深层页岩气水平井高效破岩提速技术发展现状

祝效华, 李瑞, 刘伟吉, 李枝林, 陆灯云

2023, 45(4): 1-18. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.04.05.01

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目前，中国已经基本形成了经济开采中浅层页岩气的工程技术体系，正向深层迈进(大于3 500m)。深层页岩气埋藏丰富，开发潜力巨大，但深部岩石高硬度、高塑性及高研磨性等导致的钻速慢、成本高的问题极为突出。为此，介绍了深层页岩气钻井中钻头高效破岩方法及影响因素，主要包含两个方面：1)分析总结了深层页岩气水平井减摩降扭提高钻头破岩动力的高效传送技术；2)分析总结了适用于深层页岩气的强攻击、长寿命钻头和钻齿新技术、提速工具辅助钻头强化破岩参数技术及提速工具-钻头一体化参数匹配提速技术，并简要阐述了几种非机械高效破岩新方法，以期为今后实现深层页岩气经济高效勘探开发提供参考。

川中龙女寺构造栖霞组薄储层预测地质模型

刘宏, 王双琴, 谭磊, 唐松, 陈聪

2023, 45(4): 19-30. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.09.26.01

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近年来，川中地区多口井在栖霞组钻获高产工业气流，展现出该层系巨大的勘探潜力，但较之川西北台缘带，位于台内的龙女寺地区栖霞组碳酸盐岩滩体规模小，储层厚度薄，远低于地震纵向分辨率，一直未取得较好的储层预测效果，严重制约着广大台内地区的油气勘探开发。为此，针对台内地区薄储层预测难点，综合利用岩芯、薄片、测井及地震等资料，以地质地球物理紧密结合的思路，对川中龙女寺地区栖霞组储层控制因素及预测地质模型进行研究，研究结果表明，该区域栖霞组储层主要为滩相白云岩储层，储集岩以晶粒云岩、云质灰岩为主，主要储集空间为晶间（溶）孔、溶洞，可见少量裂缝。控制栖霞组相对优质储层形成的主要因素为栖霞期古地貌位置、沉积微相及断裂发育情况，据此建立了“栖霞期古地貌高地+滩核和滩缘微相区+断裂发育区”的龙女寺栖霞组薄储层预测地质模型，并在此基础之上优选出储层发育有利区，为栖霞组台内地区油气勘探部署优选有利区带提供理论支撑。

川中北部须家河组烃源岩测井解释及评价

冯林杰, 蒋裕强, 曹脊翔, 杨长城, 宋林珂

2023, 45(4): 31-42. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.09.22.01

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基于烃源岩地球化学实验成果和常规测井资料，通过拟合地球化学参数敏感测井值，建立了可靠性较高的总有机碳含量以及生烃潜量测井解释模型，同时结合研究区实际，制订了相应的烃源岩分级评价标准，并对其平面展布进行了初步刻画，结果表明： 1）川中北部须家河组烃源岩在测井曲线上具有高自然伽马，高声波时差，较高电阻率以及低补偿密度响应特征； 2）声波时差和电阻率曲线对烃源岩总有机碳含量、生烃潜量的响应较为敏感，基于二者与实测地球化学参数间的多元回归，可以得到较为可靠的烃源岩总有机碳含量以及生烃潜量解释模型； 3）研究区须家河组烃源岩总有机碳含量多在0.75%~1.50%，生烃潜量多在0.60~1.00 mg/g，以差烃源岩为主； 4）纵向上，须五段是本区须家河组烃源岩发育的主力层段，其次为须二段；平面上，须五段烃源岩厚度具有自西向东减薄的趋势，而须二段烃源岩厚度呈北西至南东向减薄。

鄂尔多斯盆地中生界断裂及对油藏的控制研究

罗安湘, 刘广林, 刘正鹏, 沈田丹, 马爽

2023, 45(4): 43-54. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.10.25.05

