基于地震资料精细解释成果，结合野外剖面及室内薄片观察，通过分析主要岩石类型及古生物、地球化学和地震相特征，对四川盆地北部二叠系茅口组沉积相展布特征进行研究，依据生物（屑）灰岩、礁灰岩和硅质岩等岩相发育规律以及地震地层结构和地层厚度变化特征，认为茅口组发育了开阔台地、台地边缘及斜坡—盆地等沉积亚相，总结出了开阔海夹点礁、开阔海夹点滩、台地边缘滩和灰质—硅质盆地等4种沉积微相组合，明确了沉积相纵向演化和平面展布规律。结果表明，台地边缘高能生物滩平面上呈条带状在剑阁—元坝—龙岗一带规模发育，生物（屑）灰岩的晶间溶孔、粒间溶孔和生物体腔孔发育，物性好，是优质储集层发育带；川西海槽和广元—旺苍海槽茅四段的硅质岩和泥岩有机碳含量高，则是优质生油岩，优越的沉积环境为该区油气成藏提供了有利的生油和储集条件。

以最新钻井LB1井、7个野外露头剖面及部分老井资料为依托，探讨了四川盆地北部大隆组优质页岩的平面及纵向展布规律，认为优质页岩的展布受沉积相控制，呈NW—SE走向。在广元—旺苍地区发育盆地相，泥页岩厚度较小（10~20 m）；盆地相两边发育深水陆棚相，泥页岩厚度较大（20~45 m）；外围依次发育浅水陆棚或斜坡相，泥页岩厚度逐渐变小（0~15 m）。从斜坡相到陆棚相，再到盆地相，呈现出灰质逐步减少，硅质含量逐渐增加的特征，泥页岩厚度呈先大（深水陆棚相）后小（盆地）的趋势。另外，对LB1井地化特征、储层微观特征开展研究，并与已突破的焦石坝、丁山、东溪地区志留系页岩对比，分析认为，四川盆地北部大隆组优质页岩具有高有机碳、高含气量、有机质类型好、成熟度适中及可压性好等特点。根据高有机碳的特点，认为无定形体有机质的广泛发育是高有机碳含量的基础，缺氧硫化环境是保存的关键。根据高含气量的特点，认为含气性和比表面积具有较好的相关性，而对比表面积贡献较大的主要是有机质含量。最后评价了中国石化矿权内大隆组勘探潜力，认为资源量较大，值得进一步开展工作。

在石油勘探地震资料处理中，反Q滤波方法能有效地对地震波进行振幅补偿和相位校正，为地震反演和储层预测提供更准确的信息。对于大规模的地震道集数据处理，反Q滤波方法在CPU计算平台上执行时间较长，影响了地震解释的效率。分析发现，反Q滤波方法大量时间消耗在振幅相位补偿与短时傅里叶变换。在GPU平台上，首先，对振幅相位补偿部分进行并行化；其次，对批量短时傅里叶变换用CUFFT库进行加速；最后，对批量短时傅里叶变换进一步优化并将其应用于反Q滤波方法。实验结果表明，相比CPU计算环境，基于CUFFT库的反Q滤波并行算法效率提升了3.9倍，优化后的批量短时傅里叶变换进一步将效率提升了12%。

X1井区位于酒泉盆地营尔凹陷长沙岭构造带，下白垩统下沟组一段（K₁g¹）储层岩石类型主要为岩屑砂岩和长石岩屑砂岩，发育砂泥岩薄互层，储层非均质性强，给储层评价带来较大困难。而流体识别、储层评价及后期开发措施在很大程度上依赖于对储层的孔隙结构的认识。以X1井区为例，对研究区的矿物成分进行统计分析、对电镜薄片观测的孔隙类型进行分类研究，重点根据该井区的压汞及核磁共振T₂谱等测试数据，建立了T₂谱与岩芯孔喉半径的定量计算方法，并结合核磁共振测井资料，形成了连续定量刻画储层孔喉半径变化特征的方法；对孔喉半径的定量刻画，可以为了解储层孔渗的变化提供思路，为研究区储层孔隙结构和储层非均质性研究提供更丰富的信息。

