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天然气工业 2013年第12期杂志 文档列表

天然气工业杂志本期视点

管道完整性管理在中国应用10年回顾与展望1-5

摘要：管道完整性管理是继风险管理之后管理方式的变革，该理念10年前开始在中国传播，引起了中国油气管道管理方式的变革。为此，回顾并总结了全球及中国油气管道完整性管理发展历程，详述了管道完整性管理的各步骤工作内容及技术研究进展，展望了管道完整性管理未来的发展方向。结论指出：①管道完整性管理领域需要进一步拓展，要覆盖管道站场、燃气管网、集输管网、海底管道、储气库设施、LNG接收站等对象；②完整性管理专项技术有待于进一步深化研究，包括定量风险评价技术，管道内检测技术，有限元模拟技术，泵机组、压缩机组在线检测与故障诊断技术，失效分析技术等；③较之于以前的管理模式，完整性管理是一种新的管理理念，其核心思想是提前预防，在未出事故前，采取预防性措施进行治理，保障油气管道安全运行。所得出的认识和结论，为中国油气管道完整性管理技术研究指明了方向。

天然气工业杂志要闻信息

《天然气工业》获中国石油天然气集团公司优秀科技期刊一等奖5-5

摘要：2013年12月中旬，从中国石油天然气集团公司（以下简称集团公司）科技[2013]479号文件中获悉，《天然气工业》荣获集团公司优秀科技期刊一等奖，总编居维清获得优秀编辑出版人员奖。

天然气工业杂志本期视点

基于钻井工况和海洋环境耦合作用下的隔水管动力学模型6-12

摘要：对于深水和超深水钻井，钻井工况对隔水管动力学行为的影响是一个不可忽视的问题。为此，结合我国自主建造的第一座深水钻井平台——“海洋石油981”钻井平台结构和隔水管系统的实际生产环境，利用最小势能原理，结合泛函求极值方式在国内外首次建立了基于海洋环境和钻井工况耦合作用下的隔水管系统动力学控制方程，给出了相应的边界条件、求解方法，编制了相应的计算程序，并通过实验验证了该模型的有效性。利用该模型编制了计算程序，分析了钻井工况对隔水管系统的模态及横向振幅的影响。结果表明：钻井液流速对隔水管的振动模态影响不明显；钻杆、顶张力对隔水管横向振幅的影响较为显著，顶张力越大，隔水管横向位移越小，但顶张力过大会增加隔水管的自振频率；钻杆则有可能造成隔水管局部的碰撞破坏，

天然气工业杂志地质勘探

中国页岩气勘探评价若干问题评述13-29

摘要：页岩油气开采被认为是自石油发现以来最重要的能源开发，是过去半个世纪以来油气工业界在油气地质与工程万瑚所取得的最激动人心的技术成就。页岩油气的商业开采带来了一场世界性的革命，并已迅速波及国内，形成一股全民热潮。然而，无论从哪个角度来分析，要取得北美地区页岩气的成功都还有很长的艰难道路要走。自2009年开始页岩气钻探以来，中石油、中石化和壳牌中国在四川盆地下古生界海相页岩气勘探方面取得了重要进展，中国也由此成为除北美地区之外唯一一个接入管网开始页岩气商业生产的国家。尽管目前国内的页岩气产量对整个天然气生产的贡献尚微不足道，但这毕竟是一个良好的开端。通过对国内近年来页岩气勘探现状的分析，以及对页岩气热潮的冷静思考，揭示了目前页岩气勘探与评价认识中存在的种种问题，指出在陆相页岩气和南方构造复杂区海相页岩气的勘探方面，以及在页岩气资源的评价认识与发展规划的制定方面，需要做更潜心、认真的研究与科学思考，既要重视页岩气发展的机遇，更要防范页岩气开采中的巨大风险。

