不受浮力控制且大面积分布的油气藏自20世纪80年代被发现后受到世界各国政府和学者的高度重视，国际SPE、SPEE、WPC等权威机构将其命名为连续油气藏（continuous-type deposit），这类油气藏在美国的产量已占天然气总产量的三分之一并还在稳定增长，展现出广阔的勘探前景。广泛连续油气藏是一种非常规油气藏，它们是如何形成的？为什么内部高压油气层与低压油气层共存、早成油气藏与晚成油气藏共存、富油气区与含水区共存？这些问题长期以来困扰着国内外专家学者。研究表明：叠复连续油气藏发育于含油气盆地浮力成藏下限和油气成藏底限之间的局限流体动力场内，资源潜力大；叠复连续油气藏是局限流体动力场形成演化过程中不同阶段、不同动力机制形成的致密常规油气藏、致密深盆油气藏、致密复合油气藏等在时空上叠加复合而成，纵向上紧邻有效烃源岩层系分布；叠复连续油气藏内油气富集程度差异大，平面上受同一目的层段“近源-优相-低势”复合区控制。基于对3种致密油气藏成因机制与主控因素的揭示，建立了局限流体动力场内多要素组合控制叠复连续油气藏的形成和分布模式并研发了预测方法和评价技术。

东方13-2气田是近期在莺歌海盆地发现的超压大气田，已探明天然气地质储量近700×10⁸m³。产层黄流组一段是邻近莺西斜坡的盆内坡折带所控制的重力流海底扇沉积，发育向东方1-1底辟构造翼部上超尖灭的构造-岩性圈闭，水道砂分布广、厚度大、物性优，岩心平均孔隙度17.30%，平均渗透率42.3 mD，为高温超压弹性边水大气藏，天然气组分优良。东方13-2“整装、优质、高产”大气藏的形成具有以下优越条件：①东方13-2气藏处于西物源重力流源-汇轴向区，为“甜点”储层集中发育部位；②海底扇水道多期切割，水道砂横向均质，形成阁楼式超大储集空间；③底辟侧翼较低部位盖层破坏程度低，有利于天然气动平衡保存；④大型砂体低幅超覆，有利于大面积捕获油气，实现高效疏导。基于以上诸因素高效匹配导致该区大型天然气田形成，也为中国海域高温超压盆地油气勘探提供一个典型范例。

为评价湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气聚集条件及含气性，优选并实施钻探了湖南省第一口以牛蹄塘组为目的层段的页岩气参数井——常页1井，累计揭示了牛蹄塘组黑色页岩层系真厚度674.5 m，是目前中国单井钻遇的最大厚度黑色页岩层系。通过岩心样品有机地球化学、岩石矿物学、储层物性等实验分析，认为常页1井牛蹄塘组黑色页岩具有机碳含量高（平均为3.9%）、成熟度适中（等效R_o平均为2.6%）、脆性矿物含量高（石英含量平均为50.1%）、黏土矿物含量低（平均为32.4%）、低孔低渗（孔隙度、渗透率平均分别为1.7%、1.32×10^-3mD）、中小孔及裂缝发育的特征，具有良好的页岩气聚集条件。岩心现场解析实验和等温吸附实验都显示出常页1井具有良好的含气性，且整体上含气量随深度的增大而增加，其中井段1 100~1 250 m的黑色页岩段平均有机碳含量高达10.1%，现场解析总含气量为0.5~2.1 m³/t，等温吸附含气量为3.7~6.4 m³/t，是该井页岩气发育最有利的深度，显示出以常页1井为代表的湘西北牛蹄塘组具有良好的页岩气勘探开发潜力，鉴于其沉积厚度巨大，应优先对牛蹄塘组中下部黑色页岩进行勘探开发。

受岩石力学特征及区域构造应力的影响，膏盐岩层也会产生断裂和裂缝，大规模油气可穿盐盖层运移。膏盐岩三轴加温加压应力应变实验表明，膏盐岩具有“浅埋低温脆变、深埋高温塑变、强挤压破坏形变”的岩石力学特征，膏盐岩脆-塑转换的关键地层温度约为100℃。结合库车前陆冲断带成藏期古地温参数，确定3 000 m是库车坳陷前陆冲断带膏盐岩脆-塑转换的关键埋深，塑性膏盐岩盖层挤压流动不易破裂，已有断层因岩盐的流动而弥合、焊接，野外盐构造特征及盐岩流体包裹体显微特征提供了有力的佐证。库车前陆冲断带膏盐岩盖层封闭性地质历史时期是演化的、且空间上具有一定分布规律，从而控制着冲断带油气成藏过程及差异。

