中国与美国氦气地质条件和资源潜力对比及启示

鉴于氦气资源的战略重要性、美国氦气资源条件的优越性及目前中国氦气供需矛盾的严峻性,开展中国与美国氦气地质条件和资源潜力对比显得极为有意义。通过对比中国与美国氦气的地质条件、资源量和储量数据,基于氦气产量历史数据,结合全球氦气需求分析,采用哈伯特模型、高斯模型和资源量-储量约束下的产量预测模型,开展2023—2030年全球氦气产量预测,为中国氦气勘探开发工作提供参考。分析结果:(1)与美国所在的北美地台规模大且构造稳定相比,中国地台规模小且经历多期构造演化,中国氦气分布呈现点多、面广、类型多样的特点;(2)尽管目前国内外对中国氦气的资源量有不同认识,通过对中国与美国含氦天然气资源潜力的对比,表明中国氦气资源丰富,资源量将会随着对氦气勘探程度和认识程度的不断加深而动态增长;(3)预测显示,2023—2025年为中国氦气生产起步发展阶段,2026—2030年为快速增长阶段;(4)对中国氦气勘探开发的4点启示:坚定中国氦气勘探开发的信心、提出并完善适合中国地质条件的氦气富集理论、加大研发氦气勘探开发技术、2030年前中国氦气供应来自国际和中国国内2个渠道。

非传统油气资源:现实且潜力巨大的油气勘探开发新领域

依据是否编入目前的石油地质学,将圈闭(油气藏)类型分为传统圈闭(油气藏)和非传统圈闭(油气藏)。与传统圈闭(油气藏)相比,非传统圈闭(油气藏)具有形态特殊、内部结构复杂、储层非均质性强且生储盖组合多变、成藏机理奇特、分布位置更加隐蔽等特征,甚至有的非传统油气藏位于传统石油地质理论认为的禁区。目前发现和开发的非传统油气藏有露头油气藏、断溶体油气藏、断缝体油气藏和断壳体油气藏等,非传统油气藏正逐渐成为油气勘探开发的热点和亮点。我国地质条件和成藏环境极为复杂,仍然有相当数量的圈闭(油气藏)没有收入经典的石油地质学,非传统油气资源潜力巨大,它们多分布在(超)深层、(超)深水、高原、极地、特殊气候地区,甚至盆地外,是现实的油气勘探开发新目标和新领域。

近井地带高含水饱和度对火驱开发效果影响的实验

火驱技术是注蒸汽开发后的有效接替技术,然而注蒸汽后近井地带储层形成的高含水饱和度对火驱的点火、火线推进和开采效果的影响尚未明确。利用燃烧管实验装置将高含水饱和度的油砂填充到注气端附近,以模拟近井地带储层的高含水饱和度,并研究了近井地带储层的高含水饱和度对火驱的点火、火线推进特征及开发效果的影响。结果表明:近井地带储层的含水饱和度高达91.7%时,依然可以实现成功点火,形成有效驱替。近井地带储层的水能起到蒸汽驱油作用,加快火线的推进速度,缩短油墙的形成时间,从而导致火驱受效时间提前,但也会降低火驱过程中的燃料消耗量和氧气利用率,导致火线前缘的燃烧效果变差和原油采收率的降低。研究成果可为蒸汽吞吐后转火驱技术的现场应用提供理论参考。

次生水体对火驱开发效果影响的实验

针对注蒸汽开发产生的次生水体对火驱开采效果影响尚不明确的问题,利用燃烧管实验装置,将不同含水量的油砂填充到燃烧管的中间部分,以模拟储层中的次生水体,研究次生水体对火线的传播特征和火驱开发效果的影响。结果表明:次生水体有利于提高火线的推进速度,但会降低火线的燃烧稳定性。当次生水体的含水饱和度高于75.4%时,火线穿过次生水体后难以稳定地推进至生产井,导致开发效果较差;含水饱和度低于50.0%且有一定含油量的次生水体对火驱的开发效果影响不大,火线可以穿过次生水体并稳定推进。研究结果对认识储层中次生水体对火线的稳定推进、火驱开发效果的影响具有重要意义,可为注蒸汽开发油藏火驱技术提供理论参考。

