天然气饱和度对岩石弹性参数影响的数值研究

基于三维数字岩心,对岩石的弹性模量、纵横波速度、拉梅常数、泊松比等参数随不同含气饱和度变化规律进行数值研究。研究结果表明岩石的含气饱和度对横波速度影响不大,含气饱和度的增加将引起横波速度的缓慢增加。岩石的拉梅常数、泊松比、纵波速度、弹性模量和纵横波速度比随含气饱和度的增加而减小,当含气饱和度较低时,它们随含气饱和度增加急剧降低。将各弹性参数随含气饱和度的变化率进行比较,发现对天然气饱和度变化最敏感的参数是拉梅常数,其次是泊松比、体积模量和纵横波速度比等。该研究有助于选取对天然气饱和度变化敏感的参数计算储层的含气饱和度,从而提高计算精度。     

分形测井解释方法研究

将欧氏空间的体积概念在分形空间作适当推广，提出了岩石分形体积模型，并在此基础上推导了岩石分形体积模型的测井响应方程，给出了非均质地层孔隙度的计算方法。同时，利用分形理论的幂定律，对泥质含量、含水饱和度和渗透率等参数的计算公式作了改进，可以更好地适应非均质地层参数的计算。实际测井资料处理结果表明，用分形测井解释方法计算的地层参数精度比常规方法的高。     

气测全烃校正计算储层含气饱和度方法及其在渤海油田的应用

砂砾岩储层和高显示水层的含气性评价是近年渤海油田勘探面临的难题,分析认为,地下破碎岩石含气量间接综合了储层渗透率、孔隙度、含气饱和度等关键参数,系石油与天然气勘探中的一项重要参数。基于定量脱气器所脱出的气测全烃与地下破碎岩石含气量有较好的相关性,在忽略井口气体逸散的前提下,对钻井液脱气效率进行了研究,通过理想气体状态方程和钻井参数校正,计算地下单位岩石体积含气量;通过与测井孔隙度数据结合应用,得出由气测全烃计算的储层含气饱和度。该方法克服了电法计算的缺陷,有效避开了地层水矿化度、计算参数难以确定等对电阻率的影响,可更准确地评价特殊储层含气性,初步实现了录井含气饱和度的定量化计算。     

基于地层弹性模量建立含气饱和度模型

基于弹性模量定量地计算地层的含气饱和度，可以提高利用测井资料对储集层进行评价的能力。由阵列偶极子声波测井得到的纵波、横波速度信息可以计算出岩石弹性模量参数。根据Gassmann方程所描述的低频情况下饱和流体岩石的体积模量和剪切模量间的关系，建立了含气饱和度与地层含气、100％含水和干岩石情况下体积模量、剪切模量的关系方程，进而得到基于地层弹性模量的含气饱和度计算模型。基于该含气饱和度计算模型中各个参数的计算方法和计算流程，编制了处理模块并对现场资料进行了处理解释，其结果与配套的试油和气测资料具有很好的一致性，说明是一种提高含气储集层解释精度的有效方法。图2表1参14     

塔巴庙区块上古生界低渗透砂岩气层测井解释技术

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙区块上古生界砂岩天然气储层具有低孔低渗特点，岩石固相部分对测井信息的贡献远大于天然气对测井的影响，增大了储层物性和含气性解释的难度，根据岩心刻度测井的思路，通过多元统计等标定方法，建立了解释岩性剖面和计算储层孔隙度，渗透率的测井解释方程；从储层岩石和孔隙结构入手，通过岩－电关系的综合分析，采用动态法确定胶结指数m和饱和度指数n。按照孔隙度大于5％，5％－10％和大于10％的3个区间，分别求取m,n值，提高了阿尔奇方程计算含气饱和度的精度，并根据岩心分析资料，建立了束缚水饱和度的关系式，在储层参数求取的基础上，探索了利用岩石力学参数，测井参数和气测参数的交会方法进行了气层识别，取得良好效果。     

油藏中石油热解成气过程中体积及压力的变化

随着油藏埋深加大，温度升高，其中的石油转变成热解天然气。在热解过程中对氢的平衡研究表明，一桶石油可产生约85m^3天然气（标准温压条件下）。此外，还有石墨残余物沉积。如果石油、热解天然气及石墨残余物三者之间的体积关系和天然气在孔隙水中的溶解度数据及气体的非理想性以数Z结合起来，那么任何程度的热解压力都可以计算出来。计算表明，在孤立性好的体系中，压力可以变得很大，能相当大的超过岩石的负载，导致岩石产生裂隙，压力上，天然气漏失。大约仅1．0％的石油裂解之后，压力就可达到岩石静压力梯度（22．6千帕／米）。如果油藏气体系保持开放（也就是在水静压力下），且起始时充满石油，后来裂解成天然气，那么大约75％的天然气将漏失掉，或油藏的容积必须有效地增大。例如，以向下移动气－水界面的方式增大容积。     

