2020年第27卷第2期文章目次
2020, 27(2):1-6.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.001
摘要:
页岩吸附气和煤层吸附气都是重要的非常规天然气资源。该资源的评价依赖于在不同压力下等温累积吸附量的计算和等温饱和吸附量的确定。不同压力下的等温累积吸附量，需要通过吸附仪的测试资料，利用有关的计算方法求得。基于1976年Adamson（阿达姆森）提出的固相对气相吸附质量的关系式是不确定的，因此，1998年Donohue和Aranovich引用Adamson的吸附关系式，并提出过剩吸附量和绝对吸附量及其关系式也是不正确的。周理等于2000年发表的文章，确认和引用了Donohue和Aranovich过剩吸附量和绝对吸附量及其关系式同样是不正确的。在2015至2018年间，俞凌杰等沿用周理等的过剩吸附量和绝对吸附量关系式，发表了多篇论文。通过本文的研究，认为过剩吸附量和绝对吸附量是两个缺少物理定义和使用价值的伪名词，两者之间的关系式也是不正确的。利用过剩吸附量和绝对吸附量的关系式根本得不到等温吸附量、等温累积吸附量和等温饱和吸附量。
页岩吸附气和煤层吸附气都是重要的非常规天然气资源。该资源的评价依赖于在不同压力下等温累积吸附量的计算和等温饱和吸附量的确定。不同压力下的等温累积吸附量，需要通过吸附仪的测试资料，利用有关的计算方法求得。基于1976年Adamson（阿达姆森）提出的固相对气相吸附质量的关系式是不确定的，因此，1998年Donohue和Aranovich引用Adamson的吸附关系式，并提出过剩吸附量和绝对吸附量及其关系式也是不正确的。周理等于2000年发表的文章，确认和引用了Donohue和Aranovich过剩吸附量和绝对吸附量及其关系式同样是不正确的。在2015至2018年间，俞凌杰等沿用周理等的过剩吸附量和绝对吸附量关系式，发表了多篇论文。通过本文的研究，认为过剩吸附量和绝对吸附量是两个缺少物理定义和使用价值的伪名词，两者之间的关系式也是不正确的。利用过剩吸附量和绝对吸附量的关系式根本得不到等温吸附量、等温累积吸附量和等温饱和吸附量。
2020, 27(2):7-17.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.002
摘要:
页岩油是滞留于烃源岩层系各类孔隙中的液态烃类，不同区带的保存条件优劣对页岩油散失量的影响及量化表征是目前页岩油资源评价中的薄弱环节，开展复杂构造区的页岩油资源评价方法研究，对于指导中国西部经历多期构造运动的压扭叠合盆地的页岩油勘探具有重要的现实意义。为此，以准噶尔盆地东南缘博格达地区中二叠统芦草沟组为例，在地质结构精细解剖和保存评价单元划分的基础上，根据露头剖面和钻井岩石样品总有机碳含量（TOC）、S1及抽提氯仿沥青“A”含量实测数据，建立不同保存评价单元、不同岩相类型页岩油的保存系数相对权重量化赋值模型，实现对各评价单元页岩油散失程度的量化表征，并在原始页岩油资源量计算的基础上，确定现今残留页岩油资源量。研究表明：①博格达地区发育凹陷区、构造稳定区、冲断改造区和地表出露区4类保存评价单元，不同单元的岩石含油率随构造变形强度的增强、保存条件的变差整体呈减小趋势；②页岩油储层的储集空间类型和孔隙结构控制了泥岩型和砂岩型岩相TOC 与含油率的差异，泥岩型页岩油两者之间呈幂函数关系，砂岩型页岩油两者则表现为线性关系；③基于不同保存评价单元泥岩型和砂岩型页岩油TOC 与含油率量化模型，实现了保存系数相对权重的分单元、分岩相量化赋值，为科学评价构造改造区的残留页岩油资源量奠定了基础；④博格达地区页岩油资源物质基础雄厚，奇台庄和柴窝堡凹陷中北部为有利的页岩油勘探靶区，芦三段砂岩型页岩油为主要的勘探层段和目标类型。
页岩油是滞留于烃源岩层系各类孔隙中的液态烃类，不同区带的保存条件优劣对页岩油散失量的影响及量化表征是目前页岩油资源评价中的薄弱环节，开展复杂构造区的页岩油资源评价方法研究，对于指导中国西部经历多期构造运动的压扭叠合盆地的页岩油勘探具有重要的现实意义。为此，以准噶尔盆地东南缘博格达地区中二叠统芦草沟组为例，在地质结构精细解剖和保存评价单元划分的基础上，根据露头剖面和钻井岩石样品总有机碳含量（TOC）、S1及抽提氯仿沥青“A”含量实测数据，建立不同保存评价单元、不同岩相类型页岩油的保存系数相对权重量化赋值模型，实现对各评价单元页岩油散失程度的量化表征，并在原始页岩油资源量计算的基础上，确定现今残留页岩油资源量。研究表明：①博格达地区发育凹陷区、构造稳定区、冲断改造区和地表出露区4类保存评价单元，不同单元的岩石含油率随构造变形强度的增强、保存条件的变差整体呈减小趋势；②页岩油储层的储集空间类型和孔隙结构控制了泥岩型和砂岩型岩相TOC 与含油率的差异，泥岩型页岩油两者之间呈幂函数关系，砂岩型页岩油两者则表现为线性关系；③基于不同保存评价单元泥岩型和砂岩型页岩油TOC 与含油率量化模型，实现了保存系数相对权重的分单元、分岩相量化赋值，为科学评价构造改造区的残留页岩油资源量奠定了基础；④博格达地区页岩油资源物质基础雄厚，奇台庄和柴窝堡凹陷中北部为有利的页岩油勘探靶区，芦三段砂岩型页岩油为主要的勘探层段和目标类型。
