深孔绳索取心钻进用无固相防塌钻井液试验

为应对金刚石绳索取心钻进普遍发生的垮塌、造浆、钻杆内壁结泥皮等问题，完成了基于聚乙烯醇(PVA)为抑制剂的无固相防塌钻井液室内研究。通过泥页岩滚动回收试验、膨润土临界加量试验、泥球浸泡试验以及电动电位测试等对比了常用抑制剂的抑制效果；通过配伍性试验确定了增黏剂及降失水剂的种类和加量；对比了不同种类的污染物对所获配方钻井液综合性能的影响。结果表明，相比于NaCl、KCl等常规无机盐抑制剂，聚乙烯醇具有较强的抑制性，且抑制性与聚合度呈正相关；黄原胶(XC)、磺化褐煤树脂(SPNH)、磺化沥青(FT-1)可用作配制该钻井液的增黏提切剂和降失水剂；该配方钻井液可抗35% NaCl、4% CaCl₂以及12%钙土的污染，能满足110℃温度范围内的使用要求，可在3 000 m深度范围内的强造浆地层、破碎地层、盐膏层等复杂地层中使用。      

柴西地区古近系和新近系地层水化学特征及其成因

在系统收集柴达木盆地西部地区各主要油田古近系和新近系油田地层水化学测试分析资料后,发现该地区地层水矿化度很高,均值为166g·L^-1,最低值达到3.90g·L^-1,具有高浓缩地层水特征,属卤水级,且主要是由Na⁺+K⁺组成的CaCl₂型水,反映封闭条件好。各主要离子在纵向上呈增加和减小交替变化的趋势,矿化度随深度的增加表现为先减小后增大的趋势,这与中国东部盆地明显不同。各离子比值（钠氯系数、变质系数和脱硫酸系数）均反映出该地区地层整体封闭性好。上、下油砂山组Ca²⁺富集主要由白云石化作用导致,其次是方解石溶解,白云石化同时也使其Mg²⁺贫乏。上、下干柴沟组仅有少数数据点表现出Ca²⁺富集,应是方解石溶解导致的,绿泥石化是其Mg²⁺贫乏的主要原因。SO^2-₄亏损主要是由大量膏岩的沉淀和油藏中大量硫酸盐还原细菌的还原作用导致。除了SO^2-₄被还原会产生HCO^-₃之外,有机质成熟过程中CO₂及有机酸的加入也可造成地层水中HCO^-₃质量浓度的增加。     

珠江口盆地CO2分布特征与成藏机制浅析

珠江口盆地多个凹陷均有钻井钻遇CO₂气体, 个别井钻遇的CO₂体积分数高达90%以上, 这些CO₂气体直接驱替了早期油藏或影响了油气充注规模, 增加了勘探风险。运用钻井数据、地球化学分析数据、重磁研究结果, 通过分析CO₂分布特征, 总结CO₂分布与断裂、火成岩的关系, 明确CO₂分布的主控因素, 预测珠江口盆地高CO₂风险带的分布。研究表明: 珠江口盆地对油气成藏有影响的CO₂主要为无机幔源成因, 受区域盖层和储层的控制, CO₂主要分布在上渐新统到下中新统地层及以下地层, 向上CO₂逐渐减少, 同时无机幔源CO₂分布明显受控于断裂体系, 与基底断裂和火成岩体具有较好的对应关系。无机CO₂气源主要为幔源岩浆的脱气作用, 垂向运移主要受不同级别断裂控制, 尤其该区深大断裂和基底长期活动断裂起到了很大作用, 因此幔源岩浆活动与断裂体系是CO₂汇聚的主控因素。由于珠江口盆地不同凹陷结构差异的影响, 幔源CO₂运聚成藏机制可概括为两类: 一是在北部坳陷带, 地壳厚度大, CO₂沿着深大断裂逐级向中上地壳运移形成"中转站", 然后在基底断裂的沟通下向浅层运移成藏; 二是在珠二坳陷, 由于地壳减薄作用, 并且发育拆离体系, 幔源岩浆首先到达拆离面, 脱出的CO₂沿着拆离面运移, 当遇到深切至拆离面的断裂后继续向浅层运移成藏。基于以上分析并结合运聚条件预测出珠江口盆地分布着7个高CO₂风险带, 这7个高CO₂风险带均位于深大断裂带附近, 并且周边火成岩较为发育。      

