油气田开发工程学科研究生的启发式教育

油气田开发工程作为传统工科专业,急需大量高素质的创新性、应用型人才,而启发式教育是培养此类人才的关键点。以油气田开发工程专业为例,从实验教学、实习基地教学、理论教学和导师示范作用四个方面深入探讨如何启发研究生的科研创新能力,提出充分利用现有实验设备和设立多种实验教学模式,充分发挥校内校外实习基地的引导作用,以及结合学生特点强化理论教学的引导作用和导师的示范作用。

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组一段—三段构造沉积演化及其油气地质意义

基于测井、岩心、薄片、地球化学分析,重建鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组一段—三段(简称马一段—马三段)构造-岩相古地理格局,探讨构造沉积演变特征及其油气地质意义。研究表明:①马家沟组底部稳定发育一套穿时的、高自然伽马值段、边缘相泥质白云岩,分布于怀远运动期构造不整合面之上,具有与早奥陶世弗洛期全球海侵可对比的δ13C正漂移特征;②奥陶系马一段—马二段沉积期全球海平面上升、古陆淹没为水下隆起,形成一隆两坳构造格局,中央隆起首次接受沉积;随后马三段沉积期盆外俯冲挤压、盆内隆坳分异,乌审旗—靖边凸起活化;③构造格局演变对沉积古环境产生显著影响,马一段沉积期向西超覆,东部坳陷内海侵封隔形成大规模盐质蒸发潟湖;马二段沉积期持续海侵并沟通广海,环东部坳陷发育大规模颗粒滩,晚期干化收缩形成小规模蒸发潟湖;马三段沉积期受高地封隔影响,向东侧水体渐次分异分别形成云膏质和盐质蒸发潟湖,同时颗粒滩环凹沿高地展布;④马家沟组底部发育烃源岩,马二段和马三段滩相储层环坡展布,源储配置良好,有利于天然气成藏,具有一定勘探潜力。

川东—川北地区二叠系茅口组沉积演化及其油气地质意义

近年来,四川盆地二叠系茅口组的勘探思路和布井原则由原来的“占高点、沿长轴”转变为以寻找滩相孔隙型规模储层为目标,并取得了新突破,使其成为了勘探热点层系,这就需要详细的沉积演化研究来支撑。川东—川北地区是茅口组构造—沉积分异最为明显,也是勘探潜力较大的区域。对茅口组386口钻井的测井资料进行系统梳理,并利用野外剖面和钻井取心进行沉积相分析,结合测井曲线与沉积相,分析研究区茅口组的沉积演化。研究认为,川东—川北地区茅口组一段到茅口组二下亚段总体为碳酸盐缓坡,地层厚度和沉积相总体受川中古隆起的影响,局部发育低能滩;茅二上亚段到茅三段转变为具有镶边性质的碳酸盐台地,地层厚度和沉积相带展布转变为北西—南东向,自西向东依次发育台地相、台缘带、斜坡和陆棚相,台缘带发育高能滩相。研究区茅口组沉积期相对海平面总体经历了两次升降过程,对应地层分别为茅一段到茅二下亚段和茅二上亚段到茅三段。受区域海平面升降、区域构造活动以及碳酸盐台地类型的控制,茅一段到茅二下亚段缓坡发育具有岩溶和云化的滩相储层;茅二上亚段到茅三段海槽内发育潜在烃源岩,是非常规油气勘探潜在有利区,而海槽西侧则发育具重要勘探价值的规模性台缘带高能滩。

柴达木盆地英雄岭构造带油气藏地质特征

为总结柴英雄岭构造带油气藏地质特征和主控因素,以该区深层和浅层油气藏为研究对象,对油气藏的构造、储层、油气源和成藏演化模式等方面进行了对比研究。结果表明:(1)英雄岭构造带构造样式自西向东变化显著,英西—英中纵向上表现为“双层结构”,而英东构造样式相对简单;(2)英西—英中碳酸盐岩储层主要储集空间为白云岩晶间孔,局部发育溶蚀孔和裂缝集中区,英东碎屑岩储层,主要发育粒间孔、少量粒间溶孔和裂缝;(3)油源对比表明,下干柴沟组上段为区内主力烃源岩;(4)天然气组分及同位素指标表明英西和英中的CH4主要来源于原油伴生气,而英东为凝析油伴生气;(5)由于岩盐层封盖作用,英西—英中深层形成自生自储的异常高压油气藏,而英东虽缺乏盐岩盖层,由深至浅地表现为幕式充注成藏。

