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油气藏相变岩石力学理论方法及应用场景
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作者 金衍 林伯韬 +3 位作者 高彦芳 庞惠文 郭旭洋 申屠俊杰 《石油勘探与开发》 北大核心 2025年第1期140-150,共11页
针对部分油气藏钻采过程中的固态烷烃相关混合物受热相变、超压砂体瞬间泄压触发砂体液化流动和孔隙充填物降压气化引发骨架垮塌3个典型的相变岩石力学现象,系统分析了目前在理论认识、实验方法、数学表征方面的研究进展,同时探讨了3个... 针对部分油气藏钻采过程中的固态烷烃相关混合物受热相变、超压砂体瞬间泄压触发砂体液化流动和孔隙充填物降压气化引发骨架垮塌3个典型的相变岩石力学现象,系统分析了目前在理论认识、实验方法、数学表征方面的研究进展,同时探讨了3个相变岩石力学现象对应的工程应用场景,揭示了其力学规律及工程应用效果,在此基础上,讨论了油气藏相变岩石力学目前所面临的挑战、潜在的发展趋势与亟待探索的方法。研究表明:不同的油气藏相变岩石力学现象需要采用相应的、特殊的实验及数学方法开展研究,确定其独特的多场耦合力学响应机制,以有效指导资源开采控制、致灾程度评价、地层稳定分析等。为满足该学科的发展需要,未来需挖掘更多油气资源开采中的相变岩石力学问题,开发特定的新型实验设备,借助人工智能与数字孪生技术,实现岩石相态变化力学过程的实时仿真与动态可视化。 展开更多
关键词 油气藏 相变岩石力学 相态变化 工程应用 多场耦合 实验设备 人工智能
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基于深度学习数据融合的测井数据精细表征 被引量:1
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作者 孙正心 金衍 +1 位作者 孟翰 郭旭洋 《石油科学通报》 2025年第1期75-86,共12页
测井曲线记录钻井过程中地层的物理参数,在研究岩石特性、评估油气藏资源及揭示储层分布等方面具有重要意义。随着油气勘探的深入,隐蔽油气藏的复杂性不断增加,而传统测井数据分辨率较低的局限性,难以满足薄互层储层改造选点的需求,亟... 测井曲线记录钻井过程中地层的物理参数,在研究岩石特性、评估油气藏资源及揭示储层分布等方面具有重要意义。随着油气勘探的深入,隐蔽油气藏的复杂性不断增加,而传统测井数据分辨率较低的局限性,难以满足薄互层储层改造选点的需求,亟待开发高分辨率的测井数据精细解释方法。本研究提出了一种基于ResNet50回归算法的储层预测模型。该模型将能够捕捉复杂垂向地质细节的纵向连续光学薄片数据,与5种常规测井参数相结合,提升储层分析的精度。通过对某井区二叠系地层的5个井段数据进行验证,使用连续的570张地层图片样本与测井数据进行训练与预测,模型将测井数据分辨率从12.5 cm提升至6.25 cm,显著提高了测井数据的精度和分辨率。本研究使用3种公认的定量评估指标决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)对模型性能进行了全面评估。结果表明,该模型在声波时差(AC)、补偿中子(CNL)、电阻率(RT)和伽马(GR)参数的预测中表现较为准确,平均误差低于0.094,展示出模型在预测精度上的可靠性与优异性。然而,在密度(DEN)参数的预测中,模型在岩性变化较大或地质条件复杂的井段中受到了一定影响。 展开更多
关键词 数据融合 测井参数精细表征 ResNet50 深度学习模型 储层精细化建模
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超深纹层页岩断裂韧性演化规律研究
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作者 燕鸣飞 金衍 +2 位作者 韦世明 夏阳 陈勉 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第2期159-167,共9页