松辽盆地大庆长垣南缘四方台组砂岩型铀矿碳氧同位素特征及铀成矿意义

为进一步探讨松辽盆地大庆长垣南缘四方台组砂岩型铀矿的成岩环境、铀沉淀机制及成矿机理,通过钻井岩心观察,岩石薄片,含铀砂岩碳酸盐胶结物碳、氧同位素分析,对研究区砂岩岩石类型、碳酸盐胶结物类型、成岩阶段以及碳、氧同位素特征进行了系统研究。结果表明:含铀砂岩岩石类型为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩,碳酸盐胶结物可分为3个期次,以第一和第二期次为主,胶结物包括方解石、铁方解石,见极少量含铁白云石。δ13C_PDB值为-22.45‰~-13.65‰,平均值为-18.33‰,δ18O_PDB值为-17.56‰~-9.46‰,平均值为-13.52‰,揭示有一定有机质参与;古盐度Z值介于75.98~90.97之间,为淡水沉积;古温度介于67.31~94.92℃之间,结合以上岩石特征、胶结物类型及成岩作用判定成岩环境处于早成岩—中成岩阶段A期。综合分析认为:早成岩阶段砂岩的压实、胶结作用使含铀砂岩孔隙度减小,抑制含氧富铀流体运移;随着成岩作用进行,埋藏深度增加,有机质成熟度升高发生热脱羧基作用,与压实作用产生的吸附水形成酸性溶液对长石、碳酸盐胶结物等进行溶蚀形成次生孔隙,增大砂岩孔隙度,促进含氧富铀流体下渗运移,下伏油气由断裂向上逸散,为地层提供还原剂,使铀在四方台组底部大规模沉淀和富集。      

滇东南洒西钨铍矿床成矿流体来源和演化: 来自流体包裹体和H-O同位素证据

洒西钨铍矿床位于滇东南老君山钨锡多金属成矿区。确定早期似层状矿体和晚期脉状矿体的流体性质、来源和演化过程, 并对其流体地球化学和同位素进行约束, 可以有效探讨洒西钨铍矿床成矿机制, 为老君山矿集区下一步找矿工作提供理论思考。洒西钨铍矿床脉状矿体的形成经历了硅酸盐阶段、氧化物-硫化物阶段和碳酸盐-萤石阶段, 白钨矿和绿柱石主要形成于前两阶段。对洒西钨铍矿床脉状矿体不同阶段石英中的流体包裹体进行了岩相学特征、显微测温、激光拉曼光谱分析等研究, 并对早期似层状矿体和晚期脉状矿体矿石中石英的氢-氧同位素组成进行了测试。结果表明: 该矿床内脉状矿体的流体包裹体主要有富液相包裹体、富气相包裹体和含子矿物多相包裹体3种类型。流体包裹体的气相成分以H₂O主, 含少量还原性气体如C₂H₂等, 液相成分也以H₂O为主。从硅酸盐阶段到碳酸盐-萤石阶段, 包裹体的均一温度和盐度(NaCl_eq)峰值范围分别为240~360℃、2.35%~13.81%;220~310℃、4.03%~9.86%和190~270℃、2.41%~6.88%。从硅酸盐阶段到碳酸盐-萤石阶段, 成矿流体的温度呈现降低趋势, 盐度也呈降低趋势。成矿流体总体上属中-高温度、低盐度、贫CO₂、含部分还原性气体的NaCl-H₂O流体体系。早期似层状矿体石英样品δD_V-SMOW值变化范围小, 为-102.8‰~-99.0‰, δ18O_V-SMOW值为11.7‰~13.0‰, δ18O_H2O值为3.16‰~6.46‰; 晚期脉状矿体氧化物-硫化物阶段石英样品δD_V-SMOW值变化范围较大, 为-99.6‰~-69.5‰, δ18O_V-SMOW值为11.2‰~14.1‰, δ18O_H2O值为3.08‰~6.73‰。综合表明成矿流体主要是岩浆水, 混合有少量大气降水或有机水, 流体可能发生了沸腾作用, 加之温度的降低, 导致晚期脉状矿体氧化物-硫化物阶段主要成矿物质的沉淀。洒西钨铍矿床属于中高温热液矿床。      

温压条件对非饱和低渗透砂岩中CH4突破压力影响的实验研究

突破压力在气藏开采和盖层封闭性评价中起着重要的作用。为模拟地层温度压力变化对低渗透性砂岩中CH₄突破压力的影响,采用逐步法对取自鄂尔多斯盆地早二叠世非饱和低渗透砂岩,进行了不同温压组合条件下的CH₄突破压力实验。结果表明:随着温度或压力的升高,CH₄突破压力和突破时间均呈下降趋势,且压力变化对CH₄突破过程的影响更加显著。分析发现,温度压力对CH₄突破压力的影响,是由于温压变化改变了界面张力和接触角的大小,进而控制突破压力的大小;另外,突破压力随着两相黏度比的增大而减小,且温度压力越高,黏度比对突破压力的影响越小。因此,实验温压范围内,对于非饱和低渗透砂岩储层,温度和压力越高越有利于气藏开采;对于非饱和低渗透砂岩盖层,温度和压力越低,盖层封闭性越好且越安全。      

