《西南石油大学学报(自然科学版)》前身为《西南石油学院学报》,创刊于1960年,是经国家教育部、科技部和新闻出版总署批准、由西南石油大学主办、国内外公开发行、以报道石油科技为主的学术性期刊。2008年11月,经国家新闻出版总署批准,《西南石油大学学报(自然科学版)》正式发行,国际标准刊号ISSN 1674-5086,国内统一刊号CN 51-1718/C。
《西南石油大学学报(自然科学版)》为中文核心期刊,2004年获教育部优秀科技期刊一等奖,2008年获“中国高校优秀期刊”称号。...更多
当期目录
2024年 第46卷 第2期    刊出日期:2024-04-10
上一期   
地质勘探
页岩有机质体积含量:概念、测试方法及意义
游利军, 范道全, 康毅力, 周洋, 陈杨
2024, 46(2):  1-14.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.07.15.03
摘要 ( 165 )   HTML ( 215)   PDF (2473KB) ( 112 )  
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有机质含量是评价页岩生产油气能力的重要指标,对孔隙度及含气量均有影响,也是页岩储层地质甜点评价的关键参数,而有机质含量无法体现有机质的分布、连通性、空间占比及其对油气渗流、储层改造的影响。通过对资料的整理与分析,厘清了有机质体积含量的概念,给出并分析了公式法、扫描电镜估算法、 CT 扫描法、低场核磁共振测量法及岩石物理模型法等 5 种计算方法的优势与不足,并探讨了有机质体积含量对富有机质页岩油气开发的意义。有机质体积含量指单位体积页岩中有机质的体积,用百分数表示,强化了页岩气层评价与开发中有机孔的重要性,丰富了页岩气储层评价参数体系;有机质是页岩的弱结构点或弱结构面,有机质体积含量的特性为地质甜点与工程甜点指标搭建了桥梁;有机质的可溶性及空间占比为油气储层孔缝溶扩 “物质净移除、减量增渗”新思路的提出奠定基础,将有机质作为溶蚀改造对象,少量有机质溶蚀将极大增加储层改造体积。
川中大安寨段页岩排烃效率及其勘探启示
张本健, 路俊刚, 张芮, 蒋奇君, 肖正录
2024, 46(2):  15-25.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.06.08.03
摘要 ( 58 )   HTML ( 4)   PDF (1408KB) ( 32 )  
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烃源岩的排烃效率是油气资源评价中的重要参数,排烃效率的研究既可以指导资源评价,又可以作为验证资源评价结果可靠性的重要科学手段。基于目前生烃潜力法的缺陷,提出了改进的生烃潜力法,并利用此方法求取了四川盆地中部侏罗系大安寨段页岩的排烃效率。研究结果表明,当前地质条件下,大安寨段页岩的排烃效率分布于 0~62.6%。随着有机质成熟度(Ro)的增加,排烃效率逐渐上升,含油饱和度指数先增加后降低。 Ro 处于0.95%~1.72%,含油饱和度指数大于 100 mg/g,页岩层系的可动烃含量较高。岩相组合对排烃效率具有明显的影响,在纵向上有页岩向介壳灰岩排烃的趋势,相较于纯页岩储层而言,互层型组合层间缝发育,有利于页岩油流动和产出。综合认为, Ro>1.25% 的大一亚段下部互层型组合是大安寨段页岩油的重点勘探目标。该成果可为川中侏罗系大安寨段页岩油的勘探开发提供理论指导。
川南五峰组龙马溪组低阻页岩特征分析及启示
黄莉莎, 闫建平, 胡兴中, 郑马嘉, 钟光海
2024, 46(2):  26-40.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.03.07.03
摘要 ( 52 )   HTML ( 2)   PDF (7510KB) ( 49 )  
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川南长宁和泸州地区五峰组—龙马溪组页岩气储层存在低电阻率异常现象,且不同区域低电阻率井产气差异较大,利用物性、地球化学、X衍射、薄片、含气量、生产测试及测井曲线等资料,研究了低电阻率不同类型的特征、成因因素及其对含气性的影响。结果表明,低电阻率井和正常电阻率井的界限为15 $\Omega\cdot$m,次低电阻率井的电阻率主要在10$\sim$100 $\Omega\cdot$m;低电阻率井的曲线形态特征主要有“持续下降型”($R_{\rm t}$<5 $\Omega\cdot$m)和“先降低再回返增加型”(5$\sim$15 $\Omega\cdot$m)两种;低电阻率的成因因素主要包括有机质过成熟导致石墨化、高含水饱和度、高黄铁矿含量和高黏土矿物含量,对不同类型的电阻率降低起到不同程度的作用;“持续下降型”低电阻率井含气性普遍较差,而“先降低再回返增加型”含气性一般较好,向斜构造带底部且埋深较大的位置出现的低电阻率页岩通常为“持续下降型”,含气性和测试产能往往都不高,是低电阻率页岩气风险探勘开发特别需要注意的一种类型。