2020, 27(2):18-25.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.003
摘要:
为明确东营凹陷页岩中方解石矿物成因和储层成岩特征，利用薄片、X衍射、碳氧同位素等分析技术，首次发现了牛页1井页岩中方解石脉具有示顶底构造和机械双晶特征，是地质构造运动产生地应力作用于页岩方解石脉上留痕的直接岩石学证据，为页岩地层地应力的研究提供了载体矿物。通过对研究区页岩中泥晶方解石和亮晶方解石的碳氧同位素对比分析发现：页岩中泥晶方解石的形成主要隶属于与甲烷细菌活动生成生物气有关的碳酸盐，亮晶方解石脉极可能为泥晶方解石溶蚀后再沉淀重结晶的产物。生烃增压等作用形成微裂缝是方解石脉形成的先决条件，有机酸对泥晶方解石的溶蚀和再沉淀是必要条件。根据发现的4个岩石学特征和碳氧同位素证据，阐述了从生烃增压、微裂缝形成、有机质热演化排出有机酸、泥晶方解石被溶蚀、方解石重结晶，直至方解石脉形成的整个同生演化过程，并探讨了页岩与相邻砂岩的碳库来源和砂泥岩协同成岩演化过程。
为明确东营凹陷页岩中方解石矿物成因和储层成岩特征，利用薄片、X衍射、碳氧同位素等分析技术，首次发现了牛页1井页岩中方解石脉具有示顶底构造和机械双晶特征，是地质构造运动产生地应力作用于页岩方解石脉上留痕的直接岩石学证据，为页岩地层地应力的研究提供了载体矿物。通过对研究区页岩中泥晶方解石和亮晶方解石的碳氧同位素对比分析发现：页岩中泥晶方解石的形成主要隶属于与甲烷细菌活动生成生物气有关的碳酸盐，亮晶方解石脉极可能为泥晶方解石溶蚀后再沉淀重结晶的产物。生烃增压等作用形成微裂缝是方解石脉形成的先决条件，有机酸对泥晶方解石的溶蚀和再沉淀是必要条件。根据发现的4个岩石学特征和碳氧同位素证据，阐述了从生烃增压、微裂缝形成、有机质热演化排出有机酸、泥晶方解石被溶蚀、方解石重结晶，直至方解石脉形成的整个同生演化过程，并探讨了页岩与相邻砂岩的碳库来源和砂泥岩协同成岩演化过程。
2020, 27(2):26-34.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.004
摘要:
近年来，针对准噶尔盆地盆1井西凹陷及周缘侏罗系三工河组的勘探一直没有获得重大突破，原因在于对有利储层分布规律的认识薄弱，制约了该区的勘探进程。综合岩心、测井和地震等资料，恢复研究区三工河组二段沉积前古地貌，系统分析深水沉积的地质特征，并总结古地貌对沉积体系的控制作用。结果表明：盆1井西凹陷中心区域侏罗系三工河组发育厚层块状砂岩，储层内部存在呈漂浮状的泥砾和泥质撕裂屑，多见顶/底突变接触，为典型的深水砂质碎屑流沉积；三工河组二段沉积前盆1井西凹陷及周缘发育水下低隆起、水下沟谷、斜坡和深水凹陷4类古地貌单元。斜坡区存在两级坡折带，对沉积体系的控制作用明显；两级坡折带将研究区分为浅水三角洲前缘、前三角洲和浅湖-半深湖3个相带，砂质碎屑流发育于M17—QS1井向西的浅湖-半深湖沉积相带。钻井已证实砂质碎屑流型储层的物性较好，在油气源、匹配条件良好的情况下，能够形成较大规模的油气藏，是盆1井西凹陷“下凹”勘探前景最好的领域。
近年来，针对准噶尔盆地盆1井西凹陷及周缘侏罗系三工河组的勘探一直没有获得重大突破，原因在于对有利储层分布规律的认识薄弱，制约了该区的勘探进程。综合岩心、测井和地震等资料，恢复研究区三工河组二段沉积前古地貌，系统分析深水沉积的地质特征，并总结古地貌对沉积体系的控制作用。结果表明：盆1井西凹陷中心区域侏罗系三工河组发育厚层块状砂岩，储层内部存在呈漂浮状的泥砾和泥质撕裂屑，多见顶/底突变接触，为典型的深水砂质碎屑流沉积；三工河组二段沉积前盆1井西凹陷及周缘发育水下低隆起、水下沟谷、斜坡和深水凹陷4类古地貌单元。斜坡区存在两级坡折带，对沉积体系的控制作用明显；两级坡折带将研究区分为浅水三角洲前缘、前三角洲和浅湖-半深湖3个相带，砂质碎屑流发育于M17—QS1井向西的浅湖-半深湖沉积相带。钻井已证实砂质碎屑流型储层的物性较好，在油气源、匹配条件良好的情况下，能够形成较大规模的油气藏，是盆1井西凹陷“下凹”勘探前景最好的领域。