砂岩含水层CO2封存中考虑盐沉淀反馈作用的数值模拟: 以鄂尔多斯盆地为例

盐沉淀是含水层CO₂封存中需要关注的问题。当前，大多数数值模拟没有考虑盐沉淀引起的地层孔隙度和渗透率变化对流体流动的反馈作用。以鄂尔多斯盆地刘家沟组地层为例，利用TOUGH2软件建立了一个二维模型。通过修改程序源代码，使得模型能考虑盐沉淀对流体流动的反馈作用。模拟结果表明，刘家沟组地层在CO₂注入20 a时，盐沉淀的反馈作用使得注入井附近地层压力提升达到了0.87MPa，储层注入性损失7.17%。地层水盐度对盐沉淀及其反馈作用的影响最大，CO₂注入速度的影响次之，地层渗透率的影响最小。在地层水盐度较高时，固体盐饱和度显著增加，从而造成地层渗透率明显下降。当地层水盐度为0.24时，盐沉淀造成注入性损失45.32%，引起的地层压力提升达到了12.14MPa。因此，需要特别关注高盐度地层水引起的盐沉淀及其反馈作用。      

沉积物岩性及水化学性质对水土界面氟迁移行为的影响

水土界面氟的迁移对高氟地下水的形成具有重要影响。以大同盆地典型氟中毒区为例,分析了不同岩性沉积物中的氟质量分数和形态分布特征,并通过室内静态实验,探究了水溶液的pH值、Ca2+、HCO-₃以及H₂PO-₄质量浓度对水土界面氟迁移的影响。研究结果表明,沉积物中不同形态氟按含量由高到低的顺序依次为:残余态氟≥铁锰氧化态氟>水溶态氟>有机束缚态氟>离子交换态氟;各形态氟在不同岩性沉积物中含量大小均表现为:黏土>粉质黏土>粉砂;在沉积物中,黏土矿物和方解石是主要的固氟矿物成分。溶液的pH值、Ca2+、HCO-₃以及H₂PO-₄质量浓度与氟在沉积物表面的吸附-解吸和沉淀-溶解平衡密切相关,沉积物对氟的吸附量随溶液pH值和HCO-3质量浓度增大而降低,随Ca2+和H₂PO-₄质量浓度增大而增大。      

煤矿开采活动对黄河中游窟野河流域溶解性硫酸盐的影响

煤矿矿井水是河水溶解性硫酸盐(SO₄^2-)的重要来源,但黄土高原煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响仍不清楚。煤矿矿井水硫酸盐主要来自煤中黄铁矿氧化以及含煤地层附近裂隙水中硫酸盐,地表水硫酸盐还受其他人为输入的影响。因此,煤矿矿井水与河水硫酸盐具有不同的水化学特征、硫酸盐硫同位素(δ³⁴S_SO4)与氧同位素(δ¹⁸O_SO4)以及氢同位素(δD_H2O)与氧同位素(δ¹⁸O_H2O)组成。基于上述不同可以判定煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响。选取受煤矿开采活动影响的窟野河流域作为研究对象,系统采集河水、地下水、煤矿矿井水、大气降水和泉水等水体样品,结合前人研究资料,借助δ³⁴S_SO4、δ¹⁸O_SO4<...     

湖南凤凰铅锌矿床成矿流体特征及成矿机制

扬子地块东南缘是我国重要的铅锌成矿带,而其中凤凰矿田尚缺系统研究。以凤凰铅锌矿床为研究对象,运用流体包裹体地质学、同位素地球化学以及显微激光拉曼光谱等方法对成矿流体特征、流体来源及流体成分开展了系统研究。结果表明:矿床中闪锌矿和与成矿有关的脉石矿物中流体包裹体较发育;包裹体主要为气液两相,其均一温度介于111.2~177℃,盐度介于4.1%~25.2%,密度介于0.98~1.09 g/cm3,总体为低温、中高盐度、中等密度流体;石英、闪锌矿中单个包裹体成分拉曼光谱测试结果表明,气液两相包裹体中气相成分主要为CH₄,液相主要为H₂O,纯气相包裹体主要成分为CH₄;H-O同位素分析结果表明,成矿流体主要为建造水,表明来自盆地中的建造水萃取了深部地层中的成矿物质,并与沉积物中有机物干馏作用产生的CH₄等一起形成还原性成矿流体,沿同生断裂构造等通道向上运移,铅锌等成矿物质在浅部敖溪组白云岩中沉淀成矿。      

