长宁地区富有机质页岩脆性及与裂缝发育关系

赵圣贤, 刘勇, 冯江荣, 范存辉, 季春海

2022, 44(4): 1-13. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.07.20.01

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页岩的脆性控制着裂缝的形成和演化，对页岩气层的体积改造和页岩气的增产极为关键。以川南长宁地区龙马溪组页岩为例，通过岩石矿物、地球化学和岩石力学等实验对龙一₁亚段的矿物组分、有机地球化学、孔隙-裂缝结构以及力学性质进行测试，分析不同脆性矿物、有机质以及埋深的页岩脆性特征及其与裂缝发育的关系。结果表明，龙一₁亚段脆性最高者为富有机质硅质页岩岩相，石英、长石和黄铁矿等脆性矿物的总含量大于50%，它们能够调节岩石断块的剪切滑移，所积累的能量大于完成岩石整体剪切破坏过程所需的能量；有机质及其在成熟过程中所产生的有机孔隙与微裂缝可促进裂缝的拓展、贯通以及连接，有机碳含量越高，裂缝系统越发育；随着埋深增加，页岩的脆性下降，岩石破裂模式由复杂的劈裂型向单一的剪切型转变；龙一₁¹、龙一₁²小层脆性矿物和有机碳含量最高，脆性指数分别达到了61.31%和60.70%，为压裂甜点层段。

准东石炭系烃源岩分布及勘探潜力分析

武小宁, 邓勇, 刘啸虎, 朱峰, 苗金鹏

2022, 44(4): 14-26. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.11.18.02

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准东阜东斜坡fu26井在石炭系获高产气流、古城凹陷cheng1井见良好显示，同时均揭示厚层烃源岩，证实了准东石炭系具备形成天然气大场面的烃源岩基础。为了进一步落实准东石炭系天然气勘探潜力，通过区域统层、构造格局分析及井震匹配研究，整体落实了石炭系烃源岩分布及规模，为该区勘探指明了方向。区域统层研究表明，松喀尔苏组b段为石炭系主力烃源岩发育层段；构造格局分析表明，准东发育南北两大凹陷带，北部凹陷带已规模发现，南部凹陷带烃源岩规模发育，是下步探索的重点领域；井震匹配分析表明，南部凹陷带内主要发育东道海子、阜康、吉木萨尔和古城4大凹陷，其中，阜康和吉木萨尔凹陷烃源岩分布范围广、厚度大、生气强度大，具备形成规模天然气的资源基础。

渤中凹陷北部弧形断层构造特征及地质意义

吴斌, 黄胜兵, 耿名扬, 沈朴

2022, 44(4): 27-36. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.04.01.01

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渤中凹陷周缘是重要的油气聚集带，而其北部至今尚未有油气田发现，断层与油气具有密切关系，不仅控制着圈闭的形成和演化，也是油气运移的重要通道之一，因此，开展断层构造特征的研究具有重要意义。通过精细解析渤中凹陷北部三维地震资料，对其断层发育特征、活动特征、成因机制以及石油地质意义进行了详细分析。研究结果表明，渤中凹陷北部发育层间、阶梯状的弧形正断层。在垂向上，断层的活动强度具有中间强两边弱的特征，在平面上，断层演化为简单侧向生长模式。综合分析断层的生长指数和断开层位，认为断层活动时期主要为东二下段第II期到东二上期。断层的形成演化过程可以划分为4个阶段，包括断层孕育期、断层活动期、断层迁移期和断层静止期。指出重力滑动作用和走滑作用共同控制了弧形断层生长发育过程。探讨了断层形成演化对油气成藏的控制作用，认为弧形断层的生长发育有利于滚动背斜圈闭的形成，控制了砂体的层数和厚度，促进烃源岩与储层沟通，有利于油气聚集成藏。

复合点坝演化模式及成因分析

范洪军, 王夏斌, 胡光义, 范廷恩, 何明薇

2022, 44(4): 37-50. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.05.19.04