哈萨克斯坦Marsel探区叠复连续气田形成、分布与探测及资源储量评价

Marsel探区位于哈萨克斯坦境内的楚-萨雷苏盆地,面积1.85×104km2,主要发育泥盆系、石炭系、二叠系地层。前苏联时期经35年勘探发现天然气储量137×108 m3;加拿大Condor公司开展5年勘探发现天然气储量60×108 m3;中科华康石油公司获得探矿权后,委托中国石油大学(北京)和中国地质大学(北京)相关力量进行了为期近3年的研究。应用叠复连续油气藏成因模式,结合对已有资料的重新处理与解释,研究了地层展布特征、构造演化特征、生储盖组合特征和油气运聚特征,预测出探区内存在一个广泛连续分布、面积超过2 500km2的含气区。通过77口探井的钻探结果分析、相关测井资料中含气层重新解释、地震资料中各目的层含气性特殊处理和追踪、与国内外叠覆连续气藏产状特征比较,检测到Marsel探区内南哈气田的存在并厘定了含气边界、含气范围和含气层有效厚度分布。基于国际PRMS系统评价出南哈气田可采天然气资源储量最佳估值达18 049×108 m3,国际评价公司(GCA)审定当前条件下已达到天然气3C级别可采资源储量为5 159×108 m3。南哈气田位于中亚腹地的哈萨克斯坦境内,距中国已建成的第3条输气管线不到150km,其发现将启迪在中亚仍至世界其他地区发现更多类似的非常规叠复连续的油气资源,为建设新丝绸之路经济带作出重要贡献。

基于实验室条件下的核磁共振测井束缚水饱和度计算方法研究

选取四川盆地须家河组54块砂岩岩样进行了核磁共振实验测量。通过T2谱面积比值法、称重法、SBVI法、统一T2截止值法和综合物性参数统计模型法确定了束缚水饱和度,对比分析了这五种方法,认为称重法和T2谱面积比值法可以作为建立束缚水饱和度模型的基础数据;统一T2截止值法和综合物性参数统计模型法效果优于SBVI法,可以用这两种方法来确定须家河储层的束缚水饱和度模型。根据压汞毛管压力测量结果,考察了核磁实验所得到的束缚水饱和度的应用条件。研究认为,对于渗透率大于1×10-4μm2的样品,0.6897 MPa的驱替压力可以将全部可动水驱替干净,核磁实验测得的束缚水饱和度即为严格意义上的束缚水饱和度。对于渗透率小于1×10-4μm2的岩样,0.6897 MPa的驱替压力不能将可动水全部驱出,核磁实验测得的束缚水饱和度只是一定驱替条件下的含水饱和度。

非对称声源多极子随钻声波测井实验室测量研究

现有的随钻声波测井通常采用三种测量方式:单极子、偶极子及四极子测量模式.分别采用单极子源、偶极子源和四极子源激发单极子、偶极子和四极子信号对地层速度信息进行测量.由于随钻测井环境比较复杂,钻杆在井孔中占据大部分空间,钻杆速度高于地层速度,导致接收到的信号中仪器波能量占主导,无法有效地提取地层的纵横波速度信息.本文探讨一种采用非对称偏心的点声源,一次激发,利用方位分布的四个接收器接收,经过合成后同时分别得到单极子、偶极子和四极子模式波信号的测量方法,为建立同时利用多极模式波信号测量地层纵横波速度的随钻声波测井实用技术提供基础.本文利用1∶12的缩比模型在实验室对该方法进行了考察,实验结果证明,可以通过非对称点声源得到有效的地层单极子、偶极子和四极子模式波信号.通过分析和对比实测数据和理论模拟的频散曲线,本文进一步提出利用三种模式波的频散曲线联合反演确定地层横波速度的方法.

高压水射流与完井实验室建设及安全管理

高压水射流与完井实验室是以高压、超高压流体为研究对象的国家油气资源与探测重点实验室分室,所用仪器设备均为高压、超高压设备,其危险性较高,故实验室建设与安全管理工作尤为重要。实验室从建设之初就开始从安全理念出发,对设备摆放、供排水系统、高压管汇设计与制造、防火、用电、废弃物处理等进行统一规划,并制定实验室管理规章制度、安全实验申请流程、仪器安全操作规程及安全培训、设备运行记录与维护、人员安全培训等章程,从而保障实验室的安全高效运行。