声波全波列测井资料的处理方法及应用

为了准确有效地提取纵波、横波及斯通利波，对全波列资料做预处理时使用了去除坏波、杂波区＂归零技术＂和频率域滤波技术，在此基础上可以精确地计算岩石弹性参数，进行井中地层应力分析，确定最大、最小安全钻井泥浆比重，研究地层岩石强度、地层破裂压力。结合常规测井，声波全波列资料可以定性识别裂缝，利用天然气判别指数曲线可以快速、有效识别天然气储层。     

岩石冲击开裂试验峰值压力和加压速率计算模型

岩石冲击开裂模拟试验装置的主要加栽参数与爆燃药爆燃基本相当，完全可以模拟炸药爆燃加栽环境。根据动量和能量守衡原理及岩石冲击开裂模拟试验装置的工作原理，建立了岩石动态损伤峰值压力和加压速率计算模型。理论分析表明，落物的质量、自由落体的高度、液体压缩系数和模拟井眼体积等参数是影响冲击作用下流体第一个脉冲增压值的关键因素；自由落体的高度、液体压缩系数、内活动柱塞面积和模拟井眼体积等参数是影响冲击作用下流体第一个脉冲平均加压速率的关键因素。根据16次厚壁筒钢材试样试验结果修正了计算模型，修正计算模型的计算结果与试验结果相比增压值和平均加压速率的平均相对误差分别为2．56％和4．04％，表明计算模型具有较高的精度，同时44次岩心冲击开裂试验结果也验证了计算模型的准确性，对指导试验装置的应用具有重要作用。     

石油裂解成天然气过程中储层体积和压力的变化计算

随着理深加大和温度升高,储层中的石油将热解成天然气.在此过程中,一般每桶石油约产生85m~3的天然气(标准温度和大气压下),和少量碳残渣。如果将油、气和破残渣体积之间的关系同孔隙水气溶解性和非理想气体的Z系数结合考虑,那么热解各个阶段的储层压变化均可计算。计算结果表明,对封闭系统的储层来说,压力很可能会超过岩石的承载力。因此,在石油热解成天然气过程中,储层肯定破裂,释放应力和天然气。岩石破裂的静水压力样度为22.4kPa/m,一般储层只有约1.0％的石油裂解后可发生破裂。如果储层处于开启状态(静水压条件),且最初充填的石油不断地裂解成天然气,则这样形成的75％的天然气被散失掉,否则储层体积必须明显增大,如气-水界面下移等。     

公山庙构造岩石力学参数的测井计算

岩石力学参数包括泊松比、三个强度、三个模量等。准确计算岩石力学参数对油气田钻井、完井、开发工程等有着至关重要的作用。现今求取岩石力学参数的方法有两种，一是通过岩石力学实验测定，二是由测井资料计算得到。本文基于岩石力学三轴实验结果，利用测井资料计算了公山庙构造多口井的沙溪庙一大安寨组地层岩石力学参数，阐述了测井计算岩石力学参数的关键点和应注意的问题。研究表明，用测井资料计算该套地层的岩石力学参数是有效的，可以满足油气井工程的需要。     

