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钻采工艺 2024年第6期47卷 167-174页

作者：杨斌陈志勇徐先觉王定峰刘伟罗磊低渗透油气田勘探开发国家工程实验室中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院中国石油长庆油田公司工程技术部中国石油川庆钻探工程有限公司工程技术部中国石油长庆油田公司长北作业分公司

随着全球能源需求的不断增长和常规油气资源的逐渐枯竭,非常规油气藏开发已成为石油工程领域的重要研究方向,低成本是实现有效开发的必要条件。因单井产量低,完井及压裂成本高,回收费用需时较长,只能不断改善学习曲线,力争达到技术和成... 详细信息

随着全球能源需求的不断增长和常规油气资源的逐渐枯竭,非常规油气藏开发已成为石油工程领域的重要研究方向,低成本是实现有效开发的必要条件。因单井产量低,完井及压裂成本高,回收费用需时较长,只能不断改善学习曲线,力争达到技术和成本的最佳平衡,才能获得良好经济效益。长庆油田和壳牌合作的长北项目是全球油气勘探开发领域合作的典范工程,项目整体连续稳产15年,至今累计产气590.8×10^(8)m^(3)。其令人瞩目的丰硕成果是多方共同努力、多因素耦合的结果。文章以钻井液技术为切入点,分析了钻井液性能优化虽然造成钻井液每方成本的上升,但对项目总体成本控制和单井产量具有积极贡献,直观展示了技术学习曲线对经济效益的影响。通过分析长北项目1期“日费制”和2期“日费制+米费制”管理模式的优缺点,提出了非常规油气开发必须注重技术、成本、产量、管理相结合,按照项目全生命周期考量整体效益,注重储层保护。文章通过总结长北项目的成功,以期为非常规油气藏的开发提供借鉴。

关键词：双分支水平井储层保护水锁日费制米费制

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深层煤岩气CO2压裂工艺技术研究及应用

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钻采工艺 2025年 139-146页

作者：孙虎陆灯云李泽锋刘国良张宏忠兰建平司晓冬叶赛中国石油川庆钻探工程有限公司低渗透油气田勘探开发国家工程实验室中国石油川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司

中国深层煤岩气储层改造中仍面临着淡水消耗量大、复杂缝网难以形成、储层伤害大等难题，而CO2压裂技术为解决这些难题提供了新思路。为了提高CO2压裂技术在煤岩气储层改造中的适用性，开展了煤岩气藏CO2压裂作用机理研究，开发了CO2压... 详细信息

中国深层煤岩气储层改造中仍面临着淡水消耗量大、复杂缝网难以形成、储层伤害大等难题，而CO2压裂技术为解决这些难题提供了新思路。为了提高CO2压裂技术在煤岩气储层改造中的适用性，开展了煤岩气藏CO2压裂作用机理研究，开发了CO2压裂参数优化设计软件，改善了CO2泡沫压裂液体系，并结合施工案例分析了CO2压裂技术应用效果。理论研究和现场试验结果表明，研发的CO2压裂优化设计软件计算效率提高50%；开发的CO2泡沫压裂液体系泡沫半衰期达194 min，泡沫质量超75%，具有良好的耐温耐剪切性能和携砂性能；CO2压裂作业后煤岩气储层形成了复杂缝网，导流能力优于常规水力压裂；CO2前置压裂井平均试气产量比常规水力压裂井增产约15%;CO2泡沫压裂井增产约18%，平均每口井节水50%以上。CO2压裂技术实现了造复杂缝、增产、节水、减排的目的，在煤岩气绿色高效开发中具有广阔的应用前景。

关键词：煤岩气 CO 压裂复杂缝网增产节约水资源

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鄂尔多斯盆地苏里格气田采出水无纯化电解制氢试验

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天然气工业 2025年第4期45卷 203-211页

作者：何战友徐自强赵明洋王百周子健吴红钦林松涛李佩珊中国石油长庆油田公司油气工艺研究院低渗透油气田勘探开发国家工程实验室中国石油经济技术研究院西安长庆同欣石油科技有限公司东方电气(福建)创新研究院有限公司中国石油长庆油田公司第三采气厂

