科研进展

科研进展

孙宝江教授团队在Nature子刊发表天然氢气开发井筒安全研究成果

近日，深层油气全国重点实验室孙宝江教授团队在Nature Communications上发表了题为“Review on Natural Hydrogen Wells Safety”的前沿技术研究成果。论文第一作者与通讯作者为孙宝江教授。深层油气全国重点实验室为第一署名单位。该研究得到国家自然科学基金基础科学中心项目等资助。天然氢气作为一种由复杂地质作用生成的可再生氢气，其更低的生产成本和巨大储量被认为是未来能源格局中的重要支柱。世界范围内，美国、欧盟、澳大利亚等多个国家或组织近两年均已将地下的天然氢气勘探开发列为重点前沿性攻关项目。然而，由于低密度、低粘度以及特殊的生物和化学反应属性，天然氢气勘探开发中井筒的安全性将面临严峻挑战。论文针对油/套管损坏、水泥/密封件失效以及环空压力过度积聚等难题（图1），揭示了氢脆、微生物腐蚀、氢-水泥反应和氢致橡胶降解等引起井筒安全问题的风险机制，给出了解决井筒安全问题应对策略，指出了井筒材料在多因素影响下的氢腐蚀机制、水泥失效机制、非金属密封材料的失效机制以及环空压力积聚机制将是未来研究的热点，并结合近期研究进展提出了具体研究方向和研究方法的建议。图

2025-01-07
IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing等 | 考虑不同因素作用的叠前地震反演方法

随着油气勘探开发向深层、深水、非常规等领域推进，油气藏类型更加多样化、复杂化，多类型复杂油气藏描述和油气识别继而成为研究前沿。研究团队针对复杂油气藏地质-地球物理典型特征，发展了考虑不同因素作用的地震响应特征分析及地震反演方法。地下裂缝性储层的各向异性特征及波动诱导流体流动（即波致流）现象，对地震波传播规律具有显著影响。针对现有地震反演方法对储层各向异性及波致流机制综合考虑不足的难题，基于HTI介质考虑孔隙-裂隙间的微观挤喷流效应，构建了考虑挤喷流效应的各向异性流体因子，利用弹性波逆散射理论和Born近似推导了PP波近似反射系数方程，发展了考虑挤喷流效应的各向异性叠前地震频变反演方法。结合谱分解方法，综合利用地震数据的频率及方位信息，实现了考虑挤喷流效应的各向异性流体因子预测，为各向异性储层流体识别提供了方法支撑。实际资料应用验证了叠前地震频变各向异性AVAZ反演方法的可行性和有效性，一定程度上消除了流体识别假象，降低了流体识别的多解性。随着地层深度增加，成岩作用对地层压力的控制作用也越来越明显，成岩作用的不断推进会对地层压力产生显著影响，在地层压力预测过程中合理考虑成岩作用的影响对于

2024-12-25
GSA Bulletin等 |火山活动推动奥陶纪-志留纪过渡期有机碳的快速埋藏

奥陶纪–志留纪过渡期是地质历史关键转折期，该时期发生了一系列的地质事件，包括火山活动、冰期、上升流以及显生宙首次生物大灭绝事件（第二规模大的生物灭绝）。这些事件之间相互作用、相互影响，对古气候、海平面变化以及古海洋环境产生了重大影响。尽管仍不清楚谁扣响了这一连串地质事件的扳机，但火山活动起到了关键作用。全球性火山活动产生的火山气体、火山灰等地球深部物质在短时间内输入地表系统，引发大气、陆地及海洋环境剧烈变化。全球范围看，奥陶纪–志留纪之交富有机质页岩的大规模发育，火山活动起到了关键作用。但是，火山活动对古沉积环境的影响过程、与冰期及生物大灭绝的关系以及对有机质埋藏过程的影响不清楚。因此，理解奥陶纪–志留纪过渡期火山活动及有机碳高效埋藏过程，为深时记录碳循环、圈层相互作用及其环境效应提供证据支撑，也为探究全球气候变化提供新的思路。图1. 扬子地区晚奥陶系–早志留系斑脱岩厚度及数量分布图斑脱岩层数和厚度分布结果以及Y–Nb图解、Nb/Y–TiO2图解、Y+Nb–Rb图解、Hf/3–Th–Ta图解数据指示扬子地区奥陶纪–志留纪之交的火山灰主要来源于扬子板块与华夏板块汇聚边界的再活化，也有部分

2024-12-24
操应长教授团队在陆相深水细粒沉积作用机理研究方面取得新进展

近日，深层油气全国重点实验室操应长教授团队在陆相深水细粒沉积作用机理研究方面取得新进展，相关成果分别发表在国际沉积学领域顶级期刊Sedimentology和国际地质学领域著名期刊Geological Society of America Bulletin上。深层油气全国重点实验室为第一署名单位。该研究得到国家自然科学基金和山东省泰山学者项目的联合资助。随着页岩油气勘探开发的不断深入，细粒沉积岩由传统意义上的生油岩拓展为生油岩和储集岩的双重角色，从而对其形成机理和分布规律的研究提出了新的要求。但是，细粒沉积岩粒度极细、组分复杂、沉积构造不易识别，研究难度大，目前对其沉积作用方式，沉积动力机制与沉积模式的研究仍较为薄弱，制约了人们对深水细粒沉积岩发育机理和页岩油气有利岩相分布规律的认识。针对上述关键问题，操应长教授团队以鄂尔多斯盆地延长组陆相深水页岩为研究对象，在岩石组分精细表征的基础上，研发了泥页岩微-纳米尺度沉积构造三维刻画技术，发现了深水细粒物质沉积过程中记录的微观前积特征，为泥级细粒物质在底流作用下以底床载荷方式搬运沉积提供了直接证据，突破了深水泥级细粒物质以“悬浮沉降”沉积为主的