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复合点坝是由多期残缺点坝组合在一起形成的复合体，储层内部结构复杂、非均质性强。以往关于点坝的研究，多是从点坝的形态、粒度、规模和水动力成因去分析，极少从点坝形成的“残缺性”做定量研究和成因分析。选取阿尔伯塔盆地下白垩统McMurray组的地震切片、密西西比河New Madrid曲流河段卫星照片、曲流河数值模拟和物理模拟等资料，统计拟合复合点坝演化阶段和复合度的关系，在二维坐标轴投点后，都可以拟合得到一条相似的对数曲线y=-a ln x+1。得出复合点坝演化符合以下规律：某一期点坝从形成至被破坏成残缺状态，其残缺程度（复合度）与演化阶段呈对数递减关系。该结论对曲流河理论研究和砂体表征都具有一定价值。

页岩纹层与破裂方式实验研究

唐洪明, 唐园, 郑马嘉, 刘佳, 边滢滢

2022, 44(4): 51-61. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.08.02

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页岩纹层发育，微观非均质性强，页岩破裂方式受多种因素控制。以川南地区X101井龙马溪组深层页岩为研究对象，利用岩芯、薄片、测井资料、X–射线衍射与CT扫描等手段，结合单轴压缩与常规三轴压缩实验，系统研究了页岩破裂方式与纹层产状、矿物组成的关系。结果表明，主压应力垂直纹层方向的单轴压缩岩样形成张拉劈裂破坏，产生80°左右的垂直缝；三轴压缩实验中，主压应力垂直于纹层的岩样形成剪切破坏，裂缝与纹层以45° ~65°高角度斜交，主压应力与纹层45°斜交的岩样以沿纹层面的剪切滑移破坏为主，主压应力平行纹层的岩样产生共轭剪切破坏，两者形成的裂缝与纹层呈10° ~45°低角度斜交。对于不同纹层倾角的岩样，杨氏模量均与石英含量呈显著正相关，与黏土矿物呈显著负相关的关系，抗压强度与石英、黏土矿物含量的相关性受不同纹层倾角的影响。硅质纹层发育单层厚度大将增强页岩力学性质。

低渗致密油藏适度温和注水技术研究与矿场实践

王香增, 高涛, 梁全胜, 党海龙

2022, 44(4): 62-70. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.03.07.02

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为解决低渗致密油藏注水过程中，水相沿着裂缝水窜水淹、基质原油难采出、水驱采收率低等技术难题，以鄂尔多斯盆地延长组长₆储层为研究对象，开展驱替速度对水驱采收率影响的驱替实验并进行核磁测试分析，建立考虑毛管力的非稳态油-水两相水驱前缘推进数学模型，形成适度温和注水强度优化图版。结果表明，水驱油过程存在最佳驱替速度使得水驱采收率最大，实验中最佳驱替速度为0.06~0.08 mL/min。以延长油田ZC区块为例，调整注水强度为0.85~1.20 m³/（d·m），采油泵沉没度控制在100~150 m，技术应用后水驱采收率从20%提高到24%。适度温和注水技术对低渗致密油藏提高采收率效果显著，研究成果为类似油藏高效注水开发提供了借鉴。

深水浊积水道典型切叠模式水驱波及实验研究

杨莉, 胡义升, 刘广为, 郭平, 杨宝泉

2022, 44(4): 71-80. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.11.25.02

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针对典型的深水浊积复合水道切叠模式，建立大尺度二维剖面物理模型，开展水驱室内实验，并通过岩芯尺度数值模拟进一步探究总结了不同横向和纵向水道叠置比例对波及规律的影响。结果表明，水道中部及两期水道切叠连通处为主流线区域，波及效率和驱油效率均较高，水道上部和下部物性相对较差区域波及效率低，尤其生产井所在水道上部剩余油富集，是剩余油挖潜重点区域；不同期次水道叠置比例是影响复合水道注采井间连通性及剩余油分布的重要因素，横向和纵向叠置比例越高，整体表现为注采井主流线区波及效果越好，非主流线区波及效果变差；对于典型深水浊积复合水道切叠构型模式，建议尽量提高非主力砂体射孔完善程度，以增加波及效率，提高采收率。

基于可解释机器学习的水平井产能预测方法

马先林, 周德胜, 蔡文斌, 李宪文, 何明舫

2022, 44(4): 81-90. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.10.23.01