川东地区下侏罗统大安寨段页岩气（油）成藏条件30-40

摘要：近期在四川盆地东部地区万县向斜南段，于下侏罗统自流井组大安寨段湖相黑色页岩夹薄层介壳灰岩组合中，有多口井钻获中、高产油气流。为证实大安寨段具备良好的页岩气（油）成藏条件和勘探潜力，首先分析了其油气地质特征：①大安寨段为淡水湖泊沉积体系，发育有滨湖、浅湖、湖坡和深一半深湖4种亚相，对应完整的湖侵一湖退旋回过程，可划分为低位、湖侵、早期高位和晚期高位4个沉积体系域；②穿越各亚相带的等时地层格架控制了大安寨段自生、自储、自盖页岩气（油）成藏组合条件；③以湖侵体系域的凝缩段和早期高位体系域中偏向深湖一侧的浅湖滩缘、湖坡和半深湖亚相为有利页岩气（油）储集相带，储层并非为单一的岩石类型，而是碳质页岩与泥质介壳灰岩的薄互层组合体。在此基础上，以有机质丰度、成熟度、厚度、埋藏深度及脆度为页岩气（油）的五度评价标准，结合该区页岩的成分特征和裂缝发育状况对大安寨段页岩气（油）的成藏地质条件进行了深入分析。结论认为：川东地区大安寨段具备优越的页岩气（油）成藏地质条件，可列为四川盆地非常规能源规划的主要目标和有利勘探区之一。

川南地区龙马溪组页岩有利储层发育特征及其影响因素41-47

摘要：下志留统龙马溪组是四川盆地南部重要的烃源岩和页岩气勘探层位，为查明其有利储层的发育特征及其影响因素，通过对昭通、长宁、威远地区7口页岩气井的钻井岩心观察及野外露头地质调查，结合岩石薄片鉴定、扫描电镜观察、比表面积测定以及岩石物性等分析结果，明确了该区龙马溪组页岩地层展布、岩性组合、矿物组成、储集空间类型等特征：①龙马溪组页岩在地层发育、岩性组合及富有机质程度上具有很强的各向异性，有效页岩储层以高有机质层段为主；②页岩储层具有高成岩作用、高热演化程度特点，发育无机物质孔、有机物质孔和微裂缝等储集空间类型；③对页岩气储集有贡献的主要是黏土矿物层间孔和有机质孔，孔径分布在50nm～2μm，其形成与黏土矿物和有机质的含量、成岩作用及有机质热演化作用有关。在此基础上，分析认为：页岩沉积环境、矿物组成、有机质含量是影响页岩储集能力的重要因素，有机物质富集有利于页岩气的生成与吸附，脆性矿物的存在提高了储层的脆性，有利于储层的增产改造。

页岩脆性的综合评价方法——以四川盆地W区下志留统龙马溪组为例48-53

摘要：页岩储层的脆性特性对页岩气的开发效果具有重要影响，脆性页岩有利于天然裂缝的发育和压裂后形成具有一定导流能力的网状复杂裂缝，从而提高页岩产气量。为了探寻页岩脆性特征，弥补单一学科技术评价页岩脆性存在的不足，提出了一种利用X射线衍射、计算弹性参数和室内岩石力学测试3种技术来综合评价页岩脆性的方法，即通过分析页岩矿物组分含量、泊松比、杨氏模量、横纵波比参数和岩石应力、应变性质，对页岩储层的脆性特征进行综合评价。将该方法应用于四川盆地W区下志留统龙马溪组黑色页岩的脆性评价，结果表明：该区龙马溪组二段脆性好于龙马溪组一段，龙马溪组二段在1535～1541m层段时，具有高的石英含量，较低的泊松比、横纵波比和较高的杨氏模量值；深度在1541m时岩样的应力、应变曲线负坡较陡，页岩储层的脆性指数大于50％，有利于对页岩储层进行压裂改造。实践证明：该方法具有较高的有效性，与实际压裂测试结果吻合较好，可作为压裂选层的重要依据。

