西南石油大学学报(自然科学版)

Journal of Southwest Petroleum University(Science & Technology Edition)


院士思维

  • 钻井液用普鲁兰多糖微球封堵剂合成及性能评价

    罗平亚;代锋;向欣荣;林郑文;刘应民;白杨;

    井壁失稳是钻井过程中常遇到的复杂问题之一,严重影响钻井施工进度,增加作业成本,威胁钻井安全。纳米材料有利于封堵地层微裂缝,起到稳定井壁的作用,通过反向乳液聚合法合成了一种普鲁兰多糖微球(PM),并接枝N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)制备普鲁兰多糖微球封堵剂(PM-DAD)。实验结果表明,PM-DAD在不同高温下降解为不同粒径的纳米颗粒,实现不同尺寸微裂缝的封堵。PM-DAD表现出显著的降滤失能力,在200℃老化后,淡水基浆的滤失量为4.7 mL,可抗15%NaCl。在200℃老化后,PM-DAD可长时间保持有效封堵,使人造泥饼渗透率降低率为65.2%,砂床浸入深度下降9.2 cm。机理分析表明,PM-DAD通过进入纳微米孔隙及吸附到岩石表面的协同作用达到封堵纳米孔隙的目的,有望应用在页岩气开发中。

    2025年05期 v.47;No.232 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 3975K]
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地质勘探

  • 三维远场声波成像在碳酸盐岩井旁反射体识别中的应用

    赵艾琳;程路;唐玉林;吴煜宇;黄宏;

    四川盆地二叠系茅口组碳酸盐岩储层具有很强的非均质性,其储集空间以裂缝和孔洞为主,常规测井方法和传统的偶极横波声波远探测受探测深度不足、分辨率低和方位测量存在180°不确定性等缺点的限制。为了实现对井旁构造的精细刻画,基于Sonic Scanner测井仪的三维远场声波成像测井技术在井下同时采集全方位单极子和偶极子波场数据,在保证探测深度的前提下,通过结合单极子和偶极子数据处理结果获得井旁构造高分辨率探测结果,利用3D-STC和射线追踪技术得到井旁构造真实方位和倾角,克服了传统声波远探测技术的局限性。将三维远场声波成像测井技术应用于川中茅口组水平井开发,现场应用效果表明,该技术在川中茅口组碳酸盐岩储层中可对井筒周围60 m范围内裂缝和地层界面进行有效评价,为茅口组增储上产提供了有力的技术保障。

    2025年05期 v.47;No.232 13-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 3828K]
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  • 川中北部地区下寒武统沧浪铺组沉积特征及演化模式

    屈海洲;杨诗媛;李居正;文思颖;周琳琅;

    为深化川中北部地区下寒武统沧浪铺组沉积相认识、明确该区碳酸盐岩滩体展布的有利区,基于岩芯、测井、地震、野外露头等资料对研究区沧浪铺组沉积特征及演化模式进行系统研究。结果表明:1)研究区沧浪铺组沉积相包括浑水潮坪相、混积台地相、局限台地相、开阔台地相4种类型;其中浑水潮坪相可分为潮间带和潮下带两个亚相,岩性以碎屑岩为主;混积台地相可分为台坪和台内洼地两个亚相,以混积岩为主;局限台地相和开阔台地相以沉积碳酸盐岩为主,前者以云岩为主,后者以灰岩为主。2)沧一段受西部陆源碎屑注入及德阳—安岳裂陷槽的影响,自西向东依次发育浑水潮坪相、混积台地相、局限台地相和开阔台地相。3)沧二段沉积期,先期裂陷槽几乎被填平补齐,以浑水潮坪相沉积为主。综上,研究区有利滩体主要发育在先期裂陷槽东侧的局限台地—开阔台地相中,受裂陷槽及海退的影响,滩体逐渐往东迁移。

    2025年05期 v.47;No.232 24-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 5725K]
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  • 基于XGBoost算法的砂砾岩储层测井岩性识别

    王英伟;赵军;覃建华;张景;汪峻宇;冯月丽;