为深入探究超深页岩储层中水力裂缝纵向穿层机制,针对高应力及层理性质对页岩断裂特性的影响进行了系统性分析。首先,利用三轴压缩试验获取了页岩力学参数;其次,采用颗粒离散元法构建了带围压的半圆板页岩三点弯曲数值模型,模拟了页岩... 为深入探究超深页岩储层中水力裂缝纵向穿层机制,针对高应力及层理性质对页岩断裂特性的影响进行了系统性分析。首先,利用三轴压缩试验获取了页岩力学参数;其次,采用颗粒离散元法构建了带围压的半圆板页岩三点弯曲数值模型,模拟了页岩在不同工况下的断裂过程。数值模拟结果表明,围压增大显著提升了页岩的断裂韧性,且层理面角度和密度对断裂韧性的影响随着围压增大而增强:相同围压下,断裂韧性随着层理面角度增加而降低,随着层理面密度增加呈现小幅差异,表明层理面密度对断裂韧性的强化作用优于层理面角度。基于此,拟合了断裂韧性与围压、层理面角度和密度的定量关系,并构建了不同围压及层理面性质对页岩断裂韧性的量化图版。研究结果揭示了高应力条件下超深页岩储层层理性质对断裂特性的复杂影响,为优化水力压裂方案、有效控制水力裂缝穿层行为提供了理论依据。 展开更多
关键词 超深页岩 高应力 层理面 断裂韧性 颗粒流方法
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地质-工程驱动的邻井辅助同井钻速预测与优化方法
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作者 樊永东 金衍 +3 位作者 林伯韬 韩雪银 吴事难 张家豪 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第1期31-40,共10页
渤海中部沙河街组储层主要为泥岩和深色砂泥岩,在钻遇该储层时机械钻速偏低,严重影响钻井周期与钻井成本。为解决上述问题,建立了基于地质-工程一体化的钻速预测与优化模型。该模型包括钻速预测与钻速优化2部分,基于地质与工程融合数据... 渤海中部沙河街组储层主要为泥岩和深色砂泥岩,在钻遇该储层时机械钻速偏低,严重影响钻井周期与钻井成本。为解决上述问题,建立了基于地质-工程一体化的钻速预测与优化模型。该模型包括钻速预测与钻速优化2部分,基于地质与工程融合数据建立了邻井辅助同井钻速预测模型;在完成钻速预测后,定义了特征贡献度系数,以量化不同特征参数对最终结果的影响程度,既可以基于特征贡献度系数对预测结果进行解释,也可以得到对钻速影响较大且可人为可控的参数。针对显著影响钻速且可人为可控的参数,钻速优化模型通过网格搜索优化算法寻找最优参数组合,从而实现钻井提速。基于该模型对钻速优化可知,测试井的钻速平均提高了6.34%,对预测结果贡献最大的3组参数分别是伽马值、钻压和钻头钻井时长。该模型综合考虑了地质与工程因素,实现了高精度钻速预测与钻速大幅度提高,在实际应用的2口开发井中为钻速提高提供了有效的指导。 展开更多
关键词 钻速预测 钻速优化 机器学习 地质-工程一体化 可解释性
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基于光学薄片图像的纹层类型人工智能识别技术
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作者 孙正心 金衍 +3 位作者 苏乾潇 孟翰 郭旭洋 任义丽 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第1期75-85,共11页
纹层类型的准确识别是光学薄片技术在油田勘探开发过程中的一个重要应用。在页岩储层改造过程中,由于页岩特有的薄层理构造与非均质性,准确识别地层中纹层类型,对选取储层改造位置和优化改造方案具有重要意义。光学大薄片相较于传统测... 纹层类型的准确识别是光学薄片技术在油田勘探开发过程中的一个重要应用。在页岩储层改造过程中,由于页岩特有的薄层理构造与非均质性,准确识别地层中纹层类型,对选取储层改造位置和优化改造方案具有重要意义。光学大薄片相较于传统测井数据具有更加精确的岩性划分,相较于普通薄片具有更大尺度的纵向连续岩性变化规律特征,可提供厘米级别的储层信息,从而能够准确划分纹层类型,优选工程甜点。基于卷积神经网络(CNN)构建了纹层分类模型(简称CNN模型),利用纵向上连续的光学大薄片数据,CNN模型可以准确识别细砂质纹层、粉砂质纹层和泥质纹层,分类精度最高达73%,且分类准确率优于YOLOv5模型。研究结果表明,CNN模型能够有效实现纹层类型智能识别,且能够应对复杂背景和精细纹层特征,为页岩油气储层的精细化表征和开发提供了一种高效、精准的解决方案。 展开更多
