基于回压激励响应的实时地层压力反演方法

随着石油勘探技术不断向深层复杂地层发展,深层复杂油气藏钻探过程中易发生气侵现象,准确、快速地反演出气侵发生时的地层压力,使井底压力快速回到安全窗口内,抑制更多气体从地层流入井筒是井控的关键。传统钻井过程中,大多数气侵发生时的地层压力反演依靠关井压力恢复曲线得到,但关井求取地层压力需耗费大量时间,时效性差,基于此提出了一种无需关井的回压激励下地层压力反演方法。首先,建立简化两相流模型模拟环空内气液两相流动行为,通过与OLGA多相流模拟器对比,验证了简化两相流模型具备较高的计算精度,可用于提供地层压力反演算法所需的实时环空数据;其次,考虑到气侵过程中各组分体积关系,结合油藏模型,推导出地层压力反演公式,该方法需要在井口处施加回压激励气侵响应参数(井底压力、出口流量等)的变化,利用回压激励后控压钻井系统获得的地面测量数据和简化两相流模型计算的环空数据,反演出地层压力。仿真实验结果表明,回压激励法与递推最小二乘算法相比反演精度更高;最后,考虑钻井液密度、出口流量存在误差的情况,对回压激励算法进行鲁棒性分析。实验结果表明,钻井液密度、出口流量存在误差时,回压激励算法的反演结果仍准确,算法的鲁棒性好。

鄂尔多斯盆地页岩油开发井网优化技术及实践——以庆城油田为例

鄂尔多斯盆地庆城页岩油纵向油层多期叠置,横向非均质性强、变化快,开发井网优化难度大。针对庆城页岩油地质特征,为实现储量动用程度最大化,综合利用矿场实践、油藏工程和数值模拟等方法对水平段方位、长度、井距和立体开发井网合理隔层开展了系统研究。研究结果表明:水平井的方位主体采用与最大主应力方向垂直的方案,但在靶前区、地面受限区要综合考虑砂体展布方向、地下储量动用程度和地面井场位置,水平段布井方位可以适当偏转;优化水平段长度主体为1 500 m,受砂体延伸长度短影响的水平段长度为600~800 m;优化单井控制储量为(25~30)×10^(4)t,主体井距为500 m,不同油层厚度部署区有所差异;纵向上隔层厚度大于10 m的油层段开展立体开发。基于以上研究,形成了页岩油多层系立体式布井模式。研究成果支撑庆城油田页岩油单井EUR达到(2.6~2.8)×10^(4)t,产油量达到165×10^(4)t/a,实现了规模效益开发。

中国陆上叠合盆地超深层油气成藏条件与勘探地位

中国叠合盆地超深层油气资源丰富,是重要的战略接替领域。勘探研究与实践揭示,超深层油气成藏条件具有两分性:有利成藏条件只存在于特定的盆地环境,具有地域性;不利成藏条件是超深层固有属性,具有普遍性。烃源灶有效且有规模、储集层至今保持有效储集性能且有规模、生-储-盖要素存在空间组合且至今保持有效性是超深层是否具有勘探价值的决定性要素。有利于超深层具备勘探潜力的盆地具有以下特征:①存在克拉通差异沉降演化,且在漫长地质历史时期未被深埋,烃源灶发育且至今仍在有效生烃窗口;②发育碳酸盐岩为主的沉积层系,存在颗粒型台缘和台内滩并经过建设性成岩作用改造,或者在地质历史时期曾经历地下水溶蚀淋滤,使超深层孔隙(含裂缝、溶洞)发育的储层至今依然有效;③碎屑岩、基岩或火山岩储层发育需要满足长期浅埋+后期深埋且深埋时间不长、存在构造桥的托举作用、较少压实作用影响、构造作用产生裂缝或长期风化作用建设性改造结晶岩类等单一要素或多种要素组合作用;④盆地总体呈中—低地温场,或烃源岩发育阶段环境中无过量放射性物质存在,规模生烃过程不被速化。不利于超深层成藏的原因有:①机械压实和高温高压导致超深层成岩作用强、岩石颗粒塑性增加,不利于储层孔隙空间的保存;②超深层因埋藏深、埋藏历史长,多数烃源岩已经失去生烃能力,烃源灶有效性受限;③形成生-储-盖-圈有效组合的机会偏少,且有经济性的资源成矿几率降低。中国超深层油气资源丰富,勘探潜力大,但规模勘探面临着成藏理论有待完善、工程技术有待提高等挑战,亟待开展攻关研究。

