弹性波速径向变化在非常规储层可压性评价中的应用

非常规储层的开发均需要进行压裂,所以对非常规储层可压性的评价就变得很重要。岩石的脆性是影响储层可压性的重要因素,是优选压裂层位的重要指标。该文在单极子波形正演模拟及波速径向变化计算的基础上,针对非常规储层,应用弹性波速径向变化来评价储层脆性,并分析这种方法在非常规储层可压性评价中的应用效果。通过实例分析可看出,对于相邻两套致密砂岩储层,脆性好的井段压裂后产能也较高,证实了此方法对可压性的分析结果;对于煤储层,煤层段弹性波速降低明显,反映煤层可压性较好,这与煤层段的压裂效果也是相符的。所以,对于非常规储层,基于弹性波速径向变化评价脆性的方法能够很好地反映非常规储层可压性的强弱。     

声波测井技术在非常规致密油藏储层评价中的应用

本文应用声波测井技术,针对松辽盆地齐家-古龙地区,非常规致密油储层有效性评价方法进行研究,即评价可能的裂缝发育段、可能的含油层段和可压裂改造的层段等。针对研究区非常规致密油藏特征及勘探实践,采用声波时差等效深度法建立超压层识别方法,通过计算岩石脆性指数建立岩石易压裂性评价技术。该技术较好的解决了非常规致密油藏储层有效性评价的关键问题,在老井压裂改造和新钻水平井、大斜度井测井评价中发挥雷要作用,见到很好的应用效果。     

利用核磁共振资料定量评价页岩孔隙结构

页岩气储层的孔隙结构复杂且非均质性较强,导致储层表征及有效性评价面临极大挑战.为了建立页岩气储层孔隙结构的定量评价方法,本文选取了鄂西宜昌地区陡山沱组二段20块岩心,采用0.069 ms的回波间隔开展饱含盐水状态下的核磁共振（NMR）实验.在此基础上,对T₂谱进行了多重分形特征分析,提取了对页岩气储层孔隙结构较敏感的参数,并建立了基于最小与最大广义分维数差值（D_min-D_max）和谱宽（Δα）划分页岩气储层类型的方法及标准.该方法对于有效提高页岩气储层的预测精度、指导开发选层等具有重要意义.     

南海北部负跃层环境下海底参数声学反演

利用2015年南海北部声学实验的实验数据,对海底声学参数进行反演。在综合分析声速起伏及海底模型对海底反演影响的基础上,通过选择等效的海水声速剖面和海底模型,改进了多参量联合地声反演方法,使得其不仅能解决反演中的多值性问题,还能适用于负跃层起伏环境下的声学反演。即当用匹配场反演海底声速和用传播损失反演海底衰减时,如果温跃层内有内波等随机起伏,可使用传播路径上平均声速剖面和单层等效海底进行声场计算。反演得到的海底声速和密度结果与海底采样测量符合较好,拟合给出了海底衰减系数随频率的非线性经验关系式。反演结果可为南海北部声传播规律研究与应用提供海底参数。      

薄纤维层对穿孔板的声学影响研究

为了提高附着薄纤维层穿孔板的声学预测精度,通过实验及理论分析方法研究薄纤维层对穿孔板的声学影响。采用声学阻抗管系统测试穿孔饰面板及背腔的吸声系数。测试结果显示,薄纤维层对吸声层的吸声性能具有明显的提高作用。以穿孔板声阻抗模型为基础构建附着薄纤维层的穿孔饰面板等效声阻抗模型,以附加修正参数等效薄纤维层的声学影响。依据吸声系数测试结果计算薄纤维层的等效声学修正参数,结果显示薄纤维层造成的附加阻性修正比较显著。     

川南龙马溪组页岩储层水相渗吸规律

基于川南龙马溪组页岩多重孔隙特征,建立渗吸解析模型,定量计算不同孔隙类型渗吸深度。在此基础之上,开展考虑页岩储层温度、围压、流体压力共同作用下的水相渗吸实验,分析页岩水相渗吸规律。结果表明：基于渗吸饱和度渗吸过程可分为3个阶段：渗吸扩散段、渗吸过渡段、渗吸平衡段,其中渗吸扩散段为渗吸能力主要贡献段。在焖井初期由于流体压力作用页岩渗吸能力大幅度提高,为后续自发渗吸作用提供了渗吸液体。储层围压对页岩渗吸能力有抑制作用,但仍能提高储层改造效果,孔隙度增加倍数范围为0.42倍~1.63倍,渗透率增加倍数范围为17.6倍~67.3倍。黏土孔渗吸深度远大于脆性矿物孔和有机质孔,粘土矿物为页岩水化作用诱导微裂缝主控因素。焖井有利于提高川南龙马溪组页岩储层改造效果。研究成果可为页岩气井返排制度优化提供依据。     

