《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
2022年 第44卷 第2期    刊出日期:2022-04-10
上一期   
地质勘探
三角洲前缘砂体高含水期剩余油分布研究
张瑞, 刘宗宾, 廖新武, 王公昌, 田博
2022, 44(2):  1-18.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.07.25.01
摘要 ( 118 )   HTML ( 34)   PDF (1440KB) ( 114 )  
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渤海SZ油田发育典型三角洲前缘沉积,目前已进入高含水期,剩余油分布更趋零散,挖潜难度日益增大,有必要开展高含水期剩余油分布研究。研究表明,高含水期三角洲前缘砂体内部结构与注采井网的配置关系对剩余油的形成与分布具有直接的控制作用。在讨论研究区井间单砂体的注采连通性的基础上,按井间单砂体注采完善状况将研究区宏观剩余油分布模式类型总结为注采不完善未动用剩余油和注采完善已动用剩余油,其中,未动用剩余油包括井间不连通类、连而不通类以及通而不畅类,已动用剩余油包括局部通畅类和注采完善类两种类型。依据剩余油平面分布规模以及纵向分布模式,开展了海上油田规则井网下定向井、水平井以及细分层系等多种手段相结合的不规则定向挖潜实践,矿场应用效果良好。该研究结果对高含水期三角洲前缘砂体高效开发调整具有指导意义。
西江主洼缓坡带裂陷期三角洲沉积特征对比
向巧维, 柳保军, 李晓艳, 吴宇翔, 蔡国富
2022, 44(2):  19-30.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.03.17.01
摘要 ( 50 )   HTML ( 16)   PDF (4042KB) ( 39 )  
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为了弄清珠江口盆地西江主洼南部缓坡转换带文昌组和恩平组地层的沉积样式及其发育规律,通过钻井、测井、地震、岩芯和分析化验等资料,从岩性、层理构造、结构特征及地球物理特征等方面总结两种缓坡转换带沉积体系的特征,并剖析研究区断裂特征。研究认为,文昌期(T$_{80}$-T$_{\rm g}$)主要发育NE和NW向控洼大断裂,分布于盆地边缘,断裂组合形态以平行状、阶梯状及斜交状为主;恩平期(T$_{70}$-T$_{80}$)主要发育NE向、EW向和SE向断裂,分布于盆地中央,断裂组合形态以同向、反向及斜交状为主;虽然同属缓坡带,但文昌组地形较恩平组陡,湖盆较深,发育辫状河三角洲;恩平组地形宽缓,发育浅水三角洲,湖盆中央断裂的活动及季节性洪水的发生,使得浅水三角洲水下分支河道极为发育。两种不同类型的三角洲具有不同的岩性组合特征:文昌组辫状河三角洲砂岩粒度粗且厚,泥岩层薄,恩平组浅水三角洲砂岩粒度粗且薄,泥岩层厚,含煤,均为有利油气勘探区域。
深层致密砂岩气藏有效储层的分类评价方法
赵军, 吴博深, 武延亮, 陈伟中, 赵新建
2022, 44(2):  31-39.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.01.07.01
摘要 ( 61 )   HTML ( 5)   PDF (1804KB) ( 163 )  
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深层致密砂岩有效储层的分类评价是致密砂岩气藏评价的重要环节。致密砂岩由于孔渗极低,且资料的品质难以保证,利用物性参数评价储层品质存在着一定的局限性。依据油气藏充注理论,结合储盖组合关系,利用研究区毛管压力资料,结合地层有效应力数据,建立了目的层的砂、泥孔喉半径计算模型,在此基础上利用聚类分析和正态统计方法,建立了有效储层的判别标准。研究认为,致密砂岩的有效储层与相邻盖层之间存在着较大的毛管压力差,即砂泥孔喉比大。研究区有效储层的砂泥孔喉比界限值随深度的增加而有增大的趋势,且储层质量越好,砂泥孔喉比越大。实际资料应用表明,利用砂泥岩孔喉半径比值能够有效地指示储层的有效性,通过与测试产量对比,所建立的储层分类划分标准能够对研究区有效储层进行分类划分。