关键词 页岩 纹层类型 光学薄片 图像分类 神经网络 智能识别
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非常规致密储层压裂缝网数字孪生构建理论与方法
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作者 陆吉 林伯韬 +2 位作者 朱海涛 金衍 孟翰 《世界石油工业》 2025年第1期108-119,共12页
水平井分段压裂技术及大规模体积改造技术的提升,使非常规油气开发获得重大突破和快速发展。致密油气藏成为继页岩气之后全球非常规油气勘探开发的新热点。随着水力压裂技术在致密储层开发中的推广应用,压裂缝网精细化表征成为水力压裂... 水平井分段压裂技术及大规模体积改造技术的提升,使非常规油气开发获得重大突破和快速发展。致密油气藏成为继页岩气之后全球非常规油气勘探开发的新热点。随着水力压裂技术在致密储层开发中的推广应用,压裂缝网精细化表征成为水力压裂数字化、智能化发展建设的关键问题,对压裂效果评价及压裂施工优化具有重要的意义。由于致密储层天然裂缝发育、非均质性强,压裂后复杂的缝网形态给缝网表征带来极大挑战。基于高精度数据采集、实时数据传输、虚拟实体建模与分析、机理数据融合仿真与决策的数字孪生技术,为压裂缝网表征提供了新思路。(1)介绍数字孪生的基本概念及压裂缝网表征的研究现状,提出压裂缝网数字孪生的五维模型及系统架构;(2)将压裂缝网数字孪生的虚拟实体归纳为储层的地质力学模型和压裂缝网模型,研究相应的孪生模型构建方法;(3)分析压裂缝网数字孪生应用于支撑剂运移及油气井产能预测的场景。在此基础上,探讨压裂缝网数字孪生亟待发展的关键技术并提出相关建议,旨在为致密储层水力压裂缝网的数字化及智能化表征与控制提供理论与方法指导。 展开更多
关键词 非常规油气 致密储层 水力压裂 压裂缝网表征 数字孪生 人工智能 数字化建模
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普光千佛崖含多类型弱面陆相页岩水化结构损伤特征研究
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作者 薄克浩 高书阳 +1 位作者 金衍 陈军海 《石油科学通报》 2025年第3期496-510,共15页
川东北千佛崖组页岩水平段钻进井壁垮塌难成井问题,严重制约着普光陆相页岩油气资源的高效开发。明确普光千佛崖组陆相页岩水化结构损伤特征,是揭示其井壁失稳机理形成对应成井措施的重要前提。井下岩心观察发现,普光千佛崖组陆相页岩... 川东北千佛崖组页岩水平段钻进井壁垮塌难成井问题,严重制约着普光陆相页岩油气资源的高效开发。明确普光千佛崖组陆相页岩水化结构损伤特征,是揭示其井壁失稳机理形成对应成井措施的重要前提。井下岩心观察发现,普光千佛崖组陆相页岩较长井段同步发育层间页理和有机质富集的滑动镜面。为此,分别以不含滑动镜面和含滑动镜面的千佛崖组陆相页岩为研究对象,开展了页岩基础组构特征及理化特性分析,探究了不同流体作用下(去离子水、白油、油基钻井液和水基钻井液)含多类型弱面页岩细观结构损伤特征,同时结合所构建的考虑多类型弱面的页岩井壁稳定模型,进行了井壁失稳机制分析讨论。研究结果表明:(1)普光千佛崖组陆相页岩以黏土矿物(近60%)和石英为主,黏土矿物中主要含伊利石和绿泥石;内部平行层理方向微裂缝发育,具有明显油水双亲特征,总体水化分散特征相对偏弱。(2)去离子水和水基钻井液作用下页岩水化结构损伤特征明显;白油和油基钻井液作用下,不含滑动镜面和含滑动镜面的页岩内部均未出现明显的细观结构损伤,说明现场油基钻井液具有较好的水化抑制性,同时表明含多类型弱面页岩内部并未发生明显的有机质溶解现象;在一定程度上也说明,油基钻井液与千佛崖组页岩间的物理化学作用并不是主导其井壁垮塌的主控因素。(3)忽略千佛崖组页岩内多类型弱面结构发育的特征,会很大程度低估页岩层井壁坍塌压力,导致水平段失稳垮塌风险增加。研究结果深化了对普光千佛崖组陆相页岩水化结构损伤特征及失稳机理的认识,为千佛崖组页岩水平段安全高效成井提供了技术支撑。 展开更多
关键词 井壁失稳 陆相页岩 普光地区 千佛崖组 滑动镜面 多类型弱面 水化损伤
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油气钻采数字孪生模型构建方法及应用案例 被引量:2