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准确预测致密气藏分段压裂水平井产能是压裂效果评价和优化设计的关键环节。现有的产能预测方法，引入了过多的假设和简化，很难全面反映致密储层流体多尺度的运移机理和复杂物理过程，导致产能预测误差较大。提出一种基于机器学习的致密气藏分段压裂水平井产能预测方法，该方法综合利用已收集的地质、压裂水平井产能及钻完井等多类型数据，通过机器学习算法直接挖掘数据内部规律，建立产能预测模型。此外，为解决常规机器学习模型的“黑盒子”问题，还利用SHAP（SHapley Additive exPlanations）方法对建立的机器学习模型进行全局和局部解释，分析影响产能的主要因素，增加了模型的可信性和透明度。以苏里格气田苏东示范区为例，验证了该方法的有效性和实用性。与油气藏数值方法相比，该方法不仅提高了产能预测的精度，而且缩短了建模周期，加快了计算速度。

基于有限元的南缘高泉试验水平井稳定性评价

刘涛, 刘飞航, 马都都, 郭玲, 吴越

2022, 44(4): 91-99. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.29.01

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南缘高泉背斜清水河组储层具有三高一深（即高温、高压、高产和超深）特征，国内尚无成熟完井案例可循。为优选合适的完井方式，针对目标区试验水平井分别建立了预孔筛管完井、套管射孔完井的井筒和地层的稳定性模型，对其全生命周期井壁稳定性开展了数值模拟研究。结果表明，当井筒沿着最小水平主应力方向时，孔眼应力集中在平行于最小水平主应力方向最大，在垂直于最小水平主应力方向最小，井筒的破坏会从外壁孔眼处开始；筛管和套管只会产生部分塑性变形，变形量小于5%，发生挤毁可能性不大，但生产后期筛管完井地层必定会发生坍塌，固井后的射孔地层相对比较稳定，从井壁稳定性出发对目标区此类三高一深特征水平井可优先推荐采用射孔进行完井。

泡沫对基质—裂缝双重介质系统渗透性的影响

李沁芷, 魏兵, 杨怀军, 赵金洲, 卡杰特·瓦列里

2022, 44(4): 100-110. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.06.09.02

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泡沫作为一种两相分散软物质体系，在非均质油藏调剖、裂缝性油藏防窜及非常规油藏压裂酸化中得到日趋广泛的应用。但泡沫体系在基质-裂缝系统运移过程中，会导致局部捕集、滞留、堆积等现象，影响系统尤其是基质的渗透能力。研究以表面活性剂泡沫和纤维素纳米纤丝（NCF）强化泡沫为对象，建立了评价泡沫体系对基质裂缝双重介质系统渗透性影响的评价方法，并阐明了两类泡沫的运移和分布规律。实验采用4个级别渗透率（0.13~239.60 mD）的岩芯，建立了压差、基质侵入深度、残余阻力因子与渗透率的关系。研究发现，泡沫体系可以顺利通过23.00 mD的岩芯，不会影响基质渗透能力；当泡沫侵入低渗透和致密基质（低于3.13 mD）后，由于物理吸附、机械滞留等作用，基质渗透率显著下降，NCF泡沫和表面活性剂泡沫对基质渗透性的影响程度接近。另外，NCF起泡液主要滞留在裂缝壁面，尤其是在渗透率不高于8.5 mD的基质-裂缝系统中，起泡液整体滤失量少，去除表面堆积后，基质渗透率可以快速恢复。研究结果可为泡沫在基质-裂缝系统尤其是低渗/致密基质中运移和分布规律提供参考，为评价泡沫对系统渗透能力的影响提供方法。

泡沫在孔隙介质中的微观流动特征研究

纪佑军, 王力龙, 韩海水, 蒋国斌, 王泽根

2022, 44(4): 111-120. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.05.05.02

