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摘要:《石油学报》主要刊载石油和天然气地质勘探、油气田开发技术与工艺、石油与天然气钻井、海洋油气工程、油气储运、石油矿场机械以及相关分支学科、交叉学科的基础和应用研究的创新性成果和高水平论文.主要设立3大固定专栏,即地质勘探、油田开发和石油工程,同时不定期开设学术论坛、综述、特约来稿等专栏.
摘要:21世纪的地球动力学研究正在向定量化方向发展,但由于地质过程的不可逆特性,恢复地质过程相当困难。特别是微观尺度下地质参数演化过程的恢复,已经成为当今地质学的重大科学难题。基于此,提出了"地层孔隙动力学"的概念,认为地层孔隙动力学是以微观尺度下孔隙性介质为研究对象,以沉积盆地埋藏过程中碎屑岩孔隙介质力学特性和孔隙演化规律以及孔隙流体动力成因和渗流特性为研究内容的基础性学科,是地下成岩动力学与孔隙流体动力学相交叉的新学科,是沉积盆地动力学的重要组成部分。其研究进展包括基础理论和应用研究2个部分,其中基础理论部分研究进展包括:①地层孔隙静力平衡原理;②埋藏成岩过程砂岩孔隙度演化机理与定量模型;③泥岩压实特征及泥岩孔隙度演化定量模型;④地下孔隙流体温度与孔隙流体压力理论关系;⑤构造作用附加地应力对孔隙流体压力的影响;⑥泥岩压实程度与有机质镜质体反射率的关系。应用方面研究进展包括:①沉积盆地地温-地层压力系统划分及油气分布动力学解释;②地层压力预测模型改进;③储层临界物性及储集层动态评价体系构建;④地层流体压力演化过程模拟;⑤砂岩体油气充注动力学数值模拟及物理实验模拟;⑥致密砂岩油气藏形成动态过程分析。地层孔隙动力学将孔隙成因演化与孔隙流体动力演化融为一体,是近20年以来地质动力学研究向地下微观尺度发展的代表性学科分支之一,也是沉积矿产形成分布机理研究定量化发展的必然结果。在介绍地层孔隙动力学研究内容的基础上,对其8项重要的研究成果进行了总结,将宏观地质研究推广到微观环境,以期解决埋藏过程中地层岩石孔隙演化控制下的孔隙参数的演变规律与勘探开发应用技术的更新和完善问题。
摘要:基于琼东南盆地西部崖城地区10余口钻井的实测钻井资料,以及流体包裹体、激光拉曼探针、古压力热动力学模拟、有机地球化学、阴极发光、铸体薄片和碳酸盐胶结物碳氧同位素组成等多项测试分析,剖析了超压顶界面分布以及附近的泄压带流体活动特征,同时揭示了流体活动造成泄压带岩场响应。研究区泄压带可能位于超压顶面附近地层;地层测试、泥浆密度、测井曲线和速度谱资料确定了崖城区现今超压顶面深度主要分布在3 000-4 000 m,而且由构造高部位向低部位加深;各井超压顶面附近的泄压影响范围不同,具体范围可由镜质体反射率Ro得到。现今超压顶面与古超压顶面(泄压流体排放期)深度变化较小。泄压带流体具有相对高温高压、含有酸性和烃类等特征,流体活动使得泄压带成岩场的温压条件和孔隙流体介质发生变化从而影响了水-岩作用;主要表现为:①泄压带地层的Ro和黏土矿物出现提前转变趋势;②有机质Tmax异常小和S1/(S1+S2)异常大;③泄压带储层发生的热流体酸性溶蚀导致次生孔隙带发育;④长石颗粒钠长石化,自生石英和碳酸盐胶结物异常发育,其为深部超压有机流体排放的产物。总之,研究区超压顶面附近的泄压带可能为天然气与优质储层及盖层耦合有利聚集带,是今后琼东南盆地天然气勘探的现实区域。
摘要:高频层序界面下发育的多种类型早成岩岩溶与埋藏阶段沿着断裂带发育的深成岩溶叠加作用,成为深层—超深层碳酸盐岩储层发育的关键要素。在梳理岩溶作用概念的基础上,通过对塔中地区北坡顺南地区深层—超深层中—下奥陶统岩心、薄片岩石学和阴极发光观察以及流体包裹体和稳定氧、碳同位素分析,结合3D地震均方根振幅和古地貌恢复,不仅从微观上识别出了高位体系域上部同生岩溶和层间岩溶作用类型,并从宏观上建立了这种早成岩岩溶储层"准层状"发育模式,认为受控于古地貌和断裂的早成岩岩溶型储层因后续碳酸盐胶结物充填严重,平均残留孔隙度仅约2.0%,但叠加深成岩溶改造了的储层的最高平均孔隙度可达约19%。因此,早成岩岩溶叠加深成岩溶型储层将成为研究区深层—超深层下古生界斜坡带勘探的重要目标。