岩石热导率影响因素实验研究及其对地热资源评估的启示

“双碳”背景下,作为清洁可再生能源的地热在能源结构中的地位逐渐受到重视。热传导是地球向外界散发热量的最主要方式,岩石热导率对研究地温场和评估地热资源量具有重要作用。为了定量认识岩石热导率及其影响因素,采用瞬态平板热源法测量了135件岩石样品的热导率,并测量了部分样品的孔隙度、密度和矿物成分。测量结果表明典型岩石中,火山岩热导率最小,碎屑岩与侵入岩热导率接近,碳酸盐岩的平均热导率最大,侵入岩、火山岩、碎屑岩和碳酸盐岩的热导率分别为介于1.62~4.00 W/m·K,1.09~2.07W/m·K,1.52~5.23 W/m·K和2.34~6.55 W/m·K,4类岩石样品的热导率平均值分别为2.54±0.53 W/m·K,1.50±0.24 W/m·K,2.77±0.83 W/m·K和4.21±1.28 W/m·K。热导率与岩石组构关系密切,矿物是影响热导率的重要因素,高热导率的石英含量可以明显影响侵入岩和碎屑岩热导率,白云石含量明显影响碳酸盐岩热导率;碎屑岩的热导率与孔隙度负相关,较大的孔隙度范围,岩石热导率随着孔隙度升高而下降,在较小的孔隙度范围内该趋势不明显;岩石热导率和密度具有正相关性;热导率的各向异性主要由岩石的层状构造导致,块状结构侵入岩的热导率基本没有各向异性,层理发育的岩石有明显的各向异性,各向异性系数从1.08到2.08。低热导率盖层对地热资源聚集具有重要作用,使地下深处来的热量聚集于盆地盖层底部和基底的顶端,造成热储上部较高的温度分布。研究结果为认识岩石组构对热导率的影响以及深部温度场和地热资源评价中岩石热物性参数的建模问题提供了参考。

“双碳”目标下煤田区地热资源开发利用与储能技术

开发煤田地热不仅可以改善煤田开采的温度环境,还可以通过地热能的清洁利用变“害”为“利”,尤其是在目前“双碳”目标下利用煤田采空区储能大有前景。评估获得我国主要赋煤区地热资源热储量为1.12×10^(19) kJ,折合标煤3795.39亿t,可采热储量1.71×10^(18) kJ,折合标煤569.31亿t。其中,华北赋煤区的可采热储量约占74.7%,特别西区(晋陕蒙宁分区)拥有神东、晋北、晋东、晋中、陕北、黄陇(华亭)、宁东7大煤炭基地,资源最为丰富,占近48.7%。进一步指出“煤−热共采”是煤田区地热开发利用的主要形式,包括充填埋管取热、采空区矿井水取热和深部煤矿含水层取热等。此外,提出将采空区以及排水后腾出来的空间作为“储层”加以利用是下一步的工作方向,并对回填(相变)材料储热、废弃煤田抽水蓄能和废弃煤田压缩空气蓄能做了详细评述。最后,对煤田热害防治技术进行了简要评述。总之,煤田规模化储能与热害防治和地热利用将成为煤田地热研究和开发利用的主要方向,是实现煤矿绿色转型和国家“双碳”目标的重要抓手。

塔里木盆地顺北地区走滑断裂带压扭段和张扭段油气成藏实验模拟及成藏特征研究

近年来,塔里木盆地顺北地区在超深碳酸盐岩取得重要勘探突破,发现了断控缝洞型油气藏。该油气藏具有良好的生储盖组合,走滑断裂不同组合样式对油气运聚具有重要的影响和控制作用。本文选取顺北地区典型走滑断裂压扭段和张扭段开展解析,明确压扭段具有树枝状和树杈状两种断裂组合样式,张扭段具有非对称式和对称式两种组合样式,结合实钻油气藏的开发特征,建立实验模型,进行物理模拟实验,发现断裂带物性、断裂连接关系、供烃强度及缝网系统的发育是影响油气水分布的主要因素,压扭段直接相连主次断裂处于成藏优势区,可作为后期勘探开发的重点。建立了顺北地区压扭段和张扭段不同的油气成藏模式,对深化深部走滑断裂油气运移和成藏理论、指导顺北地区断控缝洞型油气藏的勘探具有重要意义。