气田开发过程中随天然气一起采出的凝析水和地层水(简称采出水)具有水量大、水质复杂、处理难度高等特点,利用气田采出水电解制氢,可在实现废水资源化再利用的同时促进气田氢能业务的发展,但目前由于纯化水的处理成本过高,限制了气田采... 详细信息

气田开发过程中随天然气一起采出的凝析水和地层水(简称采出水)具有水量大、水质复杂、处理难度高等特点,利用气田采出水电解制氢,可在实现废水资源化再利用的同时促进气田氢能业务的发展,但目前由于纯化水的处理成本过高,限制了气田采出水电解制氢的规模应用和发展。为此,基于鄂尔多斯盆地苏里格气田的采出水样本,在分析水质特征的基础上,进行了膜耐受、补水、水处理、电解制氢等室内预实验,再将采出水进行絮凝沉降预处理,开展为期31 d的无纯化电解制氢现场试验。研究结果表明:①室内实验的补水速率约为0.06~0.1 g/(cm^(2)·h),其中1号水样的补水效果较好,按照后续现场试验0.4 m^(3)/h的氢气产量计算,所需膜面积约为0.5 m^(2);明矾对6种水样的絮凝沉降效果均较好,废水中化学需氧量(COD)去除率超过98%。②现场试验结果表明,仅需对高矿化度、高COD的气田采出水进行简单针对性的预处理,即可实现无纯化电解制氢且氢气纯度达到99.999%,符合储氢、用氢等后续工艺链条的标准。结论认为:①该工艺技术路线能够有效解决气田采出水处理及去向问题,对促进新能源与油气产业链的协同发展具有重要的技术推动作用;②后续应扩大试验及应用规模,引入绿电以及工业化高集成高能效制氢设备,从而大幅降低系统能耗,使其具备广阔的推广应用前景。

关键词：苏里格气田电解水制氢气田采出水无纯化聚四氟乙烯膜预处理絮凝沉降 COD

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基于纵波资料弹性参数反射波旅行时反演

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石油地球物理勘探 2025年第2期60卷 403-410页

作者：李青阳李斐曾亚丽段沛然任雄风葛炳妤中国石油长庆油田公司勘探开发研究院低渗透油气田勘探开发国家工程实验室

针对目前陆上勘探主要采集的纵波资料与日益增长的弹性多参数模型预测需求之间的矛盾，文中从经典弹性动力学中本构方程出发，通过将本构方程分解为胀缩与剪切张量，推导出弹性介质中的声—弹方程耦合模式波动方程。该方程可以完美匹配... 详细信息

针对目前陆上勘探主要采集的纵波资料与日益增长的弹性多参数模型预测需求之间的矛盾，文中从经典弹性动力学中本构方程出发，通过将本构方程分解为胀缩与剪切张量，推导出弹性介质中的声—弹方程耦合模式波动方程。该方程可以完美匹配纵波资料，同时波形信息中同时存在纵、横波速度和密度响应，具备反演弹性多参数模型功能，基于此搭建了基于纵波资料弹性参数反射波旅行时反演理论框架。由于全波形反演的高度非线性，准确的初始速度建模尤为重要，文中引入反射波波形反演理论，通过沿波路径成像恢复背景模型中、低波数信息，提高成像准确度，同时避免周期性跳跃导致反演失败。为验证方法的适用性和有效性，通过均匀模型对比不同震源激发下的声-弹方程耦合模式波动方程与声波方程、弹性波方程波的传播特征，并给出辐射模式验证试验；然后利用Sigsbee 2A重采样模型验证了反演方法在背景速度模型恢复的有效性。

关键词：反射波旅行时反演纵波资料弹性参数声-弹方程耦合模式速度建模

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鄂尔多斯盆地横山大型气田成藏条件及勘探开发关键技术

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石油学报 2023年第6期44卷 1015-1028页

作者：席胜利李明瑞赵伟波付勋勋祖凯赵小会刘晓鹏裴文超高星周国晓陈娟萍中国石油长庆油田公司勘探开发研究院低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西西安710018