    在砂砾岩储层的岩性识别中,岩石粒度的影响使测井曲线响应复杂,呈现低维线性不可分、高维可分的特点,传统的低维建模方法难以有效应对高维数据建模需求。随着人工智能技术的发展,基于测井数据和计算机算法的岩性识别方法逐渐成为研究趋势。应用优化版的梯度提升决策树算法XGBoost以提升M区块砂砾岩储层的岩性识别精度。虽然XGBoost已在岩性识别中广泛应用,但不同区块的岩性差异使其参数需进行区域适配优化。以百口泉组储层为研究对象,分析其岩性特征及测井响应特征,并选择GR、AC、DEN和R_T测井曲线作为特征变量。对468组样本按4:1的比例划分训练集和测试集,并通过交叉验证优化XGBoost的关键参数,确定了最佳的迭代次数和学习率等参数。实验结果显示,XGBoost算法在本区块的岩性识别准确率达91.05%,相较于C4.5决策树算法,在识别精度和效率上均有显著提升。研究结果验证了XGBoost在砂砾岩储层岩性识别中的适用性和有效性,为类似储层的勘探开发提供了技术参考。

    2025年05期 v.47;No.232 39-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1135K]
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  • 多期构造背景下四川盆地古老天然气成藏机制与勘探方向

    唐宇欣;肖笛;赵立可;罗冰;周刚;胡广;

    为深化四川盆地震旦系—寒武系天然气富集规律认识、拓展勘探领域,以灯影组为例,研究气藏类型与流体性质,重点探讨多期构造背景下成藏机制及区域差异。研究表明,多期构造运动使灯影组发育构造、岩性及地层-岩性复合气藏。拉张裂陷槽因构造时空差异成为烃源中心,其烃源岩更厚更优。盆地内气藏保存条件好,地层水处于封闭体系,含气性高;盆地边缘构造活动强,保存条件差,地层水开放,含气性低。成藏演化机制可分为4类:原生型(安岳,古油藏裂解原位聚集)、残存型(资阳,古油藏裂解运移残留)、调整型(威远,古油藏裂解调整异位聚集)和破坏型(桑木场,古油藏遭改造破坏)。其中,原生型气藏形成与保存条件最优,调整型次之。构造背景的稳定性是古老层系天然气成藏的关键控制因素,川中古隆起南北斜坡为原生—调整型气藏有利区,是下一步勘探重点。

    2025年05期 v.47;No.232 49-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 2459K]
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  • 基于层次分析法的页岩储层地质甜点优化评价

    冷钇江;唐洪明;王滢;石学文;刘佳;

    页岩气地质甜点评价是一个涉及多参数的综合问题,其预测方法多样且各指标参数阈值的界定难以统一。在明确页岩岩石物理性质的基础上,结合岩芯实验分析结果,系统深入开展了页岩气地质甜点参数优化工作,建立了总有机碳含量、孔隙度、含气饱和度及含气量4个关键参数预测模型,并利用层次分析法确定了各个关键储层参数的权重系数,最终构建了川南地区地质甜点指数定量评价模型。该模型在泸州深层与长宁中深层页岩储层评价实践中的应用结果表明,4个参数预测值与实测值相关系数均在0.85以上,有效提高了页岩气储层关键参数预测精度,且两个区域均在龙马溪组底部表现出较高的地质甜点参数特征,与实际生产情况高度吻合。本研究不仅解决了地质甜点评价过程中多参数难以量化的矛盾,提供了一种新的页岩气地质甜点综合量化评价模型,更深化了对地质甜点复杂机制的认识和理解,为未来的页岩气勘探与开发策略制定提供了科学依据与理论支撑。

    2025年05期 v.47;No.232 62-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1341K]
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石油与天然气工程

  • 水平页岩气井FAST监测生产动态评价新方法

    陈猛;赖强;董国敏;刘恒;刘向君;李政澜;