不同储层渗透率下稠油油藏火驱开发特征

储层渗透率直接影响火驱过程中的驱替压差、油墙的形成与聚集速度,明确渗透率对稠油火驱开发的影响规律十分必要。采用自主开发的燃烧管装置和多孔介质热效应监测装置,开展了火驱实验,分析不同渗透率下辽河稠油油藏火驱特征。结果表明:储层渗透率为650×10^(-3)μm^(2)时,火驱过程中各热电偶峰值温度达到550℃,燃烧前缘推进中温度没有下降,说明该渗透率下燃烧过程放热效率高,能够解除燃烧初期的油墙封堵;热效应监测装置能够高效快速地监测由于原油氧化燃烧反应所导致的温度变化,储层渗透率为480×10^(-3)μm^(2)时庙5区稠油燃烧峰值温度比储层渗透率为300×10^(-3)μm^(2)时高107℃,说明渗透率的提高增强了燃烧初期的放热,从而缓解了油墙的封堵效应。研究结果对不同渗透率稠油油藏火驱开发具有理论指导意义。

纳米SiO_(2)强化CO_(2)地质封存页岩盖层封堵能力机制试验

页岩为CO_(2)盐水层地质封存常见盖层岩石类型,强化盖层封堵能力有利于提高CO_(2)地质埋存量和安全性。为探究随CO_(2)混注纳米SiO_(2)(SNPs)强化盖层封堵能力的有效性和可行性,对CO_(2)地质封存页岩盖层样品开展原地条件下的超临界CO_(2)酸蚀反应试验,基础组为页岩样品-地层水、对照组为页岩样品-地层水+超临界CO_(2)、优化组为页岩样品-地层水+SNPs+超临界CO_(2),并采用核磁共振测试、场发射扫描电镜可视化观测、X射线衍射测试和岩石力学试验,探究CO_(2)酸蚀反应前后的页岩孔隙结构、表面形貌、矿物成分及力学性质特征。结果表明:优化组的大孔孔隙分量及孔隙度和渗透率增大幅度低于对照组;与对照组相比,优化组黏土矿物与碳酸盐岩矿物相对含量损失少,表明随CO_(2)混注SNPs可使岩样内部酸蚀作用减弱;SNPs在岩石端面吸附聚集或进入岩心孔喉,可使优化组页岩样品力学性能损伤程度降低;随CO_(2)混注SNPs有利于强化CO_(2)盐水层地质封存盖层封堵能力。

南缘白垩系清水河组超深层碎屑岩油气藏出砂预测研究

清水河组资源丰富,但储层易出砂,影响后续生产。为此,对出砂机理进行分析,认为其受胶结物、裂缝、压差等地质-工程因素影响,易发生剪切破坏。以此为基础,建立了临界生产压差模型,为后续勘探开发提供技术支撑。

碳酸盐岩凝析油气藏超低含水饱和度及其对开发动态的影响

油气藏含水饱和度认识直接影响油气藏储量评价及开发决策。哈萨克斯坦M碳酸盐岩凝析油气藏密闭取心含水饱和度为1．6％～19．9％，平均为6．1％，通过室内建立束缚水饱和度实验得到平均含水饱和度为27．7％-42．5％。这说明该油气藏初始含水饱和度低于束缚水饱和度，即存在超低含水饱和度现象。文章对形成超低含水饱和度的可能原因，即油气藏沉积史、温度、润湿性、距离自由水接触面的高度以及孔隙大小的分布进行了分析，厚的砂泥岩层和膏盐层的封隔作用使油气藏超低含水饱和度最终得以保存。开发生产中所呈现的见水便停喷、停产或间开等问题是超低含水饱和度油气藏的特殊动态行为。在钻井完井及开发过程中防止水相圈闭损害，提高水驱效率具有重要意义。

