自进式旋转射流钻头破岩效果

利用有限的排量实现高效的破岩效率并尽可能增大径向水平井眼的延伸能力是实施新型径向水平井技术的关键,射流钻头的性能是该关键技术要解决的首要问题。在多孔射流钻头的基础上,设计研制了自进式旋转射流钻头,分析了其工作原理,并通过试验对自进式单孔旋转射流钻头、自进式单孔直旋混合射流钻头、自进式多孔旋转射流钻头以及自进式多孔直旋混合射流钻头随时间、射流压力和喷距的破岩钻孔规律进行了研究。研究结果表明:当喷距范围为9~12 mm、射流压力为20~35 MPa时,在相同的射流压力和喷距条件下,自进式多孔直旋混合射流钻头的破岩效果优于自进式多孔旋转射流钻头,其中1+4孔的多孔直旋混合射流钻头的破岩效果最好。设计得到的新型射流钻头可以提高径向水平井的钻进速度。     

旋转磨料射流套管开窗预测模型及应用

套管开窗径向水平井技术有助于提高低渗透储层的油气采收率,旋转磨料射流套管开窗方式是该技术新的发展方向,套管开窗直径和开窗深度是评价开窗效果的2个重要指标。由于无法实时监测井下开窗过程,需对开窗效果的预测进行研究。但套管开窗效果与旋转磨料射流参数之间存在复杂的非线性关系,使得传统预测方法的精度偏低。为此,文中提出了一种基于基因表达式编程建立套管开窗预测模型的新方法。通过遗传编码、遗传操作和适应度评估,建立了开窗直径和深度的直观数学表达式预测模型,利用套管开窗综合实验结果对该方法的准确性、实用性进行了验证。结果表明:该方法的预测精度较高,与检验样本相比,开窗直径和深度的平均误差分别为5.5%和4.4%;将预测模型的计算结果与套管开窗综合实验结果相比,开窗时间的误差为6.1%,开窗直径的误差为4.5%。因此,基因表达式编程算法能够更精确地推导出反映实际数据的最佳拟合函数,建立的预测模型可用于指导旋转磨料射流套管开窗现场施工。     

自进式高压水射流破岩数值模拟分析

针对应用于开发低渗透性、裂缝性和薄储层等油气藏的高压水射流技术,基于推导的水射流破岩的临界速度,设计了一种用于油田井下破岩的自进式高压水射流喷头,并应用湍流模型对喷头内部的水射流流场进行数值模拟分析,应用动力学模型对水射流破岩过程进行数值模拟分析。结果表明,入口压力30MPa时,喷头产生的水射流达到了破岩所需速度,能够实现破岩,并且破岩产生的破碎坑的内切圆直径大于喷头的最大外径,可实现自进式破岩,而且破岩过程中水射流速度是"脉动下降"的。这也说明所设计的喷头用于破岩是可行的,这种设计方法、建模方法和数值模拟方法在分析高压水射流破岩方面是可行的。     

气井水力旋转射流清砂技术及其应用

在不同阶段、不同井况的井筒清洁施工作业中,虽然现有的常规水力冲砂、机械捞砂、化学解堵3大类井筒清洁技术取得了较好的应用效果,但由于各项工艺技术和工具自身的局限性,不能完全满足目前低压气井清砂作业的需要。为此,研制了带整体式旋转喷头和具有滤水、防挂卡功能的大直径沉砂筒的水力旋转射流清砂工具,形成了低压气井水力旋转射流清砂工艺技术。现场应用结果表明：在井下建立了局部循环,漏失量小,对产层回压小;作业管柱不受限制;沉砂筒长度可根据需要任意组合,一次捞获量大;能彻底清洁井筒和近井地带产层裂缝,从根本上解决了井下沉积物的堵塞问题。     