超深井长裸眼井底放空井漏失返桥接堵漏工艺技术

Wh-1X井φ215.9 mm井眼井底6828 m（裸眼长1178 m）处溢流压井压开的压裂缝、侧钻井眼井底7114.65 m（裸眼长1464.65 m）放空处的洞穴裂缝均导致钻井液失返井漏,需井底堵漏。研究认为,砂泥岩互层的长裸眼井底桥接堵漏,要消减钻具在裸眼段对井底实施桥堵压开上部薄弱地层造成的卡钻风险,就要建立全裸眼井筒承压理念。首先钻具在技术套管内对井底以上的薄弱地层进行桥堵提高承压,然后钻具再进裸眼对井底进行堵漏,并配合使用旋转控制头技术措施消减卡钻风险。研究认为,桥堵材料的级配及使用浓度存在严重的缺陷是导致原井眼多次桥堵失败的根本原因,裂缝及洞穴裂缝桥接堵漏要取得成功,桥堵浆堵漏材料的级配和浓度必须满足头等尺寸材料的大尺寸和高浓度、种类多样的次等尺寸材料梯度匹配及合理浓度、高的桥堵浆总浓度这3个条件,缺一不可。畅通的井眼通道对桥堵浆稠塞顺利到达漏层位置很重要。采用以上技术和原理,侧钻井眼通过2次钻具在套管内桥堵堵住了5650~5668 m、5830~5842 m、6279~6288 m三个漏层,一次钻具在裸眼内桥堵堵住了6644~6649 m及7114.54~7114.65 m井底放空段2个漏层,共计堵住了5个漏层,恢复了钻井作业并成功建井。      

孔雀1井剖面地球化学特征与烃类的垂向运移

利用从钻井岩屑中获取的烃类气体地球化学信息,分析了孔雀1井烃类气体的来源及其纵向上的变化规律、运移方式、运移方向等,指出该井志留系储集层聚集了下古生界烃源岩生成的天然气,气藏中的天然气以扩散和渗透方式发生了垂向上的运移,这种运移一直可以追索到地表。认为孔雀河斜坡具有寻找天然气的潜力和前景,该地区的地表油气化探方法应选择直接烃类法。     

乐东气田非烃类气层的测井识别

莺歌海盆地的乐东气田储层埋深较浅,主要目的层是第四系乐东组,埋深在950～1 300 ｍ。该气藏的气体组分除了以甲烷为主的烃类气外,还存在大量的二氧化碳等非烃类气体。如何区分烃类气体和二氧化碳气体并对它们的含量作出评估,这对天然气的测井评价工作提出了新的挑战。为此,从测井资料入手,首先识别烃类气和非烃类气储层,再根据研究区内烃类气储层与非烃类气储层在测井响应特征上的差异,利用交会图技术将这些差异体现出来,可以定性判断烃类气层与二氧化碳气层;同时,运用地层组分分析模型和最优化理论,使用多条件约束来计算烃类气体和非烃类气体的相对含量,从而达到定量识别气层类型的目的,以指导油气田的勘探开发作业。实际应用结果表明,参加检验的天然气储层中,79%的层计算烃类气相对含量与实测结果绝对误差在20%以内,证明所确定的非烃类气层常规测井定量解释方法在该区应用效果良好。     

气体钻井钻柱动态应力特征

气体钻井的循环介质为气体,黏滞效应远小于泥浆,因此气体钻井钻柱的失效情况比较严重。针对具有超细长比特征的全井钻柱,加入钻柱与井壁的碰撞模型,运用有限元节点迭代法,通过对碰撞冲击应力条件下气体钻井与泥浆钻井的动力学特性分析对比,探讨了气体钻井钻具的失效机理。分析表明,气体钻井的涡动频率和涡动速度明显高于泥浆钻井,气体钻井时钻柱与井壁的碰撞更为频繁且冲击应力比泥浆钻井更大,成为导致其钻柱失效的主要因素之一。     

膏盐岩地层地质特征与录井技术

石油勘探实践和研究结果表明，许多油气藏的形成都与膏盐岩地层有关，也常与膏盐岩地层伴生，成功钻穿膏盐岩地层是钻井难题之一，录井技术成为钻进安全监测、膏盐岩地层准确预报的重要手段。针对上述情况，介绍了膏盐岩地层的主要类型、沉积模式以及与油气的关系，归纳总结了膏盐岩地层的录井技术经验，包括：在随钻录井过程中熟悉地质设计与邻井资料；在没有预测钻遇膏盐岩地层的情况下，通过钻井液中Cl^-的变化判定是否钻遇膏盐岩地层；预计钻遇膏盐岩地层时，使用饱和盐水钻井液；钻遇膏盐岩地层后观察盐岩是否以岩屑形式返出；同时，把握膏盐岩地层的岩性、岩性组合、层位、顶底界和厚度是非常重要的。通过S1井实例分析，论述了在膏盐岩地层中钻进时，防卡、防漏是录井人员监测和预报的重点。     