2020, 27(2):35-42.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.005
摘要:
济阳坳陷内部凸起区发育大量的潜山油气藏，但在长堤地区的长堤低凸起油气却未聚集于潜山，而是在浅层成藏。目前对该区油气成藏的成因机制研究较少，构造是控制其油气成藏的重要因素，为此基于研究区地震资料的精细解剖和石油地化资料的整理分析，对长堤地区走滑构造特征及其油气控藏作用进行分析。结果表明：长堤断层形成于新生代，具有明显的右旋走滑特征；断层中段为“S”型走滑增压弯曲段，断层面紧闭，地层受走滑挤压隆升，形成有利于油气聚集的小型背斜和断鼻构造；断层南段和北段为“S”型走滑释压弯曲段，断层面开启，破坏早期圈闭，不利于油气成藏。长堤低凸起走滑增压弯曲段油气成藏模式主要表现为浅层成藏，双源、多层系供烃和复式输导的特征。
济阳坳陷内部凸起区发育大量的潜山油气藏，但在长堤地区的长堤低凸起油气却未聚集于潜山，而是在浅层成藏。目前对该区油气成藏的成因机制研究较少，构造是控制其油气成藏的重要因素，为此基于研究区地震资料的精细解剖和石油地化资料的整理分析，对长堤地区走滑构造特征及其油气控藏作用进行分析。结果表明：长堤断层形成于新生代，具有明显的右旋走滑特征；断层中段为“S”型走滑增压弯曲段，断层面紧闭，地层受走滑挤压隆升，形成有利于油气聚集的小型背斜和断鼻构造；断层南段和北段为“S”型走滑释压弯曲段，断层面开启，破坏早期圈闭，不利于油气成藏。长堤低凸起走滑增压弯曲段油气成藏模式主要表现为浅层成藏，双源、多层系供烃和复式输导的特征。
2020, 27(2):43-52.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.006
摘要:
鄂尔多斯盆地定边油田延长组长7储层石油地质储量丰富，但砂体致密、非均质性强等因素严重制约了油气的有效勘探开发。综合运用铸体薄片、扫描电镜等资料，深入分析研究区储层的岩石组分、孔隙类型、物性特征及成岩作用，将成岩演化事件与地质响应有机匹配建立研究区孔隙演化模型，厘清储层成岩演化及孔隙演化规律，同时对比不同深度成岩作用对孔隙演化规律的影响程度。结果表明，研究区长7储层以长石砂岩为主，主要发育黏土、碳酸盐等胶结物，有效孔隙类型以残余粒间孔、次生溶孔及晶间微孔为主，为典型的特低孔、超低渗透致密砂岩储层。成岩演化过程先后经历快速压实—早期胶结、胶结—早期溶蚀、溶蚀增孔、压实—晚期胶结等阶段，目前处于中成岩A期。压实作用是导致孔隙减小、储层致密的主控因素，平均减孔量为20.40%；胶结作用平均减孔量为14.02%，其中晚期胶结是储层致密的关键因素；溶蚀作用平均增孔量为5.87%，可延缓储层致密过程。长71油层段底部与长72油层段中部储层压实、胶结作用减孔量相对较弱，溶蚀增孔量相对较大，可作为研究区勘探开发的首要目标。
鄂尔多斯盆地定边油田延长组长7储层石油地质储量丰富，但砂体致密、非均质性强等因素严重制约了油气的有效勘探开发。综合运用铸体薄片、扫描电镜等资料，深入分析研究区储层的岩石组分、孔隙类型、物性特征及成岩作用，将成岩演化事件与地质响应有机匹配建立研究区孔隙演化模型，厘清储层成岩演化及孔隙演化规律，同时对比不同深度成岩作用对孔隙演化规律的影响程度。结果表明，研究区长7储层以长石砂岩为主，主要发育黏土、碳酸盐等胶结物，有效孔隙类型以残余粒间孔、次生溶孔及晶间微孔为主，为典型的特低孔、超低渗透致密砂岩储层。成岩演化过程先后经历快速压实—早期胶结、胶结—早期溶蚀、溶蚀增孔、压实—晚期胶结等阶段，目前处于中成岩A期。压实作用是导致孔隙减小、储层致密的主控因素，平均减孔量为20.40%；胶结作用平均减孔量为14.02%，其中晚期胶结是储层致密的关键因素；溶蚀作用平均增孔量为5.87%，可延缓储层致密过程。长71油层段底部与长72油层段中部储层压实、胶结作用减孔量相对较弱，溶蚀增孔量相对较大，可作为研究区勘探开发的首要目标。
2020, 27(2):53-61.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.007
摘要:
