摘要：针对低渗砂砾岩与砂岩储层产能测试结果差异大的问题,以北部湾盆地乌石凹陷流沙港组低渗砂砾岩储层为主要研究对象,通过设计室内岩心实验开展了微观孔隙结构、微观渗流能力、微观渗流特征和改善水驱提高采收率策略研究.研究发现,乌石凹陷流沙港组低渗砂砾岩储层具有三元孔隙结构特征,大孔喉和微小孔喉更加发育,导致“高气测渗透率、低液测渗透率、低驱油效率”的渗流特征和“大孔喉富含注入水、中吼喉富含剩余油、微小孔喉富含原始束缚水”的剩余油微观分布特征,提高微观波及系数、增加中孔喉动用率是提高采收率的关键,建议采用注低价高矿化水转变润湿性和不稳定注水发挥渗吸作用的策略改善水驱效果、提高最终采收率.

摘要：水平地应力是井壁稳定分析和水力压裂改造的关键基础参数,但深部地层地质环境复杂且隐蔽,使得水平地应力的准确快速预测难度较大。考虑到传统测井解释和神经网络模型难以描述测井数据与地应力之间的空间相关性,提出采用一种基于双向长短期记忆神经网络(BiLSTM)的水平地应力预测方法;以四川盆地CL气田两口直井为例,将两口直井分别作为训练井和测试井,通过训练井建立测井参数与地应力之间的非线性映射关系,实现对测试井水平地应力的预测;结合测井参数相关性和实际地质含义,分析了不同测井参数组合模式下水平地应力的预测效果。研究结果表明:(1)对比测井解释和岩心差应变测试结果发现,垂向地应力测井解释误差为0.39%,最大水平地应力测井解释误差为0.18%~0.64%,最小水平地应力测井解释误差为0.29%,说明测井解释与实际地应力吻合较好;(2)工区地应力大小排序为垂向地应力>最大水平地应力>最小水平地应力,属于潜在正断层应力状态;(3)水平地应力与垂深、密度和自然伽马呈较强的正相关关系,与纵波时差、井径、补偿中子和横波时差呈负相关关系;(4)不同的测井参数组合对水平地应力的预测效果不同,其中最优的测井参数组合为垂深、井径、密度、补偿中子、自然伽马、纵波时差;(5)通过正交设计实验,确定了最优超参数取值方案,其预测得到的最大和最小水平地应力平均绝对百分比误差分别为0.48‰和0.50‰。结论认为,BiLSTM模型能够有效捕捉测井参数随深度的变化趋势和测井参数的前后关联信息,可以实现水平地应力的精准预测。

摘要：针对目前观测坐标系下页岩岩石物理模型缺乏的现状,本文开展了页岩各向异性波速测试,优选了页岩各向异性波速表征方法,建立了观测坐标系下的各向异性页岩岩石物理模型,并将该模型在四川盆地泸州区块B1井进行了应用和验证。通过本文研究,得出了以下主要结论:对于同一组岩心,三个方向的纵波波速满足VP11>VP45>VP33,横波波速VS11最大,VS33和VS45互有大小;精确的各向异性波速解最适合用来表征本工区的各向异性波速。本文构建的观测坐标系下各向异性页岩岩石物理模型精度较高,在B1井中岩石物理模型预测的纵波时差和测井测量的纵波时差相对误差绝对值介于0-5.05%,预测的横波时差和测井测量的横波时差相对误差绝对值介于0-6.05%;B1井观测坐标系下和本构坐标系下的声波时差差异较大,其中纵波差异百分比介于6.76-30.84%,横波差异百分比介于7.00-23.44%,斜井及水平井段等观测坐标系下测量到的声波时差必须经过岩石物理建模并转换到本构坐标系下才能用于后续的工程应用;本文构建的观测坐标系下页岩岩石物理模型,可为后续斜井、水平井地层的孔隙压力预测、地质力学建模、压裂优化设计等提供基础数据和指导依据。