克拉玛依油田中三叠统克下组油气产能评价
石勇, 方志斌, 卢炳雄, 徐欣, 于景维
2024, 46(2):  41-52.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.02.16.01
摘要 ( 56 )   HTML ( 0)   PDF (11841KB) ( 31 )  
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新疆克拉玛依油田530井区下克拉玛依组具有较大油气勘探开发潜力,但单井产能差异较大,阻碍该区目的层进一步的勘探开发。以多油层产出的S2砂层组为研究对象,利用钻井岩芯观察、测井、粒度、薄片、高压压汞、物性以及敏感性等多种宏观及微观分析资料,对沉积储层特征进行详细分析,将影响重点砂层产能的地质参数和工程参数同储层物性进行灰色关联分析,对未动用区油层产能进行评价。结果表明,研究区下克拉玛依组S2砂层组中有利油层微相为分支河道微相,针对S2–4和S2–5沉积微相中分支河道的展布可进行针对性地扩边。S2砂层组油层岩石类型以砾岩类为主,储集空间主要为次生孔隙和微裂缝,孔隙结构非均质性较强,储层物性相关性较好,同时粒径同含油性为正相关。未动用区S2–4和S2–5油层产能受工程参数影响大于地质参数,S2–4和S2–5油层开发前景较好。
鄂尔多斯盆地太原组砂岩缝合线特征及成因
齐荣, 林畅松, 黄国家, 杨香华, 张曼莉
2024, 46(2):  53-64.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.03.23.03
摘要 ( 41 )   HTML ( 0)   PDF (198214KB) ( 37 )  
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鄂尔多斯盆地北缘太原组砂岩中广泛发育缝合线构造,缝合线成因机理复杂,且会对砂岩储层的物性产生重要影响。基于岩芯观察,并通过能谱、扫描电镜、X衍射及铸体薄片等综合分析,揭示了太原组砂岩缝合线的几何形态、矿物组成及其成因机理。研究表明,太原组砂岩缝合线振幅大小差异明显,可划分出波浪型、尖峰型、长方柱型、复合型及网状交织型5种类型。缝合线物质组成主要包括有机碳、石英、伊利石、高岭石、黄铁矿、金红石和锆石,黏土矿物中伊利石的含量远高于围岩,而高岭石含量远低于围岩。缝合线内有机质与黏土矿物具有典型的沉积成因标志,它们可以作为硅质迁移与沉淀的催化剂,导致缝合线内及两侧砂岩孔隙中的硅质沉淀和碎屑石英颗粒的增生。这些缝合线构造是埋藏过程中沉积有机质压溶的产物,是沉积黏土矿物与有机质成岩作用的综合响应。缝合线相关的硅质沉淀与石英加大是研究区太原组石英砂岩致密的主要因素,但沿缝合线易发育裂缝,起到改善岩石渗透性的作用。
石油与天然气工程
超临界CO2对致密碳酸盐岩力学特性影响
苟波, 王琨, 李骁, 詹立, 刘超
2024, 46(2):  65-76.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2023.09.02.01
摘要 ( 61 )   HTML ( 1)   PDF (8284KB) ( 37 )  
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采用超临界CO$_2$破致密碳酸盐岩具有破裂压力低,易形成复杂缝特点,但其作用的力学机理尚未清晰。选用马家沟组致密白云岩样,采用高温高压超临界CO$_2$饱和流体法,研究了岩样在超临界CO$_2$+地层水的流体中浸泡不同时间后的物性、声波响应、岩石力学特性和破裂形态特征。结果表明,随着浸泡时间增加,化学溶蚀作用引起溶蚀孔径增大,岩样孔隙度、渗透率增加,而声波速度、动态和静态岩石力学参数均下降;当浸泡时间大于1.0 d后,岩样物性参数增大和力学强度降低明显;随着浸泡时间增加,岩样破裂形态由单一低角度剪切缝向高角度剪切缝、共轭缝和剪切、张型复合缝等复杂形态发展;压裂短时间内(小于1.0 d)超临界CO$_2$+地层水形成的弱酸对岩石力学强度劣化程度有mbox限。
致密油藏水平井组井间地应力场时空演化特征
张羽鹏, 吕振虎, 李嘉成, 陈小璐, 盛茂
2024, 46(2):  77-86.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.11.13.01
摘要 ( 42 )   HTML ( 0)   PDF (8432KB) ( 27 )  
