石油学报
(月刊 1980年创刊)
主 管
中国科学技术协会
主 办
中国石油学会
编辑出版
《石油学报》编辑部
主编
赵宗举
单价:125.00元/期
年价:1500.00元/年
2012年常规能源燃料的消费量和生产量达到创纪录的历史最高水平,石油和天然气在能源消费结构中仍然占据主导地位,非常规油气产量的大幅上升使油气供需基本达到平衡。但目前对非常规油气还有很多重要的基础理论问题没有解决,对非常规油气的分布富集规律、勘探开发特点还没有把握。本文以此为出发点,回顾了近期全球油气勘探形势,提出了非常规油气地质学的4项重要理论问题:①"含油气系统"理论的深化再认识,提出了含油气盆地"全含油气系统"的"全过程成藏"模式,从烃类生-排-运-聚全过程定量化研究的4个关键问题出发,分析了非常规油气成藏机理;②细粒沉积体系与致密相带沉积学,通过解析细粒沉积与非常规油气生成关系的角度提出了3个研究结合点;③页岩与致密储层中微—纳米孔隙系统和流体相态,提出了微—纳米孔隙系统在非常规油气研究方面应重点关注的5个方面,并解析了微—纳米孔隙发育特点及微—纳米孔隙中流体相态的特征;④非常规油气富集规律与资源评价,从非常规油气聚集特征出发,优选建立了非常规油气资源评价方法体系。
虽然伊犁盆地在经历不同程度油气勘探后取得了一系列成果,但一直没有突破性进展,为此,在结合前人研究基础上,通过干酪根、饱和烃气相色谱、饱和烃质谱和碳同位素等分析技术,综合评价二叠系烃源岩有机质成熟度、有机质类型和沉积环境。研究表明:塔姆其萨依组烃源岩属于半深湖—深湖相沉积,具单一有机质来源,有机质类型以Ⅱ1型为主,有机质成熟度适中,为区内较有利烃源岩;晓山萨依组烃源岩属于海陆交互相沉积,具多种有机质来源,有机质处于高成熟—过成熟阶段,为区内有利烃源岩。
中扬子地区西部下古生界海相页岩热演化程度高,有机显微组分中无镜质组,沥青反射率具有不确定性,故热成熟度较难确定。综合运用岩石热声发射实验与干酪根红外光谱,并结合盆地模拟技术对中扬子地区西部典型井下古生界海相页岩经历的最高古温度及热演化成熟史进行了恢复。样品的热声发射信号随温度的升高变化显著,热凯瑟尔(Kaiser)效应明显;下寒武统水井沱组经历的最高古温度范围为293~324℃,上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为210~256℃。同时利用二次加温验证热Kaiser效应敏感,表明热声发射技术可用于岩石经历的最高古地温的测定。在对典型井的下古生界海相页岩热演化成熟史模拟中结合最高古温度作为约束条件所得结果表明,模拟计算的下寒武统水井沱组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组镜质体反射率分别为4.0% ~4.5% 和2.6% ~3.2% ,处于高演化过成熟阶段,与干酪根红外光谱分析得出的有机质成熟度结果一致。
氧同位素作为有效的地球化学参数,在同位素地质年代学、环境科学研究等许多领域得到广泛应用,CO2氧同位素也是一个非常有效的示踪剂,可用于判识气源,然而这一指标尚未应用于油气勘探领域。应用气相色谱-气体稳定同位素质谱联用技术,建立了天然气中CO2的氧同位素在线检测方法。在对松辽盆地、四川盆地、塔里木盆地天然气组分、组分碳同位素、稀有气体组成与稀有气体同位素等地球化学资料研究的基础上,对盆地天然气中CO2氧同位素进行分析,发现不同盆地、不同来源天然气中CO2的碳、氧同位素分布特征存在明显差异,表明CO2的氧同位素具有较好的成因指示意义。通过CO2的碳-氧同位素分布,可将气藏中CO2细分为上地幔来源、碳酸盐岩来源以及有机成因,为天然气成因及气源对比研究提供了新手段。
由于复杂孔隙结构和强非均质性,胶结指数(m)不再是一个固定常数,饱和度的定量计算成为一个难题。针对这一问题,探索了高精度m值模型的建立方法。基于疏松砂岩、中等砂岩、致密砂岩、砾岩、凝灰岩、角砾岩、玄武岩、安山岩、英安岩和流纹岩10种岩性,首先分析了m值、饱和指数(n)的变化给饱和度的计算带来的影响,得出m值的变化对饱和度的影响更大;其次,基于Maxwell导电方程,发现了m值与有效孔隙度和导电孔隙度差值之间存在强线性正相关的关系,而导电孔隙度与有效孔隙度之间的关系并不是一成不变的,其关系表现为线性、指数、乘幂和多项式,并建立了m值与有效孔隙度之间的通用表达式。采用伊拉克米桑油田AG-3井高精度m值模型,分别处理AG-3井的白云岩和石灰岩储层,通过与岩心分析的结果进行对比,可知高精度m值模型改进了碳酸盐岩储层饱和度的计算精度,并为复杂孔隙型储层饱和度的定量评价奠定了一定的理论和实践基础。