    水平井产出剖面测井是评价非常规气藏开发生产动态的关键技术手段,准确定量各生产层气水产量是指导气藏开发方案优化调整的关键基础。采用不同于现有MAPS和FSI的阵列式光电扫描测井仪(FAST)监测资料为切入点开展研究,通过分析阵列涡轮流量、阵列多普勒流量、阵列电导持水率和阵列光纤持气率响应,反演井筒气水介质分布,针对性建立考虑阵列仪器旋转的径向投影中点切分面积权系数计算新方法,实现水平井平均流体速度、平均持气率和持水率的高精度定量计算。以四川盆地页岩气水平压裂井QH1井两种工作制度下的实测资料开展应用研究,综合对比表明,建立的方法模型计算得到全流量层气水分相流量与井口计量误差小于6.5%,单层气水产量与储层特征匹配较好,较好满足了非常规气藏水平井生产动态评价及压裂效果评价需求。

    2025年05期 v.47;No.232 75-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1099K]
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  • 川西气田长水平井定点分流酸压工艺及应用

    王峻峰;王兴文;任冀川;何颂根;管晨呈;

    川西气田雷口坡组气藏开发方式以“超长裸眼+衬管完井+定点分流酸压”为主。优质储层平面内酸压缝控范围是否合理、钻遇甜点储层能否充分控制是超长裸眼井段提高改造效果的关键。针对上述问题,基于产能模拟优化了不同储层类型的缝控范围,明确了非均质性对缝控范围的影响。建立了耦合井筒内酸液流动-反应、压力变化、酸蚀蚓孔生长及水力裂缝扩展的长裸眼井吸酸剖面数值模拟模型,针对入酸口位置、注酸参数和暂堵时机开展了优化。结果表明,优质储层内最优裂缝间距不超过180 m,致密条带厚度超过40 m会影响缝控范围;井筒内最大有效改造范围264.6 m,甜点分散时需采用暂堵手段调控吸酸剖面;段内暂堵时推荐暂堵时机为用酸量的一半,后压段推荐暂堵时机为前段后置暂堵或注酸50~100 m~3时本段段内暂堵。基于研究结果形成了长水平井定点分流酸压工艺。该工艺应用于5口长水平井,平均无阻流量为235×10~4 m~3/d,较前期增加63.2%。

    2025年05期 v.47;No.232 85-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1343K]
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  • 非均匀射孔与暂堵促进多裂缝均匀扩展数值模拟

    何昀宾;任冀川;陈铭;郭天魁;王云鹏;

    水平井分段多簇压裂是非常规油气开发的关键方式,而多裂缝不均衡扩展是制约产量上升的关键因素。基于平面三维多裂缝扩展模型,考虑压裂段内地应力非均质性、非均匀射孔与段内暂堵工艺,建立了水平井分段多簇压裂模型并编制程序,基于该模拟器研究了考虑段内地应力非均质性的非均匀射孔、段内暂堵多簇裂缝扩展动态。研究发现:段内地应力非均质性对多裂缝竞争扩展有较大影响,在高应力簇增加2~4个射孔孔眼可以平衡一定的应力非均质性,但是在段内应力非均质性较强的情况下存在效率上限;对于段内暂堵工艺,暂堵时机对井底压力的升高幅度几乎没有影响,早期暂堵有利于簇间液体均衡分配;暂堵次数对井底压力升高幅度影响较大,3次暂堵可以使井底压力升高约10 MPa;2~3次暂堵可以实现较为均衡的进液,但当暂堵次数超过2,其促进均衡进液的效果减弱。

    2025年05期 v.47;No.232 99-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1855K]
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  • 富满油田流体代表性评价及分布特征研究

    张杰;刘志良;汪鹏;赵龙飞;涂汉敏;

