碳酸盐岩铸体薄片面孔自动提取研究

岩石孔隙是储层储集油气的重要场所,通过铸体薄片进行岩石孔隙结构分析对储层质量评价具有重要意义。碳酸盐岩孔隙结构较为复杂,铸体薄片图像中存在大量噪声和干扰因素,致使常规方法面孔提取效果不佳,因此本文引入一种多阈值铸体薄片面孔自动提取方法（ctsPore方法）进行孔隙区域提取和面孔率估计,方法综合利用HSV色彩空间中不同参数提取孔隙区域。本文针对碳酸盐岩储层的特点确定了一套ctsPore阈值参数,以解决溶蚀孔与噪声易混淆的问题。实验以伊拉克A油田中新统 Asmari组A段碳酸盐储层为例对所使用算法进行了效果检验。算法精度和效率分析实验表明,基于ctsPore方法的碳酸盐岩铸体薄片面孔提取误差小于0.24%。全井段铸体薄片分析结果表明,A段储层面孔率范围主要分布在6%~8%,储层较为致密,从上到下A1~A3小层的储层平均面孔率分别为6. 9%、11.7%、5.4%,与储层物性、沉积微相和岩性等纵向分布规律较为吻合。     

湖相碳酸盐岩沉积微相类型及沉积模式

巴西大坎波斯盆地下白垩统湖相碳酸盐岩油气资源丰富,但是硅化碳酸盐岩的出现不仅使原始碳酸盐岩沉积微相类型和沉积模式有待系统研究,还给深水油气勘探开发带来了挑战。基于古地貌、壁芯薄片、测井响应等数据,分析了坎波斯盆地东部下白垩统硅化碳酸盐岩原始沉积的古水介质、湖平面变化及沉积微相,厘清了湖相碳酸盐岩发育的主控因素,建立起相应的沉积模式。借助Fischer曲线可将硅化碳酸盐岩发育段划分为一个可容空间由大减小再增大的三级旋回,湖平面表现为先下降后上升;湖盆中央古隆起周缘类似远端变陡缓坡,发育了灰泥坪、藻礁、颗粒滩、滩前前积体和滑塌体等5种沉积微相;古地貌决定了藻礁和颗粒滩发育在构造高部位的相对深水区,同时受湖平面变化而发生垂向互层叠置;该段碳酸盐岩沉积时期,湖平面至少出现过两次下降、三次上升,可以划分为高位湖退、低位湖退、低位湖侵、高位湖侵四个演化阶段。研究成果为湖相碳酸盐岩硅化成因分析、硅化作用过程研究及硅化碳酸盐岩中有利储层的寻找奠定了基础。     

冻土机械切削破碎机理的研究进展

冻土开挖困难、破碎效率低是高寒地区工程建设、地基施工等面临的技术难题。冻土机械切削破碎是冻土开挖的主要方法,其机理研究是提高冻土破碎效率的前提和基础。首先总结了温度、含水率、围压等对冻土复杂力学特性的影响,进而调研分析了冻土机械切削破碎的典型切削力学模型,发现冻土切削机械破碎模式不仅与冻土力学特性密切相关,也与切削参数和刀具结构直接相关,冻土切削过程中存在着最优的切削前角（30°~60°）,且深切削和浅切削时冻土内部受力方式存在差异也会导致破坏形式的不同;温度、含水率、围压所造成的冻土力学性能变化会直接导致冻土破坏过程和切削破碎机理的改变,冻土强度随着温度降低表现出先升高然后保持稳定的特性,随着含水率升高呈现出先升高后降低的趋势,冻土破碎存在脆性、塑脆过渡及塑性等不同破坏形式。通过系统总结冻土切削破碎机理研究进展,进一步明确了冻土力学性质主要影响因素、变化特点及其切削破坏损伤特征,为冻土机械切削破碎的切削参数和切削具结构优化提供了设计依据。     