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作者 林伯韬 朱海涛 +2 位作者 金衍 张家豪 韩雪银 《石油科学通报》 CAS 2024年第2期282-296,共15页
油气钻采过程中地质的不确定性、井下实时工况的不可见性、工程仿真的复杂性阻碍了其科学高效的设计及施工。数字孪生技术能够提供实时智能且可视化的方案设计和工程决策,但缺乏针对油气钻采的系统建模方法。对此,本文首先剖析油气钻采... 油气钻采过程中地质的不确定性、井下实时工况的不可见性、工程仿真的复杂性阻碍了其科学高效的设计及施工。数字孪生技术能够提供实时智能且可视化的方案设计和工程决策,但缺乏针对油气钻采的系统建模方法。对此,本文首先剖析油气钻采数字孪生的国内外研究及应用现状,进而应用成熟度指标定量评价该技术的发展程度;其次,逐次提出油气钻采数字孪生模型的建模方法,包括建模流程、拆分策略、装配及融合架构、建模工具,并以钻井井壁稳定和海上生产系统为例,介绍数字孪生在钻井与开采方面的应用案例;最后,分析困难与挑战并提出发展建议。研究发现,相对制造业,钻采孪生多处于可视化阶段,整体成熟度偏低。油气钻采系统的复杂需求被拆分为若干清晰且较容易实现的子需求;基于需求分析将建模对象在粒度、维度、生命周期上拆分为不同的子模型,通过模型层、功能层、需求层逐层装配子模型,进而实现多维度、多领域模型间的融合。同时,需要在模型管理、数据管理和工程仿真方面完善方法和提高效率。此外,钻采孪生面临多源异构数据选择与融合困难、子模型定义模糊、模型验证不清的问题,以及复杂动力学过程、多部门多任务协同、自主软件工具开发方面的挑战。综上,本文提出的数字孪生模型构建方法和案例能为油气钻采工程提供方法指导和应用参考。 展开更多
关键词 油气 钻井 开采 数字孪生 数据科学 人工智能
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井漏风险层位钻前智能识别方法研究 被引量:1
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作者 卢运虎 金衍 +1 位作者 王汉青 耿智 《石油科学通报》 CAS 2024年第4期574-585,共12页
井漏是复杂地层钻井工程常遇到的工程难题,呈现出频发性、随机性与持续性等特征,钻前准确预测井漏风险层位对于安全钻井显得尤为重要。传统井漏层位分析偏重于随钻诊断和钻后总结,主要采用工程数据与现场经验相结合的手段,导致分析结果... 井漏是复杂地层钻井工程常遇到的工程难题,呈现出频发性、随机性与持续性等特征,钻前准确预测井漏风险层位对于安全钻井显得尤为重要。传统井漏层位分析偏重于随钻诊断和钻后总结,主要采用工程数据与现场经验相结合的手段,导致分析结果存在滞后性,无法在钻前有效指导钻井工程设计。本文以地震属性体数据和漏失工程数据为基础,在具有典型漏失特征单井选取的基础上,提取过井地震属性体数据,通过时深关系将漏失与地震属性相匹配,并采用随机森林方法甄别优选出与井漏预测相关性强的地震属性体,然后运用机器学习方法中的软投票算法建立集成学习模型,该模型融合了逻辑回归、随机森林和支持向量机3个子模型,实现了多元地震属性体与漏失工程数据之间的非线性映射关系及其对应权重的表征,同时获得基于地震与工程数据融合驱动的漏失风险层位分布概率,实现钻前井漏风险层位三维空间分布预测。研究结果表明,方差、时频衰减、甜点和均方根振幅与井漏的相关性最高,综合上述多种属性体可以实现更为精确的井漏风险预测,而过多增加地震属性数据并不能显著提升预测效果精度,相反还会增加计算成本。与单一机器学习模型相比,集成学习模型由于融合了多个子模型的优点,能够取得更好的预测效果。实际应用效果表明,采用地震属性体进行漏失风险预测,其精度取决于地震数据的采样率,井漏风险层位区域横向预测分辨率约为25 m,纵向预测分辨率约为6m(2ms),预测结果表明横向相比于纵向更为可靠。但由于时深关系的影响,可能导致纵向预测精度的偏移。本研究能够较好的进行钻前漏失预测,为钻前漏失预测提供了一种新的思路,对于指导井位部署、井眼轨道优化以及安全钻井具有重要意义。 展开更多
关键词 井漏风险 地震属性体 机器学习 钻前预测 复杂地层