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针对鄂尔多斯盆地西北部盐池县古峰庄地区断裂系统复杂和油藏分布不明确的问题，利用三维地震和平衡剖面恢复技术，精细识别断裂分布，刻画断面形态，恢复断层的启闭性，明确了断裂的形成期次和有利成藏条件。古峰庄地区发育3组断裂：印支期断裂多为正断层，呈雁列式NWW向展布，在早白垩世开启，具有沟通油源、高效输导油气的作用；燕山期断裂在工区西部发育，呈近NS向，多为逆冲断层，构造变形强烈，不利于油藏保存；喜马拉雅期断裂为NEE向，平行分布于工区，多为正断层，在成藏后形成，调整或破坏原生油藏。断裂发育区的成藏条件为：通源断裂在成藏期开启；圈闭在成藏期和现今条件好，且位于断层面凸面脊附近（源上成藏）或凹面脊附近（源下成藏）。研究成果对于断裂系统发育区油气勘探具有一定的指导意义。

珠三拗陷优质烃源岩地震相特征及分布预测

游君君, 雷明珠, 刘亿, 翟亚楠, 江黎

2023, 45(4): 55-71. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.03.11.03

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珠三拗陷不同沉积环境发育的烃源岩地球化学特征及成藏贡献差异较大，各相带烃源岩的空间分布尚不明确，制约了下一步油气勘探工作。通过综合分析岩屑、测井、地球化学和地震资料，对珠三拗陷优质烃源岩分布开展了系统研究。研究结果表明： 1）文昌B凹陷文昌组中深湖相烃源岩、滨浅湖相烃源岩和文昌A凹陷恩平组浅湖相烃源岩地震相特征分别为强振幅-低频-平行-中连续反射、弱振幅-低频-平行-弱连续反射（或空白反射）和中弱振幅-低频-平行-中连续反射（或杂乱反射）。2）文昌B凹陷中深湖相优质源岩广泛分布于凹陷中心和陡坡带，滨浅湖相烃源岩分布于中心边缘和缓坡带。但文昌A凹陷中深湖相烃源岩仅分布于凹陷中心，滨浅湖相烃源岩大面积分布于凹陷周缘。因此，文昌B凹陷文昌组中深湖相和浅湖相烃源岩以及文昌A凹陷滨浅湖相烃源岩为主力烃源岩。

玛南斜坡风城组油气成藏条件及主控因素

卞保力, 刘海磊, 蒋中发, 王学勇, 丁修建

2023, 45(4): 72-84. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.07.08.01

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近年来，准噶尔盆地玛湖凹陷南斜坡（玛南斜坡）二叠系风城组岩性勘探取得突破，烃源岩、储集岩等油气成藏条件需重新认识，岩性油藏带试油获纯油层主控因素亟待查明。针对以上问题，对近年探井开展了地球化学及沉积储层分析测试，综合录井、测井及地震资料，取得了以下认识： 1）新钻井在风城组扇三角洲外前缘相带钻遇一定厚度的Ⅱ型成熟好烃源岩，揭示了玛南斜坡同样发育风城组烃源岩。2）风城组扇三角洲平原相带发育块状砂砾岩，泥岩盖层欠发育，扇三角洲前缘相带发育泥岩盖层，研究区储集岩均为特低孔、特低渗储层。3）划分了4个成藏带，扇三角洲平原油藏带为高部位块状砂砾岩，下倾方向“水带”成因为平原相油藏带不整合盖层封堵不严，扇三角洲内前缘油藏带纯油层受局部泥岩盖层发育控制，扇三角洲外前缘油藏带泥岩盖层普遍发育，更加有利，由此优选了289 km²勘探有利区，指导后续勘探部署。

致密气藏储层“干化剂”抗盐作用改进与效果评价

熊钰, 傅希桐, 张烈辉, 孙阳

2023, 45(4): 85-93. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.08.21.01