基于微流控技术的裂缝性碳酸盐岩油藏脱气后水窜治理实验研究

基于微流控技术,针对低压裂缝孔隙型碳酸盐岩油藏,设计了孔洞型和裂缝型两种微流控模型,在考虑前期衰竭式开发的条件下,开展了注气模拟脱气原油、注水、注药剂治理水窜等一系列微流控实验,基于水溶性化学剂组分追踪技术和微观剩余油量化分析技术,分析了衰竭式开发脱气后不同类型储层的注水开发效果及水窜后治理对策。实验结果表明,由于非连续相气体的存在导致原油流动阻力增加,使得孔洞型储层脱气后采出程度有明显降低;对于裂缝性储层而言,与井底相连的开放性裂缝内部由于压力更低,使得脱气程度更大,孔隙及裂缝中脱出的气体在裂缝中形成了连续气相,而非裂缝区域与孔洞型储层较为相似。不同类型储层水窜治理的微流控实验表明:对于孔洞型储层,可采用微球+润湿性调节剂组合调驱,对于裂缝型储层,可采用聚合物凝胶驱,针对不同储层类型所实施的水窜治理均能够有效改善储层的波及系数,提高其采出程度。将其应用于现场,效果良好,对应的水窜治理方法对裂缝性碳酸盐岩油藏开发具有指导和借鉴意义。

稠油油藏多相协同蒸汽驱物理模拟实验

针对稠油油藏蒸汽驱后期纵向矛盾突出、高渗层汽窜严重等问题,以新疆油田九6区稠油油藏为例,开展多介质辅助蒸汽驱物理模拟实验研究,首先评价凝胶的成胶性能和降黏剂的降黏效果,然后使用全直径岩心对多相协同蒸汽驱的组合方式进行优化。结果表明:凝胶成胶封堵高渗层后,后续注入的多相介质可有效进入低渗层,驱动低渗油藏剩余油;注入降黏剂后,再注入N_(2)可有效增强原油的弹性能量和流动性,有助于扩大蒸汽波及体积;调堵—降黏—增压的多相协同蒸汽驱开发模式是最佳的组合方式,可提高采收率23.65个百分点。研究成果可为改善稠油油藏蒸汽驱后期开发效果提供技术借鉴。

方位远探测声波测井仪数据采集控制软件设计

方位远探测声波测井技术在近年来得到了快速发展。数据采集控制软件是测井仪器系统的重要功能模块,其主要功能是完成地面采集控制平台与井下仪器的实时命令控制与数据传输。方位远探测声波测井仪数据采集控制软件模块以仪器库的形式挂接到成像测井系统,软件主要由仪器初始化、数据采集、数据分析及处理、仪器参数设置、下发命令封装、文件操作、实时波形绘图显示、实时波形处理、数据回放、帮助系统等部分组成。在程序设计中采用了多线程编程技术,提高与测井主控平台进行交互的时效性以及程序的响应速度。实验室及现场测试表明,方位远探测声波测井仪数据采集控制软件的总体及各个功能模块运行稳定,能够完成现场应用过程中对仪器的控制、数据读取、数据分析及处理、文件记录以及与现场测井采集控制平台的数据接口等需求,为仪器的进一步功能优化升级和现场应用提供了基础。

方位远探测声波测井仪接收声系实验研究

方位远探测声波测井仪接收声系中各通道接收换能器及相应采集电路的综合一致性极大地影响处理结果的精确度,必须测试并进行必要的校正。在实验室构建了接收声系测试系统,使用主频10 k Hz的单极子声源辐射声场,测量了阵列化声系中每个换能器单独正对单极声源时所有通道的采集波形,分析了波形的时域和频域特征,对声系站内、站间的各通道综合一致性进行了评价并给出接收通道一致性不好时的校正公式;对比了相控接收子阵与单个阵元的接收特性。实验结果表明,该声系各通道综合一致性较好,不需要校正;软件相控处理后,接收阵的能量比单个阵元强、指向性更好,有利于提高有用信号的信噪比和空间的探测分辨率。

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.

