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天然气工业
四川石油管理局 中国石油西南油气田公司 中国石油川庆钻探工程公司
天然气工业

四川石油管理局 中国石油西南油气田公司 中国石油川庆钻探工程公司

冉隆辉

月刊

1000-0976

jwq@trqgy.cn

028-86011178 86012712 86012718

610051

成都市府青路一段3号

天然气工业/Journal Natural Gas IndustryCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊于1981年创刊，是中国惟一全面报道天然气工业的综合性科技期刊。伴随国家改革开放急促的脚步诞生。二十四年，一批批老编辑默默耕耘在天然气事业这片热土上,洒下了滴滴汗水，皓首回望，留下深深的眷恋和殷殷嘱托；如今，新一代编辑正焕发热情和活力，呵护着杂志的成长，他们与时俱进，跨步前行。与此同时，还有强大的后盾——编委会，源源不断地给予鞭策和激励着，一批院士、教授、专家为杂志的发展献计献策，作出了重要的贡献。《天然气工业》面向中国天然气生产和使用领域各研究、设计、生产、管理部门的高中级科研人员、工程技术人员和经营管理人员以及与天然气工业相关的产业界的科技、经营管理人员。重点反映天然气工业在勘探、开发、钻采、储运、处理加工方面的科学研究、工业生产和技术应用成果。
正式出版
收录年代

    四川盆地东部地区二叠系茅口组孤立浅滩的发现及天然气勘探潜力

    易海永张本健谷明峰马华灵...
    1-11页
    查看更多>>摘要：中二叠统茅口组长期以来一直是四川盆地天然气勘探的重点层系之一,茅口组天然气勘探开发先后以四川盆地南部地区岩溶缝洞型石灰岩储层和四川盆地中部地区滩相白云化储层为主要目的层系.为了寻找并落实茅口组下一个天然气勘探方向,在勘探程度相对较低的四川盆地东部(以下简称川东)地区开展了大量基础研究工作,在重新梳理地层格架的基础上,对茅口组沉积、储层及成藏条件进行了系统分析,指出了该区孤峰段硅质岩下茅二下亚段孤立浅滩的存在,最后明确了茅口组天然气的勘探潜力.研究结果表明:①川东地区在茅口组孤峰段事件性硅质岩沉积之前,宣汉—万州地区茅二下亚段发育碳酸盐岩孤立浅滩,面积可达6 500 km2;②在宣汉—万州地区茅二下亚段发现了滩相基质孔储层,其中发育于茅二下亚段底部的孔隙型白云岩储层厚 3～12 m,发育于茅二下亚段中上部的孔隙型石灰岩储层厚 5～18 m;③川东地区茅口组滩相储层成藏条件优越,其中烃源岩主要为下伏上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组厚层页岩,且与烃源岩沟通的断裂发育,区域盖层主要为孤峰段硅质岩及吴家坪组海相泥岩、页岩,保存条件良好.结论认为,川东地区茅口组孤立浅滩的发现和良好的成藏组合条件,将进一步加快该区天然气勘探开发进程,茅口组大面积分布的高能浅滩有望成为下一个天然气勘探开发重要领域.

    四川盆地东部地区二叠系茅口组孤峰段孤立浅滩储层特征天然气勘探潜力

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    远源致密砂岩气成藏主控因素及成藏概率定量评价——以四川盆地西南部中侏罗统沙溪庙组气藏为例