白涧铁矿南区复杂地层钻探施工技术

邢台白涧铁矿南区地层岩石破碎、部分地层含角砾、胶结性差、漏失严重,钻探施工中存在掉块卡钻、缩径、坍塌、埋钻及孔内泥浆全部漏失等难题。通过优化钻孔结构、使用新工艺、新方法,合理选择钻进参数,采用绳索取心钻进配合预留技术套管,有效解决了上部煤系地层的坍塌问题;采用反丝套管的方法,极大地减轻了由于地层缩径、掉块引起的套管下不到位、起拔困难等风险;常规型绳索取心钻杆替代套管方法的采用,提高了含角砾、松散地层的穿过速度,减少了钻探工作量的报废,加快了施工进度;特别是高胎体双水口钻头的使用,提高了钻进效率,节约了钻探施工成本,项目得以如期完成。     

微生物-CMC无固相钻井液固壁作用与机理初探

松散破碎性地层孔壁失稳一直是困扰钻探工程界的难题之一,增强该类地层的胶结性,提高其力学性能是有效解决孔壁失稳的技术关键。本文将微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术与CMC无固相钻井液相结合,构建微生物-CMC无固相钻井液体系。通过岩心浸泡实验、X射线衍射实验（XRD）以及扫描电镜分析两种微观分析手段对微生物-CMC无固相钻井液的固壁作用与机理进行了初探。结果表明：微生物-CMC无固相钻井液对松散破碎性地层具有较明显的加固作用,且作用时间越长,初始菌种浓度越高,钙源浓度越大,固壁效果越好。在固壁过程中,微生物随钻井液渗透进入试样内部,在松散颗粒之间诱导生成碳酸钙晶体,填充孔隙空间,将松散颗粒胶结成整体,并具有一定的力学强度,从而达到加固孔壁的目的。本研究结果为解决松散破碎性地层孔壁失稳提供了新的钻井液技术方案。     

钙质砂颗粒破碎对临界状态影响的试验研究

钙质砂的颗粒易碎性是造成其变形和强度特性不同于石英砂的重要性质。本文基于临界状态理论,通过一系列试验定量地描述钙质砂临界状态线随颗粒破碎的演化规律。本文试验分两个阶段进行:第1阶段研究了60~2000 kPa围压条件下钙质砂的力学特性和颗粒破碎特征;第2阶段以不同破碎率的试样为母本重塑制样,在100~300 kPa围压条件下,剪切至破碎临界状态线。试验结果表明:在较小围压(<300 kPa)条件下,松砂和密砂均表现出明显的剪胀和应变软化特性;而高围压(>1 MPa)条件下,显著的颗粒破碎会造成试样的持续剪缩;颗粒破碎存在明显围压阈值,对于松砂而言,在围压小于300 kPa条件下,颗粒基本不发生破碎;在e-lg p'平面内,破碎临界状态线的截距Δe_Γ和斜率λ_c均会随着修正相对破碎率B_r*的增大而减小,即颗粒破碎会使临界状态线发生下移和逆时针转动;而在q-p'平面内,钙质砂的临界状态点落在同一条直线上,即存在唯一的临界状态应力比M_cr和临界摩擦角φ_cr。     

辽宁本溪牛毛岭马家沟组顶部剖面微相分析与沉积环境

牛毛岭马家沟组顶部剖面位于本溪国家地质公园牛毛岭景区的东部.通过对碳酸盐岩的微相分析,恢复了马家沟组顶部剖面沉积环境并总结了沉积环境变化规律.依据标本研究划分出14种微相类型,包括1种风暴岩微相类型、9种缓坡微相类型、3种标准微相类型和1种自定义微相类型.此剖面自下而上划分为3个低能型向上变浅潮缘旋回.旋回一的沉积环境由内缓坡的潮缘或潟湖,至沙滩和沙堤,至潮汐水道的潮缘;旋回二沉积环境由局限或开放的内缓坡,至潮缘的浅潮下带和个别层位的潮间、潮上带;旋回三最为典型,沉积环境由灰色灰岩的中缓坡,至潮缘,再到黄色调碳酸盐岩的潮缘浅潮下带,至潮间、潮上带的蒸发潟湖,至干旱气候下潮间、潮上带的蒸发海岸.推断染色的Fe³⁺和黏土矿物为陆源,此剖面点处是碳酸盐岩孤岛（洲）的潮缘环境.     