2022年在鄂尔多斯盆地发现了第一个太原组灰岩大型气田——横山气田,累计提交天然气探明储量和预测储量超过2000×108m3,实现了华北地台太原组致密灰岩天然气勘探突破。基于横山气田的勘探开发实践,综合分析了太原组灰岩气藏的烃源... 详细信息

2022年在鄂尔多斯盆地发现了第一个太原组灰岩大型气田——横山气田,累计提交天然气探明储量和预测储量超过2000×108m3,实现了华北地台太原组致密灰岩天然气勘探突破。基于横山气田的勘探开发实践,综合分析了太原组灰岩气藏的烃源岩条件、有利储集相带、输导体系及成藏模式,并系统总结了勘探开发关键技术。鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系海陆交互相煤系烃源岩广覆式供烃为太原组灰岩气藏奠定了坚实的物质基础;生屑滩和生物丘有利储集相带大面积分布,溶蚀孔、纳米—亚微米级晶间微孔和裂缝构成立体网络储集空间,是形成太原组致密灰岩大气田的关键成藏地质条件。横山气田二叠系太原组灰岩发育"丘滩控储、断裂体系输导、煤岩供烃"的源内成藏模式,具"三明治"结构。为实现太原组灰岩气藏的高效勘探开发,探索形成了高分辨率地震资料处理解释技术、致密灰岩气层测井判识技术和水平井缝网体积压裂技术等关键配套技术。研究认识丰富了鄂尔多斯盆地灰岩气藏的地质认识和勘探思路,对地质条件相似的地区开展天然气勘探具有重要借鉴意义。

关键词：横山气田鄂尔多斯盆地太原组灰岩成藏地质条件勘探关键技术

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鄂尔多斯盆地石炭系本溪组煤岩解析气甲烷碳同位素特征及其地质意义

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天然气地球科学 2025年

作者：张道锋孟康黄有根王华郑小鹏胡薇薇刘燕刘宝宪何梦卿王冰李诚中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院低渗透油气田勘探开发国家工程实验室

针对煤岩气产出过程中游离气和吸附气转化过程不清等问题，以鄂尔多斯盆地纳林河、米脂北和绥德地区18口钻井岩心的石炭系本溪组8#煤岩为研究对象，开展煤岩气解析过程中甲烷碳同位素变化特征分析，揭示煤岩气释放过程中游离气/吸附气... 详细信息

针对煤岩气产出过程中游离气和吸附气转化过程不清等问题，以鄂尔多斯盆地纳林河、米脂北和绥德地区18口钻井岩心的石炭系本溪组8#煤岩为研究对象，开展煤岩气解析过程中甲烷碳同位素变化特征分析，揭示煤岩气释放过程中游离气/吸附气比例的动态变化，并结合煤岩显微组分、成熟度、孔隙度和含气量特征，初步探讨煤岩气中游离气/吸附气比例差异成因。结果表明:本溪组8#煤岩解析气δ13C1随解析时间增加呈逐渐变重趋势，由解析初期-44.3‰～-30.2‰变重至解析末期-25.6‰～-10.7‰，变重程度达12.6‰～22.5‰。根据煤岩解析气δ13C1在不同解析时间范围内的变化特征差异，将煤岩气δ13C1解析曲线划分为4种类型：1)Ⅰ型：δ13C1先保持相对稳定再持续缓慢变重；2)Ⅱ型：δ13C1先保持相对稳定，再快速变重至一定程度后继续轻微变重；3)Ⅲ型：δ13C1持续变重；4)Ⅳ型：δ13C1快速变重到一定程度后再轻微变重。进一步结合CH4运移过程中碳同位素分馏机理，揭示了煤岩气解析过程包含3个阶段。第一阶段：CH4呈游离态在压差驱动下以达西渗流为主，该阶段δ13C1保持相对稳定；第二阶段：解析初期CH4同时包括游离态和吸附态，而随着解析过程进行，岩心内压力下降引起吸附/解吸作用增强，吸附态CH4占比持续增加，该阶段δ13C1持续变重；第三阶段：岩心内残留少量吸附态CH4发生缓慢解吸，并可能伴有浓度差驱动的扩散作用，该阶段δ13C1轻微变重。其中，δ13C1解析曲线呈Ⅰ型和Ⅱ型的煤岩气因具有解析第一阶段，故具有相对较高的游离气/吸附气比例。鄂尔多斯盆地本溪组8#煤岩气中游离气/吸附气比例越高，煤岩含气量越大。游离气/吸附气比例与煤岩成熟度和孔隙度之间存在正相关性。同时，优质的储盖组合（灰岩-煤岩和泥岩-煤岩）可对煤岩储层形成压力封闭，使煤岩气具有较高的游离气/吸附气比例。