分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井瞬态压力特征

基于分形理论和连续性假设,考虑页岩气吸附解吸、基质-裂缝窜流等机制,建立分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井试井解释模型,并通过拉氏变换、点源函数及压降叠加原理等方法得到模型的解.绘制无因次压力随时间变化的双对数曲线,研究分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井的压力特征,分析分形指数、分形维数等参数对压力动态的影响.结果表明：分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井的压力动态可划分为7个流动阶段;分形指数越大或分形维数越小,晚期径向流直线段的斜率越大;其它参数对水平井的压力动态也有一定的影响.     

高压换流站交流滤波器组相干噪声源声功率反演

针对高压换流站内交流滤波器组相干噪声源的声功率难以确定的问题,该文提出了一种基于几何声学理论的声功率反演方法。该方法采用可同时考虑噪声源强度和相位的几何声学理论建立相干声场模型,在此基础上构建声功率反演模型,通过寻找使声学模型输出和实测数据差异最小的声源参数(强度和相位),实现了对相干噪声源声功率的反演。数值仿真和实验数据验证了该方法的有效性。     

基于等效参数反演的敷设声学覆盖层的水下圆柱壳体声散射研究

应用了一种等效方法计算敷设声学覆盖层无限长圆柱壳体水下声散射特性.等效方法的核心是忽略复杂声学覆盖层内部的声学结构,将其作为具有等效材料参数的均匀阻尼层进行建模,该均匀阻尼层具有和原覆盖层相同的复反射系数.进而,应用COMSOL Multiphysics软件建立敷设均匀阻尼层圆柱壳体的有限元模型并求解其声散射特性.等效方法的关键是等效材料参数的获取.采用充水阻抗管实验和有限元数值实验两种方法获取声学覆盖层贴敷在与壳体具有相同厚度、相同材料背衬条件下的复反射系数,在此基础上,基于遗传算法反演材料的等效参数.研究表明,等效参数具有频变特性,且尽管等效杨氏模量和等效泊松比在频率范围内存在较大波动,但是等效前后复反射系数仍保持一致.为了验证等效方法求解壳体声散射特性的准确性,同时建立了敷设声学覆盖层壳体的完整有限元模型,将覆盖层内部声学结构进行精细建模,并求其声散射特性.结果表明,两种方法求得的形态函数符合得较好,在整个频率范围内平均误差大约为1 d B.     

2DNMR在泥页岩物性及流体评价中的应用探讨

纳米级孔隙、非达西渗流、自生自储是泥页岩油气层的主要特征,常规NMR技术难以检测到T2弛豫时间短于0.1 ms的纳米级孔隙,并难以准确评价泥页岩储层中的孔隙流体性质与含量.为了解决以上问题,以济阳坳陷下第三系沙河街组泥页岩油气主要勘探层段为研究对象,采用高分辨率2D NMR技术对采自3口井的11块泥页岩样品分别进行1D、2D NMR分析.结果表明,T2谱能够检测到泥页岩中的全部孔隙量;D-T2谱能够准确评价孔隙流体类型与含量,且核磁含油饱和度与石油的产液量、岩石热解的液态烃量具有可对比性.该项研究对精细评价泥页岩油气储层具有十分重要的意义,对进一步发展高分辨率2D NMR技术具有一定的促进作用.     

改进的孔隙模型评价流体性质与裂缝孔隙度

随着勘探开发的不断深入,渤海油田面临越来越多的疑难储层,这类储层流体性质识别与裂缝孔隙度评价成为测井评价的难点。本文依据Biot理论,描述了存在裂隙条件下的含裂隙Biot理论,形成改进的孔隙介质模型。根据该模型利用阵列声波测井数据进行反演得到裂缝孔隙度,同时通过流体置换,得到不同流体对应的岩石体积模量,对其进行交会判别流体性质,实现了阵列声波测井裂缝孔隙度定量评价与流体性质识别综合应用。利用该模型对渤海油田十几口井进行计算,结果表明该方法对于常规砂泥岩和复杂岩性储层均能取得较好效果,本文提出的储层流体性质识别与裂缝孔隙度评价方法,有助于扩展阵列声声波测井的应用范围。     

Production analysis in shale gas reservoirs based on fracturing-enhanced permeability areas