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目前，储层含水饱和度高是导致致密气藏渗透率低的主要原因，已有研究指出，向致密储层孔隙中注入能与地层水发生化学反应的干化剂可以降低含水饱和度。但通过注入干化剂降低含水饱和度的方式可能会遇到反应所产生的固相盐析物，造成孔隙的堵塞，因此，在前期研究干化剂的基础上降低盐析物的生成，改进干化剂配方尤为重要。研究引用了一种含锂离子的金属碳化络合物LCN作为协同剂，参与复合干化剂配方的干化反应，主要作用于改进干化剂配方的抗盐效果，减少干化反应后的固相盐析物，并通过分析反应中各种化学物质的反应热，结合实验，对比改进后的复合干化剂与原干化剂在反应后的热效应及其干化效果变化。并且通过对盐析物进行XRD的物相分析结果，选择能与金属阳离子络合的EDTA与DTPA作为抗盐辅助剂，分别在常温常压与模拟地层高温高压的实验条件下进行了抗盐效果研究，实验结果表明，通过加入协同剂LCN与抗盐辅助剂使得干化剂体系达到较为理想的抗盐效果，即在耗水最多的同时产生的固相盐析物最少，使得干化剂体系更加完善。

均衡流量控水完井技术的控水效果评价方法

刘成林, 任杨, 裴柏林, 赵威

2023, 45(4): 94-102. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.05.13.02

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均衡流量控水完井技术在新投产水平井中的控水效果多采用“邻井”对比法进行对比评价，评价结果受干扰程度大。基于此类技术原理的控水效果评价方法，可对现有的评价方法进行补充。此类技术控水原理是通过控流装置和分段工具调节各生产段井壁处的回压，从而均衡产液剖面。短时间关井将使得井壁附近回压重新分配，在压力平衡的过程中出现高含水饱和度生产段的流体倒灌进入低含水饱和度生产段的现象。因此，此类技术的生效与倒灌现象的发生有一定的相关性。以应用此类技术的LFY13-2-A7井为例，关井前含水稳定在85.00%，再次开井出现含水率从90.81%逐渐降至85.69%后保持稳定且略有下降的“倒灌”现象。该现象与此类技术原理吻合，结合已有的“邻井”对比法结果，进一步证实该技术在LFY13-2-A7井中发挥了控水作用。

新场JS₂致密砂岩气藏开发中后期加密界限研究

刘言, 刘露

2023, 45(4): 103-110. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.06.15.01

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加密调整作为开发中后期气藏提高采收率的主要手段之一，但目前加密调整界限模糊，调整效果不尽理想。以典型致密砂岩气藏新场JS₂气藏为例，以经济评价为依据，利用动态分析及数值模拟技术，研究不同储量区加密调整经济技术界限，提出针对性的技术对策。研究结果表明： 1） I类储量区加密调整界限：地层压力大于原始地层压力的59%，直井和水平井均可；当储量丰度大于4.96×10⁸ m³/km²，水平井更优；地层压力仅为原始地层压力的47%~59%只适用于直井。2） II类储量区：地层压力大于原始地层压力的67%且储量丰度大于2.03×10⁸ m³/km²直井及水平井均可，储量丰度小于2.20×10⁸ m³/km²适用于直井，储量丰度大于2.34×10⁸ m³/km²水平井更优；地层压力为原始地层压力的51%~67%，只适用于直井。3） III类储量区：仅水平井适宜加密调整，且地层压力大于原始地层压力的88%，储量丰度大于1.30×10⁸ m³/km²。4）通过加密调整，预测增加可采储量4.02×10⁸ m³，提高采收率0.67%。

超深井高温高压井筒复杂流动压力演变规律研究

邓虎, 唐贵, 张林

2023, 45(4): 111-120. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.09.17.01