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水平井组开发致密油藏时,孔隙压力大幅下降会显著改变井间地应力的大小与方向,迫使加密井压裂裂缝朝向老井压力衰竭区扩展,导致加密井产量受限。因此,掌握致密油藏井间地应力场时空演化特征是加密井布井与压裂时机优选的重要基础。针对新疆油田金龙2井区致密油藏,基于岩石多孔弹性理论,建立了双水平井组应力–渗流耦合模型,数值模拟得到随孔隙压力下降,井间地应力场的动态变化规律。以水平主应力方向发生反转时的孔隙压力变化值为评价指标,开展了储层物性和压裂完井参数对地应力时空演化特征的影响规律。结果表明,随孔隙压力下降,井间最大水平主应力方向发生反转;储层基质渗透率、井间距减小,单井单位储层厚度日产量及压裂缝间距增加会加快主应力反转,而初始储层孔隙压力对水平主应力变化趋势无影响,其中主要影响因素为井间距。
气井高速非达西效应主控因素分析
汪洋, 王彬, 罗建新, 赵传凯, 石磊
2024, 46(2):  87-94.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.06.10.01
摘要 ( 45 )   HTML ( 1)   PDF (1152KB) ( 21 )  
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气藏开发实践表明,高速非达西效应对气井产能有着重要影响,不同的气藏,高速非达西效应的影响程度是不同的。对于地层压力较低的气藏,当气井产量较高时,高速非达西效应表现比较强;而对于地层压力较高的气藏,相同的气井产量,高速非达西效应可能并不强。其原因在于气体在较高的地层压力下压缩程度很强,密度、黏度更大,天然气的渗流速度更低,高速非达西效应更弱。根据气井产能方程和雷诺数方程,从气井产量、储层物性和气体性质等方面对影响非达西效应的主要因素进行了敏感性研究,基于临界雷诺数得到了达西和非达西渗流界限,建立了天然气达西渗流图版。通过该图版,可以明确非达西效应的强弱,进而为确定气井配产上限提供指导。
南缘超高压致密气藏应力敏感及钻井液污染研究
胡元伟, 杨硕孔, 仇鹏, 刘煌, 赵传凯
2024, 46(2):  95-102.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.07.04.03
摘要 ( 43 )   HTML ( 1)   PDF (2024KB) ( 21 )  
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储层低渗特征和钻井液污染是影响低渗气藏有效建产的主要因素。基于耐超高温高压实验系统和CT扫描技术研究了新疆油田南缘区块1个高温超高压致密气藏(158.6 cdu,146 MPa)渗透率应力敏感性以及钻井液污染特征。研究结果表明,1) 储层岩芯孔隙中90$%$以上为粒间孔,且少量粒间孔被方解石胶结物和沥青全充填-半充填;2) 在净应力110 MPa下,所考察的两块柱塞岩芯(0.001 9 mD,0.032 5 mD)的应力敏感渗透率降低率(相对于储层实际净应力下)分别为39.28$%$和16.04$%$,属于中等偏弱和弱敏感;3) 定性和定量表征了另外两柱塞块岩芯(0.004 2 mD,0.029 0 mD)在实际操作工况下钻井液侵入特征,发现钻井液均没有突破两块岩芯长度,侵入渗透率为0.029 0 mD岩芯的深度为3.86 cm,但引起的表皮系数达到6.54,表现为严重污染。研究成果对于掌握高温超高压气藏储层特征、钻井液污染认识以及后续储层保护措施建立提供了重要技术支持。
渝西区块龙马溪组强封堵油基钻井液技术研究
钟成旭, 李道雄, 李郑涛, 谢刚, 张震
2024, 46(2):  103-113.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.06.07.02
摘要 ( 59 )   HTML ( 2)   PDF (2751KB) ( 33 )  
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渝西区块龙马溪组在水平段钻进过程中因井壁失稳而导致的卡钻、憋顶驱、测井困难等复杂情况频发,研究发现,造成此现象的主要原因是该区块龙马溪组地层微纳米孔、缝发育和钻井液封堵性能不足。因此,在强化现场钻井液封堵性能的基础上优选了钻井液主要处理剂,构建了适用于该区块龙马溪组强封堵油基钻井液体系,室内测试结果表明,经过220 nm和450 nm微孔滤膜时未发生滤失,且综合性能均优于普通钻井液。现场应用表明,龙马溪组水平段钻进过程中未出现井壁失稳问题,与同平台采用常规封堵技术的已钻井相比,平均机械钻速提高8.81 m/h,水平段钻井周期缩短2.79 d,铂金靶体钻遇率100$%$,创渝西区块深层页岩气井5项钻井指标纪录,强封堵油基钻井液技术能满足该区块钻井工程需要。