塔北地区奥陶系鹰山组斑状白云岩成因及储层意义

塔北地区奥陶系鹰山组上段斑状白云岩发育,为探究其成因机理及油气储集意义,基于岩心、岩石薄片和碳氧同位素、全岩及微区微量元素、稀土元素地球化学特征分析,系统讨论了鹰山组上段生物扰动选择性白云石化作用机理及其储层特征。斑状白云岩由白云质斑块和灰质基质构成,白云质斑块占比为30%~75%,沿Thalassinoides潜穴分布,主要由粉晶—细晶白云石组成。白云质斑块具有相对较高的Fe、Mn及Ni元素含量,δ^(13)C值为-1.48‰~0.06‰,δ^(18)O值为-8.64‰~-6.95‰;灰质基质的δ^(13)C值为-1.93‰~-0.61‰,δ^(18)O值为-8.14‰~-7.08‰。白云质斑块和灰质基质的全岩稀土元素配分模式均为“平坦型”,原位微区测试结果表明白云质斑块具有Eu正异常。鹰山组上段斑状白云岩的形成受生物扰动和微生物活动控制,生物扰动可改善潜穴部分的孔隙结构,为同期海水提供良好的运移通道;潜穴内部生物活动形成的有机质为其繁盛提供了充足的养料,微生物降解有机质生成NH3可提高潜穴微环境的pH值。在氧化环境中,蓝细菌通过光合作用和二氧化碳浓缩机制生成HCO_(3)-和OH-;在还原环境中,硫酸盐还原作用和甲烷厌氧氧化作用消耗SO_(4)^(2-),释放Mg^(2+),并生成HCO_(3)-,提高白云石化流体的碱度。整体上,微生物活动导致潜穴微环境中的Mg^(2+)浓度和CO_(3)^(2-)活性增加,有利于白云石化作用。白云质斑块发育连通性较好的白云石晶间孔,具有重要的储集意义。

鄂尔多斯盆地延长组7段3亚段异常高有机质沉积富集因素

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段页岩油资源丰富,其中延长组7段3亚段(长7_(3)亚段)沉积了一套异常高有机质的黑色泥页岩,总有机碳(TOC)含量高达35.8%,是目前中国陆上"进源找油"的重要战略性接替资源。基于全盆TOC含量统计,对异常高有机质样品(TOC≥6%)开展了元素地球化学特征分析,并结合矿物岩石学以及微体(超微)生物化石的埋藏学特征,探讨了异常高有机质沉积的富集机理及主控因素。研究结果显示:长7_(3)亚段异常高有机质富集段发育在温暖潮湿气候条件下的陆相淡水—微咸水环境,光照充足、水系发育、具有适量的陆源碎屑输入,草莓状黄铁矿形貌及粒径分布特征指示了底水以"贫氧"条件为主,营养元素含量、磷酸盐化石及金藻休眠孢囊化石埋藏特征等证据均指示沉积期湖盆处于超富营养状态。鄂尔多斯盆地长7_(3)亚段在高初级生产力水平背景下,动荡的"贫氧—氧化"底水环境和稳定的"贫氧"底水环境均可以形成异常高有机质沉积(TOC≥6%)的规模富集。