频繁超剥地区具有岩性变化快、断裂体系发育等特点，是地层油气藏形成的有利位置。为了系统研究频繁超剥地区不整合特征及圈闭发育模式，以草桥北部地区沙河街组四段（简称沙四）上亚段—东营组为例，对研究区的层序、不整合平面特征及纵向岩性配置特征、不整合对圈闭的控制作用进行了探讨，认为研究区沙四上亚段—东营组可划分为6个三级层序、16个体系域、24个准层序组。共有3个级别6个不整合，分为4种类型：削超、平超、削平以及平行不整合。一级不整合发育有不整合面之上的岩石、风化黏土层、半风化岩石3层结构，其他小级别不整合不发育风化黏土层，为2层结构。不整合对地层圈闭的控制取决于不整合平面类型与不整合纵向结构的组合关系。建立了频繁超剥地区圈闭发育模式，认为在主要发育三角洲、扇三角洲等砂体的层序中，低位域有利于形成地层超覆圈闭，高位域有利于形成不整合遮挡圈闭；在主要发育湖泊相等泥质沉积发育的层序中，低位域和湖侵域有利于形成断层-岩性圈闭和断层圈闭，高位域可形成不整合遮挡圈闭。

综合运用测录井、试油和实验分析测试资料及盆地模拟方法，在霸县凹陷古近系中深层今地层压力分析的基础上，恢复了古地层压力的演化过程，探讨了古地层压力对储层成岩作用的影响。分析结果表明，古近系中深层地层压力存在超压原始积累—超压降低2个阶段，其演化表现出“低—高—低”变化特征。沉积初期地层压力以常压为主，在距今约40 Ma开始发育超压，约25~20 Ma期间超压达到最高值，表现为强超压，随后地层压力持续降低，至今演化为常压、弱超压，局部地区发育中超压。早期快速埋藏导致的欠压实作用是地层超压形成的主要原因，而后期生烃增压作用不明显。古地层超压抑制了储层的成岩作用，具体表现为：①抑制压实作用的进行，从而保护储层的原生孔隙；②抑制黏土矿物的转化，减少Ca²⁺等的来源，从而减弱胶结作用发生，保护储层的孔隙；③抑制有机酸的生成，阻碍流体渗流与物质交换，从而不利于长石溶蚀作用的发生。

在裂谷盆地油气构造圈闭研究中，盐岩的沉积使得构造圈闭类型复杂多样化，同时也增加了油气勘探的难度，尤其是盐下油气勘探的难度。以苏丹红海裂谷盆地作为研究实例，利用比例化物理模拟实验探讨含盐裂谷盆地盐相关构造演化机制和影响因素，并结合研究区地震剖面和地层岩性特征讨论其对油气构造圈闭形成和油气成藏的影响。模拟实验结果表明，同裂谷沉积及基底断裂作用是影响苏丹红海盆地内盐构造演化的2个主要控制因素。同时，原始盐岩沉积厚度对盐构造演化及样式也有重要的影响。综合实验模拟结果和研究区地震剖面分析认为苏丹红海裂谷盆地盐上构造圈闭主要类型有盐构造相关的遮挡圈闭、滚动背斜圈闭和披覆构造圈闭；盐下构造圈闭主要为断背斜等基底断块相关的构造圈闭。此外，受地层岩性特征和盐岩沉积及构造分布等影响，盆地形成盐上自生自储、盐下下生上储2套油气成藏模式。对比分析显示盐上、盐下储集层性能相当，但盐下油源条件较盐上好，且存在致密的盐岩层盖层和丰富的基底断裂油气运移通道。因此，综合分析认为苏丹红海裂谷盆地盐下断块油气成藏具有巨大的潜力，可以作为未来油气勘探的重点领域。

为了研究北美非常规油气成功之路的经验，找出可以借鉴、仿效之处，通过分析其蓬勃发展的关键所在，总结出十大动因：丰富的非常规油气资源、有利的自然条件、先进的开发技术、完整的服务产业、强劲的消费需求、成熟的油气市场、充足的资本投资、完善的行业政策、谨慎的环保态度和共赢的利益分享，并与其他地区的相关指标做了分类对比。由于这些因素多属北美地区所特有，在其他地区很难全部实现，故其成功发展之路在其他地区不能照搬只可借鉴。通过分析还得到了其对区域油气供需的影响：①页岩气产量增加使得近年来美国对于进口加拿大天然气的需求降低，导致加拿大天然气产量下降，且由于供给力度加大，美国天然气的出口量与消费比例呈明显增加趋势；②逐渐增多的LNG出口终端有助于缓解当前“孤岛效应”，但短期内难以改变；③美国与加拿大致密油产量增加逐步降低美国石油对外依存度与对北美外依存度。