基于声波垂直入射于井壁的随钻远探测方法及初步数值模拟

目前随钻声波远探测测井技术受到大振幅井孔模式波的干扰、声源斜入射于井壁的影响,导致回波传播路径长,来自井旁异常体的回波信号的信噪比往往很低。针对上述不足,提出了一种由相控线阵声波辐射器及其邻近的柱面阵声波接收器组成的随钻声波远探测测井方案。井下相控线阵声波辐射器辐射的声波近乎垂直入射于井壁,能够在地层中产生尽可能多的纵波。声波接收器离发射器很近,可以接收沿较小的声学路径传播的井旁异常体回波信号,从而提高回波信号的信噪比。此外,应用柱面阵声波接收器可以获得准确的方位测量结果。采用三维有限差分方法对新方法进行初步数值模拟,结果表明井内声源在井旁地层中产生纵波和横波,其中纵波主要沿垂直于井轴的方向传播,横波主要沿井眼上下侧向传播,这说明纵波更有利于探测距离井轴较远的井旁异常体;来自井旁地层界面的PP回波的到时与方位呈现出近似的正弦关系,不同方位接收的波形极性相同、幅度不同,具有相似性;最靠近地层界面所在方位的接收单元接收的PP回波到时最早,振幅最强;随着地层界面越来越远,PP回波到时越来越晚,振幅越来越小。将新方法与现有方法进行对比,结果表明该方法能够同时压制井孔模式波和增强井外地层中的纵波能量,从而有效增强随钻声波远探测测井回波信号的信噪比。该研究为随钻远探测装置设计和后续的实验研究提供了理论依据。

一种岩心样品横波速度的实验室测量方法

准确测量声波在不同类型岩心中的传播速度是岩心声学性质分析的基础。一般实验室利用超声波透射法所测试的岩心样品均为小尺寸岩心样品。在测量小尺寸岩心样品横波波速时,难以消除的纵波余震信号会对横波的识别产生干扰。提出了一个在实验室内测量小尺寸岩心样品中横波波速的"辅助块"超声波透射波测试方案,较好地实现了纵横波的分离,减小了横波波速的测量误差,提高了岩心样品横波波速测试的精度。给出了上述测量方案和测量实例分析,该方法亦可用于一般固体样品中横波波速的测量。

基于模拟实验探讨断裂-流体-岩石体系中的矿物溶解-沉淀过程

断裂体系中的流体-岩石相互作用及其成储意义一直都是业界关注的热点问题。流体沿断裂流动运移,溶解围岩矿物,沉淀新矿物,改变储集空间的形态,对碳酸盐岩储层形成与分布、油气运移及分布起十分重要的控制作用。查明深层-超深层含断裂碳酸盐岩储层的成因机理,具有重要的理论和实际意义。为此设计了基于塔里木盆地顺北地区奥陶系一间房组的高温高压溶蚀-沉淀模拟实验,并结合TOUGHREACT等数值模拟软件,以查明沿断裂流动的含CO_(2)盐水和碳酸盐岩相互作用的过程,考察温度、压力、流体性质、物理非均质性等因素的影响程度,计算裂缝内的钙离子扩散特征以及矿物溶解-沉淀的趋势。实验和计算结果显示:实验时间内整体反应以碳酸钙溶解为主,反应后样品储集性能得到改善,样品内裂缝宽度、数量和体积增加,样品渗透率和孔隙度增加。研究明确了样品物理非均质性和流体水力性质促进主裂缝成为主要流动通道。主裂缝内流动过程和反应过程相互促进,并且共同决定了主裂缝不仅是流体流动的优势通道和水-岩反应发生的主要场所,也会是具有潜力的优势储集空间。

原油黏度对火驱开采效果的影响实验

火驱是一种高效、环保、低成本的稠油开采技术,具有良好的应用前景。原油黏度对火驱采油效果的影响仍缺乏规律性认识,需要进一步研究。利用新疆、河南和辽河油田的3种稠油研究了原油黏度对火线推进、燃烧前缘的稳定性和火驱开采效果的影响。结果表明:黏度大的原油在火驱过程中产出的CO_(x)浓度高,燃料消耗量大,驱替压差高,火线推进速度小,采油井的见效时间晚,油墙的有效厚度小,最终采收率低;依据不同黏度原油火驱过程中的累计产油量、产出气体浓度和驱替压差的变化规律,可将火驱开采过程划分为点火、可动油流动、油墙形成、快速产油和火驱结束5个阶段。研究成果可为火驱技术在不同原油黏度油藏中的现场应用提供重要的参考依据。