Fractal and Fractional |基于广义分数卷积核的准P波TTI介质逆时偏移
地下介质普遍具有各向异性，其在成像过程中会导致同相轴位置错误，直接影响油藏的定位。在地震勘探领域，目前各向异性的研究聚焦于横向各向同性（transverse isotropic，TI）介质，其中倾斜横向各向同性（tilted transverse isotropic，TTI）介质可以涵盖所需的大部分各向异性情况。在实际应用中，由于地震数据的有效信号主要是纵波反射，主流的偏移成像方法也是以纵波为基础，通常只需要对TTI介质进行声波（弱弹性）模拟，即使用准纵波（quasi-Primary wave，qP wave）方程。比较实际的一类方法是，将qP波方程中的P波分量解耦出来，得到纯qP波方程，该方程可以避免横波假象。但是纯qP波方程包含一个复杂的伪差分算子，通常需要对算子进行近似，并对波场进行傅里叶变换，才能求解该算子，这导致计算成本较高。因此，为准确高效模拟各向异性介质中的qP波，急需研发一种精度高、计算成本低的TTI介质纯qP波逆时偏移方法。图1.（a）简单推覆构造模型速度模型（b）各向同性逆时偏移成像结果（c）VTI逆时偏移成像结果（d）本文方法成像结果在这项研究中，我们提出了一种实
2024-11-13
Chemical Engineering Journal |揭示水合物抑制机制：动力学水合物抑制剂与CH4气泡相互作用
近日，题为《揭示水合物抑制机制：动力学水合物抑制剂与CH4气泡相互作用》（Resolving Hydrate Inhibition Mechanism: Interactions between Kinetic Hydrate Inhibitors and CH4Bubble）的成果发表在Chemical Engineering Journal上，王志远教授和材料科学与工程学院的张军教授为文章通讯作者，钟杰教授为第一作者。由于深水输气管道所处低温环境，极易形成水合物堵塞，造成严重的安全问题与经济损失。为避免水合物堵塞，通常在管道内加入水合物抑制剂。动力学抑制剂（KHIs）由于经济、环保的优势被广泛使用。迄今为止，科研人员已提出了KHIs两种主要抑制机理，分别对应于KHIs-晶核和KHIs-水溶液相互作用。然而实验中经常观察到与上述机制相反的现象，这表明两种机制均具有缺陷。为实现KHIs高效设计，亟需了解当前KHIs作用机制并指导其高效改性。本研究发现水合物开采或天然气输送过程中所产生的CH4气泡能极大促进水合物成核，提出了一种基于KHIs-CH4气泡相互作用的新抑制机制。具体而言，KH
Organic Geochemistry |深层储层气洗作用的直接证据：来自综合流体包裹体分析的见解
气洗作用是凝析气藏形成中的重要过程，但这一过程在碎屑岩储层中少有文献记载。本文报道了中国西部库车前陆盆地深层储层中发现的一种独特的黄环油包裹体（YROIs），它可以作为储层气洗作用的直接证据。研究采用流体包裹体岩石学、显微测温、微荧光光谱、定量颗粒荧光、PVT建模和分子组成分析等流体包裹体分析方法，研究了YROIs在圈闭过程中的赋存状态、组成、捕获过程与捕获条件。在库车前陆盆地北部构造带侏罗系储层迪北5井中发现的YROIs为室温下的三相（固-液-气）烃类包裹体，在紫外光下呈现蓝白色荧光，包裹体壁上附着厚度为2~3 μm的“固体黄环”，估计体积分数在5% ~ 15%之间（图1 A-E）。根据镜下流体包裹体组合切割关系，其形成时间晚于该井均一的蓝白色包裹体裂隙。室温下测量时，YROIs的荧光光谱峰在530 nm至550 nm之间，光谱在650 nm左右存在重质组分的鼓包；在加热过程中，“固体黄环”逐渐溶解到蓝白色液态烃中，均一态下的大多数YROIs光谱显示出明显的“蓝移”特征，并且650 nm的鼓包消失（图1 F, G）。一些带有厚黄环的YROIs在室温下显示出570 nm和630 nm的
2024-11-08
王健教授及其团队在“超深层储层成岩流体演化及其成储效应”方面取得重要进展