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超深井钻井过程中，因其高温、高压、高应力及复杂的地层环境，极易发生气侵。若发现不及时，井底压力将持续降低，气侵随之加剧，如此恶性循环，增大井控风险。超深井井筒压力控制的关键技术在于研究复杂多相流流动规律，但目前的研究还不够深入。因此，针对超深井井筒流体高温、高压流变特性展开研究，基于漂移流模型建立了一套超深井全井筒复杂流动数学模型，进行了求解，并以ST8井为例，针对单溢流和溢漏同存进行了模型验证和压力演变规律因素分析。研究结果表明，该模型计算出的立压和套压数据与现场作业测得的数据基本吻合，计算精度较高，可用于描述复杂流动压力演变规律。在相同工况条件下，溢漏同存的压力下降比单溢流下降幅度更大，后果更为严重。此外，密度和排量对井底压力都有影响，其中，密度主要影响静液柱压力，排量主要影响流动摩阻。

非常规油气井压裂过程中水泥环完整性实验评价

关志刚, 邓宽海, 吴彦先, 林志伟, 林元华

2023, 45(4): 121-132. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.10.16.01

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非常规油气井大规模压裂使水泥环处于极端服役环境，极易导致水泥环屏障失效，而避免水泥屏障失效的关键在于弄清压裂诱导的交变压力下水泥环完整性失效机理。因此，采用自主研发的实验装置模拟井筒环境开展了全尺寸“生产套管普通（高强度）水泥环技术套管”两种组合体在交变压力下的密封性能和界面力学性能测试及评价，利用密封失效循环次数和界面胶结强度分别表征了水泥环密封性能和界面力学性能，获取了普通水泥环在4种交变压力（0↗30↘0，0↗50↘0，0↗60↘0和0↗70↘0 MPa）、高强度水泥环在5种交变压力（0↗30↘0，0↗50↘0，0↗60↘0，0↗70↘0和0↗80↘0 MPa）下的完整性实验结果，分析了交变压力峰值及循环次数对水泥环完整性的影响规律，揭示了水泥环完整性在交变压力作用下的失效机理及过程，明确了水泥环密封性能和界面力学性能之间的相关性，发现了高强度水泥环耐交变压力的密封/抗窜能力及界面力学性能均明显优于普通水泥环。研究成果可为非常规油气井水泥浆体系的优选及压裂施工参数的优化提供重要依据。

Euler-Bernoulli海洋立管涡致强迫振动响应研究

赵翔, 谭明, 李映辉, 邵永波

2023, 45(4): 133-142. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.02.23.01

摘要 ( 113 )

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针对海洋立管（Pipe-in-pipe，PIP）系统在海水作用下发生的振动问题，开展了对PIP系统在涡致强迫振动下的动力学响应研究，分析了在涡致强迫振动下海洋立管外管直径、轴向拉力、外激力频率对海洋立管位移响应的影响规律。基于Euler-Bernoulli双梁模型，采用Lamb-Oseen涡模型，建立了动力学模型，利用格林函数法求得该强迫振动的稳态响应。结果表明，随着管道直径增加，外激力增加，产生最大力幅值的位置离管道越远；轴向拉力对外部管道的影响较大，对内部管道的影响较小；无因次频率取0.4时，外部管道位移超出允许变形极限，内外管壁发生周期碰撞，易对海洋立管造成损伤。

天然气水合物开采立管力学特性研究

黄鑫, 寇鉴, 毛良杰, 李隽

2023, 45(4): 143-154. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.03.25.02

摘要 ( 148 )

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深水天然气水合物开采立管是开采水合物的关键通道，管内由于水合物分解形成多相内流会导致其受力变形更为复杂，在内外流综合作用下水合物开采立管易发生失效事故。为分析水合物开采立管的力学特性，考虑管内水合物的分解与流动，并将其引入立管动力学方程，建立了海洋环境与管内多相流共同作用下的水合物开采立管动力学模型，采用有限单元法对模型进行离散求解，以固态流化试采工艺为例，分析了浆体密度、排量与出口回压对水合物开采立管力学响应特性影响规律。结果表明，立管内水合物分解形成多相流使得立管系统质量减小，导致立管沿程截面张力增大，水合物开采立管的形变位移、弯矩与偏转角度均比纯液立管小；无浮力块配置的水合物开采立管最大位移出现立管中下段，最大弯矩与偏转角度出现在立管底端；水合物开采立管的弯曲位移、弯矩与偏转角度随着浆体密度、浆体排量和立管出口回压的增大而增大；适当增加水合物开采立管顶部张力或配置浮力块，减小浆体密度与排量，降低立管出口压力均有利于减小立管的弯曲变形。研究结果可以为水合物开采立管的安全控制提供理论指导。