海洋天然气水合物成藏系统研究进展及发展方向

天然气水合物成藏系统的研究对于认识具有强非均质性的天然气水合物的资源分布、预测其甜点、提高其勘探成效具有重要的意义。通过综合分析天然气水合物在成藏条件、成藏要素和成藏模式等方面的研究认识和勘探成果,综述了天然气水合物成藏系统在气源、稳定带特征及影响因素、储层类型与特征、运移通道类型和成藏模式等方面的研究新进展。天然气水合物的气源可分为生物气、深部热解气和混合气3种类型;水合物的储层类型包括软泥、粉砂质泥和粉砂等多种类型;在粒度较粗的储层中,水合物的含气饱和度往往相对较高;断层、裂隙、底辟构造、气烟囱和高渗透性地层等是天然气水合物的有效运移通道。前人依据气源及其与水合物稳定带的配置关系、水合物的生成速度与分解速度的消长关系、水合物形成的主控因素、运移通道的类型等建立了多种水合物成藏模式,但对于成藏过程中各成藏要素的时空演化及耦合关系、成藏效率的定量评价等研究仍不足,有必要将天然气从气源灶运移至稳定带的动力学过程与稳定带内天然气的运移、聚集、分解和散失的动力学过程有机结合起来开展研究。采用成藏动力学定量研究的思路和方法,应用大数据和人工智能等新技术来定量表征天然气水合物的成藏要素及其时空演化过程,利用数值模拟方法定量研究在气源灶、运移通道、稳定带和储层耦合条件下的天然气水合物的运移、聚集、分解、散失过程是未来天然气水合物成藏系统研究的发展方向。

东海盆地西湖凹陷古近系煤的生烃动力学

通过高温高压封闭体系条件下的热模拟实验和生烃动力学模拟分析,获得了西湖凹陷古近系平湖组和花港组煤生成气态烃的产率及其动力学参数。结合古地温演化史和热演化史恢复了西湖凹陷西部斜坡带、西次凹及中央构造带的古近系平湖组和花港组煤的生烃演化历史,并基于预测的镜质体反射率(Ro)建立了研究区煤的生气演化模式。研究结果表明,西湖凹陷煤所生成的天然气以甲烷(C1)为主,重烃气(C2—C5)较少,C1和总气态烃(C1—C5)的产率增长速率在煤的高成熟阶段(1.10%≤Ro<2.20%)最大,在成熟阶段(0.50%≤Ro<1.10%)次之,在过成熟阶段(Ro≥2.20%)最小,且含碳原子个数不同的重烃气(C2、C3、C4和C5)的主裂解期不同。在西湖凹陷煤的生烃演化过程中,西部斜坡带平湖组和花港组中的煤所生成的气态烃最少,生烃条件最差;而西次凹、中央构造带平湖组和花港组中煤所生成的气态烃较多,是比较有利的生烃区。花港组中煤生成气态烃的产率远小于平湖组,且至今尚未达到生烃高峰。

川北—鄂西地区下志留统龙马溪组上段厚层斑脱岩的新发现及地质意义

基于重庆市城口地区明中剖面上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组露头,对川北—鄂西地区埃隆阶—特列奇阶斑脱岩的发育特征开展系统研究,新发现多套厚层斑脱岩层。对其地质意义和科学价值进行分析,得到3点认识:(1)城口地区明中剖面共发现7个斑脱岩密集段(下志留统埃隆阶—特列奇阶新发现3个斑脱岩密集段),主要赋存于上奥陶统凯迪阶—下志留统特列奇阶的7个笔石带中;(2)埃隆阶—特列奇阶的斑脱岩密集段主要为单层、厚度超过5 cm的厚层斑脱岩,且大多出现于黏土质含量较高的层段,在自然伽马曲线上呈现峰值响应,其发育特征及自然伽马响应在川北—鄂西地区具有普遍性,可以作为该地区龙马溪组上段重要的地层对比界面;(3)根据龙马溪组上段斑脱岩密集段的分布特征,川北—鄂西地区在前陆挠曲发展期至少经历了埃隆阶早期、埃隆阶晚期和特列奇阶早期3次强烈的火山喷发和前陆挠曲活动,导致沉降-沉积中心向西、向北相应发生了3次大规模迁移,这使得扬子台盆区北缘海域的封闭性变弱,上升洋流大规模涌入川北—鄂西海域。川北—鄂西地区埃隆阶—特列奇阶的富有机质页岩沉积是斑脱岩密集段Ⅴ出现前后前陆挠曲和上升洋流共同控制的产物,页岩的层位随着斑脱岩密集段Ⅵ—Ⅷ的发育而向西逐渐变新;斑脱岩密集段Ⅴ与Ⅵ之间的火山活动间歇期是埃隆阶上升洋流相富有机质页岩沉积的主要时期。