基于区间数地质参数的页岩气勘探开发区块优选54-59

摘要：页岩气开发区块的优选是实施勘探开发的基础和前提，以南襄盆地、湘鄂西地区、渝东等地区的5个页岩气试验区块为研究对象，针对地质参数存在的不确定性和复杂性，采用区间数灰靶决策的方法对其开发潜力进行优选排序。系统地分析了不同参数对页岩气富集程度的作用，并选取页岩有效厚度、有机质丰度、热成熟度、埋深、脆性矿物含量、孔隙度、含气量7项指标建立了页岩气勘探开发优选评价指标体系；运用层次分析法和区间中心点距离法确定各指标的组合权重，修正单一方法确定权重对评价指标产生的影响，使权重值达到主观与客观的统一。基于灰色系统理论的方法建立的灰靶决策模型，对评价指标值为区间范围的研究区的勘探开发潜力进行了排序，初步估算了页岩气资源量。评价结果与实际勘探开发信息吻合较好，表明基于组合权重的区间数地质参数特征的页岩气勘探开发区块灰靶决策模型对页岩气区块的可采性进行评价是可行的。

页岩气工业前景取决于储层60-65

摘要：自2012年3月国家颁布《页岩气发展规划（2011—2015午）》以来，围绕页岩气理论战略、技术经济及安全环保问题的争论持续升温，建议停止页岩气开发者和出谋划策支持页岩气开发者兼而有之，其中，《天然气工业〉〉2013年第4期中张抗先生主张页岩气开发应借鉴煤层气开发的经验，以管理改革为核心，加强政策引导。通过对页岩气、煤层气、致密砂岩气高产井岩石学特征分析研究，得出了与张抗先生不同的结论，即：页岩气工业前景取决于储层本身而非国家政策；煤层和页岩作为天然气储层的不利因素在于其地质条件下的塑性变形属性；页岩气开发并不经济，并严重污染地表与地下水系；页岩气区块所在位置与已发现常规油气田高度重合，是否因压裂导致与常规油气层沟通，有待进一步研究；加之页岩气储量的真实性问题。结论认为：页岩气开发不应是中国政府的最佳选择。

天然气工业杂志开发工程

改进的页岩气藏物质平衡方程及储量计算方法66-70

摘要：页岩气主要以吸附状态和游离状态两种形式赋存于发育大量天然微裂缝的页岩中。为此，分别考虑裂缝系统和基质系统的流体性质和储层性质，建立了考虑吸附相体积随地层压力变化的裂缝性页岩气藏物质平衡方程。实例计算结果表明：较之于改进后的物质平衡方程，King提出的物质平衡方程由于未考虑裂缝体系和吸附相体积，储量计算结果偏小；Williams提出的物质平衡方程未考虑裂缝体系，储量计算结果偏大；刘铁成提出的物质平衡方程未考虑吸附相体积，裂缝系统储量偏小；改进的物质平衡方程同时考虑了裂缝体系和吸附相体积两因素，当吸附相密度增大时，页岩气藏吸附气储量就增大，而总地质储量略有减小，而储层温度、压力、孔隙半径与吸附相密度的关系及最终对储量计算的影响还有待进一步研究。结论认为，考虑裂缝体系和吸附相体积对于页岩气藏物质平衡方程的建立和应用十分必要。

页岩储层吸水特征与返排能力71-76

摘要：中国页岩气资源量巨大，但页岩储层渗透率极低，为了有效开发页岩气藏，通常采用体积压裂技术以增大渗流面积，但页岩储层压裂后普遍存在着压裂液返排率低的问题。针对该问题，全面分析了页岩的组分及其与水的力学作用机理；设计了页岩粉末膨胀和岩心吸水实验，分别研究了页岩对蒸馏水、地层水、压裂液A和压裂液B的吸水能力；同时运用缝网渗流能力等效原理，推导了页岩吸水强度的计算公式，概算了页岩气井体积压裂后的吸水百分比。研究结果表明：页岩受表面水化力、渗透水化力、氢键力及范德华力作用的水分子难以返排，而受重力和毛细管压力作用的水分子在一定条件下可以返排；压裂液能够有效抑制页岩的吸水能力，有助于压裂液的返排；通过改变压裂液组分提高压裂液返排率是可行的。该研究成果为认识页岩储层体积压裂液返排的内在机理以及压裂规模与返排率的关系，提供了较为翔实的理论依据。