河坝1井复杂地层钻井完井技术

河坝1井是川东北地区的一口重点区域探井，完钻井深6130．00m。该井地质情况非常复杂，上部陆相地层高陡构造倾角大，坍塌严重；下部海相地层含多套压力系统，且存在含硫化氢的超高压天然气层、盐水层、盐膏层以及易漏失地层等，在钻井施工中出现多次井壁严重垮塌、井漏、喷漏同存、气侵，甚至出现卡钻等井下复杂情况和事故。深部井段由于钻井液密度高．钻井周期长，不但给钻井液的维护和处理带来了极大的困难．而且造成钻具、套管磨损严重。河坝1井采取了优选钻具组合、钻井参数、钻井液体系以及水泥浆体系等技术措施，并采用了系列钻井新工艺、新技术．历时1241．96d．钻至设计井深，发现了两个高压气层及数个含气层。详细介绍了该井钻井作业中存在的技术难点及采取的技术措施。     

南堡凹陷深层火山岩天然气成因与成藏模式

南堡凹陷深层火山岩油气藏具有较大勘探潜力,其天然气以烃类气体为主,甲烷含量主要在70%～90%,重烃含量在4%～27%,为湿气;非烃含量较低。天然气中甲烷碳同位素主要分布在−35‰～−43‰,乙烷碳同位素主要分布在−28‰～−24‰。这些天然气相当于有机质在镜质体反射率 R_o为 1.0%～1.5%阶段形成的天然气,为烃源岩在成熟-高成熟阶段生成的油型气,与凝析油或原油伴生,因此天然气碳同位素偏重。南堡凹陷深层火山岩天然气以凝析气为主,结合单体烃碳同位素,对天然气和伴生凝析油的成因与来源进行了分析,结果表明,南堡凹陷深层火山岩油气同源,沙河街组一段（简称沙一段）以下天然气主力源岩主要为沙河街组三段（简称沙三段）烃源岩,以凝析气为主;沙一段及以浅地层天然气主力源岩主要为沙一段烃源岩,以油为主。沙一段厚层泥岩是一套优质烃源岩,处于生烃高峰,同时形成烃浓度封闭,又是区域优质盖层。这些来自于凹陷深部烃源岩生成的高成熟油气,主要通过继承性发育的深大断裂运移到火山岩复合岩性圈闭中聚集成藏,火山岩油气成藏受火山岩单体和火山岩相双重控制。     

天然气在中国大陆科学探索井的发现及其科学意义

中国大陆科学探索井中科1号井在476m、869m、l935m发现了有可能是深源气的CH4、C02和He的高异常，可以肯定地说，它们是非生物成因的气体，是无机成因气。在变质岩地区和层段发现的无机成因天然气有重要的科学意义，已成为油气无机成因说的佐证。建议中科l号井这一重大课题吸纳石油地质学家和地球化学家参与，使该井随钻取样和录井工作更为全面系统，兼顾无机油气勘探方面的探索与研究，积累宝贵的数据和经验，以利于我国油气勘探事业的发展。     

东营凹陷深层沙河街组天然气生成动力学研究

对东营凹陷北部的民丰、胜坨和利津等地区深部地层的地球化学特征进行了分析,结果表明该地区发现的天然气可能来源于沙河街组沙四段高成熟烃源岩在渐新世形成的"古油藏".根据各深洼和"古油藏"埋藏史特征,利用烃源岩和原油生气模拟实验得到的活化能等动力学参数,给出了天然气生成量与地质年代的数量关系,明确了民丰洼陷天然气藏的形成过程.鉴于中国东部断陷盆地的深层天然气勘探潜力大,因而该文对深层天然气勘探具有一定的指导意义.     

青藏高原羌塘盆地油气资源潜力分析

通过青藏高原羌塘盆地烃源层评价、富烃源岩沉积环境及有机相、热演化、生烃史研究和生油气量估算、综合评价排序,结合地质条件综合研究,认为羌塘盆地中部(特别是南、北羌塘坳陷的中部)侏罗系布曲组(J₂b)—夏里组(J₂x)生储盖组合是大中型轻质油气田或凝析气田勘探最有利的地区和目的层,其泥页岩类和灰岩类有机质丰度相对高,发育有好—很好烃源岩,以红藻有机相和混源有机相为主,多正处于成熟中晚期阶段,具有二次生烃过程,生烃强度高,总生烃量和轻质油气量大。羌塘盆地中部(特别是北羌塘坳陷中部)三叠系肖茶卡组及中下侏罗统的生储盖组合是大型或特大型气田最有利的勘探地区,其泥页岩有机质丰度高,发育有好—很好烃源岩,以红藻有机相和混源有机相为主,已经处于过成熟阶段,生烃强度很高,总生气量巨大。