关键词：煤岩解析气甲烷碳同位素碳同位素分馏游离气/吸附气比例

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鄂尔多斯盆地深层煤岩气水平井钻井液技术进展及展望

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钻采工艺 2024年第6期47卷 110-116页

作者：侯雨庭许朝阳刘双全张小平贾俊陈磊梁海军中国石油长庆油田公司中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程工程技术研究院低渗透油气田勘探开发国家工程实验室

鄂尔多斯盆地本溪8#深层煤岩气储层分布面积广、资源量大,是我国天然气增储增产的重要接替层位。但深层煤岩层理/节理及微裂缝发育、煤矸分布广泛、非均质性强,井壁坍塌和卡钻事故成为制约深层煤岩气井安全高效钻进的主要技术难题。文... 详细信息

鄂尔多斯盆地本溪8#深层煤岩气储层分布面积广、资源量大,是我国天然气增储增产的重要接替层位。但深层煤岩层理/节理及微裂缝发育、煤矸分布广泛、非均质性强,井壁坍塌和卡钻事故成为制约深层煤岩气井安全高效钻进的主要技术难题。文章基于鄂尔多斯盆地深层煤岩矿物组分、理化性能、微观结构分析等明确了煤层气水平井坍塌主控因素,针对性地研发出一种适用于深层煤岩气水平井的高效封堵防塌钻井液技术,其API滤失量≤2 mL、HTHP滤失量≤8 mL,综合封堵性能较常规钻井液提升30%以上。笔者通过在鄂尔多斯盆地不同区域40余口深层煤岩气水平井的应用,系统性地分析了深层煤岩气水平井钻井液技术存在密度过高、成本高、钻遇煤矸夹层井壁坍塌频发以及完井困难等技术难题,对煤岩/煤矸交界面扩展与滑脱规律基础理论研究、钻井液性能优化升级、降低复杂时效及降本增效等深层煤层气高效开发的钻井液技术发展进行了展望。

关键词：煤岩气鄂尔多斯盆地煤矸井壁坍塌

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水泥环孕育机理及其压裂工况下密封力学分析

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油气井测试 2024年第1期33卷 6-13页

作者：张承武武月荣王坤中国石油川庆钻探工程有限公司工程技术研究院陕西西安710018 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西西安710018

在油气井压裂过程中,压裂液的高压和降温作用存在破坏水泥环密封性的风险,对于多级压裂或者重复压裂,井筒压力和温度的交替作用加剧了水泥环的破坏,影响多级压裂的效果。研究了水泥环的孕育机理,利用有限元软件对套管—水泥环—地层系... 详细信息

在油气井压裂过程中,压裂液的高压和降温作用存在破坏水泥环密封性的风险,对于多级压裂或者重复压裂,井筒压力和温度的交替作用加剧了水泥环的破坏,影响多级压裂的效果。研究了水泥环的孕育机理,利用有限元软件对套管—水泥环—地层系统进行了全尺寸等效建模和力学仿真,对多级压裂水泥环的变形和破坏规律进行了定量分析。结果表明,井下水泥环的先天环境压力不同于养护压力,应当归属于水泥环的材料属性;压裂时水泥环表现为环向拉应力破坏,且内侧比外侧更容易破坏;压裂停泵时,水泥环残余变形导致一界面产生剥离应力,如果剥离应力大于一界面的粘结强度,一界面将出现剥离破坏;提高水泥石的抗拉强度和降低弹性模量可提升水泥环的密封性能。该分析为油气井水泥材料的研究提出改进方向,为多级压裂的参数优化提供参考。

