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在油气成因理论研究以及新型能源的研制和开发领域中,氢气都占有极其重要的地位。在含油气盆地、构造活动带、地热区和火山岩区都已经发现富含氢气的天然气藏。研究表明,这些天然气中氢气含量极不均一,而且其同位素D值远远高出一般天然气中烷烃的氢同位素D值;这些氢气主要来源于幔源氢气、高温下H₂S或CH₄的分解、水岩反应和水在辐射作用下的分解等。由于其较强的还原性,深部的氢气在上升的过程中也可以与盆地的流体或岩石发生反应,促进烃源岩生烃或者改善已形成油气的品质。氢气也可以作为工业原料或新型燃料直接应用。     

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尕斯库勒油田是柴达木盆地最大的油田，其中包含深层E₃1油藏和浅层N₁—N₂1油藏。利用油藏地球化学方法研究油藏中的油气运移，对于认识其成因具有重要意义。对这两个油藏的16个原油中含氮化合物进行了分离和GC—MS分析，研究了中性含氮化合物的运移分馏效应，探讨了油气运移问题。结果表明，原油中性含氮化合物的运移分馏效应显著，其运移分馏特征指示了E₃1油藏油气充注点位于构造中北部的东、西两翼，并向南、北两端方向运移；N₁—N₂1油藏北区油气从东部和南部注入，并向西部和北部方向运移。根据油气运移方向认为，两个油藏的原油都来自茫崖凹陷和尕斯断陷；但是，由中性含氮化合物总丰度在两个油藏之间的差异可知，它们具有不同的油源。     

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沁水盆地煤岩样品高温高压变形实验结果表明,不同煤级的煤岩,在其相同的实验条件下,煤岩强度即表现出一致性又显现出差异性。而在不同的实验条件下，对于煤岩强度的影响，温度效应要高于压力效应。在一定的温压条件下（300 ℃/300 MPa），中煤级煤应力强度低于高煤级煤的应力强度；高煤级煤惰质组含量低的煤岩应力强度最小。煤岩的脆—韧性转变发育于200 ℃/200 MPa和300 ℃/300 MPa之间，此时煤储层的孔隙率在减小，同时产生了一些裂隙，增加了煤储层的渗透性。文章试图结合煤岩显微组分、渗透率和比表面积等测试结果，探讨煤岩变形与储集性能的关系。     

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煤基质收缩使储层裂隙孔隙度和渗透率发生很大变化，目前的研究方法普遍存在测量费用昂贵和计算误差大的问题。文章基于固体变形理论与固体表面能理论，建立了一个新的煤基质收缩变形对煤裂隙渗透率和孔隙度影响的数学模型，消除了直接用煤体收缩系数来计算煤裂隙孔隙度和渗透率所引起的误差。研究结果表明，煤基质收缩引起裂隙渗透率变化经历了一个先降低后升高的趋势；裂隙的渗透率增大与储层压力的降低呈对数变化关系；煤层气中Langmuir体积大的气体所占的相对密度越大，解吸后煤储层裂隙的孔隙度和渗透率的变化越大。最后，通过实例计算分析对比，模型能准确合理地反映煤基质收缩变形对煤裂隙渗透率和孔隙度变化的影响。     

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文章通过建立理论模型，对压力变化后的气藏孔隙度、含水饱和度、束缚水饱和度和可动水饱和度进行理论上的研究，并对实际岩心进行数据分析。研究发现，在气藏的开采过程中，随着气藏压力的降低，气藏含水饱和度逐步上升，束缚水饱和度也随之上升；但是，含水饱和度的上升速度大于束缚水饱和度上升的速度，这就造成了一部分束缚水解放出来变成可动水，这些可动水将会对气藏的开采造成重要的影响。     

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煤层气主要以吸附状态赋存在煤岩基质中，只有当储层压力降低后才可以从基质中解吸出来，煤岩裂隙或割理中多被水充满，而裂隙与割理是煤层中的主要运移通道，煤层气需要通过排水（裂隙或割理）降压（煤岩储层）方式才得以采出，故煤层气的产量受煤岩性质、压力水平和两相渗流特征等多种因素的影响。文章分析认为，影响煤层气井单井产量的主要因素包括煤岩渗透率、孔隙度、吸附能力、含气量、临界解吸压力、相对渗透率等；为提高煤层气井单井产量，必须通过洞穴完井、压裂改造或水平井等方式，改善井底渗流条件，有效地降低井底流压，扩大压力波及范围，增加有效解吸区，扩展两相渗流区范围。为实现煤层气的规模开发，必须深化认识储层特征，结合地质实际，选择合适的开发技术。     