摘要：渤海某凝析气田服役环境恶劣,具有中含CO_(2)和微含H2S、超高温(最高井底温度>200℃)、井身结构复杂、初期产量高(最高设计产量25×10^(4)m^(3)/d)、计划服役时间长(>20年)等特点,极易诱发环空带压,严重威胁该气田气井的井筒完整性安全。基于API RP90(2021)、ISO/TS 16530-2以及中国海油Q/HS 14031等标准,结合该气田特点,考虑温度效应、鼓胀效应等影响环空体积的因素,建立了适用于该凝析气田开发初期的环空带压值预测方法以及考虑关键节点(包括井下安全阀、封隔器等屏障单元)承压能力的环空带压控制值,提出了相应的环空带压管控措施,为该气田安全生产提供理论支撑及决策依据。研究表明,该凝析气田开发初期环空带压由高产带来的温度变化引起,其控制值由组成环空最薄弱点的强度决定,如X井A环空薄弱点为4617~4690 m段φ177.8 mm尾管,其环空带压控制值取决于φ177.8 mm尾管的抗内压能力,控制值最小为36.66 MPa,X井整个生产过程不会发生环空带压失效问题;尾管若换为碳钢材质,环空带压预测值将会在第13年超过控制值,发生环空带压失效问题。本文研究成果可为海上气田环空带压管控和管柱选材提供参考。

摘要：页岩脆性是页岩地层钻井、水力压裂设计的关键参数之一,目前针对钻井过程中工作液浸泡对页岩脆性的影响还未引起关注.通过开展钻井完井液浸泡前后页岩三轴力学实验,利用脆性评价模型分析了页岩脆性变化特征.结果表明,延长组页岩脆性强于龙马溪组页岩;油基和水基钻井完井液浸泡均能导致页岩脆性降低,且油基钻井完井液浸泡后的页岩脆性降低幅度更大;龙马溪组页岩浸泡后脆性减弱幅度较延长组页岩大.页岩脆性弱化机制包括:(1)由层理面胶结强度不同引起的脆性强弱差异;(2)由毛管自吸作用导致的高孔压、高应力强度因子、低临界断裂韧性;(3)由碱液侵蚀导致的页岩溶蚀孔形成及矿物颗粒碎裂;(4)由黏土矿物水化膨胀产生的膨胀应力;(5)由钻井完井液滤液润滑导致的页岩破裂面摩擦系数降低.延长组页岩层理面强度较龙马溪组页岩低,导致延长组页岩脆性强于龙马溪组页岩.其次,和水基钻井完井液相比,油基钻井完井液具有更大的自吸量、更高的p H值、更强的润滑性,因此,油基钻井完井液浸泡降低页岩脆性幅度更大.另外,由于龙马溪组页岩具有更小的润湿角、更强的毛管自吸和碱液侵蚀作用,相同浸泡条件下,龙马溪组页岩脆性降低幅度更大.本研究可为页岩地层钻井液性能优化、井壁稳定控制、水力压裂设计等提供理论指导.

摘要：玛湖砾岩油藏油气资源丰富,以地质工程一体化思想为指导形成的“大井丛、多层系、小井距、长井段、交错式、密切割、拉链式、工厂化”系列开发技术,已实现了百万吨级以上的年生产能力。但在实施小井距水平井、水平井体积压裂立体开发的过程中出现了不同程度的压裂井间窜扰现象,较大程度影响了钻/完井工程作业及稳定生产。为此,以理论研究与数值模拟相结合,开展了压裂窜扰机制研究及主控因素分析。研究结果表明:①根据水平井压裂井间窜扰的连通方式及窜扰特征,将玛湖砾岩油藏水平井压裂井间窜扰分为天然软弱结构发育导致的压裂窜扰、压裂缝沟通导致的窜扰和压裂扰动压力/应力扰动区连通诱发的邻井干扰3种类型。②水平井井距是影响水平井压裂井间窜扰以及井间窜扰程度的关键因素。当水平井井距小于300m时,研究区井间压裂窜扰发生几率大幅增大。综合考虑压裂窜扰对油藏开采的积极作用以及压裂窜扰对钻/完井工程作业、采油作业的不利影响,合理优化设计水平井井距,对砾岩油藏的安全、高效开发具有积极且重要的意义。