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宁东油田致密油储层损害机理与对策 被引量:4
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作者 曾皓 金衍 王海波 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期62-68,共7页
鄂尔多斯盆地宁东油田致密油储层岩性复杂、低孔低渗、非均质性强,钻井过程中钻井液漏失情况多发,固相、液相侵入极易造成储层损害。为明确宁东油田致密油储层的微观特征与损害机理,降低钻完井对储层的损害,进行了SEM扫描、固液伤害性... 鄂尔多斯盆地宁东油田致密油储层岩性复杂、低孔低渗、非均质性强,钻井过程中钻井液漏失情况多发,固相、液相侵入极易造成储层损害。为明确宁东油田致密油储层的微观特征与损害机理,降低钻完井对储层的损害,进行了SEM扫描、固液伤害性测试等试验研究,证实该油田致密油储层损害的主要原因为固相侵入、水锁及伴有的水敏感性和盐敏感性;明晰了该油田致密油储层的损害机理,发现钻井所用钾铵基聚合物钻井液对致密油储层的损害较大,采用隐形酸对储层进行处理时渗透率恢复率较低。针对该油田致密油储层损害机理和钻井所用钻井液的缺点,构建了低损害无固相钻井液,其黏度为45.5 mPa·s,API滤失量为3.5 mL,对储层损害较低,渗透率恢复率达85%以上,可满足宁东致密油储层保护需求。研究结果为鄂尔多斯盆地致密油储层保护技术措施的制定提供了依据。 展开更多
关键词 致密油 防止地层损害 储层岩性 钻井液性能 宁东油田 鄂尔多斯盆地
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页岩油气地质-工程一体化理论与技术研究进展 被引量:2
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作者 鲜成钢 金衍 +5 位作者 李斌会 黄小青 赵杨 张景臣 贾文峰 李曹雄 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2024年第6期8-15,共8页
地质-工程一体化是实现我国复杂油气藏和非常规油气藏效益开发必由之路,亟需从理念向方法论转变,以期更好地促进针对性、适应性和创新性理论的技术探索与应用。遵循系统工程的原则,按照全生命周期可接受效益指标下最大化采收率的开发理... 地质-工程一体化是实现我国复杂油气藏和非常规油气藏效益开发必由之路,亟需从理念向方法论转变,以期更好地促进针对性、适应性和创新性理论的技术探索与应用。遵循系统工程的原则,按照全生命周期可接受效益指标下最大化采收率的开发理念,重点研究了地质流体演化动力学模型、高分辨率裂缝表征方法与技术、立体开发智能布井方法与技术、高分辨率岩石力学参数测量与建模、超大型真三轴压裂模拟实验系统、空间应力场主动利用机理与调控机制、页岩油可流动性机理与评价方法和页岩油压裂提高采收率一体化关键材料,与实践充分结合,提出了岩石复杂组构和强非均质性是形成复杂缝网的自然基础、“构造驱动、多因素综合”立体开发布井等理论认识和创新思路,表明地质-工程一体化从理念向方法论转变的可行性和必要性,强调了辩证与发散思维在推动理论创新与技术突破中的核心作用,为我国页岩油气效益开发提供新思路。 展开更多
关键词 地质-工程一体化 浅层页岩气 陆相页岩油 全生命周期管理
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融合旋转位置编码与掩码条件随机场的钻井工程命名实体智能识别方法 被引量:1
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作者 曹倩雯 李维 +3 位作者 林伯韬 金衍 韩雪银 张家豪 《石油科学通报》 CAS 2024年第5期750-763,共14页