基于声波信号预测Kaiser应力点的水平地应力
范翔宇, 么勃卫, 张千贵, 夏宏泉
2022, 44(2):  40-48.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.06.11.01
摘要 ( 61 )   HTML ( 7)   PDF (1290KB) ( 27 )  
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声发射实验测试地应力方法需从地层原位取得的全尺寸岩样上钻取4个小尺寸岩芯,分别进行加载实验下的声发射测定。该方法将造成地层岩样损失,地应力评价成本较高。为此,根据岩石声学性质与力学特性具有较好的相关性特征,基于大量岩石试件的声波时差实验数据和加载条件下的声发射实验数据,构建声波时差与岩样Kaiser应力点的关系模型,并结合岩石声发射实验预测地应力计算模型,建立利用声波信号预测Kaiser应力点的地应力计算方法。而后,结合全尺寸岩芯的360°声波时差扫描数据,利用该方法进行致密油储层地应力预测分析,结果显示:建立的地应力计算方法预测结果相对于Anderson、Eaton、Newberry模型预测结果更接近压裂数据计算的地层应力值。说明该方法相对于传统的测井解释地应力方法更稳定,并且利用全尺寸岩芯360°声波时差扫描数据预测Kaiser应力点相对于声发射实验方法具有更好的经济性。
致密气“三品质”测井综合评价方法研究
袁龙, 章海宁, 信毅, 黄若坤, 刘伟
2022, 44(2):  49-64.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.02.10.03
摘要 ( 37 )   HTML ( 4)   PDF (2763KB) ( 33 )  
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为了弄清塔里木盆地库车拗陷侏罗系致密气富集高产区和不同层系间源储配置关系,充分利用地质、岩芯分析及测井新技术等资料,结合致密气储层“三品质”各因素的测井评价方法,有效采用主控因素手段对研究区致密层开展综合应用。研究表明,盆地库车拗陷侏罗系致密气中部构造高部位的储层品质、烃源岩品质和工程品质明显好于东西部,具备良好的源储配置关系;烃源岩品质类型以Ⅰ、Ⅱ类为主;“三品质”对致密气富集高产起决定作用。通过测井、地质及工程等方面紧密结合来综合评价,为致密气有利区和压裂层优选提供可靠的依据。
基于KL-E的地质力学模型参数反演及应用
覃建华, 杨琨, 丁艺, 张博宁, 唐慧莹
2022, 44(2):  65-78.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.03.02.01
摘要 ( 36 )   HTML ( 3)   PDF (8640KB) ( 19 )  
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地应力及地质力学参数分布是石油工业井壁稳定性分析、水力压裂以及防砂措施制定等所需的关键参数。提出一种反演地质力学模型参数的方法,该方法通过优化算法依次调整地质力学模型的边界条件与力学参数场,以匹配模型计算地应力与硬数据(一维室内实验测量地应力或一维测井综合解释地应力)为优化目标。利用条件Karhunen-Loève展开(KL-E)生成满足特定位置地质力学属性硬数据的地质力学参数随机场,可以将基于网格单元的地质力学参数量减少为一组一维随机变量,加快算法收敛速度。通过测试算例和四川盆地某页岩气井区的现场实例,验证了该方法的适用性。该方法不仅提高了模型计算结果与硬数据的匹配程度,同时更准确地描述了未知位置的地质力学参数分布情况。与地质力学参数场的反演相比,边界条件反演过程收敛速度更快。
石油与天然气工程
长宁区块龙马溪组水平段井壁稳定钻井液技术
白杨, 李道雄, 李文哲, 李宏波, 罗平亚
2022, 44(2):  79-88.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.08.27.01