为了使水平井变质量流压降模型更具合理性和准确性,更有效地分析油井产能和生产动态,通过回顾和分析以往关于水平井筒压降模型的计算理论与方法,利用现有实验数据回归分析建立了一种新的射孔完井压降计算回归模型,该模型能够实现射孔完井孔密、相位角连续变化时综合摩擦系数的求取和井筒压降的计算。通过实例对比分析可以看出,该模型和目前常见模型的计算精度较为接近、计算结果较为合理。该模型的提出可以为进一步改进油藏渗流与井筒流动耦合模型的理论研究提供参考。
为了研究黏弹性流体在多孔介质中的渗流规律,将分形理论应用于黏弹性流体的渗流模拟中,通过推导黏弹性流体有效黏度关系式,得到了多孔介质的分形孔隙度和分形渗透率表达式,进一步建立了黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型。使用有限差分方法对黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型进行了数值求解,并利用拉格朗日插值法求得了稳定流状态不同压力下的流量。通过对大庆油田采油四厂5口复合驱井进行实例计算的结果表明,黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型计算所得产液量与实测产液量之间的平均相对误差较小,该模型具有一定的实用价值。
针对裂缝性储层应力敏感性的常规研究方法难以做到与实际相符且不能定量分析的问题,采用储层裂缝数值模拟方法,对克深气田裂缝性储层的应力敏感性进行了研究,并分析了应力敏感性的影响因素。研究结果显示:随着有效应力的增加,裂缝的孔隙度和渗透率均随之下降,表现出较强的应力敏感,且裂缝渗透率的应力敏感程度强于裂缝孔隙度,并可采用指数函数对应力敏感曲线进行拟合;储层裂缝孔渗参数的初始值越高,其应力敏感性越强,即相对高渗储层的应力敏感性要强于相对低渗储层;对于低渗透的裂缝性储层,储层岩石塑性越强其应力敏感程度越高;不同充填程度裂缝的应力敏感性由强到弱依次为未充填缝、半充填缝和全充填缝。
钻井液流量的大范围变动容易导致旋转导向钻井工具空间角度位置控制的适应性差,具体表现为系统在某钻井液流量条件下整定的控制参数,在其他流量条件下常常是不稳定的,出现角度的振荡摆动、控制失稳。通过对涡轮电机电磁转矩与钻井液流量和控制信号动态关系的分析,建立了涡轮电机的动力学模型,模型表明电磁转矩的大小与流量和控制作用的乘积有一定比例关系,电磁转矩随钻井液流量呈动态变化,从而导致了控制的失稳。基于此提出了一种乘积型电磁转矩电压前馈补偿方法,经过前馈补偿后的电机电磁转矩的大小只与控制作用相关,而与钻井液流量无关,从而将一个非线性时变环节变换成了一个线性时不变环节;通过仿真分析与台架试验均验证了该方法的有效性,为实现平台系统在钻井液流量宽范围变化条件下的稳定控制提供了一种简便有效方法。
管道泄漏声源特性和传播机理决定了音波法在管道上的可检测性,管道泄漏引发的音波能量大小和其沿管道传播的衰减程度分别与泄漏口径大小、管道内压和管道长度等因素有关。以天然气管道泄漏时的气动噪声为研究对象,采用适用于高马赫数流场的MÖhring声类比对其进行模拟计算,建立了不同压力、不同泄漏孔径条件下的天然气管道泄漏噪声仿真模型,得到了天然气管道泄漏声源的相关特性,利用试验数据验证了计算模型的准确性。以该声源模型为基础,建立了音波在管道内的二维传播模型,通过模拟结果与现场试验的比较分析,表明天然气管道泄漏音波的超低频段(低于5 Hz)可在管道内传播较远距离并能被声波传感器所探测,从理论上验证了音波法在天然气管道泄漏检测领域的良好应用前景。
基于伯格斯(M-K)蠕变模型,根据三维压缩蠕变实验条件,建立了层状盐岩轴向蠕变本构方程;推导出各单层岩性蠕变参数与整个层状盐岩样的蠕变参数关系表达式;同时,在建立层状盐岩径向蠕变本构方程的基础上,推导出层状盐岩各岩层由于蠕变变形差异产生的附加力求解公式;依据淮安库区某层状盐岩蠕变实验数据对所得到的结果进行了部分验证。研究表明,层状盐岩的蠕变破坏是岩层由于蠕变变形差异产生附加力与其作用方向上应力共同作用的结果,只有当其合应力超过夹层抗拉强度时,才会使盐岩夹层发生张拉破坏。研究结果为层状盐岩体中地下盐穴储气库的长期稳定性评价提供了理论分析基础。