济阳坳陷已进入勘探成熟甚至高成熟阶段，针对成熟探区主力含油层系储量空白区勘探日益增加的难题，以渤南洼陷南斜坡沙三段为例，建立一套适合于成熟探区主力含油层系储量空白区勘探目标优选方法，并将其定义为“七步走”评价方法。该方法在运用地质帕莱托概率模型预测空白区剩余资源潜力前提下，以油气藏分布有序性理论为指导，确定南斜坡以岩性-构造油藏为主要勘探目标。并在构造、物源、沉积、储层精细解剖基础上，建立渤南洼陷南斜坡沙三段空白区多源多扇多期叠加的精细地质模型。同时开展成熟探区“9图1表”成藏条件统计分析，认为研究区沙三段油气成藏模式具有随砂迁移、逐层分布、断层封堵、优相富集的特点。通过成功与失利探井正反对比，明确储层不发育、断层不封堵、含油高度预测不准3大失利原因是导致储量难以上报的因素，并开展针对性攻关，建立空白区储层精细建模、断层封堵评价、圈闭含油高度预测的关键技术。通过成藏要素的定量刻画，优选有利圈闭，并针对重点目标开展勘探部署，取得良好勘探效果。
济阳坳陷已进入勘探成熟甚至高成熟阶段，针对成熟探区主力含油层系储量空白区勘探日益增加的难题，以渤南洼陷南斜坡沙三段为例，建立一套适合于成熟探区主力含油层系储量空白区勘探目标优选方法，并将其定义为“七步走”评价方法。该方法在运用地质帕莱托概率模型预测空白区剩余资源潜力前提下，以油气藏分布有序性理论为指导，确定南斜坡以岩性-构造油藏为主要勘探目标。并在构造、物源、沉积、储层精细解剖基础上，建立渤南洼陷南斜坡沙三段空白区多源多扇多期叠加的精细地质模型。同时开展成熟探区“9图1表”成藏条件统计分析，认为研究区沙三段油气成藏模式具有随砂迁移、逐层分布、断层封堵、优相富集的特点。通过成功与失利探井正反对比，明确储层不发育、断层不封堵、含油高度预测不准3大失利原因是导致储量难以上报的因素，并开展针对性攻关，建立空白区储层精细建模、断层封堵评价、圈闭含油高度预测的关键技术。通过成藏要素的定量刻画，优选有利圈闭，并针对重点目标开展勘探部署，取得良好勘探效果。
2020, 27(2):62-71.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.008
摘要:
沉积正演数值模拟是研究沉积过程的重要手段，由大量的数值模型支撑，但如何选择和应用数值模型仍是难点。为此，梳理了沉积数值模型的时间尺度、驱动机制、河道演化、遵循规则、沉积结果和适用对象，着重阐述了Delft3D和DIONISOS模型的运算原理、参数选择、模拟结果和局限性。不同湖平面级次控制下的层序演化和发育过程与沉积过程尺度相对应，沉积物组分特征和模拟目标是优选数值模型的基本原则，井-震数据和地质建模算法是验证和优化训练模型的必要手段，基于大数据和人工智能的深度学习和强化学习模型是沉积正演数值模拟的发展趋势。
沉积正演数值模拟是研究沉积过程的重要手段，由大量的数值模型支撑，但如何选择和应用数值模型仍是难点。为此，梳理了沉积数值模型的时间尺度、驱动机制、河道演化、遵循规则、沉积结果和适用对象，着重阐述了Delft3D和DIONISOS模型的运算原理、参数选择、模拟结果和局限性。不同湖平面级次控制下的层序演化和发育过程与沉积过程尺度相对应，沉积物组分特征和模拟目标是优选数值模型的基本原则，井-震数据和地质建模算法是验证和优化训练模型的必要手段，基于大数据和人工智能的深度学习和强化学习模型是沉积正演数值模拟的发展趋势。
2020, 27(2):72-79.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.009
摘要:
塔木察格盆地是大庆油田海外重要的油气资源生产基地。基于盆地构造运动的动力学性质及构造演化特征，自下而上将盆地划分为断陷层、断-坳转换层和坳陷层3个构造层，断陷阶段的被动裂陷作用使地层发生掀斜隆起，从而形成大量与地层倾向相反的反向断层；伊敏组沉积末期，在区域压扭应力场作用下，盆地发生强烈反转，形成了大量早期伸展中期压扭晚期反转的断层。分析已钻探的油气藏类型及其分布规律，认为反向断层和反转断层对油气藏的形成具有控制作用。根据生储盖组合的配置关系，盆地纵向上划分为上、中、下3套含油气系统，不同含油气系统间油气呈互补分布，其中以南一段为主的下部含油气系统是最重要的产油层系，油藏类型以反向断层遮挡的油气藏为主；平面上受控于控藏断层，下部油气主要沿反向断层呈条带状分布，上部油气大多靠近反转断层聚集。分析反向断层和反转断层的控藏机理，认为研究区发育反向断层背靠低隆起油气成藏和反转断层控制次生油气成藏2种成藏模式。