碳酸盐岩缝洞、孔洞型油气藏在石油勘探中占有很大比重，其中储层预测是难题。反射波勘探时由于假设反射界面为光滑且无限大平面，因此受到纵向、横向分辨率限制，不能有效识别碳酸盐岩缝洞、孔洞型油气藏等该类地质体。基于绕射波的储层预测方法可从地震数据中去除反射波后，只利用地震波场中的绕射信息进行分析。绕射波利用的难点在于绕射波为弱信号，掩盖在强反射背景下，因此，需要去除反射能量以突显绕射信息。基于反射波与绕射波的相关性差异，给出了一种绕射波分离方法。该方法结合平面波破坏滤波与中值滤波，利用正则化反演迭代算法求取反射波平滑倾角场，同时沿着估计出的倾角进行中值滤波，进而计算出波形、振幅稳定的反射数据，最后由地震数据减去预测出的反射波，实现绕射波提取。数值模型及实际应用效果表明，该方法能够有效提取层间岩溶、溶洞、孔洞等地质信息，对碳酸盐岩缝洞型油气藏研究具有重要意义。

三元复合驱是大庆油田聚驱后进一步提高采收率的重要途径，其驱油体系须保证超低油-水界面张力，且能大幅提高波及能力。通过研究烷基苯磺酸盐（ABS）-缔合聚合物（HAPAM）-NaOH三元复合驱体系的性能，并与超高分子量部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）三元复合体系进行对比。研究结果表明，HAPAM三元复合体系在NaOH浓度为0.5%~1.2%、ABS浓度为0.025%~0.300%时具有良好的界面活性，油-水界面张力可达10^-3mN/m数量级。0.16%HAPAM-0.3%ABS-1.2%NaOH三元复合体系黏度达108.8 mPa ·s，采用HPAM达到相同黏度其浓度为0.265%，因此HAPAM可降低聚合物用量40%。驱油实验结果表明，在相同黏度下，HAPAM三元复合体系在不同孔隙介质中均能提高聚驱后采收率13%以上，比HPAM三元复合体系多提高采收率6%以上。HAPAM三元复合体系具有更高的阻力系数与残余阻力系数、更好的黏弹性以及乳化稳定性，可以为大庆油田聚驱后提高采收率提供新的技术手段。

基于泡沫封堵规律实验结果和质量守恒定律，建立了综合考虑多孔介质渗透率、发泡剂质量浓度、泡沫干度、油藏温度、含油饱和度、含水饱和度以及渗流速度等多因素影响的泡沫驱数学模型。采用IMPES和Runge-Kutta方法对模型进行了求解和验证。利用数值模拟方法研究了泡沫封堵特性和泡沫驱开发效果影响因素的敏感性。研究结果表明：随着转驱时机的推迟，最终采收率先小幅升高后迅速降低；随着泡沫干度增加，最终采收率先增加后降低，泡沫干度为50%~67%时的驱替效果最佳；随着发泡剂质量浓度增加，最终采收率先迅速增加后趋于稳定；随着注入速度增加，最终采收率先增加后降低；各因素对泡沫驱最终采收率影响程度大小为：发泡剂质量浓度>注入速度>泡沫干度≈转驱时机。由于该数学模型考虑了众多与实体油藏相关的参数，所以该模拟方法可以更容易、有效地应用于指导泡沫驱矿场试验方案的制定。

为研究井间连通性，利用注采数据建立了可模拟井间油水动态的新连通性计算模型。该模型对油藏注采系统进行了简化表征，将其离散成井与井之间的连通单元，每个单元由传导率和控制体积两个特征参数表征；基于连通单元通过物质平衡和水驱前缘推进方程进行井点压力计算和饱和度追踪，最终得出井点处的油水产出动态；在此基础上结合投影梯度算法通过拟合实际动态建立了模型参数自动反演方法。该模型相比传统连通性模型可以进行油水动态指标的预测、实时反映井间相互作用和连通状况、有效表征油藏井间地层参数。应用实例表明，其反演结果可靠，并与示踪剂测试结果吻合，进一步验证了该方法的有效性。