页岩气分段压裂水平井渗流机理及试井分析77-81

摘要：分段压裂水平井在国内的应用愈来愈广泛，但对其渗流机理及渗流特征的认识还不够明确，由于页岩气井特殊的生产方式，对其试井分析的研究基本上还处于空白状态。为此，首先研究了水平井分段压裂产生的裂缝形态，进而系统分析了分段压裂水平井在开发过程中的主要渗流特征及其在双对数曲线上的特征表现，考虑页岩储层的特殊性，给出了页岩气井生命期内通常表现出的渗流形态；结合中国第一口页岩气分段压裂水平井——W201-HI井的压力恢复测试数据，分析了该井在压力恢复双对数图上表现出的渗流特征，明确了该井在测试期表现出的径向流应属早期径向流，并验证了该井在未来1年内的生产均处于复合线性流阶段；通过前后3次压力恢复试井曲线的对比分析，指出要展现页岩气分段压裂水平井完整的渗流流态及其演化过程，获取准确的储层与裂缝参数，需要较长的关井时间，确保压力计尽量靠近水平段位置，并选择合适的关井点以最大限度地降低井储和井筒积液的影响。

页岩气水平井分段压裂优化设计方法——以川西页岩气藏某水平井为例82-86

摘要：页岩储层需要水力压裂才能获得理想的产能，压裂时在追求较大改造体积的同时也应注重形成与储层相匹配的缝网导流能力，以提高改造体积渗透率。基于Warren-Root模型，将压裂后形成的缝网考虑为高渗透带，利用等效渗流理论建立了等效高渗透带模型，在地质模型中利用体积及等效渗透率对压裂缝网进行表征，通过产能模拟并借助净现值理论对高渗透带长度、等效渗透率等参数进行优选，并以优选的高渗透带参数为目标，结合缝网模拟便可得到目标条件下的最优施工参数。针对川西页岩气藏某水平井使用该方法得到最优高渗透带长度为200220m，最优等效渗透率为4～5mD。结合缝网模拟得到目标条件下的施工参数为：总液量为1600m^3，总砂量为53m^3，平均砂比为10％，最高砂比为28％，施工排量为10m^3／min。该设计为页岩气储层改造作业提供了技术支撑。

页岩储层射孔水平井分段压裂的起裂压力87-93

摘要：目前，页岩储层水力压裂裂缝起裂和扩展机理研究巳成为国内外水力压裂研究领域的重要课题，射孔水平井分段压裂技术是其高效开发的主要手段。针对目前部分裂缝起裂压力模型在计算射孔水平井横向裂缝起裂时破裂压力过低、严重偏离实际的问题，基于Hossain模型和Fallahzadeh模型，建立了新的水平井射孔孔道表面的应力分布模型；同时开展了水平井分段压裂的诱导应力分布研究和不同压裂工艺条件下复合地应力的分析；进而针对页岩储层的岩性特征，建立了考虑诱导应力条件下，页岩储层射孔水平井水力压裂在岩石本体起裂、沿天然裂缝剪切破裂和沿天然裂缝张性起裂3种方式下的起裂压力计算模型，提出了页岩储层水力裂缝起裂方式和起裂压力的判别方法。该成果对于页岩储层水力压裂裂缝起裂机理的研究和现场应用具有一定的指导意义。