脉冲射流式液动冲击工具的研制及现场应用

目前,对于水力脉冲射流的研究主要集中在脉冲流场及其作用效果等方面,而在液动冲击与脉冲射流协同破岩方面则还是空白。为此,基于脉冲射流相关理论,将液动冲击提速与脉冲射流协同破岩有效结合起来,分析其工作原理与实现条件,研制了脉冲射流式液动冲击钻井工具,并通过室内试验和现场实验验证了该工具的破岩能力。结果表明:(1)冲击体质量小于60 kg时,该工具能够运行;(2)液动冲击与脉冲射流协同作用下的钻具组合破岩能力明显优于其他钻具组合的破岩能力,在水平钻进过程中,其提速效果更明显;(3)冲击效果由冲击体的质量和冲击频率决定,质量为30 kg的冲击体的冲击效果更好;(4)脉冲射流越大,其破岩能力越强,减小工具喷嘴的直径能够增大脉冲射流;(5)液动冲击对高硬度岩石的破碎具有更明显的加速效果,对于胶结程度较差的岩石,通过增大脉冲射流,可更大幅度地提高破岩速度。现场应用效果表明,液动冲击与脉冲射流协同作用下的钻具组合的机械钻速为2.52 m/h,较之于常规钻具组合,该工具平均提速可达72.5%。结论认为,该工具为解决深井与水平井钻进速度慢、压持效应明显与岩屑清理困难等问题提供了新的思路。     

碳酸盐岩烃源岩生烃增压规律及其含义

碳酸盐岩由于成岩-固结早,烃源岩排烃的动力主要是水热增压和生烃增压。通过碳酸盐岩烃源岩不同有机碳含量样品温、压关系的模拟实验,建立了增压值与温度的数值关系模型。实验结果表明,碳酸盐岩烃源岩生烃过程中生烃增压值远高于水热增压值。碳酸盐岩烃源岩排烃动力的大小主要受烃源岩有机质丰度和温度的影响。对于同一烃源岩来说,随着热演化程度增高,生烃增压值迅速增大;当热演化程度相当时,生烃增压值与样品的有机碳含量成正相关关系。若烃源岩有机碳含量过低,烃源岩产生的生烃增压值不足以有效地把烃类排出烃源岩。由于碳酸盐岩烃源岩中含水量通常很低,则生烃增压特别是生气增压对排烃而言更为重要。因此,碳酸盐岩烃源岩遵循生烃-增压-超压-压力释放-排烃的动力学模式。     

Properties and testing of a hydraulic pulse jet and its application in offshore drilling

Offshore drilling has attracted more attention than ever before due to the increasing worldwide energy demand especially in China. High cost, long drilling cycles, and low rate of penetration （ROP） represent critical challenges for offshore drilling operations. The hydraulic pulse generator was specifically designed, based on China offshore drilling technologies and parameters, to overcome problems encountered during offshore drilling. Both laboratory and field tests were conducted to collect the characteristics of the hydraulic pulse generator. The relationships between flow rate and pressure amplitude, pressure loss and pulse frequency were obtained, which can be used to optimize operation parameters for hydraulic pulse jet drilling. Meanwhile a bottom hole assembly （BHA） for pulse jet drilling has been designed, combining the hydraulic pulse generator with the conventional BHA, positive displacement motor, and rotary steerable system （RSS） etc. Furthermore, the hydraulic pulse jet technique has been successfully applied in more than 10 offshore wells in China. The depth of the applied wells ranged from 2,000 m to 4,100 m with drilling bit diameters of 311 mm and 216 mm. The field application results showed that hydraulic pulse jet technique was feasible for various bit types and formations, and that ROP could be significantly increased, by more than 25%.     

渤海湾盆地东濮凹陷上古生界烃源岩成烃特征及成藏意义

为了明确渤海湾盆地东濮凹陷上古生界油气成藏条件和规律,采用烃源岩评价、生烃热模拟实验和盆地模拟相结合的研究方法,定量研究石炭系—二叠系烃源岩生烃历史和强度,并探讨其成藏意义。结果表明：东濮凹陷石炭系—二叠系烃源岩显微组成中富氢的壳质组、基质镜质体含量高（>10%）,烃源岩具有较高生油潜力,成烃演化过程以多阶段性、生气带宽为特征;石炭系—二叠系在燕山期埋藏深度小,R_o在0.6%~0.8%,生气量较小,在喜马拉雅期呈差异化的热演化特征,凹陷西部至西斜坡地区生气强度整体较低,为（1~20）×10⁸ m³/km²,东部深洼带烃源岩埋深大、演化程度高、生气量大,生气强度达（60~110）×10⁸ m³/km²。已有勘探成果分析显示,生气强度大于40×10⁸ m³/km²的区域才能形成天然气富集,前梨园洼陷带生气强度在（60~110）×10⁸ m³/km²,具备形成原生煤成气藏和古生新储煤成气藏的有利条件,是下步有利勘探区带。     