H油田碳酸盐岩油藏由于构造变化大，岩性复杂，在流体识别及流体界面的划分中出现了很多矛盾。对于气体识别，采用补偿中子测井挖掘效应在有些区块有效，而有些区块是无效的，因此，需要对挖掘效应的影响因素进行分析。首先，分析了H油田碳酸盐岩油藏岩性和孔隙结构特征；然后，分析了其中的KA、KB储层孔渗等物性特征；并通过多口井的测井曲线，总结了中子测井和密度测井在气层所形成的挖掘效应响应特征，分析了形成真假挖掘效应的原因；从理论上阐述了密度测井与中子测井的相互关联性，推导了两种测井响应的关联方程，从井眼扩径、孔隙结构、孔渗物性及饱和度等多个角度分析了挖掘效应的因素影响的机理，最后，给出了综合利用挖掘效应判断气层的分析方法，提出了判断真假挖掘效应的几条依据。根据这一方法，较好地完成了H油田K油藏流体识别，可为后续H油田以及类似的碳酸盐岩复杂油气藏准确识别流体类型提供借鉴。

系统总结了国内外已开展的纳米驱油材料研究进展，分类阐述了纳米二氧化硅、纳米金属氧化物、聚合物纳米微球以及碳纳米材料等在提高采收率中的应用效果；重点解析了现有纳米驱油材料的理化性能，及其在储层多孔介质中的驱油机理，包括纳米尺寸效应、润湿反转、结构分离压力和流度比改善等作用机制；展望了优势显著的纳米驱油材料在中国高含水、低渗透、致密油及页岩油等油藏类型中的应用潜力；指出纳米驱油材料在石油开发过程中所面临有关测试方法、数模准确性、材料多功能性、经济性及规模化生产等方面的科研难点及攻关方向，为未来纳米驱油材料提高采收率在更多领域的规模应用提供了理论基础和实验依据。

针对自修复水凝胶能够模仿自然界中植物受损后从分子水平上对受损部位进行自修复的现象，对自修复水凝胶设计和合成基本原理进行了归纳总结。自修复水凝胶主要分为化学型自修复水凝胶和物理型自修复水凝胶。化学型自修复水凝胶大体上又可分为基于Diels-Alder加成反应的自修复水凝胶、基于可逆二硫键的自修复水凝胶和基于酰腙键的自修复水凝胶；物理型自修复水凝胶大体上可分为基于氢键作用的自修复水凝胶、基于主客体相互作用的自修复水凝胶和基于静电相互作用的自修复水凝胶等类型。自修复水凝胶不仅保留了传统水凝胶良好的吸水保水性、生物相容性等性能，而且其具有的自修复性能可以有效地延长材料的使用寿命、降低材料的使用成本。在此基础上，分析讨论了自修复水凝胶在油气田、生物医药等领域的潜在应用价值和应用情况，并对自修复水凝胶在油气田领域的发展趋势进行了展望。

针对常规砂岩油藏注气体示踪剂解释方法基于储层连续介质假设，不适用于大尺度缝洞离散组合的缝洞型油藏问题，考虑了气体示踪剂在大尺度溶洞区中径向迁移扩散及裂缝中一维迁移二维扩散的传输方式，引入了井间分配系数、相间分配系数及裂缝分配系数，建立起缝洞型油藏注采井间气体示踪剂解释物理和数学模型，求解模型并绘制了气体示踪剂浓度理论采出曲线。对该模型进行了参数敏感性分析，探索了溶洞大小、裂缝条数与长度、扩散系数、注气速度及示踪剂注入量对产出曲线的影响规律。研究表明，溶洞越大，浓度曲线峰值出现时间越迟；裂缝长度增加，峰值滞后，条数增多，峰值越多。对塔河油田TK425井组注气体示踪剂实测响应曲线进行了拟合解释，计算了溶洞区体积及注采井间裂缝流道。缝洞型油藏注气体示踪剂解释模型能够有效判断井间连通性，计算地层参数，认识储集体分布情况，为井组注气提高采收率提供理论支撑。

通过提取数值模拟得到的流线场内质点的空间坐标及属性数据，建立流线簇流量、流线簇潜力和流线簇含油率的油藏流线场表征方法，应用密度峰值算法对流线场进行聚类分级评价，并通过S_Dbw系数验证划分流线等级的聚类效果，最终形成高含水期油藏流线场定量表征与评价的技术方法。结果表明，利用流线簇流量、流线簇潜力及流线簇含油率等3参数对流线场进行表征较常规方法更能反映注采井间流量及潜力的分布关系和大小，通过表征参数的聚类分级定量确定不同区域的流线强度等级。将流线场表征与评价方法应用于某东部油田实际区块，整个流线场被划分为14类，各区域驱替强度差异较大，通过流线场重构，调整前后流线场等级由14类变为7类，流动非均质性减弱，油藏动用程度明显改善。