摘要：储层改造体积预测对于致密油气藏体积压裂改造效果评估和施工参数优化设计具有重要意义。基于孔隙弹性力学理论和半解析的三维位移不连续法,综合考虑水力裂缝诱导应力,压裂液滤失引起的地层孔隙压力变化及其诱发的孔隙弹性应力的耦合效应,建立水力裂缝干扰模型下的地应力场预测模型,采用最大张应力强度准则和莫尔-库伦强度准则表征天然裂缝的张开与剪切破裂行为,将天然裂缝张开、剪切破裂波及体视为储层改造体,提出了一种预测致密油气藏直井体积压裂储层改造体积的半解析方法。研究结果表明:水力裂缝诱导应力和压裂液滤失引起的孔隙压力和孔隙弹性应力变化导致水力裂缝附近区域内的原始三向地应力发生改变,变化区域呈现椭球状;岩石本体破裂行为仅发生在水力裂缝边缘处的小范围区域内,天然裂缝的张开、剪切破裂才是形成储层改造体积的关键;实际储层改造体积形状近似于椭球体,现阶段现场常用的长方体等效方法并不合理;实例井研究验证了本方法的准确性与工程应用价值,可为致密油气藏体积压裂施工参数优化设计和压后产量预测提供有利的参考。

摘要：采用全直径页岩岩心,保留原始天然层理缝,基于自主设计的全直径岩心实验装置,在不同闭合压力、注入流量下对层理缝在4个径向方位的流动能力非均衡性进行评价。研究表明,层理面的表面分布形态影响层理缝导流能力,在不同闭合压力、不同注入流量条件下,4个径向方位的流动能力差异明显,裂缝表面粗糙度越大,流动能力随闭合压力的变化幅度越大。对于未支撑层理缝,随着闭合压力增加,存在4个径向方位上流动能力均差百分比逐渐增大的现象,在埋深较大的岩样中特征更为明显,表明随着闭合压力增加,层理缝内流动非均衡性存在增大的趋势。铺置支撑剂后,在较低闭合压力下受到裂缝粗糙面自支撑、支撑剂失稳与非均匀铺置综合影响,流动非均衡性在相同闭合压力下大于未铺置支撑剂时,但随着闭合压力增加,支撑剂逐渐压实稳定,流动非均衡性逐渐缓解。

摘要：济阳坳陷页岩油勘探开发成效显著,但大斜度水平井井壁垮塌异常突出,多次引发井下阻卡,甚至埋钻事故。针对上述问题,通过岩石力学室内系列实验研究油页岩力学性能与崩塌破坏规律,剖析油页岩水平井井壁失稳机理与主控因素。研究表明:油页岩岩体裂缝极为发育,主要为近平行低角度层理缝,伴有高角度交叉缝,岩体破碎程度高;油页岩力学参数各向异性特征明显,当井壁最大主应力与层理缝垂直时,井壁整体力学强度最大,随着井壁最大主应力与层理缝面夹角减小,井壁力学强度呈减小趋势,当夹角为60°左右时力学强度最低,井壁稳定性最差;济阳坳陷油页岩整体力学强度低,井下应力环境下抗压强度最大值为165 MPa,最低仅为52 MPa;油页岩岩体破坏方式存在差异,当井壁最大主应力与层理缝面夹角较小时,以沿层理缝间剪切滑移破坏为主,反之为油页岩基岩剪切破坏。济阳坳陷油页岩井壁失稳作用机理研究成果可为油页岩大斜度水平井井壁稳定性预测及工程参数优化设计提供支撑。

摘要：我国南海的天然气水合物(以下简称水合物)90%以上都属于非成岩矿体,常规方法难以开采。周守为院士创新性提出了高效开发该类水合物矿体的革命性技术之一——固态流化法,并在中国南海神狐海域依托国内自主知识产权的技术、装备和工艺等,成功试采了该类水合物。在流化试采过程中,井底射流破碎水合物矿体至细小颗粒并随钻井液向上返出,含水合物固相颗粒在温度升高、压力降低至受施工参数影响的、区别于常规静态相平衡曲线的动态相平衡状态时发生分解,使得环空液固流动变为复杂气液固多相流动,井控安全要求极高,需要对施工参数优化设计。为此,基于目标区块工程地质特征并结合复杂井筒多相流动分析,对该工程参数进行优化设计,建立了复杂介质井筒多相流动、温度、压力以及水合物相平衡、分解理论模型和数值计算方法,通过数值仿真、软件仿真以及实验验证,对不同施工参数下的流化试采井筒多相流动进行了分析,形成了海洋天然气水合物流化试采现场工程参数优化设计方法及方案:井底射流流化井段直径不宜过大,应适当提高钻井液排量、密度、施加井口回压,以保证安全携岩和降低井控风险。该基础理论研究成果为现场施工以及试采产能的提升提供了重要技术保障。