鄂尔多斯盆地陇东地区长7段有效烃源岩及生排烃研究

通过烃源岩地球化学数据分析、测井有机碳计算、生烃潜力法及生排烃史模拟,研究了鄂尔多斯盆地陇东地区长7段有效烃源岩的分布、生排烃史及排烃强度。长7段有机碳含量大于1.0%的暗色泥岩（含油页岩）厚度主要为20~90 m,平均有机碳含量主要介于2%~9%,其有效烃源岩分布以w（TOC）=1.0%和R_o=0.7%为界限,具有大面积广覆式分布的特征;长7段有效烃源岩在侏罗纪末期开始成熟生烃,主要在早白垩世早期（140~130 Ma,R_o≈0.7%）开始排烃,至早白垩世末期（100 Ma）达到生排烃高峰（R_o≈1.0%）,最大产油率接近400 mg/g,排油率达308 mg/g,晚白垩世以来的区域性构造抬升使得生烃停止;长7段有效烃源岩排烃强度主要分布于（10~250）×10⁴ t/km²,具有强排烃特征,以长6—长8段致密油为主的延长组油藏主要分布于排烃强度大于20×10⁴ t/km²的地区,油气具有近源短距离富集的特点。     

济阳坳陷火成岩发育特征及其与二氧化碳成藏的关系

济阳坳陷是火成岩非常发育的地区,火成岩分布层位多,分布面积大,以基性喷出岩及火山碎屑岩为主,从岩石类型上看,主要有辉绿岩、玄武岩、安山岩及火山角砾岩等;而火成岩在二氧化碳气藏的形成过程中既可以作为气源岩,也可以作为储层存在,而且火成岩的岩石类型、产状、岩相等不同,其供应和储集能力也不同,济阳坳陷已发现的平方王、平南、花沟等二氧化碳气藏成因以幔源为主,幔源二氧化碳气析出离不开断裂以及岩浆作为通道、媒介或能量来源,火成岩在二氧化碳气藏形成过程中起着至关重要的作用。本文通过分析济阳坳陷火成岩发育特征,探讨火山活动和二氧化碳气藏的关系,为胜利油区二氧化碳气资源勘探提供依据。     

塔里木盆地寒武系源岩地化特征及与典型海相原油对比

对27件塔里木盆地台盆区寒武系烃源岩样品进行地球化学分析及油源对比表明,寒武系烃源岩具有低姥植比、C₂₁三环萜烷/C₂₃三环萜烷比值大于1、升藿烷含量低甚至不含、伽马蜡烷含量高、C₂₈规则甾烷相对含量高、C₂₇三芳甾烷相对含量高、三芳甲藻甾烷含量高及同位素偏重等特征。寒武系烃源岩与典型寒武系、奥陶系原油油岩对比分析表明,寒武系烃源岩与T904和TD2等典型寒武系原油具有良好的亲缘性,而与台盆区大量发现的奥陶系油藏原油并无相关性,从而否定了寒武系烃源岩作为台盆区海相原油主力烃源岩的可能性。此外,塔西北地区柯坪隆起肖尔布拉克、东二沟及苏盖特布拉克等剖面烃源岩样品在生源构成上与台盆区其余寒武系烃源岩有一定差异,其母源有机质可能与奥陶系原油母源有机质具有部分相同的菌藻类构成。     

济阳坳陷古近系烃源岩结构及排烃的非均一性

济阳坳陷古近系湖相纹层状泥页岩中的有机碳分布非均一性强烈,烃源岩结构有大段纯泥岩式、砂岩嵌入式、指状式、泥岩嵌入式、泥包砂式、砂包泥式和砂泥交互式等,其压实状态、压力分布状态及排烃特征互不相同。烃源岩压实不均衡导致排烃的非均一性,厚层烃源岩中的滞排现象和超压体系的幕式排烃特征是非均一性的两种极端体现。烃源岩排烃的非均一性为分阶段进行排烃模拟提供了新思路。图3表1参22     