Standing-Katz图版法确定天然气偏差系数是目前最常用、最基础的方法之一，但存在人工读值误差大、在超高压（拟对比压力大于15）和高CO₂含量天然气使用受限等问题。设计单组分偏差系数测定实验，结合Standing-Katz图版曲线变化规律，将图版拟对比压力扩展到30，拟对比温度扩展到3.6，并将图版数字化；基于不同CO₂含量偏差系数测定实验结果，推导了考虑不同CO₂含量的天然气拟临界压力、拟临界温度计算新模型，与常规非烃校正模型相比，新模型计算精度更高，适用范围更广。进一步将新临界参数校正模型嵌入到偏差系数扩展图版中，得到不同CO₂含量的偏差系数扩展图版，该图版在南海西部超高温高压、高CO₂含量天然气偏差系数计算中误差较小（不超过3%），应用效果良好。

针对常规表征方法难以精确表征低渗砂岩储层孔隙空间分布复杂性和不规则性的问题，提出了适用于低渗砂岩储层的分形维数计算方法，实现了低渗砂岩储层孔隙特征的定量表征。基于不同分形维数计算方法差异性的分析，优选采用MIFA方法求解低渗砂岩储层的分形维数（在2.042~2.324），相关性最佳；确定了排驱压力、平均孔喉半径、变异系数以及均值系数作为储层孔喉分布复杂程度和非均质程度的综合表征参数；基于恒速压汞分形维数的求解，发现低渗砂岩储层非均质程度呈中小孔喉大于微小孔喉，喉道分布大于孔隙分布的特点；低渗砂岩储层的分形维数与启动压力梯度和应力敏感性损害率的实验结果均存在一定的相互关系，分形维数越大，孔喉分布的非均质性越强，启动压力梯度越大且应力敏感性的损害程度也将加剧。低渗砂岩储层分形维数的计算可用于室内实验结果的定性预测和判断，也可作为油藏工程中应用相渗曲线时的重要判别标准。

低渗储层采用定向井水力压裂是油气田增储上产和降本增效的重要措施和手段。射孔是压裂前打开储层的首要工序，射孔质量好坏直接影响定向井产能的发挥程度。为了降低储层起裂压力、减少砂堵风险，需要进行定向井压裂射孔方位优化。考虑原地应力、套管水泥环诱导应力、射孔孔眼诱导应力、井筒注液诱导应力和流体渗流诱导应力综合叠加，基于张性破坏准则，建立了基于最低裂缝起裂压力（FIP）的定向井压裂射孔方位优化模型；并进一步通过室内物理模拟，验证了模型的可靠性与合理性。模拟结果表明，FIP在360°射孔方位内周期性变化，存在两个最小和最大FIP点，并且随着井筒方位角的增加而增加，最小FIP逐渐增加，最大FIP逐渐减小；不同井斜角和方位角的最小FIP对应的射孔方向相差较大，斜井的最佳射孔方向应同时考虑井斜角和方位角的综合影响；水平主应力差和施工排量等因素对确定最佳射孔方位影响不大；并且在SXM气田X井进行了现场应用，优化的最佳射孔方向角为20°和205°，其对应的最小起裂压力为45.5 MPa。从而降低施工难度，为低渗储层射孔方位优化技术提供借鉴。

为了实现和评价变围压应力敏感实验关系转换为变内压应力敏感实验的等效关系，进而获取储层岩石渗透率与地层压力的关系，采用室内实验的方法，针对含微裂缝和人造裂缝的致密砂岩开展了变围压应力敏感实验、变内压应力敏感实验和特殊应力敏感实验；基于变围压实验数据，结合有效应力方程计算得到了实验岩样的渗透率随地层压力的变化关系，并与实验测定结果进行了对比分析。结果表明，计算得到的渗透率大于实验直接测定的渗透率，这种差异源于气体滑脱效应；基于Terzaghi有效应力方程计算的无因次渗透率小于对应变内压实验测定的无因次渗透率；基于非线性有效应力方程计算的无因次渗透率与对应变内压实验的无因次渗透率一致。有效应力和气体滑脱效应影响地层条件下渗透率的确定。

