规模的无机CO2的来源。该区油气成藏期次与营城组与沙河子组烃源岩的生排烃史较为匹配。

准噶尔盆地腹部火成岩岩性识别

随着火成岩油气藏勘探的不断深入,如何准确有效地识别火成岩岩性是进行该类油气藏评价的关键。以准噶尔盆地滴西地区火成岩岩性识别为例,构建了4个岩性识别辅助参数,通过样本扩充解决了研究区同一岩性样本测井信息不符合正态分布且难以确定其分布函数时引起数学方法识别岩性识别率低的难题。利用对应分析方法进行了岩性敏感性测井信息分析,运用统计性聚类和模糊聚类方法进行了岩性数学分类研究,使用模糊数学、贝叶斯判别分析、神经网络、基于层次聚类分析思想的交会图等方法分别进行火成岩岩性常规识别和主成分识别,开发出基于forward测井解释平台的火成岩识别软件,共识别出火成岩岩性15种、沉积岩2种,与岩心薄片鉴定资料比较,各种岩性平均解释符合率为86.5%。误识的岩性主要为凝灰岩和火山角砾岩,将成像测井资料与常规测井资料相结合来判断便可以减少误判。

自进式多孔射流钻头的自进机理及自进力影响规律

在径向水平井技术中,自进式射流钻头既要完成破岩钻孔的任务,又要对高压软管产生一定的向前自进力,才能达到连续向前钻进的目的.为此,以流体力学理论为基础,分析了自进式多孔射流钻头的自进机理,即射流反推力作用和反向射流降压效应.通过实验方法得到了流量、射流钻头正反流量比、正向喷距和井筒直径等参数对自进力的影响规律.结果表明：自进力随着流量的增大而近似线性关系的增大,随着射流钻头的正反流量比的增大而近似线性关系的减小;随着正向喷距的变化,自进力基本不变;自进力随着井筒直径的增大呈先增大后减小的趋势,当井筒直径为36～49 mm时产生的自进力较大,当筒直径大于62 mm后自迸力已基本不变.在实验条件下,流量范围为0.71～0.99 L/s时,射流钻头正反流量比范围为1/6～2/3,正向喷距范围为10～50 mm,井筒直径为30～70 mm时,射流钻头所产生的自进力范围为51.1～228.1 N.该研究成果可为套管内转向径向水平井技术提供理论基础,还可为自进式多孔射流钻头结构设计提供依据.

水平多裂缝交错扩展及其诱导应力干扰研究

QA油田X储层埋深较浅,高角度天然裂缝发育,水力压裂后形成的水力裂缝形态较为复杂,压后效果时好时坏,给压裂设计及施工带来诸多困难,急需弄清该储层水力裂缝的形态,以确定合理的压裂施工方案。首先,采用三轴岩石力学测试系统对X储层岩石力学特征进行测试,观察天然裂缝形态。其次,建立砂泥岩相间的二维平面渗流应力损伤耦合有限元模型,采用二次应力起裂准则作为水力裂缝是否起裂的判断依据,以幂律流来表征流体在Cohesive单元内的流动。模拟了X储层水力压裂多裂缝交错延伸的裂缝形态,探究了水力裂缝几何形态及压裂液排量、地应力、压裂液黏度对缝间应力干扰的影响,揭示了复杂多裂缝交错扩展的干扰机理,发现该储层具有形成复杂裂缝的力学和工程地质条件,为该区域的压裂改造提供理论指导。

西湖凹陷北部气田天然气地球化学特征及气源探讨

东海盆地西湖凹陷具有丰富的天然气资源,但对于其天然气的来源却一直都存在着较大的争议,已有的研究成果多采用烃源岩成熟度进行气源对比,没有给出直接证据。为此,以近年来在该凹陷北部发现的大中型气田为研究对象,在分析区内天然气组分、碳同位素值、天然气轻烃组成的基础上,系统研究了该区天然气的地球化学特征及其成因类型,并结合烃源岩的热演化程度及干酪根碳同位素值,分析了天然气的来源、探讨了天然气的运移方式及通道。研究结果表明:①西湖凹陷北部渐新统花港组天然气主要为煤型气,由腐殖型干酪根初次裂解形成,其中中央反转构造带气田主要为干气,西次凹气田为湿气;②凹陷区烃源岩成熟度从南到北逐渐增加导致中央反转构造带天然气成熟度较高,西次凹相对较低;③西湖凹陷北部天然气主要来源于始新统平湖组煤系烃源岩,同时花港组烃源岩及平湖组下部烃源岩也有不同程度的贡献,其中中央反转构造带北部花港组煤系烃源岩成熟度较高,对该区天然气成藏的贡献较大;④凹陷区天然气具有垂向运移分馏的特征,龙井运动之后断裂再次活化,为平湖组及其下部天然气向上运移提供了有利的通道。