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在煤层气勘探开发中，煤层储集性能的评价对煤层气储量、产能的预测至关重要，将直接影响钻探成功率和勘探开发成本。以往对煤层储集性能的评价主要依靠其孔隙度和渗透率的直接测定。但由于煤层易碎，完好的在钻井中很难得到。因此对井下煤层储集性能的评价比较困难。此外，孔隙度和渗透率测定的费用也较高。根据扫描电子显微镜观察和统计分析，灰分充填煤层中的孔隙，影响煤层的储集性能，而且煤层灰分产率与孔隙度之间存在线性关系，当灰分产率增高时孔隙度降低。因此，可以根据灰分产率预测煤层储集性能和非均质性。灰分产率的测定用样少，极易获得，而且费用很低。因此，这种方法在煤层储集性能的评价中是十分有用的。     

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煤层甲烷在煤储层中的储集及渗流与常规天然气大不相同，其影响因素多样而复杂。 影响煤层气产量的主要因素是煤层渗透率、煤层厚度及含气量。大量煤层气井生产实践证明，含气量是影响产量的物质基础，而渗透率是影响产量大小的控制性因素。煤层含气量与煤层厚度及埋深一般有正相关关系，而渗透率一般随埋深增加而减小。用产气潜能与产气能力将更全面地反映含气量及渗透率对煤层气井产量的影响。把含气量引入达西流产量公式也许能更真实地反映甲烷气体在煤储层中流动产出的特征。     

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应用化探方法预测CO₂气藏是油气地球化学领域新的研究课题。根据气体的微渗漏理论。按照一定的网度、均匀布置观测点，选择岩性一致的沉积物采取土样和浅层承压水样，经过现场处理与保存，分析测试不同赋存状态的CO₂与伴生物作为找气的指标。通过数据处理，在区域地球化学背景衬托下，于已知CO₂气藏上方获得清晰的异常，指标含量高、衬度大。不同指标的异常范围叠合好，异常范围略大于气藏的面积，说明化探指标组合是有效的。应用判别分析方法在未知区圈定的异常，位于断裂带及其伴生的火山口上，并同三维地震确定的圈闭构造吻合。为本区CO₂气体勘探提供了有利靶区。     

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基于吐哈盆地与粉河盆地（Powder River Basin）的煤层气地质资料，探讨了两盆地地质构造演化特征，对比分析了两盆地煤阶、煤岩、煤质、含气量及饱和度等物性条件，指出了吐哈盆地与粉河盆地在煤层气含量构成、渗透率及水文地质条件等方面的差异。     

鄂尔多斯盆地神木地区上古生界盖层物性封闭能力研究

通过对神木地区上古生界泥质岩排替压力、孔隙度、渗透率、比表面积、扩散系数、微观孔径等物性封闭参数研究，表明石千峰组物性封闭能力最强，下石盒子组的盒8、盒7次之，上石盒子组的盒1对烃类向上运移也起着很重要的封闭作用。因此对神木地区盒8、盒7、盒1的物性封闭资料进行平面评价，从而寻找出对石千峰组成藏有利的三类区域：一类分布在榆林及研究区的东南部一带，二类分布在神木及横山一带，三类分布在研究区西北角一带：     

煤储层渗透率模拟——以沁水盆地太原组为例

渗透率是评价煤储层渗透性的重要参数,通过对割理、有效应力、埋深等煤储层渗透率影响因素的数值模拟研究,结果表明,割理的发育程度决定了煤储层的渗透性,割理的闭合、开启程度又受到应力场的控制。     

镁质晶须对油井水泥石力学性能的影响

为提高油井水泥石强度,选用镁质晶须MBW为增强剂,研究了MBW在不同掺量下对水泥浆体的基本性能及水泥石力学性能的影响,并通过XRD、MIP及SEM等表征方法进行了探讨。结果表明,油井水泥中掺入1%~5%的镁质晶须后,其浆体密度及凝结时间基本不变;流动度随晶须掺量的增加而降低,通过加入减阻剂USZ来改善;水泥石的抗压强度、抗折强度随晶须掺量的增加得到明显提高,当晶须掺量为4%时,80℃下水泥石1、3、7和28 d抗压强度比净浆水泥石分别提高8.3%、15.4%、21.5%和18.8%,抗折强度分别提高9.4%、19.4%、13.1%和0.3%。镁质晶须属于惰性微填料,可填充水泥石内部的有害孔隙,增加水泥石密实度,同时作为微纤维,在水泥石内部通过桥连、拔出、剥离、折断等作用机制起到对水泥石增强增韧的双重功效。     