摘要:南羌塘坳陷中侏罗统布曲组含油白云岩中发育有大量与烃类活动有关的流体包裹体,其记录了油藏带油气运移、聚集和成藏过程。在流体包裹体岩相学研究的基础上,开展了包裹体显微荧光分析和均一温度测试,并划分了油藏带原油类型,讨论了油气充注过程。结果表明:①油藏带表现出多幕次油气聚集成藏特征,存在4类不同成熟度的原油包裹体和1类干气包裹体充注,尽管4类原油包裹体在隆鄂尼区块和昂达尔错区块的显微荧光颜色存在差异,但光谱波峰形态相似,而主峰波长和红绿熵参数则明显不同,推测其来自同一烃源岩的不同成熟度阶段。②油藏带主成藏期在晚侏罗世—早白垩世期间,是盆地经历最大埋深阶段油气充注时期;但在早白垩世时期,局部的构造活动导致原生油藏发生二次调整,油包裹体呈非均一相,平均均一温度和盐度均发生变化;新近纪中晚期(盆地第二次生烃高峰时期),差异性沉陷或局部的热异常致使部分油气转化成干气,并伴随流体运移、捕获、充注于白云石颗粒和方解石胶结物中。
摘要:砂岩岩石力学性质对储层压裂设计具有重要影响,通过岩相学观察以及岩石力学试验,研究了鄂尔多斯盆地东部上古生界低渗透储层砂岩成岩相类型、岩石力学参数以及可压裂性,分析了影响岩石力学性质的岩相学因素。研究区上古生界低渗透储层砂岩可分出6种成岩相:蚀变杂基充填强压实致密成岩相、石英加大硅质胶结粒间孔成岩相、碳酸盐胶结交代致密成岩相、钙质溶蚀孔成岩相、杂基溶蚀孔成岩相和岩屑溶蚀孔成岩相。不同成岩相砂岩的抗压强度、弹性模量和泊松比均有所差异,脆性矿物含量、硅质胶结物含量以及压实重结晶程度越高的成岩相,则其抗压强度越大,反之则越小;孔隙度越大的成岩相,弹性模量越小;石英等脆性矿物含量越高、压实程度越弱、孔隙度越高的成岩相,则其泊松比越小,反之则越大。脆性系数较大的石英加大硅质胶结成岩相、钙质胶结溶蚀孔成岩相和杂基溶蚀孔成岩相可压裂性好,其他几类成岩相砂岩可压裂性相对较差。
摘要:采用轴对称悬滴形状分析技术研究了高温、高压条件下CO2-原油体系和原油-碳酸水体系的相间作用及其界面张力的变化规律。研究结果表明:在高温、高压条件下CO2与原油之间的相间作用可分为2个阶段,第1阶段为CO2溶解并使原油膨胀,第2阶段为CO2抽提轻质组分并使油相体积减小;压力增大,CO2与原油的相间作用速度变快,压力接近最小混相压力时,油滴形态变得极不稳定,CO2对轻质组分的抽提作用增强,CO2与原油界面变模糊。温度和压力是影响CO2与原油界面张力的主要因素,温度越高,气液界面越不稳定,动态界面张力波动越大,平衡界面张力越大;压力越高,动态界面张力达到平衡时间越短,最终的平衡界面张力越低。原油-碳酸水体系界面处的相互作用较弱,油水界面清晰,油滴形态稳定。CO2从水相向油相逐渐扩散过程中,油滴体积不断膨胀并逐渐达到稳定,未出现CO2抽提轻质组分导致油滴体积减小的现象。随着CO2在水相中的溶解及向油相中的扩散,界面张力逐渐下降并达到平衡;温度和压力越高,油水界面张力达到平衡的时间越短,油水界面张力越小。
摘要:通过建立含天然气水合物沉积物本构模型,揭示沉积物的变形规律,准确预测水合物储层的力学性质,是有效开发天然气水合物资源的基本保证。基于含水合物沉积物微元强度服从Drucker-Prager准则和Weibull分布的基本假设,将统计强度理论与统计损伤理论有机结合,建立了能同时描述含水合物沉积物应变软化规律和应变硬化规律的损伤统计本构模型,探讨了模型参数求解思路,验证了模型的准确性。结果证明,含水合物沉积物屈服后发生应变软化还是应变硬化,取决于有效围压、水合物饱和度的综合影响,反映在模型参数上表现为Weibull参数m、F0的共轭特性。模型参数主要影响含水合物沉积物损伤后的变化过程,对未损伤部分的影响较小。
摘要:固体颗粒在井筒中的流动规律是石油工程领域中钻井携岩和携砂生产过程涉及到的基础性问题之一,其中的携砂(岩)流速是上述工程问题的主要设计参数之一。提出了井筒中固液携砂流动的3个特征流速,分别为静水沉速、悬浮流速和携砂流速,并给出了其界定方法。使用井筒携砂流动综合模拟实验装置进行了液体黏度为1-23 mPa·s、井筒倾角为45°-90°、石英砂和陶粒尺寸为0.05-1.5 mm、井筒内径为40-100 mm范围条件下的特征流速敏感性测试实验,得到了低黏度条件下静水沉速、悬浮流速、携砂流速随颗粒尺寸、流体黏度、井筒倾角、井筒直径、材料密度的定量敏感关系和规律。利用实验数据拟合了静水沉速、悬浮流速和携砂流速三者之间的经验关系。结果表明,在相同的条件下,液体流动对颗粒的悬浮流速约为颗粒在静水中沉降速度的80.43%,这与传统将静水沉速视为临界携砂流速的观点不同;合理携砂流速约为悬浮流速的3.73倍,可以达到快速携砂要求。针对现有直接根据静水沉速计算携砂流速所存在的问题,给出了一套利用3个特征流速完成合理携砂流量设计的流程和方法。