辽东湾地区下第三系有效烃源岩分布定量研究

有效烃源岩是指地质过程中形成的,既有油气生成又有油气排出的烃源岩。传统研究方法只停留在定性划分有机质丰度下限、实测数据分析和模拟实验结果的基础上,并没有完全形成一套定量的评价方法体系。在排烃门限理论的基础上,利用生烃潜力法确定出研究区的排烃门限,建立各层段有效烃源岩的判别图版,形成了一套有效烃源岩定量研究方法体系,并将其应用到辽东湾地区。研究表明,辽东湾地区下第三系发育东三段、沙一、沙二和沙三段三套有效烃源岩,其中沙三段的规模最大。尽管东二段暗色泥岩也普遍发育,但并没有达到排烃的临界条件,只能作为一般烃源岩,不能认定为有效烃源岩。

塔西南拗陷甫沙构造带结构模型及形成机制

塔西南拗陷甫沙构造带是西昆仑山前第一排冲断褶皱带。由于浅层覆盖第四系巨厚黄土及深层强烈冲断褶皱变形导致地震资料品质较低,构造解释具有多解性。通过综合分析区域构造背景、地面地质、钻井和地震资料,认为浅层是以上白垩统—古近系膏盐岩为滑脱层的盖层滑脱褶皱变形;深层是基底卷入的中—高角度区域性正反转断层,及在正反转断层下盘由叠瓦状分支逆冲断层组成的楔状叠瓦构造,深、浅构造层整体"分层收缩、垂向叠置"模型能合理解释现有的可靠构造信息。正反转断层在横向上分隔甫沙构造带与西昆仑褶皱造山带,膏盐岩塑性滑脱层在纵向上分隔浅层新生代与深层中生代构造变形。西昆仑山在新近纪—第四纪隆升,引发了自西昆仑山深层向塔西南拗陷斜向向上挤压,促使侏罗—白垩纪区域性先存正断层反转,并控制甫沙构造带的形成演化。

抗高温超分子降滤失剂的合成及性能评价

针对深井、超深井高温钻井过程中钻井液处理剂耐温能力不足、滤失造壁性能差等问题,以超分子聚合物的聚合理论为基础,以AMPS、AM与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为单体,合成了一种三元共聚物降滤失剂。通过优化实验确定了最佳合成条件:单体物质的量比AM:AMPS:NVP=6:3:1,引发剂含量为0.2%,单体总含量为15%,反应温度为50℃,反应时间为4 h。采用红外、热重、TEM对合成产物进行了结构分析,结果表明合成的超分子降滤失剂是由具有特殊功能基团的单体通过自由基聚合而成的,侧链的功能基团通过氢键、亲疏水性、离子键等协同作用形成空间的有序网络结构。这种非共价键的网络结构外界条件变化时,能够迅速改变结构以适应外界条件的变化。此外,分子间强的分子间作用力使超分子降滤失剂具有快速适应环境变化的能力,表现出好的抗温、抗盐和抗钙性。在4%淡水基浆中考察了合成降滤失剂的降滤失性能,合成降滤失剂的抗温性明显优于PAC-LV,抗温高达180℃。

含油饱和度恢复法定量评价砾岩油藏水淹层

由于储层非均质性严重,砾岩油藏具有岩性物性背景复杂以及油层电阻率变化幅度大等特点,其水淹层的定量评价已经成为油田二次调整开发的重点和难点。基于测井、取芯、测试等分析资料,应用油气运聚成藏理论,在储层品质因子研究的基础上,建立了砾岩油藏原始含油饱和度的计算模型。定义原始含油饱和度和目前含油饱和度的差值与原始含油饱和度的比值为储层的采出指数,表征注水开发以后到目前油藏状态下储层动态水淹的特征参数,与传统的产水率和含油饱和度两个水淹特征参数相比,其优势在于考虑了油层动态水淹的过程,消除了砾岩油藏本身因为电阻率变化幅度大且单一利用目前含油饱和度定量评价水淹层的缺点。将该法应用于克拉玛依油田砾岩油藏水淹层的评价中,对比研究了含油饱和度、产水率和采出指数3个参数对砾岩油藏的水淹敏感性。结果表明:采出指数敏感性最高,识别准确率达到89.58%,提高了砾岩油藏水淹层的识别精度,为克拉玛依油田井网调整和开发方案的设计提供了技术支持。