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泡沫在孔隙中的流动行为影响波及范围和驱油效率，对提高采收率起到重要作用。首先，建立单毛管模型，利用Level-set方法研究了泡沫在单毛管内流动的影响因素，分析了泡沫通孔隙介质中运移产生的贾敏效应、聚并机理和微观选择性运移机理，评价了不同类型泡沫的封堵性能；然后，通过XB油田岩芯的CT图像构建了真实的孔隙介质微观数值模型，研究了泡沫在其中的运移特点。结果表明，泡沫变形程度随管径比的增大而减小，润湿壁接触角对毛细管内泡沫的流变性无影响，半径1.2 μm的N₂泡沫破裂时的液相流速临界值为64 mm/s；泡沫通过孔道时所受压力与其表面张力成正比，泡沫具有优先通过大孔道的微观运移特征；N₂泡沫稳定性强，封堵性能好，较适合高含水期的低渗油田进行调驱，为现场采用气液分散体系进行调驱并提高采收率提供有益启示。

碳酸盐岩储层水平井靶向酸化研究及应用

薛衡, 何冰, 蒋利平, 曹献平, 段策

2022, 44(4): 121-128. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.05.28.01

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水平井极大增加了油层泄油面积，具有直井无法比拟的优势。但是，油藏强非均质性给有效布酸带来了巨大挑战。结合中东地区碳酸盐岩油藏的开发现状，系统梳理了水平井酸化所面临的关键技术难点。针对油田不同开发阶段，提出了水平井的靶向酸化技术思路，推导了水平井三维径向酸化数学模型，模拟分析了不同布酸方法对水平新、老井酸化效果的影响。研究表明，针对水平（新）井酸化，基于钻井伤害特征的靶向布酸效果优于均匀布酸、物性布酸和锥台布酸；当达到相同酸化效果下，靶向布酸至少能够节约10%酸量；5口新井采液指数分析表明，靶向布酸能够提高新井酸化投产效果。针对水平（老）井酸化，采用局部酸化能够有效实现均衡水平井产液剖面目的；对于局部低渗层段改造，采用1.5 in.（1 in.=2.54 cm）连续油管进行定点喷射酸化，能够形成深穿透酸蚀蚓孔；7口老井酸化前后对比分析表明，靶向布酸能够大幅提高水平井重复酸化效果。

礁灰岩油藏微粒过饱和充填技术机理及创新实践

杨勇, 李锋, 张伟, 谢日彬, 李小东

2022, 44(4): 129-138. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.07.15.01

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南海东部地区流花油藏为礁灰岩油藏，按其内部结构特点，包括基质、裂缝及溶孔三重介质。油井含水上升速度快，各项常规增产技术均无明显效果。该油田在“微粒环空充填技术”的基础上，在业内首次创造性提出并尝试了“微粒过饱和充填技术”，已实施的3口井均取得明显效果，在保证产能的同时，含水率比邻井低30%以上，且含水上升速度慢，预测该技术单井增油5× 10⁴ m³。但由于礁灰岩油藏地质油藏条件的复杂性，该技术应用的作用机理多有争论。因此，综合裂缝特征、渗流力学、油藏工程、完井工艺、数值模拟等研究，进行了礁灰岩油藏“微粒过饱和充填技术”的作用机理研究，认为起到“控水、堵缝、储层改造”三重作用，早期以储层改造为主、一定程度起到堵缝作用，相对高压充填微颗粒对近井储层起到扩张微裂缝、沟通更多基质储层、增大波及范围，后期以控水为主。该研究将指导本油田对微粒过饱和充填的后续应用，以及对其它裂缝性礁灰岩油田或者底水砂岩油田的控水增产具有较强的指导意义。

天然气水合物井完井用形状记忆材料研制

段友智, 刘欢乐, 刘锦春

2022, 44(4): 139-144. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.05.20.02

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为了能够更加有效地解决天然气水合物井在完井过程中的出砂问题，保证天然气水合物井的稳产与高产，开展天然气水合物井完井用形状记忆材料的研制。选用PCL/PM 200-体系，采用物理发泡与化学发泡并用的方法，一步法合成了开孔型形状记忆聚氨酯泡沫；在此基础上，对其力学性能、玻璃化转变温度、形状记忆性能、泡孔结构、耐温性能等性能进行了表征与测试。实验测试结果表明，该材料体系合成工艺简单，形状恢复率高，力学性能好，开孔性均匀，耐温性能好，具有玻璃化转变温度，符合温敏型形状记忆材料的变化规律，能够满足天然气水合物完井用形状记忆材料的性能要求。将该体系用于生产天然气水合物井完井用的形状记忆材料，制造形状记忆筛管，为日后天然气水合物的试采和商业开发提供了一种新型的且行之有效的完井手段。