窄条带状背斜油藏边部注水开发产能影响因素

JY油田Y油藏为典型窄条带状背斜油藏,其储集层注入水极易沿河道中心方向突进,导致油井快速水淹,产量递减快;由于对水体大小、构造幅度、储集层物性等产能影响因素认识不清,此类油藏开发难度较大。针对上述问题,建立了窄条带状背斜油藏精细数值模型,通过对比论证提出了“边部注水+逐步转注”开发,并在此基础上开展了水体大小、构造幅度、储集层物性等参数对产能的影响研究。结果表明:“边部注水+逐步转注”开发不仅可以增大边水能量,使得井网双向受效,还可以有效延缓构造高部位油井的见水时间,大幅度降低油井含水率。另一方面,在考虑油藏构造特征的前提下,量化了不同影响因素下的产能特征,明确了水体大小、构造幅度、垂向渗透率与水平渗透率之比等参数的合理界限,论证了不同储集层物性下油藏面积的适应性。可为同类型油藏改善注水开发效果提供借鉴。

基于气-固两相流喷嘴实验的20G钢冲蚀机理研究

目的由天然气管道内壁减薄及穿孔导致的天然气泄漏事故频繁发生,输气管道面临着日益严重的冲蚀磨损问题。针对这一问题需要明确输气管道材料的冲蚀行为及机理,为抗冲蚀材料设计和延长管道使用寿命等工作的开展提供有效支撑。方法基于ASTM-G76测试标准,采取气-固喷嘴冲蚀试验研究方法,利用空气射流冲蚀实验机,开展不同冲击角度和冲击速度下天然气管道材料20G钢的气-固冲蚀实验;采用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪等设备分析试样表面冲蚀形貌及特征;采用Ahlert冲蚀模型对实验数据进行拟合,建立20G钢的冲蚀率方程。结果当冲击速度(15~72 m/s)增大时,冲蚀率随之增大。当冲击角度(15°~90°)增加时,冲蚀率随之减小。冲蚀面积随着冲击角度的增加而减小。在低冲击角度下(15°、30°),固相颗粒的“犁削”为主要冲蚀及材料移除机制。在中等冲击角度下(45°、60°),冲蚀机制呈现混合形式,犁削、压实与开裂共同作用于材料表面。在高冲击角度下(75°、90°),以压实和开裂为主要冲蚀及材料移除机制。结论在气固两相流作用下,20G钢的冲蚀磨损过程符合典型的塑性材料冲蚀规律。颗粒冲击速度不会直接影响冲蚀机制,颗粒冲击能量的变化是影响冲蚀率的主要因素。建立了适用于天然气管道材料抗冲蚀性能对比和CFD冲蚀模型的冲蚀速率方程。

BZ19-6低渗透储层反凝析污染及解除方法实验研究

BZ19-6凝析气田储量大、地露压差小、储层高温高压且低孔低渗,生产作业过程中极易产生反凝析污染。评价反凝析污染程度,采用合适的污染解除措施,对改善BZ19-6凝析气田反凝析污染具有重要意义。利用复配凝析气开展长岩心衰竭实验,模拟反凝析油污染,测试不同衰竭压力点对应的气相渗透率并评价反凝析污染程度;同时开展了注活性剂(TC281)、注甲醇、注甲醇+活性剂3组解除反凝析污染实验,及注甲醇+活性剂1组解除反凝析+水锁综合液相污染实验。实验结果表明:注活性剂(TC281)、注甲醇、注甲醇+活性剂3种方案对解除反凝析污染均有一定效果,注甲醇+活性剂1组解除反凝析污染效果最好,渗透率恢复率达84%;注甲醇解除反凝析污染渗透率恢复率为81%;注活性剂1组解除反凝析渗透率恢复率为54%;注甲醇+活性剂1组解除反凝析+水锁综合液相污染,渗透率恢复率达到80%。实验为BZ19-6凝析气田解除反凝析污染提供了方案指导。