侵出式火山机构储层的分布模式——以伊通火山群为例

松辽盆地的侵出式火山机构中可赋存气藏,其储层特征明显有别于爆发式或喷溢式火山机构。为了明确侵出式火山机构的储层分布特征,以伊通火山群为例,根据野外露头调查、岩石组构特征、压氦法孔隙度测量和图像法宏观面缝率测量,分别对代表侵出式火山机构下部、中部和上部的西尖山火山、大孤山火山和东小山火山开展了储层分布模式分析,并讨论了柱状节理几何形态与裂缝密度和地层渗透性的关系。侵出式火山机构的储层为裂缝-孔隙型,发育丰富的冷凝收缩缝(柱状节理缝)、少量的气孔和杏仁孔以及微量的构造裂缝,具有低—中孔隙度、高渗透率的特征。受火山岩冷凝收缩作用和挥发份逸出作用控制,整个侵出式火山机构的储层可以通过柱状节理沟通。有利储层多分布在火山机构的顶部,厚度为数十米,中心相带的储层物性相对较好,向边部变差。整体上储层与地层的厚度比较小。针对未遭受剥蚀的侵出式火山机构,可采用揭示其火山中心相带上层的方法,而对于遭受剥蚀严重的侵出式火山机构,可采用揭示其翼部上层的方法寻找有利储层位置。

石油钻柱顶部高频激振解卡耦合响应特性

采用顶部高频激振进行钻柱解卡具有操作简便、高效低成本的优点,但是解卡作业效果受到井下复杂环境的严重影响。将解卡装置和钻柱相结合,并考虑环境因素影响,建立解卡装置-钻柱系统耦合振动模型,据此揭示系统振动响应特性,以及钻井液黏度、卡点深度、井斜角及高频解卡装置的工作参数等因素对卡点处解卡力的影响特性,并结合特定工况确定最佳工作参数范围。研究结果表明:在高频激振解卡作业中,解卡效果的影响因素相互耦合;针对实际作业环境和钻柱结构,通过优化获得最佳的作业参数,可以有效地提高解卡效果。

复杂构造区页岩气藏地质特征与效益开发建议——以四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组为例

以四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组页岩气藏为例,总结了复杂构造区高压、超压页岩气田的地质特征,对比分析了常压页岩气藏与高压、超压页岩气藏的异同点。根据构造改造和气藏的分布特点,提出了常压页岩气藏的分类方案,将中国南方常压页岩气藏分为盆内型、盆(内)缘过渡型和盆外残留型3种类型。研究认为,盆外残留型页岩气藏具有地层连续分布面积小、裂缝发育、地层压力系数偏低、游离气占比较低、地应力较小和两向水平应力差异较大等特点。对盆地外复杂构造区的常压页岩气藏,提出TOC大于3%、孔隙度大于3%和含气量大于3 m^3/t可作为效益开发的选区依据。

《石油学报》编委会主任、《Petroleum Research》主编贾承造院士获美国石油地质学家协会（AAPG）杰出勘探家大奖

2019年5月19—22日,美国石油地质学家协会(AAPG)年会在美国德克萨斯州圣安东尼奥举行。中国科学院院士贾承造获得了著名的诺曼H.福斯特杰出勘探家奖(Norman H. Foster Outstanding Explorer Award),是亚太地区第一位获此殊荣的勘探家。贾承造院士是中国石油学会主办期刊《石油学报》编委会主任、《Petroleum Research》主编。