天然气井绒囊流体活塞技术不降压压井工艺

较之于机械手段,采用流体手段压井具有工艺简单、安全性高、成本可控等优势,已逐渐成为气井修井作业常用的压井手段,但目前对其尚缺乏系统的施工工艺技术研究。为此,在分析总结国内修井作业中压井技术研究成果的基础上,提出了绒囊流体活塞技术不降压压井修井作业的技术思路,开展了气井绒囊流体用量计算、泵入方式选择、泵入流程设计以及返排方式选择等方面的研究,并结合现场应用实例进行了对比分析。结果表明:(1)根据平衡井筒气泡最大浮力所需内部结构力,计算出绒囊流体活塞的高度和低剪切速率下的黏度,据此确定现场配制流体的性能;(2)根据平衡地层压力要求计算井筒内静液柱压力所需绒囊流体体积,并附加3~5 MPa的安全压力值;(3)作业时,泵入液柱高度为500 m的清水前置液,润湿管柱、井壁以提高泵入效率,并与绒囊流体形成低黏度、低内部结构力混浆段提高返排效率;(4)根据气井管柱连通状态及管柱承压能力选择正反循环泵入方式;(5)修井结束后,根据气井地层能量衰竭程度选择直接气举或破胶气举返排实现复产。现场应用于我国西北、西南地区的3口气井,其中2口井连续气举作业2~3 d,气井产量便恢复至作业前等产量点。结论认为,该项工艺较好地解决了常规降压过程导致安全性差、产能浪费等问题,缩短了气井压井作业周期。

盐穴储气库底部碎屑旋转射流冲洗数值模拟

在地下盐穴储气库多夹层岩盐水溶造腔过程中,不溶于水的夹层碎屑极易在盐穴腔底过量沉积,引起有效造腔体积减小、造腔速度降低,从而影响储气库造腔的质量和进度。为此,提出了高压旋转水射流冲洗碎屑的新方法,阐述了通过射流冲击作用和旋流作用,完成高效冲洗腔底碎屑的工作原理;根据多相流理论,建立了旋转射流冲洗碎屑数学模型,数值模拟研究了排量、颗粒直径和工具转速等参数对碎屑冲洗效率的影响规律。模拟结果表明:排量和颗粒直径是影响碎屑冲洗效率的重要因素,冲洗效率随着排量的增大而显著提高,随着颗粒直径的增大而明显降低;在一定条件下,存在最优工具转速,但随着颗粒直径的增大,工具转速对冲洗效率的影响逐渐降低。旋转射流法冲洗盐穴腔底碎屑能够有效提高碎屑冲洗效率,该方法为我国多夹层岩盐的快速、优质和安全造腔作业提供了一条新途径。

基于BP和LSTM神经网络的顺北油田5号断裂带地层孔隙压力智能预测方法

顺北油田断裂发育,地质构造复杂,储集层埋深达8 000 m,具有高温高压、窄钻井液密度窗口等特征,地层孔隙压力的预测精度难以满足工程需求。为了提高地层孔隙压力的预测精度,利用人工智能方法在处理复杂非线性问题上的优势,采用反向传播神经网络BP和长短期记忆循环神经网络LSTM这2种人工智能算法,基于顺北油田5号断裂带上3口井的声波时差、自然电位和自然伽马等11种特征数据以及经实测校正的地层孔隙压力标签数据,建立了顺北油田5号断裂带地层孔隙压力智能预测模型,BP神经网络模型的预测误差为3.927%,LSTM神经网络模型预测误差为2.864%。测试结果表明,LSTM神经网络模型具有更好的预测效果,满足现场地层孔隙压力的预测精度,为保障顺北油田5号断裂带钻井安全提供数据参考。

致密油勘探研究现状

通过对国内外大量文献的调研,总结了致密油勘探研究现状。研究表明,致密油与页岩油存在差异,研究中应将两者区分开来;广泛分布的致密储层、成熟度适中的优质烃源岩以及烃源岩层与致密储层紧密接触是形成致密油的重要条件;致密油主要发育于前三角洲和重力流沉积环境下形成的细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩以及半深湖-深湖相分布的云质岩和泥灰岩中,其储层物性差,纳米级颗粒内孔、晶间孔和微裂缝在储集空间中占有重要地位;与常规油藏相比,致密油油藏具有生储盖紧邻、受构造圈闭影响小、油藏圈闭界限不明显的特征,原油在运移过程中主要受排烃压力作用以非达西流的方式进行渗流充注,油藏无统一的油气水界面和压力系统,油气水分布无明显规律;国内外对于致密油资源量估算的研究还相对薄弱,目前主要通过盆地模拟法、统计法和类比法对致密油资源量进行评价。

MPD技术及装备在钻井工程中的应用分析

随着石油工业向深部地层和深海方向发展,窄密度窗口地层引发的涌-漏等问题将更加突出。MPD技术是一项基于先进井控装备、环空压力预测、信号传输及自动控制技术,着力于解决钻井复杂问题的先进钻井技术。其装备主要由计算机控制系统、旋转控制系统、地面分离系统、节流阀组、辅助泥浆泵以及地面高压管汇等组成。MPD技术的发展能够有效解决由窄密度窗口地层引发的涌-漏等复杂问题,减少钻井非生产时间,降低钻井成本。