平台运动对柔性立管涡激振动影响的实验研究

基于自循环实验水槽开展了存在平台纵荡和横荡运动时的悬链线型柔性立管涡激振动响应测试,模型立管的长径比为125,测试的平均约化速度范围为4.40~39.33.利用激光位移传感器和高速摄像机分别监测了平台运动和立管振动位移,从响应频率、振幅和振动形态等方面分析了平台运动对立管振动的影响.根据立管振动的主导频率与平台运动的主导频率是否相同,区分了强耦联和弱耦联现象,定义了强耦联的立管长度,其在立管振动的模态过渡组次相对较短.立管振动与平台运动存在两个方向均耦联、仅单一方向耦联和不耦联3种情形.其中,立管平面外振动受平台运动的影响较平面内振动小.以立管瞬时形态的波腹个数变化量化了模态竞争和平台运动对振动形态的影响.通过对比过滤平台固有频率前后的立管振幅、振形与主导频率的时空分布,用强耦合的时间权重和空间长度量化了平台对立管振动耦合的影响,发现高约化速度时,平台运动抑制了立管空间的频率竞争,也抑制了立管平面内与平面外振动的耦合响应.

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。

断层发育油气藏地应力扰动特征及反演方法

为实现断层发育油气藏三维地应力的精确描述,通过数值试验研究了各因素对断层带主应力量值和方向的影响,揭示断层带应力扰动的关键影响因素,阐明断层带应力量值和方向的扰动规律。在此基础上构建断层内主应力扰动特征与模量的拟合函数,根据井筒在断层发育位置的主应力量值和方向变化预测断层等效体积模量,并将其作为断层发育油气藏三维地应力反演的基础参数。基于现场钻完井资料及地震资料建立目标储层三维数值模型,建立精细化断层模型,以测点实际三维地应力为基本约束,利用有限元法对工区现今三维地应力场进行反演,提出适用于断层发育油气藏的三维地应力反演方法。

新疆油田中深层稠油CO_(2)驱/吞吐实验研究

针对新疆油田中深层稠油油藏的“中等偏强—强”速敏伤害以及“强—极强”水敏伤害引起的注水开发效果不理想的问题,基于CO_(2)独特的物理和化学性质,借助高温高压PVT实验仪和长岩心驱替装置,开展CO_(2)-原油高压物性测定和CO_(2)驱/吞吐提高采收率可行性研究,结合气相色谱和高温高压流变仪表征产出油的组成及黏度变化。实验结果表明,57.345%摩尔分数的CO_(2)能将溶解气油比(GOR)从32 m^(3)/m^(3)增大至149.3 m^(3)/m^(3)、泡点压力(pb)从6.8 MPa增大至15.7 MPa,原油体积系数从1.06增大至1.27,原油密度从0.8965 g/cm^(3)降低至0.8548 g/cm^(3),原油黏度从419.3 mPa·s降低至253.4 mPa·s,因此CO_(2)能有效补充地层能量,增大原油弹性能,减小渗流阻力。第一轮次0.95 PV(孔隙体积)的CO_(2)驱的原油采出程度为32.8%,焖井24 h后多孔介质中的流体重新分布,第二轮次0.5 PV的CO_(2)驱能提高原油采出程度17.9%。而5轮次CO_(2)吞吐的原油采出程度为63.5%。产出油的黏度呈降低的趋势,主要原因是原油中的沥青质在多孔介质中发生沉积。实验结果明确了CO_(2)驱/吞吐在新疆油田中深层稠油提高采收率的可行性。

峨眉山大火成岩省成都-简阳地区火山碎屑岩格架的新类别划分、成因及其油气储集效应

二叠纪峨眉山大火成岩省岩浆喷发是我国显生宙最大的岩浆喷溢事件。四川盆地中二叠世最新油气勘探成果显示,在峨眉山大火成岩省北缘成都简阳地区,发育大量以火山碎屑岩为主的全新岩性格架。本文首次对该区域岩性格架展开了详细的火山学解译。在优势储集层段中识别出熔结凝灰岩、自碎裂角砾岩和溅积集块岩三类关键岩性,分别形成于溢气爆发陆上火山碎屑流机制、溢流喷发自碎裂角砾化机制以及斯通博利夏威夷涌溅式喷发机制。这是首次对峨眉山大火成岩省中上述岩性的成因机制进行正式确认。在这些岩性中,储集空间以溶蚀孔和交代孔为主。上述岩性的喷发机制,对其储集空间的发育提供了全方位的关键制约因素:(1)有利于产生大量浆源碎屑;(2)堆积方式有利于维持大量相互连通的原生孔隙,使热液流体得以广泛接触碎屑堆积骨架;(3)堆积于火口近源区域,受异常热流值作用强,有助于维持流体的高效活性。上述三方面最终导致流体对岩石骨架进行深刻的溶蚀交代改造,为规模性储集体发育奠定前提。