水平井体积改造井距和簇间距优化研究
马泽元, 胥云, 翁定为, 郭英, 鄢雪梅
2024, 46(2):  114-124.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.03.04.01
摘要 ( 52 )   HTML ( 1)   PDF (3498KB) ( 46 )  
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为研究页岩油水平井最优井距和簇间距的工程问题,针对鄂尔多斯盆地长$_7$储层地质特征,采用地质–工程一体化工作流程,建立三维地质模型和地质力学模型,模拟不同簇间距条件下的复杂缝网扩展,依据全缝长频率分布优化井距。采用非结构化数值模型预测水平井的生产动态,确定产量最高的分段分簇方案。数值模拟分析表明,采用缝长累积频率分布中P90值对应的缝长作为水平井井距,有助于提高复杂缝网对储量的控制程度,簇间距缩小到3~5 m时建议水平井井距为200 m左右;簇间距从15 m缩小到3 m,支撑裂缝总表面积提高108$%$,同时体积改造程度提高142$%$;对于目标储层,簇间距从15 m缩小到3 m,投产3 a累产油量增加75.91$%$;采用3 m簇间距方案无法满足经济效益的需求,建议以5 m作为簇间距。
海上油田“双高”阶段低效井综合治理研究
王欣然, 王艳霞, 王晓超, 邓景夫, 李红英
2024, 46(2):  125-134.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.06.23.02
摘要 ( 39 )   HTML ( 1)   PDF (2753KB) ( 36 )  
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X油田是渤海典型的化学驱结束后续水驱油田,目前处于高含水及高采出程度的“双高”阶段,为解决开发生产过程中低产低效井逐渐增多且治理难度逐渐增加的问题,对油田储层沉积微相、地层物性参数、剩余油挖潜历程、开发方式转变、注采井网调整、增产措施影响等因素开展研究,分析低效井成因主要包括储层条件导致含水突升、井网不完善导致能量下降、过筛管压裂后采油井出砂等。针对不同成因低效井开展了分类治理研究,提出了区域流场调整、分层系开发、防砂筛管补贴等治理措施。2020-2021年矿场实践表明,对X油田12口低效井实施针对性的治理措施,单井平均高峰日增油达18 m$^3$,预测治理有效期内将累增油21×10$^4$ m$^3$,该油田的低效井治理技术使油藏生产能力得到有效释放,为同类海上油田低效井治理提供了参考和借鉴。
基于组合赋权的压裂作业人因失误概率研究
陈波, 庞茜月, 樊春明, 邓丽, 戴启平
2024, 46(2):  135-144.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.11.08.05
摘要 ( 37 )   HTML ( 0)   PDF (986KB) ( 17 )  
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压裂作业强度大,环境恶劣,长时间枯燥的作业容易诱发人因失误,造成事故,分析压裂现场人因可靠性对于提升压裂作业的安全和效率具有重要意义。在考虑压裂现场情境因素影响基础上,提出了一种组合赋权模糊人因可靠性分析方法,用以评估压裂现场人因失误概率。首先,通过对压裂现场的调研分析,结合压裂作业情境环境特点,基于认知可靠性与失误分析方法(CREAM)建立了适用于评估压裂作业的一级共同绩效条件CPC 8个,二级CPC因子评估指标36个。其次,根据实际工况中各CPC对人的绩效可靠性的影响程度不同,提出以差异系数法确定线性组合系数,基于序关系法与熵权法对各项评估指标进行主客观线性组合赋权。最后,利用本文方法分析四川某页岩气压裂作业现场人因失误概率,结果表明,较一般模糊CREAM方法,在不同情境环境下,随着情境环境水平的下降,组合赋权模糊CREAM方法对CPC评价数据敏感度更高,人因失误概率增加,并且变化速率加快,这与现场实际工况一致,为压裂现场的人因可靠性分析和人因失误概率量化结果优化提供了参考。
天然气流量次级标准装置计量性能核查技术
彭利果, 何金蓬, 周刚, 万元周
2024, 46(2):  145-154.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.01.24.08
摘要 ( 38 )   HTML ( 1)   PDF (1985KB) ( 17 )  