油品需求型成品油管道分输计划优化

成品油管道的最大特点是采用'背靠背'的方式同时输送多种油品,其运行与管理的一项重要内容是制定批次计划。利用计算机自动优化批次计划对提高成品油管道管理水平与效率具有重要意义。成品油管道批次计划优化问题建模的难点在于如何描述批次在管道内的运移过程以及满足诸多的工艺运行要求。针对单点注入、多点分输油品需求型成品油管道分输计划优化问题,以管道沿线各管段运行流量整体平稳性最高为目标,采用离散时间的表达方法建立了混合整数线性规划模型。模型可满足批次跟踪、管段运行流量、首站输入、中间站分输、末站分输、站场需求等约束条件。为增加优化结果的实用性,模型中引入了两类约束条件:管道沿线任一中间站应既允许执行部分分输作业,也允许执行全分输作业;为减少管道操作人员的工作量,要求在相邻的两个时段内,若同一中间站对同一批次执行部分分输作业,其分输流量应保持一致。以成品油管道历史输油任务为例,成功利用CPLEX软件获得了模型最优解,验证了模型的有效性。

桂中坳陷下石炭统鹿寨组页岩气成藏条件和有利区预测

以桂中坳陷野外考察和岩心观察为基础,结合地球化学、扫描电镜、全岩X射线衍射和低温气体吸附等数据,分析了下石炭统鹿寨组的泥页岩分布、有机地球化学参数、储层特征和含气性等页岩气成藏的地质条件。研究表明,桂中坳陷下石炭统鹿寨组页岩以深水陆棚相沉积为主,富有机质页岩的分布面积广,沉积厚度一般在50~300 m,埋深适中;页岩的有机碳含量大于1.5%,有机质成熟度达到高成熟-过成熟阶段;储层中脆性矿物较多,孔隙空间发育较好,气体吸附性能好,具备页岩气聚集成藏的有利地质条件。结合桂中坳陷剥蚀厚度较大、经历断裂和岩浆活动较多、页岩气保存环境较差等问题综合分析,认为柳州-鹿寨和河池-宜州地区一带为桂中坳陷下石炭统鹿寨组页岩气勘探的有利区。

珠江口盆地珠三坳陷油气成藏规律及勘探方向

为了推动油气增储上产,综合运用构造地质学、沉积学、地球化学及成藏综合评价方法,深入分析了珠江口盆地珠三坳陷的油气成藏规律。珠三坳陷主要发育文昌组和恩平组中、深湖—浅湖相烃源岩;恩平组发育湖相储盖组合、珠海组—珠江组发育海陆过渡相—海相储盖组合。珠三坳陷油气成藏主要受构造、烃源和运移的控制,差异伸展—走滑作用控制了油气成藏,烃源岩的差异发育控制了油气差异分布,近凹断裂带和两条大型构造脊控制了油气富集。构建了4种成藏模式:①中、深湖相源岩供烃、构造控藏、有利储盖控富集;②浅湖相源岩供烃、断裂高效运移、甜点储层控富集;③浅湖相源岩供烃、构造脊—盖层控运、复合圈闭控藏;④多洼供烃、长距离侧向运移、晚期断层垂向调整。在此基础上,预测了珠三南断裂西段、六号断裂带和南断裂东段、神狐隆起北缘和琼海凸起及周缘隐蔽圈闭领域是下步滚动勘探、实现油气增储上产的重点领域。钻探证实南断裂西段X构造、南断裂东段Y构造以及六号断裂带Z构造3个商业性发现。