渤中19-6凝析气藏注干气扩散规律实验研究

渤中19-6凝析气藏储层裂缝发育,凝析油含量高,注气可以提高采收率,但注入气与凝析油气之间存在扩散,或会影响注气提高采收率的效果。基于Fick定律,对渤中19-6凝析气藏不同类型岩石样品(0.41 mD基岩岩心和22 mD裂缝岩心),在地层温度172℃、最大反凝析压力24 MPa条件下,分别开展了干气-凝析气和干气-凝析油扩散实验测试,研究了不同储层介质干气与凝析油气传质扩散规律。研究表明:多孔介质中干气-凝析气扩散和干气-凝析油扩散系数均较小,干气-凝析气扩散系数在10^(-8)m^(2)/s数量级,而干气-凝析油扩散系数在10^(-11)~10^(-10)m^(2)/s数量级;对于不同储层类型,裂缝岩心中扩散系数均大于基岩中扩散系数;针对渤中19-6凝析气田区块,注入干气与凝析油气间主要在注气早期发生扩散抽提作用,且扩散能力均较小。

致密砂岩气驱水实验与动态网络模拟研究

利用非稳态法对S区块X组致密气储层砂岩进行气驱水实验,获取了该区块典型的气水相渗曲线。利用物理实验获取的该区块孔喉半径分布函数,生成符合真实岩心物性特征的孔隙尺度网络模型,并在模型中利用非稳态渗流理论研究孔隙尺度气水两相渗流与压力传播过程。对比模拟结果与气驱水实验结果,验证了模拟方法的可靠性。通过模拟不同注气速度对气水两相渗流过程与气水相对渗透率曲线的影响后发现,孔隙内部两相流体界面移动与压力波传播过程受黏性力和毛管力共同影响,不同的注气速度会产生不同形态的相对渗透率曲线,且存在一个最佳注气速度,该速度下气相相对渗透率端点值最大。

川中高磨地区灯四气藏储层三维地质建模

四川盆地的碳酸盐岩广泛沉积,而GM井区的灯四气藏是主要的产能贡献区域,且地貌非常复杂,这些因素导致了该区域内储层的储集空间复杂,储层的非均质性很强,而且储层品质和发育位置之间存在很大的差异。为了更好地理解这些储层的差异,以便进行储层改造和优化开发政策,急需开展灯影组碳酸盐岩的三维地质建模研究。经过对构造建模、属性建模和天然裂缝建模方法的优化,建立了一个全面的三维地质模型。建模结果对不同井之间的储层预测具有高度可信度,并与研究区的实际地质情况相符。

基于ROSS-Miles法的不同砂含量下泡排剂性能影响实验研究

泡排技术是一种成本低、效果较好的排液采气方式,广泛应用于气田的出水治理。部分气井在排液采气过程中存在地层出砂,影响泡沫排水采气效果的问题。为此,基于ROSS-Miles法开展泡沫排水采气泡排剂评价及优选实验,为气田泡沫排水采气泡排剂的选择提供依据。实验针对气井不同砂含量,进行了泡排剂在不同砂含量地层水中起泡能力以及稳泡能力的评价实验,从而分析砂含量对泡排剂性能的影响程度,同时采用改进后的气流法装置对不同泡排剂的携液能力进行实验比较。研究结果表明,在相同介质中,泡排剂的携液速率会随着携液时间的增加而减小,考虑砂含量的影响程度,综合判断出XHY-4泡排剂的起泡性能、稳泡能力、携液率、携液速率均较好,适合含砂气田排水采气,同时为含砂气田泡排剂优选提供参考。