鄂尔多斯盆地三叠纪湖盆东部“边缘”长7段烃源岩的发现及其地球化学特征

以往对鄂尔多斯盆地三叠系主力烃源岩的研究主要集中于盆地内部的湖盆中心及其周围地区,对湖盆“边缘”特别是东缘地区的烃源岩则鲜有研究。为弥补以往研究的空白,解决鄂尔多斯盆地东缘三叠系是否发育有效烃源岩这一问题,选择七里村油田为研究区,通过岩心观察、测井曲线特征分析、地化测试分析等手段,对该油田三叠系长7段烃源岩特征进行了详细研究。七里村油田长7段烃源岩分布范围广,面积超过2 500 km²;可分为黑色泥页岩和暗色泥岩2种类型,平均厚度分别为9.2 m和28.9 m;烃源岩有机质丰度高,黑色泥页岩TOC含量平均为2.73%,可达到“最好”烃源岩标准,暗色泥岩TOC含量平均为1.98%,达到“中等—好”烃源岩标准;有机质类型总体为Ⅰ—Ⅱ₁型,以生油为主;多项成熟度参数表明黑色泥页岩和暗色泥岩成熟度无明显差别,均已达到成熟,处于主要生油阶段。根据烃源岩生物标志化合物特征,分析其沉积环境为陆相淡水还原环境,且黑色泥页岩所处沉积环境还原性比暗色泥岩更强;烃源岩母质来源主要为低等水生生物,其次为陆源高等植物;暗色泥岩较黑色泥页岩有更多陆源高等植物的贡献。综合分析认为,鄂尔多斯盆地东缘七里村油田长7段烃源岩是本地区油藏的主力烃源岩,而且优质烃源岩的发现表明本区长7段页岩油和致密油也具有良好勘探前景。     

烃源岩矿物组成特征及油气地质意义——以中上扬子古生界海相优质烃源岩为例

系统分析中上扬子古生界3套海相优质烃源岩矿物组成及其影响因素,探讨烃源岩矿物组成所蕴含的油气地质意义。中上扬子古生界下寒武统牛蹄塘组、上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组、上二叠统大隆组优质烃源岩具有相似的矿物组成,主要为硅质型泥页岩,黏土矿物含量低,而上二叠统龙潭组烃源岩矿物组成变化较大。约65%的烃源岩样品中石英含量大于70%,黏土型泥页岩主要发育在龙潭组。海相烃源岩矿物组成的差异主要由沉积环境所致,同时受生物沉积作用、热演化成熟度的影响。矿物组成是导致烃源岩生烃模式和排烃能力差异的因素之一。牛蹄塘组、五峰组-龙马溪组、大隆组优质烃源岩富脆性的硅质矿物而低黏土矿物,有利于页岩气的开采,但较低的黏土矿物含量对泥页岩吸附气能力是一种制约因素;龙潭组页岩气勘探应根据其矿物组成的变化在不同区域分别对待。图11表1参65     

鄂尔多斯盆地三叠系长7富有机质段岩石热膨胀系数随温度演化特征及启示

页岩油地下原位转化技术的应用是实现中低成熟度页岩油规模开发利用的有效手段,加热过程中页岩的热膨胀研究对于井眼稳定性、加热器寿命以及盖层完整性等工程评价具有重要意义。选取鄂尔多斯盆地三叠系长7页岩段3口取心井的岩心,在常规镜下薄片观察、X射线衍射分析基础上,采用DIL402 SE型热膨胀仪获得25~600℃下泥质粉砂岩、泥岩和黑色页岩的热膨胀系数及其动态演化特征。研究结果表明：①鄂尔多斯盆地三叠系长7富有机质段不同岩性的热膨胀系数存在较大差异,并随有机碳含量（TOC）的升高而增大。当TOC值小于5%时,岩石热膨胀系数“近指数型”增大;当TOC值大于等于5%时,岩石热膨胀系数呈“四段式”复杂变化。②研究区富有机质页岩的热膨胀系数各向异性因子最大,垂直层理方向上是平行层理方向上的1.7~2.7倍。③富有机质页岩生烃强度大,能产生微裂缝并导致热膨胀复杂变化。     