Hydraulic fracturing has been widely applied in shale gas exploitation because it improves the permeability of the rock matrix.Fracturing stimulation parameters such as the pumping rate, the fracturing sequence, and the fracture spacing significantly influence the distribution of the stimulated reservoir volume(SRV). In this research, we built a numerical model that incorporates the hydraulic fracturing process and predicts gas production. The simulation of fracture propagation is based on the extended finite element method(XFEM), which helps to calculate aspects of the fractures and the SRV; we imported the results into a production analysis model as the initial conditions for production prediction. Using the model, we investigated the effects of some key parameters such as rock cohesion, fracture spacing, pumping rate, and fracturing sequence on the shale gas production.Our results proved that the SRV was distributed in the vicinity of the main fractures, and the SRVs were connected between the fractures in a small fracture spacing. We obtained optimal spacing by analyzing the production increment. High pumping-rate treatment greatly changes the in-situ stress around the hydraulic fractures and enlarges the field of SRV. Simultaneous fracturing treatment improves the flow conductivity of formation more than sequential fracturing. This study provides insights into the hydraulic fracturing design for economical production.     

The invariant integral of physical mesomechanics as the foundation of mathematical physics: Some applications to cosmology,electrodynamics, mechanics and geophysics

Phe general invariant integral based on the energy conservation law is introduced into physical mesomechanics, with taking into account the cosmic, gravitational, mass, elastic, thermal and electromagnetic energy of matter. Phe physical mesomechanics thus becomes a mega-mechanics embracing most of the scales of nature. Some basic laws following from the general invariant integral are indicated, including Coulomb’s law of electricity generalized for moving electric charges, Newton’s law of gravitation generalized for coupled gravitational/cosmic field, the Archimedes’ law of buoyancy generalized for bodies partially submerged in water, and others. Using the invariant integral the temperature track behind moving cracks and dislocations is found out, and the coupling of elastic and thermal energies is set up in fracturing and plastic flow, namely for opening mode cracks and edge dislocations. For porous materials saturated with a fluid or gas, the notion of binary continuum is used to introduce the corresponding invariant integrals. As applied to the horizontal drilling and hydrofracturing of boreholes in the Earth’ crust, the field of pressure and flow rate as well as the fluid output from both a horizontal borehole and a diskshape fracture issuing the borehole, are derived in the fluid extraction regime. A theory of fracking in shale gas/oil reservoirs is suggested for three basic regimes of the drill mud permeation into the multiply fractured rock region, with calculating the shape and volume of this region in terms of the geometry parameters and pressures of rock, drill mud and shale gas. Phe method of functional equations in the theory of a complex variable and the boundary layer method are also used to solve these problems.     

水平井体积压裂缝网表征及流动耦合模型

针对岩石脆性系数高且发育天然裂缝的储层,提出表征水平井体积压裂形成裂缝网络的三种基本模式,并将渗流过程划分为油藏流动和缝网内部流动.在此基础上,利用势叠加原理导出油藏流动控制方程,利用有限差分方法建立缝网内部有限导流等式;其次,采用星三角变换法处理人工缝与天然缝的交汇流动;最后,耦合两部分流动矩阵方程得到水平井体积压裂缝网渗流数学模型.该模型表明:当水平井改造段长度一定时,压裂段数与段内分簇数是决定产能的最主要因素,其次是人工裂缝半长和人工缝导流能力,而天然裂缝密度和导流能力对产量影响较小.实例应用表明,实际产油量与模型计算值一致,误差较小.     

多相孔隙储层声学研究进展

本文回顾了关于油、气、水及水合物多相孔隙储层的声学研究进展,提出了"储层声学"的概念,阐明了其研究意义、研究内涵和方法,并介绍了油、气、水及天然气水合物储层声波模拟的部分新的研究成果。指出应该从声学理论和实验等出发,结合声学储层探测和精细描述的实际情况,如利用声学原理圈闭和估算天然气水合物等,继续深入开展相关基础理论和实验研究工作,丰富储层声学研究内容,更加完善储层声学理论体系,为更好利用声学方法探测和评价储层提供坚实的物理基础和可能的技术支撑。     

水下目标弹性声散射信号分离

水下目标弹性声散射与其他声散射成分在时域和频域上均存在混叠, 现有信号处理方法受分辨力限制无法在混叠状态下识别目标弹性声散射特征. 针对这个问题, 提出了一种目标弹性声散射信号分离方法. 以目标回波亮点模型为基础, 分析了线性调频信号入射时目标声散射成分的信号特性, 提出了一种目标声散射成分向单频信号的映射方法, 并理论推导出了目标声散射结构与映射结果之间的线性对应关系, 实现了通过窄带滤波分离出目标弹性声散射成分. 仿真与消声水池实验数据处理结果表明, 该方法基本可以完全分离出目标回波信号中的弹性声散射成分, 分离出的弹性声散射具有与理论一致的信号特征, 验证了该分离方法的有效性.