    富满油田储层埋深大于7 000 m,温度、压力高,地层流体类型多样,分布复杂。油田前期进行了大量流体取样工作,发现部分样品PVT单脱气油比与生产气油比不匹配,难以反映地层流体性质。为此,针对富满油田已取得的井下和分离器流体样品,在参考相关标准基础上,考虑流体取样分析结果与生产动态是否匹配,建立了超深、高温及超高压富满油田流体样品代表性评价方法,评价了58井次样品的代表性,分析了影响样品代表性的因素。研究表明,流体样品代表性差的主要原因是取样前取样井生产不稳定,井下样取样深度浅和分离器样油气分离不平衡。在所有代表性样品中,分离器样占比67.74%,推荐分离器取样作为富满油田今后主要的取样方式。在取得代表性样品基础上,分析富满油田流体整体呈现从西向东,从北到南,流体变轻的规律。

    2025年05期 v.47;No.232 112-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 725K]
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  • 基于多维时序LSTM的超深井机械钻速预测方法

    刘阳;陈思彤;向幸运;沈明华;马天寿;

    为解决复杂深井钻井过程中机械钻速影响因素多、机理复杂且存在非线性、强耦合等特征的难题,提出了一种基于多维时序长短期记忆神经网络的机械钻速预测方法。根据新疆X-1井实际测录井数据,通过分析特征相关性和传统钻速方程的物理意义,优选工程参数、水力学参数、岩性参数和其他参数作为模型输入,分析多维特征在不同参数组合模式下的钻速预测效果。研究表明,机械钻速与转速、扭矩、立管压力呈正相关关系,与垂深、大钩载荷、比钻压、钻井液电导率、出口钻井液温度、出口排量、PDC可钻性极值呈负相关关系,与泵冲、钻井液密度相关性较弱;不同特征参数组合的机械钻速预测精度不同,其中,最优参数组合为比钻压、转速、扭矩、大钩载荷、立管压力、钻井液电导率、出口钻井液温度、出口排量、垂深、PDC可钻性极值,机械钻速预测的平均绝对误差为0.30 m/h,平均绝对百分比误差为11.35%,拟合优度为0.93;采用正交实验法确定了模型的最优超参数组合方案,预测效果提升较好,预测的绝对系数可提高0.06。

    2025年05期 v.47;No.232 121-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 4131K]
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  • 基于壁面剪切速率相等的固井冲洗效率评价

    冯颖韬;崔策;王有伟;黄峰;袁彬;

    冲洗效率是评价冲洗液性能的关键指标,直接影响冲洗液的优选优化、用量,进而影响固井质量。然而,目前冲洗效率评价存在不足:一方面,采用的常温常压评价法未经过失水形成泥饼的过程;另一方面,没有将装置的冲洗转速与施工排量相互联系。针对这一问题,基于壁面剪切速率相等原理,建立了冲洗效率评价装置的冲洗转速计算模型,并提出了高温高压下泥饼冲洗效率评价方法。该模型将钻井液和冲洗液在井筒内的流动与在评价装置中的流动有机结合起来。高温高压冲洗效率评价方法的适用性分析表明:高温高压冲洗效率评价方法具有良好的重复性,实验结果对比性强,能够为冲洗性能评价优选和施工参数优化提供依据。此外,研究发现,冲洗效率随泥饼失水形成时间和压差的增加而减小,随冲洗时间和环空返速的增加呈先快后慢增大。

    2025年05期 v.47;No.232 134-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1129K]
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  • 高压气井溢流关井套管抗内压强度计算研究

    李亚天;李文哲;王留洋;文春宇;李润泽;

    高压天然气井发生溢流关井时,井筒内压力急剧变化导致套管应力分布失衡,显著降低其抗内压强度并增加失效风险。针对现有方法计算关井套管抗内压强度的精度不足问题,提出一种两端开口的套管韧性爆裂模型,计算了BG110SS钢级、规格为244.5 mm×13.8 mm套管的抗内压强度。同时,采用三维软件建立了包含水泥环约束的套管-水泥环系统有限元模型,模拟分析套管在关井内压载荷下的力学响应。通过将有限元模拟结果与韧性爆裂模型计算结果进行对比,表明该韧性爆裂模型具有较高的计算精度,能更真实地反映套管的抗内压强度,为高压气井溢流关井工况下套管抗内压强度的科学取值提供了新的参考依据。

    2025年05期 v.47;No.232 143-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 693K]
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  • 碎屑堆积体基岩-覆土接触面剪切实验研究