钻井工程报告记录了油气藏的地质信息以及钻井工程的参数,自动提取报告中的非结构化信息能够显著提高数据入湖的效率,从而实现高效数据管理。然而,这类报告通常具有特定领域的特征,且结构和语言的多样性给命名实体的准确识别带来了诸多... 钻井工程报告记录了油气藏的地质信息以及钻井工程的参数,自动提取报告中的非结构化信息能够显著提高数据入湖的效率,从而实现高效数据管理。然而,这类报告通常具有特定领域的特征,且结构和语言的多样性给命名实体的准确识别带来了诸多挑战。目前,命名实体识别常用的深度神经网络模型通常基于小规模标注数据集进行训练或微调,导致两方面问题。首先,缺乏大规模的标注语料库,限制了训练样本的多样性,进而导致模型在面对新数据或未见过的数据时表现不佳,降低了模型在不同类型数据上的泛化能力。其次,现有模型缺乏针对长距离上下文的文本建模能力,由于相关实体可能分散在钻井工程报告内较长的文本段落中,这类方法难以有效捕获和识别复杂文档中命名实体的关系。为了解决上述问题,本文提出了一种融合旋转位置编码和掩码条件随机场的钻井工程命名实体智能识别方法。该方法基于Transformer编码器、双向长短期记忆网络(BiLSTM)和条件随机场(CRF)架构。Transformer编码器利用预训练语言模型提供丰富的上下文语义表示,BiLSTM捕捉序列依赖性,而CRF则用于序列标注。此外,通过设计掩码建模机制改进了传统的CRF,限制了倒置序列的生成,提高了序列标注次序的一致性。旋转位置编码的集成进一步增强了模型对文本中相对位置信息的感知,促进模型捕捉远距离单词之间的依赖关系,从而提高识别跨越较大上下文范围的命名实体的能力。除了模型改进之外,本文还通过构建领域特定的命名实体语料库来解决训练数据不足的问题。该语料库包括12类实体的标注,覆盖了共20727个实体标签,分布于4000个文本段落中,为模型提供了更多样化的训练样本,帮助提高模型的泛化能力。实验结果表明,本文提出的模型在测试集上的F1值为86.49,相较于之前的最优模型提高了2.65,在长尾分布的实体识别上的性能也显著提高。该方法不仅扩展了命名实体识别在钻井工程中的应用,还能够为工程师提供高效的信息提取工具,加速钻井数据的分析,提高钻井操作管理的效率,并增强数据入湖的效率,从而对钻井项目的决策过程带来积极影响。 展开更多
关键词 命名实体识别 钻井工程 Transformer编码器 自然语言处理 深度学习
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超深高应力差储层近井筒裂缝扩展转向机理研究 被引量:1
13
作者 韦世明 张亚洲 金衍 《石油科学通报》 2024年第6期944-959,共16页
随着油气勘探开发进入超深层,高应力差条件下水力裂缝扩展易发生大曲率转向,井口超压、砂堵等问题频发,明确超深高应力差储层近井筒水力裂缝的扩展与转向机理与主控因素,对超深层储层安全高效开发具有重要意义。在经典热力学的连续性框... 随着油气勘探开发进入超深层,高应力差条件下水力裂缝扩展易发生大曲率转向,井口超压、砂堵等问题频发,明确超深高应力差储层近井筒水力裂缝的扩展与转向机理与主控因素,对超深层储层安全高效开发具有重要意义。在经典热力学的连续性框架约束下,将离散界面的尖锐裂缝平滑描述为连续损伤的弥散裂缝,利用Griffith能量平衡关系和断裂变分原理构建Lagrange能量泛函,并基于能量最小化原理建立了各向异性储层中射孔井的相场水力压裂模型。通过对比经典的Griffith尖锐裂纹轮廓方程,证实了本文相场模型的正确性。总结模拟结果发现,水力裂缝沿着射孔与最大水平主应力之间的某个方位近似直线起裂,而后向最大水平主应力方向偏转,具体起裂方位受地应力差、排量及射孔角度影响。地应力差的增大会促进近井筒水力裂缝转向扩展,使得转向角增加、转向半径减小;增大排量可减弱水力裂缝转向,使得转向角减小、转向半径增加,促使裂缝沿起裂阶段的直线扩展地更远,并能显著提高裂缝扩展速率;随着射孔角增加,射孔与最大水平主应力夹角增大,会加剧裂缝扩展的偏转程度,使得转向角增大、转向半径减小,从而造成压裂液流动摩阻上升以及砂堵风险的提高;储层的各向异性特征也能显著影响水力裂缝的转向扩展过程,模型中以不同方向上的临界能量释放率作为断裂阻力的各向异性参数,结果表明,裂缝更倾向于沿低阻力的方向扩展,断裂阻力的各向异性越强,水力裂缝的偏转程度也就越大,储层断裂的各向异性特征显著影响裂缝的转向行为。本文的相场水力压裂模型提供了一个无需任何断裂准则的水力裂缝扩展与转向行为研究的便捷方法,有助于提升超深高应力差储层近井裂缝转向认识,帮助理解不同地质环境和压裂工况下的断裂机理与裂缝偏转行为,并为压裂工艺设计与射孔方案优化提供参考和建议。 展开更多
关键词 超深层 高应力差 水力裂缝 扩展转向 相场法