为研究页岩储层渗透率表征方法中存在的问题，根据页岩储层独特的裂缝、孔隙分布特点，分别建立了裂缝渗透率理论计算模型和基质渗透率理论计算模型，定性分析了缝宽、孔隙直径、孔隙压力等参数对渗透率的影响。模型研究表明：裂缝内气体渗流满足立方定律，其渗流能力由缝宽决定；基质渗透率受气体滑脱效应和扩散效应影响，其渗流能力由孔隙压力和孔隙直径共同决定，且随孔隙压力和孔隙直径的变化发生动态变化；裂缝渗透率和基质渗透率极差较大，实际应用时须进行适当分类处理，以克服采用现有渗透率数学表征方法表征页岩气渗透率的不足。应用实例结果表明，该方法准确有效。

针对稠油热采后期采收率不断下降的难题，研究利用溶剂蒸气萃取技术改善开发效果。设计了矩形可视化填砂物理模型，采用新疆风城试验区块特稠油为实验油样，利用实际油藏取心对模型进行充填，进行了一系列溶剂蒸气萃取实验，分别研究溶剂类型、操作压力和填砂后渗透率对沥青沉淀的影响。研究发现，相同条件下丙烷作萃取溶剂时比丁烷萃取效果更好；当操作压力为丙烷的饱和蒸气压时，沥青沉淀效果最好，此时溶剂的回采比例最高，溶剂的循环利用也可降低使用成本；操作压力低于饱和蒸气压力时，会降低稠油中溶入的溶剂气量，降低脱沥青效果；在同一丙烷的饱和蒸气压力下，当渗透率达到几百个达西时，沥青沉淀会使稠油黏度下降，流动性增强，从而提高采油速度；当渗透率比较低时，沥青沉淀会堵塞部分孔隙，对稠油的流动造成一定影响，导致采油速度降低。

为了分析水合物试开采效率与水合物分解区时空演化过程的内在联系，对水合物沉积物中水合物降压—加热分解区演化过程进行了数值分析，获得了水合物分解区的时空演化规律和控制参数，找到了水合物分解效率的制约因素，提出了水合物分解过程的解耦分析方法。研究结果表明：水合物降压分解相变阵面和加热分解相变阵面的传播距离均与时间平方根成正比；气体渗流和热传导两者特征时间的比值为水合物分解区演化过程的控制参数；水合物分解区分为降压分解区和加热分解区，降压分解区扩展速度快，最大厚度大于水合物分解区最大厚度的90%，加热分解区扩展速度慢，最大厚度小于水合物分解区最大厚度的3%；水合物分解效率由热传导效应控制，由开采方式决定的传热效率低下是提高水合物分解效率的制约因素；砂土类等渗透性良好的沉积物中，水合物分解过程解耦分析可简化求解流程，提高计算精度。

旋转导向钻井的稳定控制平台单纯采用PID控制时，控制性能与工具面角度的给定值有关。在某些角度下，平台会产生振荡旋转现象，无法实现工具面角度的稳定，使导向工具失去导向控制功能。分析表明，导致这种现象的主要原因是系统存在非线性偏心作用力矩，该力矩与工具面角度成正弦函数关系。基于反馈线性化原理，提出了平台系统的输出反馈线性化控制方法，消除了非线性因素的影响，实现了线性的闭环系统。仿真表明该方法可实现平台系统在钻井过程强扰动作用条件下的任意角度位置稳定控制。针对非线性偏心作用力矩不可直接测量问题，提出了一种基于系统运动姿态测量的偏心作用力矩在线估计方法，可有效减小估计误差所导致的控制性能劣化，并给出了一个在线估计的应用实例。水力驱动条件下的控制测试验证了基于偏心作用力矩在线估计的反馈线性化控制方法的有效性。

碳酸盐岩地层钻井中，重力置换气侵时常发生，会对井底压力产生影响，若控制不当，重力置换气侵则会引起井喷事故。根据气-液两相流理论，建立了井筒气侵计算模型及气侵边界条件和初始条件；通过对井底不同进气量模拟，得到了重力置换气侵井底压力、泥浆池增量及井筒不同深度含气率的变化，得到了井口回压对重力置换的影响；通过改变边界条件，得到了重力置换气侵转变为欠平衡气侵时井筒流动参数的变化。研究认为，当井底压力控制不当时，重力置换气侵会转变为欠平衡气侵，井底压力、泥浆池增量和井底含气率会发生突变，造成井筒压力失控，对过平衡钻井重力置换气侵认识及控制具有指导意义。