    吕雪莹李小刚王小娟杨田...
    12-22页
    查看更多>>摘要：四川盆地西南部(以下简称川西南部地区)中侏罗统沙溪庙组致密砂岩气藏属于远源次生气藏,不同构造天然气富集差异性大,成藏主控因素不清.为此,基于远源致密砂岩气成藏条件分析,对比了川西南部地区沙溪庙组 7 个含气构造的成藏差异性,明确了成藏主控因素,在综合考虑控制致密砂岩气成藏差异性的各类地质因素的基础上,建立了远源致密砂岩气成藏概率的定量评价方法,并预测了天府气田简阳区块沙溪庙组天然气储量丰度.研究结果表明:①川西南部地区沙溪庙组主要发育构造—岩性气藏,天然气均源自下伏上三叠统须家河组煤系烃源岩,不同含气构造在天然气组分、储层特征、输导保存条件等方面存在明显差异;②烃源岩排烃能力奠定了物质基础,断—盖配置决定了天然气富集层系,断—储耦合控制着天然气聚集效率,储层品质决定了天然气富集规模;③烃源岩排烃能力指数、源—储距离指数、储层物性指数、储层厚度指数、断—盖耦合类型指数及断—储配置类型指数可作为评价致密砂岩气成藏概率指标,提出的远源致密砂岩气成藏概率指数(HAI)可用于该地区远源致密砂岩气地质储量预测.结论认为,HAI与储量丰度具有很好的正相关关系,并预测了天府气田简阳区块的HAI值为 0.53,沙溪庙组气藏的储量丰度为 1.32×108 m3/km2,提出的天然气成藏定量评价方法准确度较高,为川西南部地区沙溪庙组天然气勘探开发指明了方向.

    远源致密砂岩气成藏主控因素成藏概率指数中侏罗统沙溪庙组四川盆地西南部有利勘探区

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    超压盆地水力破裂与天然气成藏的关系——以莺歌海盆地乐东斜坡区LD-A气田为例

    贾茹付晓飞范彩伟靳叶军...
    23-32页
    查看更多>>摘要：莺歌海盆地乐东斜坡区LD-A气田的发现进一步证实了高温高压岩性圈闭领域的巨大资源潜力.该气田储层压力系数最高可达 2.3,流体超压诱发的水力破裂对天然气的运聚起到重要的控制作用,明确超压条件下地层是否发生水力破裂及其演化过程是深入研究莺歌海盆地天然气成藏的关键.为此,在明确天然气垂向输导体系的基础上,以岩石破裂准则为理论依据,利用地应力及岩石抗张强度确定水力破裂模式,厘定了地层水力破裂条件;最终结合超压演化,分析了水力破裂动态演化过程对天然气成藏过程的控制作用.研究结果表明:①断裂、亚地震断裂和裂缝共同构成了LD-A气田天然气垂向输导体系,超压诱发的水力破裂控制了输导体系的启闭性和有效性,决定了天然气能否规模富集.②LD-A气田的中深层发育张性水力破裂,其中LD-A1 气区现今黄流组顶部处于水力封闭状态,梅山组顶部处于水力渗漏状态;LD-A2 气区和LD-A3 气区上中新统黄流组顶部和中中新统梅山组顶部现今均处于水力封闭状态.③LD-A气田的水力破裂演化存在封闭—破裂—封闭型(LD-A1 气区与LD-A2 气区)和持续封闭型(LD-A3 气区)2 种类型,不同的水力破裂演化过程导致了天然气在不同层位砂体差异性充注和富集.结论认为,LD-A1 气区与LD-A2 气区浅层上新统莺歌海组二段和上中新统黄流组优质砂体是天然气有利富集对象,LD-A3 气区应在埋藏更深的梅山组砂岩中寻找突破.

    莺歌海盆地乐东斜坡区超压水力破裂输导体系天然气成藏

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    四川盆地天府气田中侏罗统沙溪庙组砂岩储层致密化机理及其与油气充注的耦合关系