基于梯度提升算法的岩性识别方法

传统的岩性识别方法如岩屑录井、钻井取心及测井资料解释等技术,对录井质量的依赖程度较高,识别精度与效率低,泛化能力差。随着计算机技术的迅速发展,将测井资料与计算机技术相结合开展岩性研究已成为岩性识别的有效手段。本文提出了一种基于梯度提升算法XGBoost和LightGBM的岩性识别方法。以苏里格气田苏东41-33区块下碳酸盐岩储层为例进行测试验证,采用该方法结合测井资料中的声波时差、自然伽马、光电吸收截面指数、密度、深侧向电阻率和补偿中子等6种参数进行岩性识别,并与KNN （K近邻分类器）、朴素贝叶斯和支持向量机等传统算法进行对比,结果表明,3种传统算法的岩性识别准确率分别为78.45%、74.43%和78.72%,基于梯度提升算法XGBoost和LightGBM的识别准确率分别达到了98.90%和98.72%,远高于传统算法。     

银额盆地石板泉西石炭系白山组碳酸盐岩地球化学特征及其环境意义

对银额盆地石板泉西石炭系白山组碳酸盐岩进行详细的地球化学分析,探讨各特征元素对古环境、古气候的指示意义。地球化学测试结果显示：除样品CH3外,其余样品主量元素中的Al及微量元素中的Ti、Zr、Th等典型陆源特征元素的含量较低,Y/Ho平均值为45.58,反映研究区白山组碳酸盐岩较少受陆源物质输入的影响;δCe与δEu、w（ΣREE）、（La/Sm）_N未见良好的相关性,也不具备Eu正异常,说明研究区白山组碳酸盐岩受成岩作用和热液作用的影响也较为有限。碳酸盐岩中所含微量元素主要为海水自生成因,能够反映原始沉积环境。根据特征元素对古水深、古盐度、古气候、古氧相和古水温进行研究,显示研究区白山组碳酸盐岩段虽然岩性较为单一,但其地球化学特征可以反映早晚的沉积古环境差异。研究区白山组碳酸盐岩总体经历了1个大的海侵海退旋回,沉积于正常海水,气候潮湿,弱氧化—弱还原环境,古水温为8.51~27.10℃,早期水温低,晚期水温升高。     

钙质砂一维压缩回弹过程中声发射特征试验研究

为了揭示钙质砂在一维压缩回弹作用下的压缩变形、颗粒破碎特性以及声发射规律,对钙质砂进行了3种相对密实度下不同粒组的一维压缩回弹实验和声发射实验。通过对不同粒组、不同相对密实度的钙质砂进行一维压缩实验和同步的声发射实时监测,获得其压缩、回弹和声发射特性,最后通过筛分获得实验后的颗粒粒径分布,得出相对破碎势B_r。实验结果表明:钙质砂的压缩变形由颗粒位置调整和破碎两部分组成,其中颗粒破碎是产生压缩变形的主要因素,回弹曲线近似一条直线,表明压缩变形为不可恢复的塑形变形;压力相同时颗粒粒径越大,相对破碎势B_r越大。颗粒形状不同致使颗粒间填充作用与嵌合作用不同,影响颗粒的滑移与重排列,进而影响颗粒的压缩变形。两种砂的声发射计数率随粒径增大而增大,且都集中出现在800~3200 kPa的压缩阶段,钙质砂的压缩变形及破碎特性与其声发射特征具有一致性,钙质砂声发射计数率与时间关系曲线和应力与时间关系曲线吻合较好,可通过声发射计数率与时间关系曲线来反映钙质砂的力学特性。钙质砂存在一个声发射事件最少的“临界孔隙比”,本次实验中1~2 mm钙质砂临界孔隙比为1.33~1.41,试样的初始孔隙比偏离该临界值时,声发射活动会有不同程度提高。