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针对用于贸易交接流量计流量量值溯源的高精度流量标准装置计量性能实时核查技术不完善问题,开展了天然气流量次级标准装置计量影响因素、实时核查技术指标与方法研究,研究中采用了k-means聚类等大数据统计分析技术,创新提出天然气流量次级标准装置计量性能实时核查技术指标与核查方法。验证表明,采用组合涡轮工作标准表,组合实施一对一核查、多对一核查、多对多核查、总量核查,监控天然气发热量波动率、压力温度稳定系数、喷嘴间温差、喷嘴差压及涡轮工作标准表相对次级标准体积流量偏差及重复性共6项技术指标,能准确实时核查用于检定高准确度检流量计的次级标准装置的计量性能,实时监控流量计检定的过程质量、保证每台次流量计检定结果准确可靠。研究成果对于天然气流量标准装置质量控制具有一定的指导意义。
石油机械与油田化学
超深井套管卡瓦效应的拉伸极限载荷理论计算
练章华, 万智勇, 宋琳, 赵朝阳, 林铁军
2024, 46(2):  155-163.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2023.02.04.01
摘要 ( 45 )   HTML ( 3)   PDF (1986KB) ( 34 )  
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针对新疆某油田超深井井口套管悬重过大,造成卡瓦牙对套管外壁齿入损伤,且累计损伤导致卡瓦悬挂器套管断裂失效的事故频繁,提出了“卡瓦效应的拉伸极限载荷”来评价井口卡瓦悬挂器夹持部分套管的强度设计,具体为基于第三强度理论和第四强度理论,分别建立了井口卡瓦悬挂器夹持套管的“卡瓦效应拉伸极限载荷”计算模型。计算结果表明,从安全角度评价套管强度,采用第三强度理论计算卡瓦悬挂器套管的卡瓦效应拉伸极限载荷更合理,但为更充分利用材料的力学性能,应采用第四强度理论进行评价,还得到在四通有限空间内,可以保证有较大的卡瓦效应拉伸极限载荷的最佳卡瓦半锥角为23$°{\sim}25°$,最佳卡瓦有效接触长度为135${\sim}$145 mm。研究方法和结果将为卡瓦悬挂器井口套管的强度设计、各种安全施工作业等提供理论依据。
固液混合物振动筛分机理研究
方潘, 陆小刚, 石双全, 彭欢, 侯勇俊
2024, 46(2):  164-175.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.08.18.01
摘要 ( 42 )   HTML ( 0)   PDF (3998KB) ( 14 )  
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振动筛分技术是固液混合物分离的一种手段,被广泛应用于钻井液固相控制、河道淤泥处理和煤矿脱水等领域。现有研究对固液混合物的振动筛分机理缺乏认识,限制了振动设备筛分效率的提升空间。针对这一问题,采用计算流体力学与离散单元耦合法(CFD–DEM)研究了固液混合物振动筛分机理。首先,利用Hertz-Mindlin JKR Cohesion接触模型引入湿颗粒之间的碰撞行为;其次,应用多孔介质描述了筛网的细孔特征;然后,运用动网格模拟了筛网的直线振动轨迹;最后,分析了固相颗粒物料的动力学特性和液相流动特性,并对比研究了振动系统的振幅和振动频率对固液混合物筛分效率的影响。研究结果表明,增加振幅和振动频率可提高固液混合物筛分效率,但当振幅大于3.0 mm和频率大于22.3 Hz时,振动筛对固液混合物的筛分效率影响的敏感性减弱;振幅小于或等于3.0 mm和频率小于或等于22.3 Hz时,固液混合物振动筛分效率对振幅的变化最敏感,振动频率次之;固液混合物的透筛区域集中在筛网长度比小于20$%$的区域。
铁钻工上卸扣的最大主动扭矩分析
陆文红, 赵广慧, 李涛, 冯闯
2024, 46(2):  176-186.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.09.29.01
摘要 ( 37 )   HTML ( 0)   PDF (2377KB) ( 40 )  
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针对铁钻工在上卸扣过程中管柱被咬伤和剥皮现象,从管柱抵抗钳牙咬入、切削和摩擦的角度,建立了铁钻工能提供的最大主动扭矩与夹紧力之间关系的研究方法。首先,对钳牙咬入管柱的过程进行了弹塑性计算和损伤失效分析,获得钳牙咬入深度;然后,通过齿形摩擦块与摩擦环的摩擦实验确定钳牙与管柱材料之间的摩擦系数,并利用单齿切削管柱材料的三维有限元计算得到切削力,由摩擦力和切削力确定铁钻工能提供的最大主动扭矩;最后,研究了钳牙的牙型角、齿顶宽和齿尖倒角对上卸扣扭矩的影响。为优化钳牙结构和作业参数、改进铁钻工性能提供理论依mbox据。