Experimenta l study on ultrasonic propagation in water-based bentonite slurry

Drilling fluid is a common flushingmedium used in pile foundation, geological drilling and petroleum drilling. Study on ultrasonic propagation properties in drilling fluid is of vital importance, not only for developing equipments to non-contact measuring concrete casting level for bored pile, but also for developing equipments considering drilling fluid as signal channel. The existence of clay particlesmakes the ultrasonic propagation and attenuation in drilling fluid much different from pure water. In order to know the relation among ultrasound frequency, slurry density and depth, a series of laboratory experiments about ultrasound propagation in water-based bentonite slurry were finished. Wavelet method was adopted to process the gained original waves of ultrasonic propagation in slurry, so we knew the velocity and attenuation coefficient of ultrasound propagated in different drilling fluids with different density. The first group experiments shows that with density of drilling fluid increase, ultrasonic velocity will decrease but attenuation coefficient will increase if ultrasonic frequency keep constant. The second group experiments shows that the power of ultrasound will intensify in small bore hole, the attenuation coefficient ismuch smaller than theoretical value.     

Numerical analysis of wellbore instability in gas hydrate formation during deep-water drilling

Gas hydrate formation may be encountered during deep-water drilling because of the large amount and wide distribution of gas hydrates under the shallow seabed of the South China Sea. Hydrates are extremely sensitive to temperature and pressure changes, and drilling through gas hydrate formation may cause dissociation of hydrates, accompanied by changes in wellbore temperatures, pore pressures, and stress states, thereby leading to wellbore plastic yield and wellbore instability. Considering the coupling effect of seepage of drilling fluid into gas hydrate formation, heat conduction between drilling fluid and formation, hydrate dissociation, and transformation of the formation framework, this study established a multi-field coupling mathematical model of the wellbore in the hydrate formation. Furthermore, the influences of drilling fluid temperatures, densities, and soaking time on the instability of hydrate formation were calculated and analyzed. Results show that the greater the temperature difference between the drilling fluid and hydrate formation is, the faster the hydrate dissociates, the wider the plastic dissociation range is, and the greater the failure width becomes. When the temperature difference is greater than 7℃, the maximum rate of plastic deformation around the wellbore is more than 10%, which is along the direction of the minimum horizontal in-situ stress and associated with instability and damage on the surrounding rock. The hydrate dissociation is insensitive to the variation of drilling fluid density, thereby implying that the change of the density of drilling fluids has a minimal effect on the hydrate dissociation. Drilling fluids that are absorbed into the hydrate formation result in fast dissociation at the initial stage. As time elapses, the hydrate dissociation slows down, but the risk of wellbore instability is aggravated due to the prolonged submersion in drilling fluids. For the sake of the stability of the wellbore in deep-water drilling through hydrate formation, the drilling fluid with low temperatures should be given priority. The drilling process should be kept under balanced pressures, and the drilling time should be shortened.     

莺歌海盆地泥底辟带高温热事件与储层成岩作用

为了探讨莺歌海盆地泥底辟带的高温热事件与储层成岩作用的关系,以泥底辟带的形成、演化特征为切入点,通过薄片、探针、流体组分及包裹体等资料寻找泥底辟带与底辟事件相关热流体活动存在的依据,总结分析了其形成期次,研究了与热流体活动有关的主要成岩作用。研究结果表明,泥底辟带储层中存在高温矿物组合,地层水中的钙、镁离子质量浓度和天然气中的二氧化碳体积分数均高于非泥底辟带;包裹体测试古地温高于现今温度,古地温的分布及其中的流体成分显示热液活动具有期次性;泥底辟带较非泥底辟带,地层水中二氧化碳溶蚀长石、碳酸盐等物质生成的K+、Ca2+和HCO-₃质量浓度高;长石溶孔、粒间溶孔和铸模孔等次生孔隙发育,占总孔隙比例较高,溶蚀作用较强;泥底辟带储层中的碳酸盐岩胶结物体积分数高,胶结作用相对发育;泥底辟带主要存在3期热流体活动,与之有关的影响储层质量的成岩作用主要有溶蚀作用和胶结作用。      