将微观泄漏机理引入非API套管接头密封性能研究，旨在建立表面粗糙度和密封结构加工参数与微观气体泄漏率之间的函数映射关系。通过Monte Carlo随机正态分布抽样公式结合密封表面粗糙度加工参数，模拟得到服从正态分布和预设表面粗糙度值的粗糙表面轮廓曲线，依据不同样本容量和表面粗糙度下平均峰角、平均峰高和三角峰数目/样本容量等轮廓曲线形貌特征统计数据，分析得到模拟曲线几何共性特征。结合弹塑性力学接触理论和计算得到的粗糙表面几何形貌参数，建立具有几何共性特征的高硬度管体层锥体压入低硬度软金属镀层平面简化泄漏模型，将气体泄漏看作不可压缩稳定层流，推导出含有密封面微观几何形貌特征（平均峰角和平均峰高）的气泄漏率计算公式。将与套管接头主密封结构重要加工参数相关的总密封预紧压力代入微观气体泄漏率计算公式，得到适用于非API套管接头密封性能定量评估计算方法。泄漏率实例计算结果表明，不同表面粗糙度对应气体泄漏率相差一个数量级，且加工精度等级越高相差越明显。非API套管接头密封设计和性能评估必须考虑金属机加工表面粗糙度。

疲劳监测是维护深水隔水管安全和完整性的重要手段，其难点在于多测点疲劳参数的高效传输。针对这一问题，提出了并行协作空时复用（Parallel Cooperation Spatial Time Reuse，PCSTR）的疲劳参数传输方法。PCSTR法以隔水管单测点疲劳参数远距离可靠传输为基础和前提，通过数据包并行传输、节点协作和数据包合并等关键技术实现疲劳参数高效传输，其性能可由传输时延、吞吐量和系统能耗等指标评价。通过试验检验了该方法的可靠性；数值试验也显示了该方法较时分复用（Time Division Multiple Address，TDMA）法，在时效性和能耗等方面具有更好的效果；水池模拟试验证明了水声协作传输的可行性。PCSTR为深水隔水管多测点疲劳数据传输提供了新方法。

钢丝投捞式气举采油技术可以在不动管柱情况下实现气举井检阀目的，但目前技术不适应斜度较大井段投捞需要，笔者分析了目前技术的投捞运动过程，建立了投送过程关键阶段的系统能量关系式，分析了目前气举投捞工艺对斜度的适应性，建立了适合大斜度井段的井下投捞运动方式和系统能量关系式，确定了适合大斜度井投捞需要的下冲导向机构、凸轮锁定机构、整体投送器机构、投送器阀底支撑机构等技术方案，研制了大斜度井投捞式气举阀、工作筒、投送器等主体工具，形成了大斜度井钢丝投捞式气举采油技术，经系统能量关系式分析、室内实验和现场测试等过程，说明新工艺满足69°以内井斜段的投捞需求，矿场上推广实施6口井。

针对长距离油气管道的中心线测量问题，提出了一种利用多传感器数据融合的管道中心线计算方法。当使用管道内检测器对长距离油气管道进行内检测时，在内检测器上装载惯性测量单元（IMU）和里程计，通过加载低频发射机激发地面GPS标记盒获得内检测的位置信息。使用导航系统和非线性动态系统进行误差建模，利用IMU数据及里程计数据进行航位推算，并采用扩展型卡尔曼滤波器对惯导系统及里程计的各项误差进行估计和补偿，结合地面GPS标记点数据最终得出准确的管道中心线位置信息。通过对同一节长度的管道在2次不同时间测量的管道中心线轨迹数据进行对比分析可知，两次测量获得的惯导中心线数据在水平方向的综合偏离误差为0.35 m，高度方向的综合误差为0.74 m。为进一步验证测量精度，对埋地管道某处特征点进行了开挖验证，检测器的误差在1 m以内。为埋地油气管道的安全运行提供了一种有效的测量手段。

对于大型液化天然气（LNG）储罐，罐顶因内、外表面温差产生的巨大热应力对罐顶裂缝开展及应力分布有非常重要的影响。传统的计算球壳结构热应力的方法非常复杂，为获得较简单的公式以便指导实际工程的设计及分析，提出了一种应力叠加方法近似计算罐顶热应力分布。通过与数值模拟结果的对比，发现此近似计算方法与数值计算的结果非常接近，可以应用于实际工程。分析结果表明：罐顶与挥发的低温天然气接触，温差热应力过大时，将使罐顶产生沿环向均匀分布的经络向裂缝；裂缝首先在罐顶边缘部位的内表面产生，并迅速向罐顶中心及外表面开展，最终贯穿罐顶。