基于机器学习的岩芯渗透率及裂缝开度预测

陈林, 黎棚武, 张绍俊, 李志杰, 杜小勇

2023, 45(4): 155-163. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.04.30.04

摘要 ( 171 )

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应力敏感是致密砂岩气藏损害的主要原因之一，预测应力敏感损害下岩芯渗透率和裂缝开度的变化规律一直是致密砂岩储层保护领域的重点。以塔里木盆地克拉苏构造带岩样为研究对象，基于应力敏感实验及调研数据，采用机器学习多元线性回归算法，耦合了围压渗透率关系模型和K-p函数参数预测模型，建立了岩芯渗透率预测模型和裂缝开度预测模型，并通过决定系数、均方根误差和相对误差检验模型精度。结果表明，围压渗透率关系模型在裂缝性岩芯和非裂缝性岩芯中预测结果决定系数平均值均大于0.960； K-p函数参数预测模型在裂缝性岩芯中的均方根误差高于非裂缝性岩芯，但裂缝性岩芯的相对误差要低于非裂缝性岩芯，综合来看岩芯渗透率预测模型更适用于裂缝性岩芯；裂缝开度预测模型与实测值决定系数0.978，预测精度较高。建立的渗透率预测模型和裂缝开度预测模型可为致密砂岩储层的开采与保护提供指导。

催化剂和环境温度对稠油燃烧的影响

赵帅, 蒲万芬, MIKHAIL A V, 袁成东

2023, 45(4): 164-173. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.04.08.02

摘要 ( 136 )

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针对部分稠油油藏火驱过程中低温氧化诱导期长和燃烧效率低问题，设计开发了一套多孔介质热效应监测装置，系统评价了催化剂种类、催化剂质量分数、复配催化剂和环境温度对稠油燃烧的影响。结果表明，该热效应监测装置能够高效快速地评价催化剂对原油燃烧表现的影响，从而筛选出合适的催化剂体系。复配体系[环烷酸钴（0.5% Co）+环烷酸锰（0.5% Mn）]能够将新疆油田A油藏稠油的燃烧起始温度降低60℃，在催化该稠油燃烧具有良好的应用前景。环境温度的升高能够明显促进燃烧的发生，但环境温度对燃烧强度的影响有限。

离子组成对中低分子量聚合物抗盐行为的影响

王丽莉, 梁严, 李文宏, 袁国伟, 曹苗

2023, 45(4): 174-184. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.10.02

摘要 ( 123 )

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针对长庆侏罗系低渗透高矿化度油藏在化学驱中需要优选与油藏匹配性良好且抗盐性好的中低分子量聚合物的现实问题，较为系统地分析了离子浓度和类型对3种不同中低分子量抗盐聚合物抗盐行为的影响规律。通过黏度、松弛时间、荧光与环境扫描电镜等测试表明，与常规抗盐聚合物SAV55和分子量较低的缔合聚合物EY-131相比，分子量和缔合单体含量较高的缔合聚合物BHXF-850有更好的增黏性，但随着Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺的加入，BHXF-850的黏度保留率、松弛时间、溶液结构数目却是最小的且结构强度也最弱，对溶液微观结构的影响更为显著。同时，一价和二价离子对聚合物的抗盐行为并未产生差异化影响。相关认识可为油藏现场化学驱用中低分子量抗盐聚合物的优选提供参考与借鉴。

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