天然气工业杂志钻井工程

定向井滑动钻进送钻原理与技术94-98

摘要：定向井和水平井钻进经常采用滑动钻进方式。地面间歇向井内送入钻杆是如何转化成井下钻柱对钻头的推进的？如何减小钻柱与井壁的滑动摩擦力给钻压带来的误差？现有的滑动钻进送钻技术各有什么优缺点？这些都是业界关心的问题。为此，把钻具送到井底并加上钻压，暂停地面送钻操作的工况作为研究区间，分析了井底的钻柱弹性、水力振荡器和液力推进器3种送钻原理。阐述了带井下动力的钻具组合、带水力振荡器的钻具组合和带液力推进器的钻具组合的滑动送钻技术，给出了地面钻进参数与井底钻进参数的关系。进而比较了3种送钻技术的特点：带井下动力的钻具组合在井底是依靠钻柱的弹性推动钻头前进；带水力振荡器的钻具组合依靠其产生的水力振动来降低钻柱与井壁间的滑动摩擦力，改善钻压传递效率；带液力推进器的钻具组合在其．T-作钻压区间，依靠活塞推动钻头前进。结论认为，带液力推进器的钻具组合滑动送钻技术最优，钻压可调、平稳，液力推进器可串联使用，钻进时可以活动上部钻柱。

油基钻井完井液对页岩储层保护能力评价99-104

摘要：在中国，页岩气储层长水平井段钻进中普遍采用油基钻井完井液，钻进过程中时常发生井壁垮塌和漏失，不得不频繁处理井下事故，导致页岩段钻井速度慢，浸泡时间长，引发严重的储层损害问题。为了探究油基钻井完井液对页岩储层的损害机理及防治策略，以四川盆地志留系龙马溪组和寒武系牛蹄塘组页岩为研究对象，开展了页岩储层敏感性评价、油基钻井完井液静态和动态损害评价系列实验。结果表明，油基钻井完井液滤液对裂缝岩样的损害率为63．5％～99．9％，体系动态损害率为49．0％～87．2％，综合损害程度为中等一强。结论认为：固相侵入、油相圈闭损害、碱敏损害、流一固耦合强化的应力敏感损害是主要的损害方式；及时高效封堵裂缝、降低滤失量、控制合理的pH值和正压差，并与井眼轨迹优化设计相结合既是强化页岩井壁稳定的技术对策，也是提高油基钻井完井液保护页岩气储层能力的重要途径。

非常规油气开发对压裂设备和材料发展的影响105-110

摘要：非常规油气开发是国内外目前的热点研究领域，压裂能力和压裂液成为制约增产改造效果的瓶颈。为此，依据中国储层特性、地面条件、开发现状等情况，并以大量的实际生产和统计数据为基础，对中国目前非常规油气的开发模式、设备条件、材料要求、成本构成等进行了深入的论述。结论认为：①国内现有的压裂设备和材料等硬件条件可满足当前非常规油气开发的需求，但存在着开发模式中完井环节的关键技术空白、施工作业成本难以控制的问题；②压裂液将朝高效环保、储层低伤害、低含水量或无水、成本可控以及体系类型多样化的方向发展；③根据中国非常规天然气开发规划的年产量，预测了压裂设备的需求和技术服务市场规模。最后强调，以滑溜水为代表的低成本压裂液和以超临界CO2为代表的无水压裂液是2个最重要的发展方向，而支撑剂将朝小粒径、低密度、高强度方向发展，同时，在原材料和加工工艺上也有待突破创新。

天然气工业杂志集输与加工

油气管道风险评估质量评价技术111-116

摘要：油气管道完整性管理的本质特征是基于风险程度的事故预先管控模式。因此，风险评估结果的准确性将直接影响到油气管道完整性管理决策的科学性。为此，在分析风险评估对管道完整性管理的决策影响和事故热点辨识工程意义的基础上，提出了评价油气管道风险评估质量的技术思路。首先从人因因素、物因因素、工程因素和管理因素4个方面探讨了影响油气管道风险评估质量的客观外因，然后重点研究了油气管道风险评估质量的评价原理及其可以采用的相关评价方法，选取了评价方法简单、易于操作的指标体系法来进行质量评价，结合工程实际设计出了油气管道风险评估质量评价的基本流程（质量评价实施前准备阶段、实施工作阶段、实施完成阶段）以及相应的评价指标体系；最后通过案例分析验证了油气管道风险评估质量评价技术的操作实用性。该研究从一个全新的角度揭示了提高油气管道风险评估结果准确性的技术途径，对推进我国油气管道完整性管理的技术进步具有一定的参考意义。