    王小娟张少敏庞小婷杨曦冉...
    33-43页
    查看更多>>摘要：近年来,四川盆地中侏罗统沙溪庙组致密砂岩气勘探开发取得持续突破,展示出了良好的天然气勘探开发前景,但是砂岩储层致密导致"甜点区"分布复杂,特别是对储层致密化机理及其与油气充注的耦合关系认识不清,严重制约了沙溪庙组致密砂岩气藏的规模效益开发.为此,以四川盆地天府气田沙溪庙组一段(以下简称沙一段)致密砂岩储层为研究对象,综合岩心物性测试、薄片鉴定、扫描电镜、地球化学测试等多种资料,系统表征了致密砂岩储层的物质组成、储集物性、成岩作用等特征,并探讨了储层致密化机理,最后结合油气成藏期次,明确了储层致密化过程与油气充注耦合关系.研究结果表明:①沙一段储层以岩屑长石砂岩为主,发育少量长石岩屑砂岩,储层孔隙度为0.82%～17.48%,平均孔隙度为10.09%,渗透率为0.000 1～632.420 0 mD,平均渗透率为5.420 0 mD,储层储集空间以原生孔隙为主,局部发育长石溶孔和浊沸石胶结物溶孔;②沙一段压实作用以弱—中等为主,绿泥石包壳广泛发育,浊沸石呈基底式、孔隙式和颗粒交代状等多种形式胶结,方解石呈基底式和孔隙式胶结,溶蚀作用以长石溶蚀和浊沸石溶蚀为主;③沙一段发育 3 种类型的致密储层,第一种致密储层是在压实作用基础上早期强胶结作用下形成的;第二种致密储层是在压实作用基础上晚期胶结作用下形成的;第三种储层现今并未致密,但是早期的压实胶结作用导致储层曾经致密,后期溶蚀作用改善储层物性.结论认为:①该区沙一段储层具有一期成藏特征,发生在距今 88～68 Ma,第一种和第三种致密储层不能发生有效的油气充注,第二种致密储层可以发生有效的油气充注;②该区储层致密化过程与油气充注的耦合关系控制了天府气田简阳区块的天然气相对富集程度.

    四川盆地中侏罗统沙溪庙组致密砂岩储层致密化形成机理成岩作用油气充注

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    超深井射孔冲击动载荷引起封隔器断裂失效分析

    练章华万智勇王飞文赵朝阳...
    44-51页
    查看更多>>摘要：中国超深层油气资源丰富,超深井油气开发过程中常采用一体化管柱完成射孔—试油—酸化三联作业,作业过程中超深井射孔冲击动载荷频繁导致封隔器断裂失效.为解决上述问题,基于弹塑性有限元法,结合实际井下测得的射孔管串起爆瞬态冲击动力学载荷边界条件,开展了新疆某地X1 井射孔作业RTTS封隔器(全开式挂壁封隔器)—减震器管串瞬态冲击动力学有限元仿真分析,建立了减震器二阶带阻尼的质量—弹簧力学系统模型,从理论上对比分析了双减震器的减震效果与有限元分析结果的可靠性.研究结果表明:①在射孔爆轰 0.09 s和 0.21 s时刻,中心管接头螺纹处分别出现 805.4 MPa和 925.1 MPa 两个应力峰值,超过了管材的屈服强度和抗拉强度,且冲击波引起的交变应力导致局部位置开始发生裂纹失效,裂纹逐渐扩展到整个截面,造成螺纹接头断裂;②根据仿真模型计算结果以及中心管结构尺寸分析,发现其螺纹部分结构尺寸偏小,导致峰值应力超过其抗拉强度造成断裂失效;③建议采用中心管上部螺纹连接处镦粗 2～3 mm的改进方案,其最大应力可降低 27%以上,可明显提高结构强度;④使用双减震器能有效降低射孔管串上部冲击载荷,理论计算指出双减震器比单减震器的振幅降低约 50%,其最大应力降低约 42%.结论认为,研究成果可为超深井RTTS封隔器管柱安全射孔作业提供理论和技术支撑,并将有力推动我国超深层油气资源的高效勘探开发.