流体不仅是流体-岩石作用的参与组分，还是流体-岩石作用中物质、能量和动量的传输载体，储层中成岩流体的来源、性质、流动方式、流动方向及分布特征决定了流体-岩石作用类型、强度、成岩产物分布规律和储层物性响应。超深层储层在复杂的埋藏演化过程中经历了多类型流体的侵位和流体-岩石改造作用，导致现今储层具有强非均质性特征。因此，重塑超深层储层埋藏过程中地质流体演化过程，揭示不同类型流体的成储效应，对于认识超深层优质储层成因具有重要意义。通过成岩自生矿物和裂缝充填物精细岩相学和微区原位地球化学测试，结合区域构造活动分析，形成了构造活动约束的地质历史时期超深层储层成岩流体演化恢复技术，明确了储层微裂缝及其充填物同样可以有效反映盆地构造-流体耦合演化。该技术成功应用于塔里木盆地台盆区超深层碳酸盐岩储层和库车坳陷白垩系超深层碎屑岩储层成岩流体演化恢复（图1和图2），揭示了不同构造带成岩流体演化的差异性。图1 微裂缝记录的塔里木盆地顺托果勒低隆起奥陶系鹰山组和一间房组构造-流体耦合演化图2 微裂缝记录的塔里木盆地库车坳陷白垩系碎屑岩储层流体演化在成岩流体演化恢复的基础上，通过流体-岩石作用分析，系统探讨了沉
2024-10-24
Advances in Geo-Energy Research|页岩脆性矿物、力学性质与可压性评价
页岩的脆性对水力压裂至关重要，因为富含脆性矿物的岩石更易破裂并维持裂缝的开启。页岩的组分多种多样，不同的矿物显示出不同的弹性性质。微观尺度的力学性质测量表明，黄铁矿的杨氏模量最高，其次是石英和长石。有机质通常被认为是软组分，其杨氏模量非常低。碱性矿物的杨氏模量值与石英和长石相似，可归类为脆性矿物。脆性矿物的相对含量、来源以及结构会从多个尺度影响岩石的脆性。明确矿物组成成分与地质力学性质之间的关系，对于页岩的可压性评价在工程应用中具有重要意义。页岩的成分复杂，且脆性矿物来源各异。不同矿物和岩石结构的页岩在物理和机械性质上存在显著差异。湖相与海相页岩在矿物成分和来源上有明显不同。通常，湖相页岩具有较高的粘土含量和变化的碳酸盐矿物含量，并且层理发育；而海相页岩则以高石英含量为特征，特别是源自生物硅的石英。因此，湖相和海相页岩在脆性评估方法上存在显著差异，进而其压裂能力的评估方法也有所不同。相关成果Brittle minerals, mechanical properties and fracability valuation of shales发表在地学领域国际重要期刊Advances in
2024-10-23
Journal of Earth Science |页岩油微运移研究进展及意义
近年来，大量勘探实践表明，页岩油的富集不仅与原地滞留效应有关，还与烃类的微运移密切相关。微运移反映了石油从生成、排出到富集全过程，影响了页岩内部多层系含油、多类型局部富集特征。研究页岩油微运移机制对深化页岩油差异富集机理，推动页岩“甜点”预测具有重要意义。本研究对页岩油微运移示踪方法以及微运移对页岩油富集的影响进行了系统综述，并总结了微运移控制的两种页岩油富集类型。页岩油发生微运移时,生油层和与之相邻的储油层在原油性质方面存在明显差异，基于这一特性，研究总结了6种地化指标用于示踪和识别页岩油微运移。此外，一些与地质相关的技术手段也被广泛开发并应用于页岩油微运移的识别。论文按照页岩油的源储组合关系将微运移控制的页岩油富集分为两种类型。其一为源储一体的微运移富集型。该类页岩层系中以发育大套、连续的页岩为主要特征，源储边界相对模糊，页理缝、纹层缝以及有机质含量相对较低的层段是运移烃重要的储集部位。页岩层系整体含油，局部富游离油。其次为近源微运移富集型。该类页岩层系内部可见砂质或钙质夹层发育，夹层储集物性好，可大量储集由富有机质层产生并排出的烃类，是页岩油勘探开发的“甜点段”。图1 页岩油微运
Advances in Geo-Energy Research|页岩储层流体定量表征研究进展
不同于常规油气藏（圈闭），页岩油气呈大面积连续型分布，在储层内部油气与水共存且无明显分异。揭示页岩储层流体的微观赋存规律，确定油气富集 “甜点”，对于页岩油气勘探、开采至关重要。页岩储层流体微观赋存的特点是流体以吸附、游离等多种相态共存于岩石纳米孔隙中，且不同状态流体的赋存特征与可动性差异较大，制约页岩油气的高效开采。近年来，研究团队在“页岩储层流体微观赋存与可动性定量表征”方面取得进展，相关成果发表在Marine and Petroleum Geology、Fuel、Advances in Geo-Energy Research、Energy Fuels等石油地质、能源燃料国际重要期刊。论文第一作者均为中国石油大学（华东）李俊乾副教授，合作者包括中国石油大学（华东）卢双舫教授、王民教授、薛海涛教授、赵建华副教授等，以及中国石油大学（北京）蔡建超教授。进展一：建立了不同相态页岩储层流体含量及微观分布评价理论与方法（1）理论推导出了描述页岩孔隙中流体（油/水）排出过程的数学表达式，建立了非平衡/平衡条件下孔隙流体可动量评价模型，据此可评价页岩孔隙中流体的吸附量与游离量。（2）提出了描述