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弱面地层的直井井壁稳定力学模型 被引量:58
14
作者 金衍 陈勉 +1 位作者 陈治喜 赵辉 《钻采工艺》 CAS 1999年第3期13-14,共2页
弱面地层在较小的钻井液柱压力下先于岩石本体破坏,引起井壁垮塌,甚至在高密度钻井液情况下也难以维持井壁稳定。我国西部钻井中常遇此类问题。本文从弱面模型出发建立大倾角地层的井壁稳定力学模型,详细分析倾角地层的倾角和走向对... 弱面地层在较小的钻井液柱压力下先于岩石本体破坏,引起井壁垮塌,甚至在高密度钻井液情况下也难以维持井壁稳定。我国西部钻井中常遇此类问题。本文从弱面模型出发建立大倾角地层的井壁稳定力学模型,详细分析倾角地层的倾角和走向对井壁稳定性的影响,认为弱面地层的坍塌方位主要集中在走向与水平最小地应力夹角在90±20度范围内,在钻遇此地层时,若维持井壁稳定所需的钻井液密度过高,可采用合理的井眼轨迹进行大斜度井钻井。 展开更多
关键词 地层 直井 井壁稳定 力学模型 钻井 采油井
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弱面地层斜井井壁稳定性分析 被引量:56
15
作者 金衍 陈勉 +1 位作者 柳贡慧 李俊峰 《石油大学学报(自然科学版)》 CSCD 1999年第4期33-35,共3页
建立了弱面地层数学模型,分析了斜井井壁岩石应力状态,推导出了井壁岩石最大主应力与低强度地层(弱面地层)法向夹角的计算公式,建立了用于大倾角地层钻井液密度安全下限的力学模型,详细分析了倾斜地层的倾角和走向对井壁稳定性的... 建立了弱面地层数学模型,分析了斜井井壁岩石应力状态,推导出了井壁岩石最大主应力与低强度地层(弱面地层)法向夹角的计算公式,建立了用于大倾角地层钻井液密度安全下限的力学模型,详细分析了倾斜地层的倾角和走向对井壁稳定性的影响。研究结果表明,弱面地层的存在易使井壁失稳。对斜井来说,地层走向、地层倾角、井斜方位和井斜角不同,其井壁稳定性也不同。将打直井改为斜井,可以提高井壁的稳定性。 展开更多
关键词 钻井 井壁稳定性 斜井 低强度地层 钻井液
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探井二开以下地层井壁稳定性钻前预测方法 被引量:6
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作者 金衍 陈勉 吴超 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期742-745,共4页
综合分析钻井过程中通常遇到的井漏、缩径和坍塌等复杂情况,确定已钻层段的坍塌压力和破裂压力,结合神经网络理论建立地震层速度与坍塌压力、破裂压力之间的非线性映射关系,提出利用地震资料钻前预测勘探构造第1口井二开以下地层井壁稳... 综合分析钻井过程中通常遇到的井漏、缩径和坍塌等复杂情况,确定已钻层段的坍塌压力和破裂压力,结合神经网络理论建立地震层速度与坍塌压力、破裂压力之间的非线性映射关系,提出利用地震资料钻前预测勘探构造第1口井二开以下地层井壁稳定性的方法。中国西北地区某油田钻探某构造的YS-D井二开层段钻进过程中出现泥岩垮塌,三开层段开钻前利用该方法对三开层段坍塌压力当量钻井液密度和破裂压力当量钻井液密度进行了预测,基于预测资料调整了钻井液密度,钻进基本正常。该方法自2001年4月以来已在52口探井中成功应用。应用效果表明利用该法预测的三开层段钻头下部300 m内地层的压力变化结果与实际钻井中得到的数据较为接近,达到了钻前预测井壁稳定性的要求。 展开更多
关键词 井壁稳定性 坍塌压力 破裂压力 层速度 钻前预测
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水敏性泥页岩地层临界坍塌时间的确定方法 被引量:21
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作者 金衍 陈勉 《石油钻探技术》 CAS 2004年第2期12-14,共3页