粉细砂岩油藏的纵向层系较多，层间矛盾严重，出砂堵塞影响提液生产效果。在现有斜直井产能模型的基础上，对筛管、环空充填层、挤压充填层和储层的渗透率细化描述，改进了机械防砂表皮系数公式。通过室内实验分析了防砂体系堵塞规律，认为随着驱替注入量和驱替流量提高，防砂体系堵塞加剧，渗透率最大下降40%。储层颗粒进入套管内，堵塞环空砾石与防砂筛管，导致表皮系数急剧上升，产能下降超过80%。扩大挤压充填半径能够将微粒阻挡在远离井眼的位置，有助于保持油井产能。对分层防砂井充填半径进行优化分析，发现在中低渗透扩大充填半径能够改善层间动用效果。对盘二沙三下区块的防砂井充填参数优化，对渗透率较低的S4层扩大充填半径，措施后油井液量保持稳定，日产油提高9.56 t。

超高压气井的节流系统对气井的生命周期起到至关重要的作用，而合理的节流工艺，不但可以延长气井开采寿命，还可降低成本。对国内超高压气井使用的节流工艺进行了介绍，并基于计算流体力学对川西北气矿产气井不同节流工艺内流场进行仿真，运用流场分析软件对单级节流和两级节流工艺系统内部的压力、流速等问题进行了分析，确定了不同节流工艺系统合理CV值及开度，得到了不同节流工艺系统的最高流速，提出了现场不同节流工艺下的节流参数选择及使用建议。研究表明，3种节流工艺均可满足节流要求和现场生产情况，其中，单级节流工艺简单，但流速均在850 m/s以上，阀门冲蚀严重；一级固定二级可调节流的最大流速在550~600 m/s，低于单级节流，但最大产量受限；两级可调节流的最大流速与一级固定二级可调节流相仿，可实现按需调产，但成本相对较高。

一体化仿真模型是智能气田建设的重要基础，如何利用数据驱动模型高效运转已成为亟待解决的关键难题。针对数据源分散、可用性差及与模型交互程度低等问题，开展了以下技术攻关：（1）结合数据服务总线（DSB）与PI OLEDB接口技术，实现多源结构化数据的有效集成与实时抽取，满足一体化模型对不同时间维度生产数据的业务需求；（2）建立数据质量规则库和自动扫描制度，实现数据质量的有效管控，确保一体化模型的正常运行；（3）开发基于数据流引擎技术的数据交互工具，实现了综合数据库与仿真模型的自动交互，其优势在于应用场景改变时，能够应用灵活编排基础服务的方法高效复用前期数据建设成果，大幅提高开发效率。研究表明，与国内外同类技术相比，应用数据流引擎技术突破了一体化模型与外部数据资源的交互壁垒，打破了该领域数据应用定制化开发的服务模式，为智能气田建设奠定了技术基础。

涡激振动是引发立管疲劳损伤的关键诱因之一。基于Van Der Pol尾流振子方程，研究了不同长度两端铰接的钢悬链线立管在相同来流流量不同剖面剪切来流作用下的涡激振动响应。采用二阶中心差分法对时域和空间域的耦合方程组进行了求解，并采用雨流计数法对立管的疲劳寿命进行了预测。结果表明，立管振动沿轴向传播呈驻波和行波的混合模式，随立管长度的增加，振动响应由驻波主导转变为行波主导。受剪切来流剖面的影响，立管振动响应呈现多频特性，行波自立管的顶部向底部传播，且其传播速率随来流剪切程度及立管长度而变化。随剪切程度的增强，立管从流体中获得的能量减少，能耗增加，振动位移减少。相同来流剖面时，随着水深的增加，立管疲劳损伤增加；而水深相同时，随来流剪切程度的增加，疲劳损伤逐渐增大。

为探究深部钻井PDC钻头切削齿在磨损状态下的切削破岩过程，选取深部钻井PDC钻头上不同磨损程度的PDC齿开展单齿切削实验，借助应力测试系统、高速摄影机和热红外成像仪分析磨损齿的受力状态、温度变化规律以及岩石裂纹扩展过程。结果表明，与未磨损齿相比，磨损齿所受切削力更大、温度变化更明显，且更易产生大体积岩屑，这将导致钻头在井下振动加剧，磨损急剧加快，严重影响其使用寿命；切削花岗岩时切削力和温度大幅上升的问题更加突出，但更容易发生体积破碎，产生较大块的块状岩屑。研究成果将有助于重新认识真实井底磨损齿切削破岩及温度变化规律，并为钻头设计及井下寿命评估提供重要参考。