2024-12-20
刘可禹教授团队在沉积盆地地质流体研究方面取得新进展

近日，地球科学与技术学院刘可禹教授团队联合北京大学金之钧院士和中石油勘探开发研究院CNPC盆地构造与油气成藏重点实验室等单位在沉积盆地地质流体研究方面取得新进展，相关成果《流体包裹体记录了中国南方埃迪卡拉纪碳酸盐岩储层中古油藏的快速热解：对瓜德鲁普世末期大灭绝的影响》（Rapid pyrolysis of paleo-oil pools recorded by fluid inclusions in an Ediacaran carbonate reservoir, southern China: Implications for the end-Guadalupian mass extinction）发表在地球科学领域国际顶级期刊Geology上。论文第一作者为杨鹏博士后，通讯作者为刘可禹教授；中国石油大学（华东）为第一署名单位，该研究得到国家自然科学基金、中石油科技发展项目、山东省自然科学基金以及中国博士后科学基金项目的联合资助。二叠纪大灭绝是地球历史上最具毁灭性的自然灾害事件，导致约90%的海洋物种、70%的陆生脊椎动物物种、30%的昆虫目以及未知比例的陆地和海洋植物的灭绝。除目

2024-12-11
钟俊杰教授在微纳尺度流体相行为研究方面取得系列进展

近日，深层油气全国重点实验室钟俊杰教授在微纳尺度流体相行为研究领域取得系列进展。相关成果先后发表在Energy Environmental Science、Energy和SPE Journal等国际顶级期刊，中国石油大学（华东）深层油气全国重点实验室均为第一通讯单位。该系列工作得到国家自然科学基金重大项目、国家级青年人才项目、国家自然科学基金面上项目和山东省青年人才项目等资助。微纳尺度流体的相行为是致密油气、页岩油气及深层油气开发的关键科学问题。这些非常规储层的大量孔隙尺寸常分布在微纳米尺度，在受限条件下，地层流体的相行为与传统体相PVT测试结果和理论预测存在显著差异。然而，目前尚缺乏精确表征纳米尺度流体相行为的可靠实验手段，同时需要发展全新的相态理论模型和计算方法。针对这一难题，钟俊杰教授基于微纳流控芯片的纳米级工艺优势和可视化检测能力，研发了微纳尺度CO2混相压检测芯片、油气相态检测芯片等系列检测技术，提出了针对纳米尺度流体相行为的新认识，为非常规油气资源开发提供了重要的理论基础支持。论文“Unveiling nanoscale fluid miscible behaviors

2024-11-22
Marine and Petroleum Geology |中国吐哈盆地胜北洼陷三工河组致密砂岩储层特征及主控因素

胜北洼陷三工河组致密砂岩油气藏是吐哈盆地油气勘探的战略接替领域，前期研究仅局限于储层岩石学特征、物性特征及孔隙组合类型等方面，其成岩作用特征、微观孔喉特征及超压对储层的影响认识不清，不利于后续的相关研究与油气勘探实践。胜北洼陷三工河组储层以岩屑砂岩为主，其主要骨架颗粒为岩屑、石英及长石，岩石分选及磨圆相对较差，颗粒接触关系复杂。储层整体为低孔-低渗致密砂岩储层，原生孔隙及裂缝较为发育，原生孔隙主要为剩余粒间孔，次生孔隙主要为粒间溶孔以及粒内溶孔，裂缝主要为微裂缝、贴粒缝、粒内缝。胜北洼陷三工河组致密砂岩储层主要经历了早成岩期与中成岩A期的成岩演化阶段，发育多种成岩作用，其中压实作用较强，胶结作用及交代作用较为普遍，溶蚀作用整体较弱，主要为酸性溶蚀。储层孔隙与喉道之间的连通性相对较好，储层孔隙结构具有较强的非均质性。孔喉以小孔为主，分选较差。喉道几乎都为微喉道，其孔径分布呈单峰式，孔径集中分布。微观孔隙形态表现为细口广体的“墨水瓶”形孔和平行板结构的狭缝孔（图1）。纳米级孔隙占据主导地位，是研究区致密油气的主要储集空间。图1. 胜北洼陷三工河组低温氮气吸附-解吸曲线储层的发育受到沉积作用

2024-11-13
Physics of Fluids |无监督学习在页岩孔隙度预测中的应用

孔隙度在表征页岩油储层和评估地质储量方面发挥着至关重要的作用。然而，由于实验室分析的核心数据有限且离散，在现场规模上获得连续和全面的孔隙度表征依然面临挑战。同时，常规井测数据解析及监督学习模型中标注数据的缺乏，导致模型泛化能力不足和预测准确性下降，从而限制了孔隙度精确评估的有效性。本研究提出了一种对比学习-卷积神经网络（CL-CNN）框架，旨在提升页岩油储层孔隙度评估的精度。该框架分为预训练和微调两个阶段：预训练阶段：首先，利用对比学习方法对大量未标注的测井数据进行学习，使模型在无须直接依赖标注数据的情况下，能够有效提取出有效的特征。在这一阶段，模型通过学习不同数据样本之间的相似性和差异性，从而获得数据的丰富特征表示，为后续的微调阶段打下坚实的基础。微调阶段：在完成预训练后，框架利用之前收集到的标注数据对对比学习模型进行微调。微调的目的是进一步优化模型参数，以提升在具体任务上的预测性能。这一阶段通过监督学习的方法，利用已知的孔隙度值指导模型的学习，从而使模型能够更准确地进行孔隙度的估计。图1.无监督对比学习-卷积神经网络（CL-CNN）集成框架该框架在中国东部的苏北盆地进行了实际验证，

2024-11-13
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

2024-11-13

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