中国南海珊瑚岛礁第四系覆盖层钻探取心技术

中国南海珊瑚岛礁拥有巨大的资源潜力和科研价值。珊瑚岛礁第四系覆盖层结构为珊瑚砂和珊瑚骨架的松散堆积物,无胶结,钻探取心、成井极端困难。通过南海诸岛礁数百口钻井的施工实践,总结出"套管连续跟进干钻取心技术",工艺要点为4个步骤循环操作,称为"四步法"。使用该技术:①能确保珊瑚岛礁第四系覆盖层岩心采取率达到95%以上,并基本保持岩心原状性;②能实现在珊瑚岛礁第四系覆盖层中不使用泥浆护壁情况下安全钻进成井,达到避免地层过水通道堵塞、满足抽水试验要求的效果。研究成果对于珊瑚岛礁钻探具有重要的借鉴作用。      

随钻核磁共振测井在南海文昌油田低阻油层流体识别中的应用

随钻核磁共振测井在南海文昌油田低阻油层的开发中以安全高效的测井方式提供了孔隙度、渗透率等参数,且在定性识别轻质油层方面发挥了关键作用。为了进一步提升随钻核磁共振测井在文昌油田低阻油层流体识别中的使用价值,从孔隙结构和流体性质2个影响因素出发,提出了T₂谱含油特征指标法并引入纯水谱重构法开展流体定量识别。其中T₂谱含油特征指标法以消除孔隙结构的影响为基础,利用轻质油和水的横向弛豫时间差异提取轻质油真实的拖尾现象达到定量识别流体的目的;水谱重构法则采用球管模型和正态分布模型分别构建束缚水谱和可动水谱,并将两者之和作为纯水谱,通过与实测核磁T₂谱的对比提取流体性质信息,达到识别流体性质的目的,2种方法在文昌油田低阻油层的流体识别中均取得了良好的应用效果,可在低阻油层、水淹层等储层流体的定量识别中发挥显著作用。     

鄂尔多斯盆地姬塬油区铁边城区块长8储层成岩致密化及其与油气成藏关系

通过铸体薄片、扫描电镜、阴极发光、X衍射、高压压汞和流体包裹体等多种测试分析,系统研究了鄂尔多斯盆地姬塬油区东南部铁边城区块延长组长8油层组致密砂岩储层的岩石物性、成岩作用和致密化过程及其与油气充注成藏的时序关系。结果表明,研究区长8储层岩石类型以细粒岩屑长石砂岩为主,成分成熟度和结构成熟度低,储集性能较差,平均孔隙度为7.34%、平均渗透率为0.11×10-3 μm2,属于较为典型的(特)低孔-超低渗致密储层,成岩作用类型以压实、胶结和溶蚀作用为主,成岩演化阶段主体已进入中成岩A期;储层成岩-致密化过程先后经历了早成岩A-B期压实+胶结减孔、中成岩A₁期溶蚀增孔+胶结减孔、中成岩A₂期胶结减孔3个主要阶段。早白垩世末(100 Ma)最大埋深之前的压实和胶结作用是储层致密化的根本原因,造成孔隙度分别降低了21.14%和14.0%,溶蚀增加的孔隙度仅为1.76%;早白垩世中期2个主要幕次(123 Ma和105 Ma)的大规模烃类充注-成藏事件开始发生时,储层孔隙度已在晚期胶结作用影响下降至7.82%,成为典型的(特)低孔-超低渗致密砂岩储层,因而具有“先致密、后成藏”的特征。      

川东北普光地区下三叠统飞仙关组岩溶段的地质意义

川东北地区飞仙关组发育碳酸盐岩储层, 是普光气田天然气的主要产出层位。在飞仙关组四段的划分中, 前人研究对飞一段与飞二段间是否存在不整合面这一问题有较大争议。对普光地区现有的4口钻井开展了岩心观察, 在飞一-飞二段中部发现了岩溶角砾段, 且在该段上下发现了一定的岩性分界面。飞一段底部为细晶白云岩, 而飞一段顶部至飞二段开始发育鲕粒及模铸孔。采取PG104-1井岩心样品并进行了碳氧同位素测试, 其碳同位素值普遍正偏, 而氧同位素值均大于-5‰, 指示相关流体为大气淡水流体, 说明岩溶角砾段底部经历了一定时间的暴露, 沉积间断发育。综合界面上下出现的碳氧同位素差异, 模铸孔的出现及消失以及测井曲线的变化等因素, 认为飞一段与飞二段的界限可以由因准同生岩溶而发育的岩溶角砾段划分并表征。