摘要 ( 64 )   HTML ( 6)   PDF (810KB) ( 57 )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对长宁区块龙马溪组多口井水平段井壁失稳所导致的卡钻、埋钻等井下复杂情况进行研究,发现龙马溪组页岩具有脆性强、弱水敏的特性,在井深、应力及外力不断增加的条件下容易产生细微裂缝,在钻井液滤液侵入井壁后,井壁微裂缝继续扩张,导致井壁失稳。根据井下微裂缝特征,室内采取多种微纳米级材料进行有效封堵,建立了一套密度可调控的强封堵油基钻井液体系,其封堵效果良好,并具有很好的井眼清洁及沉降稳定性能。现场表明,3 600~4 200 m开始试验该钻井液体系后,相比试验前起下钻扭矩明显减小,证明该钻井液体系在井壁形成了致密封堵层,对井壁稳定起了至关重要的作用。
一种新的计算三元复合驱渗流规律的方法
魏洪涛, 周庆, 张虓雷, 刘忠原
2022, 44(2):  89-96.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.10.31.01
摘要 ( 27 )   HTML ( 4)   PDF (964KB) ( 25 )  
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为突破三元复合驱渗流规律研究瓶颈,提出以流度变化来代替三元复合驱驱油过程中黏度变化对渗流规律的影响,简化渗流运动方程,利用稳态法和非稳态法实验数据拟合方程参数。通过该方法可处理得到两相流度曲线,并推导出考虑流度变化下的无因次采液、采油指数计算方程。通过实例验证及方法对比,发现该方法计算简便,准确性较高。该方法的优点是避开了三元复合驱渗流过程中需要考虑复杂的物理化学变化对流体黏度的影响,直接反映流体的流动能力,为研究三元复合驱渗流规律提供了新思路和方法。
基于动态权函数的煤层可压性综合评价
郭大立, 张书玲, 王璇, 甄怀宾, 王成旺
2022, 44(2):  97-104.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.08.07.01
摘要 ( 35 )   HTML ( 1)   PDF (524KB) ( 18 )  
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煤层可压性直接影响着煤层气井的产量和企业的生产成本。为科学地对煤层可压性进行评价,以煤层地质参数为切入点,利用动态权函数综合评价煤层可压性。首先,针对煤层地质参数进行初选,利用数理统计的方法优选出主控影响参数;其次,通过分析主观赋权法和客观赋权法,对比其优势与不足,引入动态加权函数对煤层可压性参数进行赋值;再次,利用动态权函数的加权冒泡排序法对影响参数进行综合评价,拟合得到动态加权和与生产能力之间的关系;最后,对X区块的26口井进行了评价,利用综合评价结果与实际生产能力进行了对比,可压性评价结果正确率达到88.64%,验证了综合评价模型的准确性。
玛湖油区一体化高效开发模式实践与应用
李晓山, 叶义平, 王硕, 李婷, 顾开放
2022, 44(2):  105-112.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.05.21.01
摘要 ( 41 )   HTML ( 2)   PDF (968KB) ( 49 )  
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玛湖地区油气资源丰富,已发现三级地质储量超10$\times$10$^8$ t,是新疆油田公司油气上产最现实的主战场。针对开发前期存在储层非均质性强、储量丰度低、效益建产难等开发难题,通过创新运用非常规储层改造理念,推行全生命周期一体化管理办法,开展勘探开发一体化、地质工程一体化、地面地下一体化、技术经济一体化、试验建产一体化联合攻关研究,采用非常规开发油藏技术经济指标优化技术,达到提高单井产量和采收率、降低工程投资和运行成本的目的。通过一体化实践成功运用,玛湖地区已建产能超700$\times$10$^4$ t,年产量达到200多万吨,取得较好的开发效果。
基于支持度矩阵Apriori算法的钻井隐患关联挖掘
王兵, 黄丹, 李文璟