碳酸盐岩缝合线与基质的排烃效应——以川东地区石炭系和奥陶系碳酸盐岩为例

为了探究碳酸盐岩缝合线与基质的排烃效应及其物质组成的差异,采集了四川盆地东部大池干构造带座3、池53、五科1等取心井含缝合线的石炭系和奥陶系碳酸盐岩岩心样品,进行了缝合线与基质的岩心与铸体薄片观察以及全岩X-射线衍射矿物成分含量、有机碳含量、热解（Rock-Eval）、可溶有机质抽提、族组分分离与定量等实验测试。实验分析表明,缝合线比基质的物质组成有较大差异,这主要与压溶作用有极为密切的关系。由于碳酸盐矿物的压溶作用,缝合线比基质含有更多的白云石、黄铁矿、有机质等不溶物质,矿物颗粒主要呈基底胶结、杂基支撑,基质中的矿物颗粒之间主要呈线状、凹凸状紧密接触。这种矿物组成和结构特征使得缝合线比基质有相对更好的孔渗性,可以成为地质历史时期中碳酸盐岩内部流体排出的重要通道,所以,缝合线的排烃效应比基质明显。对于含有缝合线的低有机质丰度碳酸盐岩来说,缝合线有机质可以作为碳酸盐岩生烃的重要补充。此外,缝合线中较多的可溶有机质对热解参数有一定影响。     

底水油藏水力喷射钻孔产能及开发效果分析

针对陇东油田底水油藏特征,确定了水力喷射钻孔的合理位置;根据油田的实际油藏参数运用数学解析的方法,分析了影响水力喷射钻孔井产能的因素,研究了水力喷射钻孔技术对底水油藏的开发效果。结果表明,射孔孔深、射孔孔眼半径、射孔数和油层厚度等因素对油井的产能均有影响;水力喷射钻孔的孔深越深,射孔半径越大,射孔数越多,产能比就越大;且水力喷射钻孔技术在薄油层的开发效果好于厚油层。在底水油藏实施该项技术可以有效的控制底水锥进从而提高采收率。     

火成岩岩性识别方法及其应用研究——以大港枣园油田枣35块火成岩油藏为例

基于取心井薄片鉴定、岩石化学分析等资料, 结合岩心观察结果,对大港枣园油田枣35块火成岩油藏岩石类型进行了划分,研究了不同岩性的测井响应特征;在分析岩性与电性相关关系的基础上,采用多参数交会图法和神经网络法建立了研究区火成岩岩性识别模式,并对区内17 口井进行了岩性识别。岩性识别结果为研究区火成岩精细油藏描述和双重介质储层地质建模奠定了基础;识别方法和技术思路对其它类型火成岩岩性识别与评价具有借鉴意义。     

A method of identifying effective source rocks and its application in the Bozhong Depression,Bohai Sea,China

Research on effective source rocks directly affects the accuracy of identifying hydrocarbon resources, and indirectly affects the exploration decisions in petroliferous basins. Although the previous evaluation methods of effective source rocks vary relatively widely, a complete quantitative evaluation approach has not yet been developed. For that reason, we redefined the concept of effective source rocks based on the existing research results. Surrounding this defi nition, and guided by the hydrocarbon expulsion theory, the quantitative model called “two stages and three steps” method is established to predict effective source rocks. Its application in the Bozhong Depression indicates that among the four sets source rocks in the Bozhong Depression, the Member 3 of the Shahejie Formation (Es₃) has the largest effective source rock thickness, and the Member 1?Member 2 of the Shahejie Formation (Es₁₊₂) is the second largest. The effective part of dark mudstone is only 30%-80% of the total volume and with the increase of buried depth and improvement of quality, the effective part increases. Comprehensive analysis indicates that the “two stages and three steps” method is a practical technique for effective source rock prediction.     

凝缩段特征及其与烃源岩的关系——以中国南方海相震旦系—中三叠统为例

在层序地层学研究中,可用于确定层序的界面有层序的底界面、初始海泛面和最大海泛面,其中最大海泛面所对应的产物为凝缩段。对凝缩段的识别不仅是认识层序结构的关键,而且对分析地质历史时期全球相对海平面变化至关重要。以中国南方海相震旦系—中三叠统为例,在大量野外剖面详细观测的基础上,识别出凝缩段的物质表现形式有6种类型,分别是硅质岩、黑色页岩、泥质岩、生物化石层、泥晶灰岩和瘤状灰岩。不同类型的凝缩段虽然为不同沉积环境的产物,但均代表了全球性对海平面达到最高位置的产物,其形成时期对应于中国南方烃源岩最佳发育时期。