鄂尔多斯盆地奥陶系中组合内幕气源特征及勘探方向

鄂尔多斯盆地下古生界马家沟组按照勘探程度划分为上、中、下3个组合,分别为马家沟组五段1—4小层(上组合)、马家沟组五段5—10小层(中组合)和马家沟组四段—马家沟组一段(下组合)。为探索中组合内幕天然气气源特征,开展了天然气组分、同位素、流体包裹体、天然气成因识别及烃源岩评价等研究工作,并与研究区上古生界及奥陶系风化壳的天然气开展比较分析。研究结果表明:①奥陶系中组合内幕天然气在组分特征、同位素特征等方面与上古生界石炭系—二叠系及风化壳天然气存在差异;利用天然气组分数据,结合前人实验图版判识,认为奥陶系中组合内幕天然气中存在原油裂解气。②奥陶系中组合内幕发育沥青,是内幕烃源岩生成液态烃热裂解产物。③受潮坪环境沉积体系控制,中组合典型烃源岩层段(马家沟组五段6小层)可以划分为泥云坪环带、含膏盐缓坡、膏盐岩洼地3个相带。④马家沟组五段6小层烃源岩主要分布在泥云坪环带,累积厚度可达8~20 m,有机碳含量最高达1.75%,R_o为1.9%~2.7%,处于热裂解生气阶段,具备规模供烃潜力。⑤泥云坪环带和含膏盐缓坡是有利勘探方向,乌审旗东部、靖边西北部和吴起—志丹地区是3个有利勘探区带。

《石油学报》征稿简则

《石油学报》主要刊载石油天然气地质及地球物理、油气田开发技术与工艺、石油与天然气钻井、海洋油气工程、油气储运、石油矿场机械以及相关分支学科、交叉学科的基础和应用研究的创新性成果和高水平论文。主要设立3大固定专栏,即地质勘探、油田开发和櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅石油工程,同时不定期开设学术论坛、综述、特约来稿等专栏。1来稿要求(1)题名要紧扣文章主题,字数一般不超过20个。属于国家、省部级重大科技项目、科技攻关项目、基金资助项目的研究成果请在首页地脚处注明。(2)作者署名作者人数一般不超过8个,应写明:各作者的单位、所在地区及邮政编码。

《石油学报》征稿简则

《石油学报》主要刊载石油天然气地质及地球物理、油气田开发技术与工艺、石油与天然气钻井、海洋油气工程、油气储运、石油矿场机械以及相关分支学科、交叉学科的基础和应用研究的创新性成果和高水平论文。主要设立3大固定专栏,即地质勘探、油田开发和石油工程。

南黄海盆地科学钻探CSDP-2井上古生界—中生界烃源岩评价及海相油气勘探前景

依托南黄海盆地科学钻探CSDP-2全取心井岩心资料及其45块烃源岩样品的地球化学分析数据和12块含烃流体包裹体薄片的测温结果,在总结南黄海盆地烃源岩地球化学特征的基础上详细对比了其与上、中、下扬子板块烃源岩品质的异同并分析了其成因,进而结合油气显示和充注特征探讨了南黄海盆地上古生界—中生界的油气勘探前景。结果表明,CSDP-2井上古生界—中生界发育青龙组、龙潭组—大隆组和栖霞组3套区域性烃源岩层。其中,龙潭组—大隆组的有机质丰度以中—好为主且不乏优质烃源岩存在,其生、排烃强度最高达7.95×10~6t/km^2和1.65×10~6t/km^2;栖霞组烃源岩非均质性较强,碳质泥岩和臭灰岩的成烃演化基本处于成熟—高成熟阶段,生、排烃强度分别为6.52×10~6t/km^2和8.61×10~5t/km^2;青龙组泥质灰岩的生烃能力较弱,有机质丰度集中在中—差级别,排烃强度仅为1.27×10~5t/km^2。在沉积环境、有机质母源和生物生产率的共同影响下,南黄海盆地整体烃源岩品质与下扬子板块苏北盆地相当,但较上扬子板块四川盆地略差。同时,研究区海相地层经历了3期油气充注且已在CSDP-2井发现多处直接油气显示和气测高值异常,彰显了较为广阔的油气勘探前景。