塔木察格盆地是大庆油田海外重要的油气资源生产基地。基于盆地构造运动的动力学性质及构造演化特征，自下而上将盆地划分为断陷层、断-坳转换层和坳陷层3个构造层，断陷阶段的被动裂陷作用使地层发生掀斜隆起，从而形成大量与地层倾向相反的反向断层；伊敏组沉积末期，在区域压扭应力场作用下，盆地发生强烈反转，形成了大量早期伸展中期压扭晚期反转的断层。分析已钻探的油气藏类型及其分布规律，认为反向断层和反转断层对油气藏的形成具有控制作用。根据生储盖组合的配置关系，盆地纵向上划分为上、中、下3套含油气系统，不同含油气系统间油气呈互补分布，其中以南一段为主的下部含油气系统是最重要的产油层系，油藏类型以反向断层遮挡的油气藏为主；平面上受控于控藏断层，下部油气主要沿反向断层呈条带状分布，上部油气大多靠近反转断层聚集。分析反向断层和反转断层的控藏机理，认为研究区发育反向断层背靠低隆起油气成藏和反转断层控制次生油气成藏2种成藏模式。
2020, 27(2):80-86.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.010
摘要:
裂缝性致密碎屑岩是一种重要的油气储层，其裂缝发育段识别及预测是研究的关键。研究表明，主成分分析法在裂缝别识中具有良好的效果。为进一步改进主成分分析法对数据非线性结构处理能力不足的缺陷，将其拓展到Hilbert空间，利用核函数优化成核主成分分析法，有效提高了对样本数据的非线性分析能力和提取识别的精确度。对沁水盆地南部地区山西组致密碎屑岩储层有效裂缝进行识别，主成分1和主成分2的累积贡献率提高至94.800%，较传统主成分分析法提高了6.240%。运用优化后的核主成分分析法对有效裂缝进行识别，能够更加有效区分致密碎屑岩储层发育裂缝与不发育裂缝，同时能够进一步识别未充填裂缝与半充填、全充填裂缝储层，提高对致密碎屑岩储层有效裂缝的识别精度。
裂缝性致密碎屑岩是一种重要的油气储层，其裂缝发育段识别及预测是研究的关键。研究表明，主成分分析法在裂缝别识中具有良好的效果。为进一步改进主成分分析法对数据非线性结构处理能力不足的缺陷，将其拓展到Hilbert空间，利用核函数优化成核主成分分析法，有效提高了对样本数据的非线性分析能力和提取识别的精确度。对沁水盆地南部地区山西组致密碎屑岩储层有效裂缝进行识别，主成分1和主成分2的累积贡献率提高至94.800%，较传统主成分分析法提高了6.240%。运用优化后的核主成分分析法对有效裂缝进行识别，能够更加有效区分致密碎屑岩储层发育裂缝与不发育裂缝，同时能够进一步识别未充填裂缝与半充填、全充填裂缝储层，提高对致密碎屑岩储层有效裂缝的识别精度。
2020, 27(2):87-97.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.011
摘要:
化学驱以其性价比高日益受到提高原油采收率研究者的重视，研究新型驱油功能材料是化学驱工作最核心问题之一。近年来，笼型多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）因其良好的三维结构以及优异的物化性能引起了材料科学工作者的广泛关注，是构建驱油用有机/无机杂化纳米复合材料的理想基本单元。在分析总结前人研究成果的基础上，较为系统地综述了纳米型POSS单体的合成方法，运用这些方法设计合成了基于单官能团、多官能团和双官能团的POSS单体。基于功能单体，通过修饰、接枝或聚合等手段，进一步设计合成功能强大、性能各异的有机/无机杂化纳米复合驱油材料。在设计合成的基础上，进一步阐述了POSS单体结构与性能的关系以及在三次采油等方面的应用研究进展，并对POSS单体在驱油新材料中发展趋势及前景进行了展望。
化学驱以其性价比高日益受到提高原油采收率研究者的重视，研究新型驱油功能材料是化学驱工作最核心问题之一。近年来，笼型多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）因其良好的三维结构以及优异的物化性能引起了材料科学工作者的广泛关注，是构建驱油用有机/无机杂化纳米复合材料的理想基本单元。在分析总结前人研究成果的基础上，较为系统地综述了纳米型POSS单体的合成方法，运用这些方法设计合成了基于单官能团、多官能团和双官能团的POSS单体。基于功能单体，通过修饰、接枝或聚合等手段，进一步设计合成功能强大、性能各异的有机/无机杂化纳米复合驱油材料。在设计合成的基础上，进一步阐述了POSS单体结构与性能的关系以及在三次采油等方面的应用研究进展，并对POSS单体在驱油新材料中发展趋势及前景进行了展望。
2020, 27(2):98-104.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.012