2022, 44(2):  113-122.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.04.20.02
摘要 ( 26 )   HTML ( 1)   PDF (598KB) ( 12 )  
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运用数据挖掘技术研究钻井作业事故隐患的分布规律及其内在机理,是迫切需要解决的重要课题。针对冗余、复杂的钻井隐患数据在挖掘过程中频繁项集丢失及其生成效率低的问题,提出一种基于支持度矩阵的Apriori算法。首先,引入布尔矩阵来表示事务数据库,避免了数据库的重复扫描。其次,通过事务矩阵相乘构造支持度矩阵来获得支持度从而简化支持度计算方法。最后,对算法的连接策略进行优化,简化了频繁项集的生成过程,且在运算过程中不断约简矩阵结构。在UCI数据集上进行实验,证明了改进后的Apriori算法能有效地提高执行效率。将该算法应用于钻井历史隐患数据的关联挖掘,挖掘结果能为安全管理者提供科学的决策依据,实现对钻井作业事故隐患有效识别和风险控制,具有重要意义和推广应用价值。
文23储气库增压系统性能模拟及优化研究
孙建华, 周军, 彭井宏, 肖瑶
2022, 44(2):  123-134.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.06.09.03
摘要 ( 30 )   HTML ( 0)   PDF (1659KB) ( 21 )  
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文23储气库是目前中国已投运的最大储气库之一,主要负责华北地区市场季节调峰和应急供气任务。以文23储气库注气增压系统为研究对象,以实现增压系统节能降耗和提高工艺水平为目标,建立了增压系统往复式压缩机性能模拟计算模型,并利用Java语言开发了相应的模拟计算程序。在此基础之上,针对增压系统所采用的3种厂家压缩机设备,分别开展了相同工况下各厂家压缩机性能对比模拟计算和工况参数变化对压缩机性能影响模拟计算。模拟计算发现,相同工况下厂家A压缩机具有最高的容积流量和单位能耗。此外,在参数变化对压缩机性能影响方面,一级进气压力升高1 MPa将导致单位能耗降低75 ${\rm {kW \cdot h}}$/(${\times 10^4} {{\rm {Nm}}^3}$),末级排气压力升高1 MPa将导致单位能耗升高17 ${\rm {kW \cdot h}}$/(${\times 10^4} {{\rm {Nm}}^3}$),一级和二级进气温度的升高则都将导致单位能耗的小幅度升高。根据模拟分析结果提出了相应的压缩机开机方案优化措施和压缩机工况参数优化措施。研究充分结合了文23储气库增压系统的实际运行特点,所获得的研究结果对储气库现场运行工艺具有重要的指导意义。
天然气管道站场泄漏扩散三维动态研究
尹恒, 邹庆, 廖柯熹, 彭善碧
2022, 44(2):  135-147.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.06.30.02
摘要 ( 56 )   HTML ( 1)   PDF (1389KB) ( 91 )  
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针对天然气管道站场中天然气的泄漏扩散对安全生产造成的问题,开展了天然气管道站场中天然气泄漏扩散规律研究。采用专业软件模拟的方法,使用FLACS进行模拟,设置边界条件进行求解,研究不同风速、不同风向及不同泄漏速率对天然气泄漏扩散的影响,并结合天然气行业相关标准对天然气管道站场内可燃性气体位置进行优化。研究结果表明,泄漏速率越大、风速越小时,站场区域内可燃气体体积越大,可燃气体扩散范围越广,危险程度越高,同时,顺风向泄漏的危害程度要小于其他方向。基于计算结果建议收发球筒区的可燃气体探测器应设置在距离收球筒1 m处,高度设置为2 m。这一研究为天然气管道站场的安全运行提供了重要理论支撑。
石油机械与油田化学
高产气井油管柱双重非线性流致振动模型研究
李中, 王国荣, 方达科, 魏安超, 柳军
2022, 44(2):  148-158.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.01.05.01
