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。

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。

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。

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。

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.

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。

基于初次压裂地质工程条件及改造效果的页岩气井重复压裂选井模型

为了解决页岩气重复压裂候选井优选困难问题,基于初次压裂时地质条件、施工参数及改造效果,引入水平应力差异系数、页岩气储层评价指数、单井用液指数、单井支撑剂用量指数、初次压裂储层改造体积比等5个评价指标,建立页岩气重复压裂选井评价模型。首先通过水平应力差异系数及页岩气储层评价指数评价候选井初次压裂时的地质条件,其次通过单井用液指数、单井支撑剂用量指数评价候选井在较好的储层地质条件下初次压裂施工作业情况,最后根据地质工程条件及初次压裂储层改造体积比优选出重复压裂目标井。以四川盆地南部地区页岩气井为对象进行应用验证,优选出重复压裂目标井。结果表明该模型有助于川南页岩气水平井重复压裂井的优选,对页岩气井重复压裂技术具有重要意义。

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。

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。

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。

微裂缝模拟新方法及承压封堵能力评价实验研究及应用

目前来说,国内外对于提高地层承压能力的评价通常采用各种人造裂缝的方法,如人造岩心、砂盘、模具等,或采用各类堵漏评价方法用于提高地层承压能力评价。评价的准确性依赖于对地层裂缝的复原程度,本文借助3D打印技术,通过对地层裂缝展布情况的分析对应地设计3D打印岩心,并以“应力笼”理论为基础,设计一套新型的承压评价装置对钻井液提高地层承压能力进行评价。通过对封堵层失稳因素的研究,在实验室中评价优选出了XNCY系列刚性材料,并明确其最优级配关系,形成致密的封堵层而提高地层承压能力,室内实验结果表明,该配方能够在基浆基础上承压能力达7MPa。

四川盆地南部中二叠统茅口组古岩溶地貌恢复及其石油地质意义

中二叠统茅口组是四川盆地南部重要的天然气产层之一。在中二叠世末期由东吴运动引起的地层暴露和风化淋滤的影响下,茅口组海相碳酸盐岩发育了风化壳岩溶型储层,但其岩溶古地貌迄今未得到准确恢复,影响了对茅口组碳酸盐岩储层分布的正确认识。本文以录井、测井及岩心等资料的综合分析为依托,通过地层精确划分、对比以及等时地层格架的建立,在茅口组顶部侵蚀面上、下地层中优选并确定了长一段顶面和茅三段底面两个全区稳定分布的、近等时的地层界面作为恢复岩溶古地貌的基准面。在分别编制研究区残余地层等厚图和印模地层等厚图的基础上,采用残余地层厚度法和印模地层厚度法,运用Surfer软件分别恢复了研究区龙潭组沉积前的岩溶古地貌和长一段沉积后茅口组顶部潜山地貌。这两种方法恢复的茅口组顶部古地貌所反映的地形起伏变化和总体格局基本一致,可以划分出岩溶台地、岩溶斜坡和岩溶盆地3个二级地貌单元以及溶丘、残丘、丘丛、浅洼、浅谷等次一级地貌单元。指出岩溶台地主要以泸州古隆起为核心向四周展布,整体地势较平缓,山体多呈圆丘状,低矮坡缓,不发育峰丛地貌;岩溶斜坡分布于岩溶台地外围,其中的岩溶缓坡主要展布于研究区北部和东部,岩溶台地西缘则表现出岩溶陡坡地貌;岩溶盆地分布于研究区西南部的宜宾、沐川、绥江等地区,地势平坦,以平原地貌为主。茅口组岩溶古地貌单元与大型储集空间及油气产出状况关系的分析表明,岩溶古地貌控制了岩溶型储层的发育与分布,进而控制了天然气产量的分布。指出岩溶缝洞型储层在岩溶台地和岩溶斜坡上基本同等发育,岩溶台地为重点勘探的有利区带,岩溶陡坡带则是最有利的勘探区带。

中国致密砂岩气藏勘探开发关键工程技术现状与展望

中国致密砂岩气藏具有低孔低渗、裂缝发育、局部超低含水饱和度、高毛管压力、地层压力异常、高损害潜力等工程地质特征。经过10多年持续攻关,已经形成了裂缝性致密砂岩气藏保护屏蔽暂堵技术系列、气体钻井及全过程欠平衡完井保护技术系列,成功试验了CO2泡沫压裂液体系、N2增能压裂液体系和低摩阻高黏度瓜胶有机硼冻胶压裂液大排量套管注入的大型压裂工艺。实践证明,贯彻储集层保护与改造并举的方针,实现全过程储集层保护是致密砂岩气藏及时发现、准确评价和经济开发的重要保证。建议加强致密砂岩岩石物理学基础研究,重视水平井及特殊工艺井的钻井及完井储集层保护配套技术应用,大力提高增产改造技术的适应性,形成针对不同类型致密砂岩气藏的配套技术系列。

油气井工程中地应力场反演研究的发展

在石油勘探开发中,地应力研究区块较大,而测量的已知参数信息量少,直接用有限元数值模拟所得的结果往往与实际情况有较大的偏差,这些问题成为地应力理论分析和数值模拟的"瓶颈"。为此提出将反演理论引入油气勘探开发的"深部"复杂地层地应力研究,并详细论述了地应力场反演研究在油气井工程中的应用和发展。将岩土工程反演理论和有限元数值模拟相结合,引入油气井工程深部地层中地应力分布与勘探井、开发井准确定井位以及生产井中套管损坏机理的研究中,将在该领域突破理论和方法上的研究"瓶颈"。最后对于推动地应力场反演理论在油气井工程深部地层中的应用与发展,提出了研究中应解决的关键技术问题。

再论CO2驱提高采收率油藏工程理念和开发模式的发展

自上世纪70年代以来,CO2驱提高采收率技术在油藏工程理念上已形成连续CO2注入、恒定比例C-WAG(Constant Water-Alternating-Gas)注入、梯度/混合-WAG注入(Tapered/Hybrid WAG Injection)以及SWG(Simultaneous Water and Gas)或SSWG(Simultaneous Separated Water and Gas)注入等多种开发模式。CO2之所以成为极具活力的提高采收率注入气,得益于其所特有的超临界流体特征和显著的溶剂化能力。在对CO2主要的具有优势的驱油机理以及国内外典型CO2驱提高采收率油藏工程理念和开发模式分析基础上,结合国内外不同类型油气藏的开发特征,特别是水平井技术、低渗油气藏体积压裂技术的成功应用经验,以及与CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage)一体化的CO2 CCUS-EOR(Carbon Capture,Utilization and Storage-Enhanced Oil Recovery)的综合利用理念,进一步对国内CO2驱提高采收率油藏工程开发模式的发展提出建议,以期能为促进国内CO2驱提高采收率技术的规模化发展提供启示。