摘要:固井水泥浆"失重"对固井质量具有严重影响,而固井水泥浆在液-固态转变过程中的结构和性能变化与"失重"密切相关。因此,通过XRD测试、TG测试及机械性能分析仪对固井水泥浆的液-固态转变过程中的性能演变进行分析;并结合环境扫描电子显微镜(ESEM)及新的制样方法定点观察水泥浆液-固态过程中的微观形貌。研究发现:固井水泥浆在液-固态转变中,Ca(OH)2的生成速率明显增加,水化反应速率加快;随着水泥浆水化反应的进行,水泥颗粒被无定形的水化产物覆盖,使水泥浆颗粒之间相互支撑,让液-固态转变过程的水泥浆呈"骨架-孔隙结构",降低水泥颗粒的流动性能;而随着水化反应的进一步进行,孔隙溶液中自由水量的降低,溶液中水化产物则结晶长大,降低了水泥浆中的孔隙率,使水泥浆的孔隙水压力不能有效传递,从而使水泥浆在液-固态转变过程中"失重";并使水泥颗粒之间由物理键连接转变为化学键连接,增加水泥石抗压强度,降低水泥石的泊松比。
摘要:针对腐蚀管道可靠性分析中随机变量独立性假设的缺点,提出了考虑随机变量相关性的腐蚀管道可靠性分析方法,建立了腐蚀管道腐蚀穿孔、局部爆破、整体断裂及其综合失效概率模型。基于JC法和正交变换法,运用多维正态分布函数,给出了随机变量相关下的腐蚀管道多模失效概率计算方法。对管道可靠性分析中的相关性进行了分析,结合实例研究了管径与壁厚、缺陷深度与长度、径向腐蚀速率与轴向腐蚀速率、屈服强度与拉伸强度4组随机变量相关性对腐蚀管道失效概率的影响。结果表明,随机变量相关性对管道腐蚀穿孔失效概率没有影响,管道局部爆破、整体断裂及综合失效概率随缺陷深度与长度相关系数和径向腐蚀速率与轴向腐蚀速率相关系数的增大而增大,随管径与壁厚相关系数的增大而减小。屈服强度与拉伸强度相关系数越大,局部爆破和整体断裂失效概率越大,综合失效概率不变,并且变量相关性对腐蚀管道失效概率的影响随着腐蚀增长而逐渐减弱。腐蚀管道失效概率对径向腐蚀速率与轴向腐蚀速率的相关系数最为敏感,对屈服强度与拉伸强度相关系数的敏感性最低。
摘要:提出一种用于井斜测量的自动垂直钻井工具二轴重力加速度计安装误差便捷标定方法,根据空间坐标系转换原理,推导二轴重力加速度计与钻具坐标系数学关系模型,构建安装误差标定矩阵。标定前,保证钻具轴线不变,旋转浮动导向套,测试加速度计输出电压,经处理后作为多元线性回归样本,并利用标定矩阵元素间的数值关系,解算矩阵;标定时,将已解算的标定矩阵和重力加速度在加速度计敏感轴上的分量代入两坐标系数学模型,计算重力加速度在钻具坐标系三轴的分量,从而实现井斜角和工具面角精确测量。该方法不需要借助高精度辅助测量仪器或调校基准平台,也不需将钻具摆放到特定状态,具有测试过程简单、测试精度高的特点,便于在井场对二轴加速度计进行下井前最后校正。实验表明,标定后井斜角误差在2.5%以内。
摘要:页岩储层的致密性限制了石油在其中的可动性、可动量,这是制约其勘探开发成效的瓶颈因素。而页岩油的可动性、可动量首先与页岩孔隙、喉道、裂缝及矿物组成密切相关,同时还与油-岩相互作用密切相关。前者事关页岩成储的可能性和机理,后者则事关石油在页岩中的赋存机理。因此,页岩的成储机理、石油在页岩中的赋存机理和石油在页岩中的可动性是页岩油研究中的3个关键科学问题;页岩油的富集性与其有机非均质性有关,页岩油的可采性/可压裂改造性与其无机非均质性有关,这是筛选页岩油"甜点"面临的2个关键技术问题。认识这3个关键的科学问题和2个关键的技术问题并建立定量的表征/评价技术是提高页岩油勘探开发成效的关键基础。结合近期的研究和国内外的成果,探讨了页岩油相关的研究现状和趋势,以期能够对推动页岩油理论研究的深入和勘探开发的实质性进展有所裨益。