摘要:
材料是油气田开发的基础和保障，积极借鉴材料科学的最新进展，提高油气资源开发的经济效益，减小环境保护的压力，是石油工程发展的必然要求和必由之路。作为一种高性能的生物高分子材料，纳米纤维素（NC）具有成本低、来源广、无污染和可再生等优点以及高强度、低密度、强韧性、易修饰等物理性质，被广泛应用于生物医药、食品包装和光电材料等领域。最新研究表明，NC材料在油气田开发领域也具有广阔的应用前景，并逐渐引起中外学者的关注。详细梳理了近年来NC在钻井、压裂和提高采收率等方面的研究进展，深度剖析了实际应用中遇到的问题和解决方法，结合近年来对NC分散液、NC高稳泡沫、NC乳液和NC水凝胶的研究，展望了未来NC材料在油气田开发中的应用潜力和发展方向。
材料是油气田开发的基础和保障，积极借鉴材料科学的最新进展，提高油气资源开发的经济效益，减小环境保护的压力，是石油工程发展的必然要求和必由之路。作为一种高性能的生物高分子材料，纳米纤维素（NC）具有成本低、来源广、无污染和可再生等优点以及高强度、低密度、强韧性、易修饰等物理性质，被广泛应用于生物医药、食品包装和光电材料等领域。最新研究表明，NC材料在油气田开发领域也具有广阔的应用前景，并逐渐引起中外学者的关注。详细梳理了近年来NC在钻井、压裂和提高采收率等方面的研究进展，深度剖析了实际应用中遇到的问题和解决方法，结合近年来对NC分散液、NC高稳泡沫、NC乳液和NC水凝胶的研究，展望了未来NC材料在油气田开发中的应用潜力和发展方向。
2020, 27(2):105-111.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.013
摘要:
为深化油膜驱替机理认识，开展油膜驱替实验。以综合反映乳化速度和乳化量的乳化系数量化表征油水乳化能力。针对实验用低黏和中黏原油，筛选出具有强乳化能力-超低界面张力、强乳化能力-低界面张力和弱乳化能力-超低界面张力3种不同性质的驱油剂，并进行玻璃棒束油膜驱替实验。实验结果表明，对于低黏原油，乳化系数分别为0.667和0.706的强乳化能力驱油剂，不论其界面张力是否达到超低，其驱替效率都约为90%，而乳化系数为0.244的弱乳化能力-超低界面张力驱油剂的驱替效率不足70%；对于中黏原油，乳化系数分别为0.534和0.602的强乳化能力驱油剂，不论其界面张力是否达到超低，其驱替效率都约为83%，而乳化系数为0.258的弱乳化能力-超低界面张力驱油剂的驱替效率不足65%。研究结果表明，油水乳化能力是对油膜驱替起决定作用的性能指标。
为深化油膜驱替机理认识，开展油膜驱替实验。以综合反映乳化速度和乳化量的乳化系数量化表征油水乳化能力。针对实验用低黏和中黏原油，筛选出具有强乳化能力-超低界面张力、强乳化能力-低界面张力和弱乳化能力-超低界面张力3种不同性质的驱油剂，并进行玻璃棒束油膜驱替实验。实验结果表明，对于低黏原油，乳化系数分别为0.667和0.706的强乳化能力驱油剂，不论其界面张力是否达到超低，其驱替效率都约为90%，而乳化系数为0.244的弱乳化能力-超低界面张力驱油剂的驱替效率不足70%；对于中黏原油，乳化系数分别为0.534和0.602的强乳化能力驱油剂，不论其界面张力是否达到超低，其驱替效率都约为83%，而乳化系数为0.258的弱乳化能力-超低界面张力驱油剂的驱替效率不足65%。研究结果表明，油水乳化能力是对油膜驱替起决定作用的性能指标。
2020, 27(2):112-117.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.014
摘要:
海上S油田平面非均质性较强，经过多年聚合物驱开发，平面动用程度差异大，控水增油效果减弱，特别是聚合物驱后剩余油分布复杂，需通过注采井网优化进一步提高油田开发效果。依据海上S油田的沉积相分布特征与实际井网部署的关系，首先在室内建立了包括高、中、低渗透3个区域平面渗透率级差为3的物理模型，并在相同的注采条件下开展了5组不同井排距的物理模拟实验；然后采用油藏数值模拟方法，建立了与室内物理模型相对应的5个渗透率级差条件下油藏地质模型，每个地质模型设计了8个井排距模拟方案，共设计了40个井排距模拟方案。物理模拟实验结果表明：当平面渗透率级差为3时，井排距比为1.8，累积产油量最高，低渗透和高渗透储层2个方向上的驱替压力梯度基本一致，且微电极含油饱和度测试结果表明2个储层均能得到有效动用；通过油藏数值模拟进一步深入分析，得出了不同平面渗透率级差条件下的最优井排距，随着平面渗透率级差增大，最优井排距比也逐渐变大。在最优井排距认识的基础上，通过采用物理模拟实验和油藏数值模拟方法得出，水平井注直井采是最优的注采井网形式。