    超深井射孔作业封隔器断裂减震器公螺纹接头冲击载荷数值模拟

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    柱塞气举排水采气研究现状及展望

    韩国庆邢志晟岳震铎杨伯客...
    52-63页
    查看更多>>摘要：气井积液是大部分天然气井在开发中后期存在的主要问题,排水采气工艺是排出井底积液并恢复和提高气井产量的关键技术之一.柱塞气举是一种可以高效排出井底积液的间歇生产工艺,该工艺具有结构简单、成本低等优点,适用于低产井和高气液比井,是目前我国最主要的排水采气技术之一.为此,系统地从柱塞类型及应用场景、柱塞气举速度模型、工作制度优化及故障诊断、新型柱塞气举工艺 4 个方面进行研究综述,分析了不同模型的优缺点,并总结了 8 种新型柱塞的特点和应用场景,进而针对目前气井生产效率低和井底积液难排出的情况,展望了柱塞气举工艺的技术发展方向.研究结果表明:①相比于国外,中国柱塞气举工艺应用广泛,发展较为成熟,新型柱塞气举工艺的发展进一步扩大了其应用范围.②速度模型可精确模拟柱塞在井筒中的运动状态;工作制度优化逐步向智能化发展.③目前仍存在柱塞气举工艺智能化程度低和无法适应复杂油气井生产的问题.结论认为,柱塞气举工艺下一步发展应聚焦 4 个方向:智能化技术的应用、适应复杂井条件下的技术开发、结合其他采气工艺的复合应用、基于气藏—井筒—地面一体化的井群制度优化.该研究成果对进一步推动国内柱塞气举相关研究与应用,具有较好的参考作用,并可以为柱塞气举未来发展方向提供指导.

    柱塞气举气井积液排水采气速度模型工作制度优化故障诊断智能柱塞新型柱塞工艺

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    基于PR—Henry改进模型的酸性天然气—地层水体系及其相平衡特征分析

    杨宇王建猛张骞刘建国...
    64-73页
    查看更多>>摘要：准确表征酸性天然气—地层水体系的相平衡规律,对于天然气开发过程中的水溶气量和凝析水量分析具有重要意义,但目前常用的PR状态方程与Henry定律等理论对酸性天然气—地层水体系的相平衡研究还存在不适用的问题.为进一步考虑酸性气体和地层水矿化度对体系相平衡的影响,改进并提高对天然气溶解度和饱和含水量的计算精度,在PR状态方程与Henry定律相结合建立的PR—Henry模型基础上,考虑了溶解盐对体系相平衡的影响,采用定标粒子理论(SPT)修正了Henry常数,建立了改进的PR—Henry模型,最后分析了天然气组成、压力、温度和盐水含盐量对天然气溶解量和饱和含水量的影响.研究结果表明:①模型计算结果与实测资料对比,平均相对偏差分别为 5.3%和 4.55%,表明该模型能够应用于不同温度、压力和组成的酸性天然气-地层水体系的相平衡计算;②天然气在地层水中的溶解量受天然气组成、温度、压力和地层水含盐量的影响;③天然气饱和含水量受温度和压力影响十分明显.结论认为,改进的PR—Henry模型为天然气开采过程评价和CO2 埋存溶解量计算提供了一种有效的方法,对于评估天然气可采储量及开发特征具有重要的参考意义.

    酸性天然气相平衡计算PR—Henry模型定标粒子理论影响因素

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    深井超深井大尺寸井眼钻具疲劳失效分析与防控

    马勇张佳伟范宇黄洪春...
    74-86页
    查看更多>>摘要：地球深部蕴藏着丰富的油气资源,随着深井超深井钻井数量的递增,钻具失效(断钻具、钻具刺漏)事故呈现逐年递增趋势.为进一步明确深井超深井大尺寸井眼钻具失效原因、减少钻具失效事故,梳理了近年来中国石油西部三大油田钻具失效情况及特征,并以西部油田某口典型超深井Ø444.50 mm井眼连续 5 次断钻具事故为对象开展原因分析.首先基于弹性动力学密哈顿原理(Hamilton's principle)和纽马克方法(Newmark-β)建立了钻具动力学模型,结合雨流法和Miner疲劳损伤累积理论实现对钻具运动、受力及疲劳寿命的定量评价,并验证了模型的准确性,最后提出了大尺寸井眼预防断钻具配套工艺措施.研究结果表明:①深井超深井中钻具失效主要发生在上部大尺寸井段,失效位置多集中在下部钻具接头或本体尺寸较小的薄弱位置;②因钻具横向振动诱发高频弯曲应力是导致钻具疲劳失效的主要因素,持续剧烈的横向振动在数小时内会导致钻具疲劳失效;③提高下部钻具组合刚度、使用"高钻压+低转速"参数钻进有助于降低钻具横振强度;④因钻具组合刚度偏小、钻井参数不合理导致下部钻具剧烈横向振动,叠加"中性点"在钻具接头及本体尺寸较小等薄弱位置反复交替,是典型案例井连续断钻具的直接原因.结论认为,建立的模型可以定量评估钻具疲劳失效情况,提出的预防措施可为深井超深井大尺寸井眼预防钻具失效提供技术参考.