关键词：水泥环密封性孕育机理多级压裂全尺寸建模力学分析剥离应力完整性分析

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井下电驱切割油管工具研究与试验

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石油机械 2023年第2期51卷 93-100页

作者：叶文勇胡东锋王思凡中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院低渗透油气田勘探开发国家工程实验室

国内井下管串动力切割工具现处于研究初始阶段,为此,研发出了一种新型井下油管电动切割工具。对该型工具的结构组成及其切割作业原理进行了重点介绍,并通过地面试验验证工具的结构合理性与控制系统可靠性。研究结果表明:研发的井下电驱... 详细信息

国内井下管串动力切割工具现处于研究初始阶段,为此,研发出了一种新型井下油管电动切割工具。对该型工具的结构组成及其切割作业原理进行了重点介绍,并通过地面试验验证工具的结构合理性与控制系统可靠性。研究结果表明:研发的井下电驱切割油管工具外径为54 mm,总长为4 m,适用于外径73.0和88.9 mm油管,可根据目标油管管径切割需求更换切割刀具,可按流程准确实施对各个节点动作和工具状态的实时监控和调整,并完成信息的传输与存储;地面切割试验验证了该工具切割模块结构的合理性,验证了推进机构和旋转换向机构能精确完成动力的传递和动作的执行。所得结论可为油气井带压修井作业的高效、安全实施提供技术支撑。

关键词：井下工具电驱切割油管工具控制系统地面试验

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基于序贯高斯-协克里金法的孔隙压力钻前预测

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天然气工业 2025年第4期45卷 109-120页

作者：汤明郭欣钰何世明邹露张光福孔令豪邓祥华油气藏地质及开发工程全国重点实验室•西南石油大学中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院

准确预测孔隙压力对于安全钻进具有重要意义,但现有钻前地层孔隙压力预测方法误差大,不能很好地指导钻井工程设计和钻井施工,导致井漏、溢流等事故多发频发。为实现钻前地层孔隙压力的准确预测,利用孔隙度修正后的声波时差数据建立了单... 详细信息

准确预测孔隙压力对于安全钻进具有重要意义,但现有钻前地层孔隙压力预测方法误差大,不能很好地指导钻井工程设计和钻井施工,导致井漏、溢流等事故多发频发。为实现钻前地层孔隙压力的准确预测,利用孔隙度修正后的声波时差数据建立了单井孔隙压力预测新模型,结合工区三维地质构造,形成了基于序贯高斯-协克里金法的三维孔隙压力预测新方法,并构建了孔隙压力三维数据体,实现了孔隙压力钻前预测。研究结果表明:①模型综合利用了声波时差和地层孔隙度这两种随深度变化的地层物性参数,使得孔隙压力的计算过程更符合地层的实际构造,与未考虑孔隙度影响相比,修正模型的平均绝对误差由12.92%降低到3.52%;②序贯高斯-协克里金插值算法同时兼顾了裂缝断层区域的随机性和非裂缝断层区域的连续性,基于孔隙压力三维数据体预测得到的钻前孔隙压力预测值与实钻数据吻合较好,误差介于±10%;③建立的蓬莱气区上部碎屑岩重点层段三维孔隙压力数据体可有效实现工区单井复杂工况分析、钻前孔隙压力以及风险预测等工作。结论认为,基于序贯高斯—协克里金法的孔隙压力钻前预测方法能够实现钻前孔隙压力的准确预测,计算结果三维可视化,为井身结构设计以及钻井液密度设计提供依据,为油气资源的安全经济高效勘探开发提供了理论和技术支撑。

关键词：三维孔隙压力压力展布钻前预测序贯高斯-协克里金法地质建模碎屑岩

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