海上S油田平面非均质性较强，经过多年聚合物驱开发，平面动用程度差异大，控水增油效果减弱，特别是聚合物驱后剩余油分布复杂，需通过注采井网优化进一步提高油田开发效果。依据海上S油田的沉积相分布特征与实际井网部署的关系，首先在室内建立了包括高、中、低渗透3个区域平面渗透率级差为3的物理模型，并在相同的注采条件下开展了5组不同井排距的物理模拟实验；然后采用油藏数值模拟方法，建立了与室内物理模型相对应的5个渗透率级差条件下油藏地质模型，每个地质模型设计了8个井排距模拟方案，共设计了40个井排距模拟方案。物理模拟实验结果表明：当平面渗透率级差为3时，井排距比为1.8，累积产油量最高，低渗透和高渗透储层2个方向上的驱替压力梯度基本一致，且微电极含油饱和度测试结果表明2个储层均能得到有效动用；通过油藏数值模拟进一步深入分析，得出了不同平面渗透率级差条件下的最优井排距，随着平面渗透率级差增大，最优井排距比也逐渐变大。在最优井排距认识的基础上，通过采用物理模拟实验和油藏数值模拟方法得出，水平井注直井采是最优的注采井网形式。
2020, 27(2):118-124.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.015
摘要:
油藏连通性的认识对于制定合理的开发调整方案和提高水驱油藏采收率具有重要意义。基于注采井的生产动态数据，建立一种卡尔曼滤波和人工神经网络相结合的分析方法，对油藏井间动态连通性进行定量表征研究。考虑到注入数据的噪声污染和注入信号在地层传播过程中的时滞影响，分别利用卡尔曼滤波算法和非线性扩散滤波器对注采数据进行预处理，从而减少注采数据对机器学习模型的干扰，提高连通性分析的准确性。基于预处理后的历史注采数据，对以生产井产液量为响应，注水井的注水量为输入的人工神经网络进行训练和参数优化，模拟和挖掘注采系统中的井间连通关系。通过对训练好的模型进行参数敏感性分析，量化油藏井间连通程度。应用所建模型和方法分析了均质、各向异性、包含封闭断层、具有高渗透带的4种典型特征油藏和实际非均质油藏的井间连通性。计算结果与油藏地质特征高度吻合，验证了该方法的实用性，可作为量化注采系统连通状况的有效方法。
油藏连通性的认识对于制定合理的开发调整方案和提高水驱油藏采收率具有重要意义。基于注采井的生产动态数据，建立一种卡尔曼滤波和人工神经网络相结合的分析方法，对油藏井间动态连通性进行定量表征研究。考虑到注入数据的噪声污染和注入信号在地层传播过程中的时滞影响，分别利用卡尔曼滤波算法和非线性扩散滤波器对注采数据进行预处理，从而减少注采数据对机器学习模型的干扰，提高连通性分析的准确性。基于预处理后的历史注采数据，对以生产井产液量为响应，注水井的注水量为输入的人工神经网络进行训练和参数优化，模拟和挖掘注采系统中的井间连通关系。通过对训练好的模型进行参数敏感性分析，量化油藏井间连通程度。应用所建模型和方法分析了均质、各向异性、包含封闭断层、具有高渗透带的4种典型特征油藏和实际非均质油藏的井间连通性。计算结果与油藏地质特征高度吻合，验证了该方法的实用性，可作为量化注采系统连通状况的有效方法。
2020, 27(2):125-130.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.016
摘要:
针对热分解引发剂引发就地聚合凝胶成胶时间过快、聚合体系中活性自由基浓度难以控制的问题，提出将正向与反向原子转移自由基聚合方法（SR&NI ATRP）应用于成胶时间控制。在就地聚合凝胶中加入三氯化铁、配体和氯乙酸钠，可使自由基聚合机理转换成SR&NI ATRP引发机理，从而使活性自由基浓度维持在较低水平，达到延长成胶时间的目的。实验结果表明：在50~80 ℃条件下，使用热分解引发剂的就地聚合凝胶成胶时间小于10 h；相比于乙二胺四乙酸四钠（EDTA四钠）和1，10-菲罗啉（phen），2，2’-联双吡啶更适合充当SR&NI ATRP的配体，在60 ℃条件下，当加入其质量分数为0.05%~0.09%时，可使成胶时间达到25 h以上；另外，通过调整三氯化铁、2，2’-联双吡啶和氯乙酸钠的质量分数，可控制就地聚合凝胶成胶时间为20~40 h，满足就地聚合凝胶深部调剖的要求。