摘要 ( 33 )   HTML ( 4)   PDF (1058KB) ( 15 )  
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针对高产气井流体流动诱发油管柱振动引起的破坏问题,采用微元法、能量法结合哈密顿变分原理建立油管柱纵横向耦合非线性流致振动模型,基于弹塑性体接触碰撞理论,建立油套管非线性接触碰撞模型,并将其引入流致振动模型中,得到高产气井油管柱双重非线性流致振动模型。采用有限元法和Newmark-$\beta$法求解油管柱的双重非线性流致振动模型,与文献的实验数据和只考虑接触碰撞单非线性模型计算结果对比,验证了本文所建立的油管柱流致振动模型的正确性和优越性。根据现场高产气井参数,采用相似原理,开展了气井油管柱流致振动模拟试验,测得油管柱振动响应数据,与理论模型计算结果对比,再次验证了油管柱双重非线性流致振动模型的正确性。所建立的非线性流致振动模型可为高产气井油管柱安全设计提供有效的分析工具。
衬里复合管液压胀接力的弹塑性有限元研究
陈俊文, 练章华, 汤晓勇, 谷天平, 施岱艳
2022, 44(2):  159-167.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.05.08.03
摘要 ( 39 )   HTML ( 3)   PDF (1740KB) ( 15 )  
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液压胀接力是影响衬里复合管液压成型质量的关键参数。根据实验数据建立了两种316L衬管材料的多线性强化的有限元模型,基于Tresca屈服准则,开展了衬里复合管在液压成型过程中极限胀接压力范围、胀接压力与紧密度关系的研究,并将有限元计算结果和解析解计算结果进行了对比。结果表明,当满足成型条件时,选择硬化强度较低的衬管材料,可以增大胀接力范围和紧密度区间,有利于制管胀接力的设计和控制;根据计算结果拟合了该成型条件下紧密度和胀接力的关系曲线,得出了两种材料的最小胀接力值分别为113.38 MPa和126.99 MPa。建立的材料多线性强化有限元模型可以准确地考虑衬管材料在胀接过程中的应变强化过程,为精确控制衬里复合管液胀成型参数提供了理论依据。
纳米SiO$_2$对聚合物FRSP-1乳液黏度特性影响
王满学, 何静, 赵小平, 韦海龙
2022, 44(2):  168-176.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.19.02
摘要 ( 38 )   HTML ( 5)   PDF (769KB) ( 30 )  
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针对聚合物乳液抗盐性差,影响溶液黏度和其他性能问题,合成聚合物乳液FRSP-1,研究了聚合物乳液FRSP-1在水中的分散溶解性、溶解性、抗盐性、流变性以及纳米SiO$_2$对FRSP-1溶液的黏度特性、抗剪切性以及滤失性等影响。结果表明,FRSP-1乳液在水中分散性好,在20 s内FRSP-1乳液在水中的黏度可达到最大值90%以上;pH值对FRSP-1溶液黏度影响较大,当水溶液pH值在7~9,有助于得到高黏度的FRSP-1溶液;盐对FRSP-1溶液的黏度影响较大,其中二价盐较一价盐对FRSP-1溶液的黏度影响大且溶液的盐浓度越大,FRSP-1溶液的黏度越小,其影响程度由大到小的次序为CaCl$_2$>NaCl>KCl$\geqslant$NH$_4$Cl;在FRSP-1溶液中引入纳米SiO$_2$,对其抗盐性、抗剪切性、流变性和滤失性能实验表明,纳米SiO$_2$可以显著改善FRSP-1溶液的综合特性。按照1.0%FRSP-1+0.5%NH$_4$Cl+98.5%水+0.025%纳米SiO$_2$制备的溶液,在90 ℃、170 s$^{-1}$下连续剪切60 min后的黏度为46 mPa·s,其溶液在10 min时的滤失量为14.1 mL,这些特性与未加SiO$_2$空白样相比,FRSP-1溶液黏度提高了近40%,滤失量降低近45%,同时,FRSP-1溶液的触变性也得到了显著改善。