钻井过程中,井眼的形成打破了地层原来的力学和化学平衡,水敏性泥页岩地层不同程度的水化膨胀改变了井周围岩应力,同时也改变了地层的材料特性。这些改变具有时空分布的特点,给井壁地层失稳预测带来了盲目性。从泥页岩的本构关系出发,... 钻井过程中,井眼的形成打破了地层原来的力学和化学平衡,水敏性泥页岩地层不同程度的水化膨胀改变了井周围岩应力,同时也改变了地层的材料特性。这些改变具有时空分布的特点,给井壁地层失稳预测带来了盲目性。从泥页岩的本构关系出发,结合地层的水化特性,预测了不同钻井液密度和滤失条件下地层的临界坍塌时间,结果对实际钻井有指导意义。 展开更多
关键词 水敏性 泥岩 页岩 临界点 井眼稳定 钻井液 密度 滤失条件 临界坍塌时间
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深层硬脆性泥页岩井壁稳定力学化学耦合研究进展与思考 被引量:17
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作者 金衍 薄克浩 +1 位作者 张亚洲 卢运虎 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期159-169,共11页
深层及超深层油气资源正逐步成为我国重点勘探开发的关键领域,但钻井过程中深层硬脆性泥页岩地层井壁失稳问题频发,严重制约着深层及超深层油气资源高效开发。力学化学耦合作用下的深层硬脆性泥页岩井壁稳定问题,是一个涉及微观、细观... 深层及超深层油气资源正逐步成为我国重点勘探开发的关键领域,但钻井过程中深层硬脆性泥页岩地层井壁失稳问题频发,严重制约着深层及超深层油气资源高效开发。力学化学耦合作用下的深层硬脆性泥页岩井壁稳定问题,是一个涉及微观、细观及宏观跨尺度演化的复杂问题。阐述了力学化学耦合作用下硬脆性泥页岩井壁失稳的基本原理,并分别从微观、细观和宏观尺度,总结了硬脆性泥页岩与入井流体间的作用机理、细观结构损伤演化的定量表征、泥页岩水化宏观力学劣化效应及井壁稳定性定量分析方面的研究进展,从考虑化学效应的断裂力学角度,提出了探索硬脆性泥页岩井壁稳定性问题的新思路。 展开更多
关键词 深层 硬脆性泥页岩 井壁失稳 多尺度演化 化学断裂 力学化学耦合
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页岩气储层压裂数值模拟技术研究进展 被引量:24
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作者 金衍 程万 陈勉 《力学与实践》 北大核心 2016年第1期1-9,共9页
页岩气储层水力压裂数值模拟既要考虑页岩储层岩石的特性,又要兼顾水平外分段压裂施工工艺,是一个非常棘手的力学难题.本文简述了页岩气储层岩石具有的地质力学特征和页岩气储层开发常用的水平井分段压裂技术;详述了扩展有限元、边界元... 页岩气储层水力压裂数值模拟既要考虑页岩储层岩石的特性,又要兼顾水平外分段压裂施工工艺,是一个非常棘手的力学难题.本文简述了页岩气储层岩石具有的地质力学特征和页岩气储层开发常用的水平井分段压裂技术;详述了扩展有限元、边界元、离散元在水力压裂裂缝模拟上的应用现状,指出了它们在处理裂缝问题的局限性和优越性,总结出边界元三维位移不连续法是模拟多裂缝扩展的有效方法. 展开更多
关键词 水力压裂 数值模拟 页岩气 分段压裂
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盐膏岩地层的井眼缩径变形分析 被引量:24
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作者 金衍 陈勉 柳贡慧 《石油大学学报(自然科学版)》 CSCD 1999年第2期37-39,共3页
在钻井工程中,盐膏层的显著特征是井眼形成后地层易发生塑性变形和井眼缩径,造成卡钻和大量的人力、物力、财力的损失,甚至导致钻井失败。将拉格朗日元法应用于石油钻井所遇的盐膏地层,利用FLAC程序分析了盐膏地层的缩径变形。... 在钻井工程中,盐膏层的显著特征是井眼形成后地层易发生塑性变形和井眼缩径,造成卡钻和大量的人力、物力、财力的损失,甚至导致钻井失败。将拉格朗日元法应用于石油钻井所遇的盐膏地层,利用FLAC程序分析了盐膏地层的缩径变形。分析结果表明,在允许缩径率下,钻井液密度有一个临界值,正常钻进的必要条件是钻井液密度应该大于此临界值。 展开更多
关键词 盐膏层 井眼 变形 钻井液密度 钻井理论
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