Fuel |湖相页岩油含油性与流动性的关系及控制因素-以松辽盆地长岭凹陷青一段为例
含油性和流动性是评价页岩油甜点的关键指标。由于页岩孔隙结构的复杂性和页岩油赋存状态的多变性，含油性与可动性的关系并不完全一致，影响了可动油的评价和甜点的优选，因此，有必要揭示油性与流动性之间的内在关系，并确定其控制因素，这对于页岩油地质甜点的评价和优化至关重要。本文以松辽盆地南部长岭凹陷上白垩统青山口组湖相页岩为研究对象。通过对离心前后保压密闭岩心进行二维核磁共振实验，准确表征页岩储层的有效孔隙度、含油度和可动性，进行TOC、XRD、薄片观察、扫描电镜、分步热解等测试，明确有机质丰度、矿物组成、岩相及孔隙类型等，探讨了这些性质之间的相互关系及控制因素，提出了适用于可动油评价的模型。基于二维核磁共振和加压密封样品，可以准确地揭示页岩的原位含油量，其中游离油含量是热解游离烃(S1)的2.48倍，因此热解S1计算的OSI (S1/TOC)无法评估页岩油的流动性。图1.松辽盆地长岭凹陷青山口组构造位置及综合地层图页岩中游离油的可动比例受微裂缝的作用促进，TOC的作用减弱，而吸附油对中高有机质页岩(TOC1%)的可动比例有束缚作用，对中低有机质页岩(TOC1%)的可动比例有一定的促进作用。有机质
Earth-Science Reviews |页岩自生方解石：对沉积盆地埋藏过程和成岩流体演化的示踪意义
自生方解石在页岩中广泛发育，其形成贯穿于页岩埋藏成岩演化的多个阶段和过程，通过显著的同位素分馏记录了成岩流体(有机/无机)来源和演化的详细信息（图1），对沉积盆地埋藏演化历史、构造演化历史、成烃演化与油气聚集等研究具有重要意义。图1.页岩自生方解石分布、成因、赋存特征及同位素特征孔隙水、钙质溶蚀和黏土矿物转化为成岩自生方解石提供了钙源。有机质热演化作用、氧化还原作用和细菌生物作用为成岩自生方解石提供了有机碳源，无机碳主要来自早期碳酸盐溶解、岩浆脱气和碳酸盐变质热分解。在早埋藏阶段，甲烷厌氧氧化作用(AOM)作用将甲烷-硫酸盐转化带(SMTZ)内的孔隙水碱度长期维持在较高水平以促进方解石结核的形成。在进入有机质生烃窗口后，烃类相变引起的超压效应和矿物结晶力共同作用导致纹层界面形成周期性“开启-封闭”的裂缝。在这些裂缝中方解石溶解度随流体压力的降低而降低，在强超压影响下易形成纤维状脉体，在非强超压环境下形成柱状晶或粒状晶。在构造剪切、挤压应力影响下、纤维状和柱状晶与裂缝面以不同程度斜交。由于其发育广泛性和多阶段性，页岩层系中成岩自生方解石是沉积盆地演化、流体演化、埋藏史演化的良好示踪剂，形
Petroleum Science |倾斜横向各向同性介质中高效率纯粘声波Q补偿逆时偏移
真实地球介质的衰减和各向异性特性会导致地震波传播过程中的振幅损失和相位频散。为了解决这些对地震成像的影响，近年来许多粘声各向异性被提出。同时，为了校正粘滞各向异性介质对地震成像结果造成的振幅损失和相位频散，一种具有振幅损失和相位频散解耦的粘声各向异性波动方程很重要。然而传统使用分数阶拉普拉斯算子表征的粘声各向异性波动方程虽然具有解耦的振幅损失和相位频散特征，但求解这些波动方程需要进行多次快速傅里叶变换，计算量巨大，使其不适合用于工业应用，特别是三维应用。此外，传统可以使用高效有限差分求解的粘声各向异性波动方程具有耦合的振幅损失和相位频散特征，不利于用于实施衰减补偿逆时偏移来校正复杂粘滞各向异性介质中的粘滞效应。因此，基于标准的线性固体模型，我们首先推导了一个高效率求解的倾斜的横向各向同性(TTI)介质纯粘声波动方程，方程由记忆变量表示。新推导出的波动方程具有解耦的振幅和相位色散项，可以用有限差分法(FDM)轻松求解。计算效率分析表明，本文提出的波动方程模拟的波场比以前的纯粘声TTI波动方程更高效。本文提出的波动方程的相位色散和振幅耗散的解耦特性在图1中得到了说明。其次，我们基于新推导的