针对热分解引发剂引发就地聚合凝胶成胶时间过快、聚合体系中活性自由基浓度难以控制的问题，提出将正向与反向原子转移自由基聚合方法（SR&NI ATRP）应用于成胶时间控制。在就地聚合凝胶中加入三氯化铁、配体和氯乙酸钠，可使自由基聚合机理转换成SR&NI ATRP引发机理，从而使活性自由基浓度维持在较低水平，达到延长成胶时间的目的。实验结果表明：在50~80 ℃条件下，使用热分解引发剂的就地聚合凝胶成胶时间小于10 h；相比于乙二胺四乙酸四钠（EDTA四钠）和1，10-菲罗啉（phen），2，2’-联双吡啶更适合充当SR&NI ATRP的配体，在60 ℃条件下，当加入其质量分数为0.05%~0.09%时，可使成胶时间达到25 h以上；另外，通过调整三氯化铁、2，2’-联双吡啶和氯乙酸钠的质量分数，可控制就地聚合凝胶成胶时间为20~40 h，满足就地聚合凝胶深部调剖的要求。
2020, 27(2):131-136.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.017
摘要:
为系统研究降黏剂驱这一新的开发方式提高采收率机理，应用单管填砂驱油模型、三维填砂驱油模型和微观玻璃刻蚀驱油模型，测试降黏剂驱的驱油效率和波及系数，并对其原因进行分析。实验结果表明，降黏剂驱通过提高驱油效率和增加波及系数提高采收率。与水驱相比，降黏剂驱可提高驱油效率13%，其机理为：①分散乳化，形成水包油的小油滴，有利于通过狭窄的喉道，降低原油的表观黏度；②降低界面张力，增加毛管数，降低残余油饱和度。同时，降黏剂驱将波及系数由水驱时18.8%提高到39.9%，其机理为：①乳液调驱，分散乳化的原油进入水窜通道，水渗流面积减小、阻力增加，后续注入液进入以前未波及区域；②贾敏效应，降黏乳化小油滴聚并成大油滴堵在孔喉处，周围驱替液转向。研究明晰了降黏剂驱提高采收率机理，为后续开发技术界限研究及现场应用奠定基础。
为系统研究降黏剂驱这一新的开发方式提高采收率机理，应用单管填砂驱油模型、三维填砂驱油模型和微观玻璃刻蚀驱油模型，测试降黏剂驱的驱油效率和波及系数，并对其原因进行分析。实验结果表明，降黏剂驱通过提高驱油效率和增加波及系数提高采收率。与水驱相比，降黏剂驱可提高驱油效率13%，其机理为：①分散乳化，形成水包油的小油滴，有利于通过狭窄的喉道，降低原油的表观黏度；②降低界面张力，增加毛管数，降低残余油饱和度。同时，降黏剂驱将波及系数由水驱时18.8%提高到39.9%，其机理为：①乳液调驱，分散乳化的原油进入水窜通道，水渗流面积减小、阻力增加，后续注入液进入以前未波及区域；②贾敏效应，降黏乳化小油滴聚并成大油滴堵在孔喉处，周围驱替液转向。研究明晰了降黏剂驱提高采收率机理，为后续开发技术界限研究及现场应用奠定基础。
2020, 27(2):137-142.
DOI: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2020.02.018
摘要:
为明确排采过程中煤层气的产出路径，以沁水盆地南部马必东区块3#煤层样品为研究对象，通过煤岩基质岩心与裂隙岩心的并联和串联实验，分析不同组合模式下气体体积流量、岩心渗透率与驱替压差的关系，探究压差作用下煤层气藏的产出机理。实验结果表明，煤层气在排采过程中存在由煤岩基质孔隙向天然微裂隙进而向人工裂隙运移的串联产出路径以及由煤岩基质孔隙+天然微裂隙+人工裂隙共同产出的并联产出路径。串联产出路径中气体产出主要受煤岩基质渗透率的影响，并联产出路径中气体产出主要受人工裂隙的影响。并联产出路径的等效渗透率远高于串联产出路径的等效渗透率。当岩心两端压差由4.5 MPa降至2 MPa时，并联产出路径的等效渗透率由串联等效渗透率的30倍降至16倍。因此，在煤层气井的排采过程中，需进一步考虑并联产出路径中煤层气的产出。
为明确排采过程中煤层气的产出路径，以沁水盆地南部马必东区块3#煤层样品为研究对象，通过煤岩基质岩心与裂隙岩心的并联和串联实验，分析不同组合模式下气体体积流量、岩心渗透率与驱替压差的关系，探究压差作用下煤层气藏的产出机理。实验结果表明，煤层气在排采过程中存在由煤岩基质孔隙向天然微裂隙进而向人工裂隙运移的串联产出路径以及由煤岩基质孔隙+天然微裂隙+人工裂隙共同产出的并联产出路径。串联产出路径中气体产出主要受煤岩基质渗透率的影响，并联产出路径中气体产出主要受人工裂隙的影响。并联产出路径的等效渗透率远高于串联产出路径的等效渗透率。当岩心两端压差由4.5 MPa降至2 MPa时，并联产出路径的等效渗透率由串联等效渗透率的30倍降至16倍。因此，在煤层气井的排采过程中，需进一步考虑并联产出路径中煤层气的产出。
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