    邱恩喜;赵剑杰;万旭升;王知深;刘君;

    藏东南地区地层岩性复杂,碎屑堆积体分布广泛,基覆界面多为此类堆积体边坡的潜在滑移面,其剪切力学特性是控制边坡稳定性的关键因素。为探究堆积体基覆界面的力学特性,开展了4因素[含石率、节理粗糙度系数(JRC)、含水量、基岩软硬程度]3水平的室内正交直剪实验。研究结果表明,土石混合体-基岩界面的剪应力-剪切位移曲线形态以塑性应变为主,但在高垂直压力下,JRC值为18.7的实验曲线存在应变软化现象,且应变软化阶段长短与含石率大小呈正相关;此外,剪应力-剪切位移曲线易出现“应力跳跃”现象,这主要与块石和基岩嵌固咬合、块石和基岩的破碎、块石在基岩面的位置调整有关;对于土石混合体-基岩界面抗剪强度,基岩软硬程度和含水量的影响程度最为显著,影响黏聚力和内摩擦角的关键因素是基岩软硬程度和含水量,而影响剪胀性的关键因素为JRC和基岩软硬程度,影响剪缩性的关键因素为含石率和含水量。

    2025年05期 v.47;No.232 151-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 1353K]
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石油机械与油田化学

  • 高速下节流管汇材料冲蚀实验及模拟研究

    曾静;邓宽海;周军平;刘冰;林元华;

    高压高产气井井控装置的节流管汇内高压差、高流速、高含砂使得高速气-固冲蚀磨损问题尤为突出、节流管汇失效频繁,极易诱发溢流、井涌及井喷事故,加剧井控风险,带来安全隐患。为此,依据标准ASTM G76—2013,采用气-固喷嘴冲蚀实验法和空气射流冲蚀实验台,开展了不同入口气压(0.06~0.15 MPa)和冲击角(15°~90°)下节流管汇材料30CrMo合金钢的高速(107~149 m/s)气-固喷嘴冲蚀实验,得到了30CrMo合金钢在不同实验条件下的冲蚀速率,创建了适用于高速固体颗粒冲击的30CrMo合金钢冲蚀速率方程;依据冲蚀实验结果,构建了适用于高速可压缩流动的最佳颗粒运动模型;结合离散相模型和气-固两相耦合计算方法,建立了“缩径管-喷嘴-冲蚀腔”三维CFD冲蚀模型,开展了节流管汇材料30CrMo合金钢在不同冲击角和入口气压下的气-固喷嘴冲蚀模拟,揭示了流场分布特征和颗粒运动轨迹、冲击速度分布和滑移特征,并通过实验验证了模拟结果的准确性及可靠性。

    2025年05期 v.47;No.232 166-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 3427K]
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  • 考虑壁面液相分布的含硫放空管道内腐蚀模拟

    彭星煜;廖一鸿;徐一彬;龚建华;申俊;

    为更准确地进行高含硫天然气场站放空管道的检测工作,采用CFD对低压放空管道进行数值模拟和现场相结合的方法,深入分析低压放空管道中不同截面下的流场分布规律、液相分布规律和硫化氢分布规律,从而预测低压放空管道内腐蚀敏感性区域,研讨壁面液相分布变化对高含硫天然气场站低压放空管道内腐蚀的影响。结果表明,高含硫天然气场站放空管道中液相的分布是导致内腐蚀的关键因素,管道入口处第2个连续弯头的45°和90°截面的3~12~9点钟方向+6点钟方向以及三通处支管口的6~9点钟方向往往是整条管道腐蚀最严重的位置;在现场检测时优先考虑弯头和三通处,若这两处壁厚变化在轻度腐蚀范围内,可省去水平段的检测;若三通处的壁厚变化超出轻度腐蚀的范围,应主要对水平段6点钟方向进行检测。研究结果有效解决了高含硫天然气场站放空管道中定位内部腐蚀位置困难的问题。

    2025年05期 v.47;No.232 181-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 1648K]
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