基于生产数据分析的沁水南部煤层渗透性研究

沁水盆地南部是我国煤层气勘探开发的最热点地区,在我国率先实现了煤层气开发的商业化。煤层气开发的主要目标为3号煤层和15号煤层,单井产气量一般在2 000～5 000 m³/d之间,注入/压降试井测试煤层渗透率多在1.0×10^-3μm²左右。在对不同区块煤层气井生产数据分析的基础上,借助历史拟合的方法对试井测试的煤层渗透率进行修正,修正后的煤层渗透率为（0.47~3.95）×10^-3μm²,是试井测试渗透率的6.76倍,修正后的渗透率与煤层气井产气量呈正相关关系。综合分析认为沁水盆地南部煤层渗透性优越,潘庄-端氏一带煤层渗透性最好。     

改性碳纳米管对水泥石力学性能的影响

为满足储气库和高压油气井对水泥石力学性能的要求,优选了改性碳纳米管TNIMH4(—OH)和TNIMC6(—COOH)。考察了他们对水泥浆综合性能及水泥石力学性能的影响。通过抗压强度实验可知,掺入0.01%的TNIMH4能使水泥石强度增加4.32%;掺加0.07%的TNIMC6能使水泥石强度增加19.18%,当TNIMC6与TNIMH4加量相同时,添加TNIMC6的水泥石强度大于添加TNIMH4的水泥石强度。通过三轴岩石力学实验可知,添加TNIMC6的水泥石的三轴抗压强度比空白组增加了41.21%,弹性模量由3 692.5 MPa增加到4 366.5 MPa。通过扫描电镜观察发现,低加量的碳纳米管能在水泥石中较好地分散,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管在水泥石中开始出现团聚现象,增大了水泥石的不均质性,影响水泥石的强度。     

高煤阶煤的吸附特征分析

利用沁水盆地煤层气相关资料和煤层气等温吸附实验方法,对高煤阶煤吸附特征及其影响因素进行了分析：分析表明：煤吸附能力受温度和压力综合作用影响,煤中水分含量的增加降低了煤岩的吸附性,兰氏压力在一定条件下随镜质体反射率的增大而增大,并认为煤阶和显微组分是影响沁水盆地高煤阶煤吸附特征的主控因素。     

基于分形理论的煤储层水力压裂裂缝数值模拟

根据多孔介质孔隙度及水力强化过程中裂缝扩展的分形特征,建立了分形煤储层宏观物性参数孔隙度与渗透率的理论关系模型,以及水力致裂过程中煤岩断裂韧度、压裂液滤失系数的分形计算模型。基于此,在拟三维压裂裂缝扩展模型的假设条件下,构建了基于分形理论的煤层水力压裂裂缝扩展模型。以郑庄区块8口评价井为参考,应用构建的分形模型对压裂裂缝几何参数进行了计算。计算结果表明：郑庄区块水力压裂裂缝缝长一般为106.8～273.1m,缝高一般为3.6～12.7m。通过与不同模型的计算结果相比较,发现该模型预测结果更接近于实测值,一定程度上反映了该模型的适用性。     

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煤的吸附性能与能力是煤层气资源可采性评价和指导煤层气井排采生产的关键技术参数,等温吸附数据测定的准确性直接关系到煤层气开发项目的成败和煤层气产业的发展。通过对4种不同变质程度的煤,在不同压力下进行的等温吸附实验结果分析,认为在8 MPa压力下,各煤级煤吸附基本达到饱和。还分析了压力对测定结果影响的原因,确定了实验的最佳条件,为预测深层煤层气吸附特性提供了实验基础数据。     

流体介质对高速涡轮钻具力学性能影响研究

提高涡轮钻具的力学性能一直是涡轮钻具研究的主要内容。为此,以178 mm高速涡轮钻具为原型,在台架试验的基础上,利用CFD方法,研究了不同介质密度、不同介质黏度对涡轮钻具力学性能的影响。研究和试验结果表明,随着介质密度的增加,高速涡轮钻具的压降、工作转速对应的扭矩及输出功率均会增大,介质黏度的改变对高速涡轮钻具的扭矩和输出功率基本无影响。在进行涡轮钻具设计时,应该考虑其对流体介质物理性质变化的适应能力,合理设计工作转速范围。现场使用涡轮钻具,当钻井液密度、黏度发生改变时,应注意调整泵压、钻压以保证最佳工况。