    深井超深井大尺寸井眼钻柱动力学横向振动高频弯曲应力疲劳失效防控措施

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    考虑深井井下动力钻具影响的钻柱粘滑振动规律

    石祥超焦烨刘景涛王兆巍...
    87-97页
    查看更多>>摘要：油气勘探开发统计数据显示,深井钻井过程中粘滑振动频发,占钻进时长的 50%以上,严重影响了钻井井下安全,延长了钻井周期,增加了钻井成本.由于深井钻柱结构较为复杂,井下动力钻具应用普遍,但动力钻具对井底钻头粘滑振动的影响规律缺乏深入研究,目前尚未有学者提出深井动力钻具下的钻柱全尺寸动力学模型.为此,基于弹簧集中质量原理,建立了包含井下动力钻具的粘滑振动仿真模型和螺杆钻具输出参数的计算模型,研究了螺杆钻具、扭力冲击器及两种工具复合使用对钻头粘滑振动的影响,并基于模型分析了现场实钻案例.研究结果表明:①使用螺杆钻具复合钻进时,转盘转速与螺杆转速对粘滑振动影响较大,复合转速越大,越有利于消除粘滑振动;②钻压和钻头尺寸越大,需要消除粘滑振动的转速就越大;③在保证水力参数的情况下,螺杆输出较高的扭矩和转速,能够有效地抑制钻头粘滑;④扭力冲击器和螺杆钻具复合使用情况下,当螺杆钻具的输出参数不足以抑制粘滑振动时,提高扭力冲击器的冲击扭矩和冲击频率,可降低螺杆钻具的临界转速,抑制井底粘滑振动.结论认为,该动力学模型可以为深井合理使用动力钻具、避免粘滑振动和提高机械钻速提供有效的技术支撑,该理论新认识在指导钻井现场钻进,提高钻井效率和降低钻井成本等方面具有重要的现实意义.

    深井钻柱振动粘滑振动动力学井下动力钻具顺北区块螺杆钻具扭力冲击器

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    钻柱振动的主被动控制研究进展与展望

    李欣业高赫远郭晓强张文学...
    98-110页
    查看更多>>摘要：在油气井钻进作业过程中,钻柱长期工作在充满钻井液的狭长井筒里,其受到井底压力、摩擦、岩石硬度变化的影响,受力情况非常复杂,会产生多种形式的振动,这些是影响钻具寿命和钻进效率的最主要因素.为系统分析工程界和学术界长期以来普遍关注的钻柱系统振动的有效控制问题,对近几十年来国内外在钻杆振动控制上使用的各种方法进行了分类和归纳,总结了各种方法的特点、应用场景以及不足之处,并对钻柱系统振动控制技术的发展趋势进行了展望.研究结果表明:①现有的钻柱振动主动控制主要集中于单一方向(扭转振动)和 2 个方向的耦联振动(纵扭耦联振动),且控制参数主要集中于钻压和扭矩,仅控制单方向的振动和单参数的调节,效果将很难保证;②被动控制是通过改变钻柱系统自身的结构或设计参数来抑制其振动,控制过程不受结构响应和外部干扰的影响,虽然效果有较大的局限性,但仍应在设计阶段给与足够的重视;③今后钻柱振动控制将朝着同时基于地面和井下测量数据,纵、横、扭 3 个方向联合控制的方向发展.结论认为,钻杆振动往往是几种基本振动形式的耦联,并具有明显的非线性特征,基于数据驱动的钻进系统动力学建模、考虑模型不确定性的现代鲁棒自适应控制技术以及新兴的人工智能技术将会成为未来钻柱振动研究和发展的主流趋势.

    钻杆耦联振动主动控制被动控制智能控制数字驱动建模随钻测量

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