玛湖致密油开发硫化氢产生原因

石国新, 王凤清, 曹强, 罗强, 田辉

2022, 44(4): 145-152. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.09.03.01

摘要 ( 159 )

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玛湖油田三叠系百口泉组油藏致密油开发过程中，62%的油井产硫化氢。为明确硫化氢产生原因，分别采用硫化氢定性评价和定量测定方法开展了微生物硫酸盐还原和酸岩反应生成硫化氢的研究。实验结果表明，在50℃或含杀菌剂条件下，硫酸盐还原菌不生长也不产生硫化氢；玛湖百口泉组油藏50.0 g岩芯粉与15%的盐酸完全反应可生成4.34×10^-6 mol硫化氢。因此，储层矿物中酸挥发性硫化物与盐酸反应是玛湖油田百口泉组油藏致密油开发过程中硫化氢产生的根本原因。该研究结果为预防硫化氢产生和保障玛湖安全生产提供了重要技术支撑。

海上油田智能井技术发展应用及探讨

冯高城, 尹彦君, 马良帅, 张亮, 王伟

2022, 44(4): 153-164. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.06.02.01

摘要 ( 205 )

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海上油田进入开发中后期，注采调整难度加大，如何有效动用低深稠等边际储量已成为亟待解决的技术难题。目前，国外智能井技术已经成功应用了二十余年，而中国智能井驱油技术从引进跟跑已步入了跨越发展的最佳阶段。针对中国海上油田增储上产的客观需要与智能井升级的发展现状，开展了国内外智能井技术理论及矿场应用的综述研究，并依据陆相沉积的开发特点和生产难点，分析了当前中国海上智能井技术跨越式发展的制约因素，探讨了智能井技术发展的目标方向与潜在途径。研究表明，海上智能井技术与数字油田联合升级的潜力巨大，国内关键的技术突破已为系统性升级奠定了扎实基础。智能井技术的低成本发展，对推动海上油田增储上产具有重要意义。

基于特殊螺纹密封完整性的三轴设计系数研究

王建东, 林元华, 李玉飞, 谢南星, 邓宽海

2022, 44(4): 165-173. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.05.19.01

摘要 ( 1066 )

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针对高温高压气井完井油管柱密封完整性问题，开展了基于88.90 mm×6.45 mm 110SS材料油管一种气密封特殊螺纹密封完整性分析的管柱三轴设计系数研究，研究中采用了API RP 5C5—2017国际标准螺纹性能试验评价方法，进行了高温和室温环境下A系全包络线载荷密封实验评价。基于气密封能判据，采用有限元模拟分析了不同VME（冯米塞斯等效应力）全包络线载荷2次循环工况的密封能和密封能倍数的变化规律并确定了危险载荷点。结果表明，通过API标准密封完整性实验评价的气密封特殊螺纹连接，需采用有限元进一步分析包络线载荷循环密封能及密封能倍数的变化规律，确定这种螺纹连接安全适用范围；同时开展了3种VME全包络线载荷2次循环后密封适用性分析，确定了高温和室温两种环境下螺纹安全适用包络线载荷范围及合理的三轴安全系数，并完成了1口高温高压气井完井油管柱安全分析和现场应用。提出的研究方法为管柱三轴设计安全系数的确定提供了有益指导。

地铁干扰下管道极化电位测试方法及应用

安建川, 张文艳, 余忠仁

2022, 44(4): 174-182. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.01.04.01

摘要 ( 1061 )

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地铁干扰下管道阴极保护电位呈现频繁波动的特点，无法通过传统的断电法获得管道的真实保护电位。从需要断开所有外部电源的角度出发，提出采用试片断电法进行干扰下管道极化电位的测试，并通过现场试验研究，确定了影响管道极化电位准确测试的主要因素及其影响规律，建立了地铁干扰下管道极化电位有效测试的参数设置方法：试片极化达到稳定的时间不少于2.25 h；试片的埋设深度不低于0.30 m；试片与参比的水平间距宜为0.05~0.10 m。

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