中文摘要：

电阻率测井是众多地球物理测井方法中识别和评价含天然气水合物地层最为可靠的方法。然而水合物地层安全钻井需要采用高矿化度的水基钻井液和过压钻井方式，从而导致压差下钻井液侵入和温差下水合物分解，进而对测井识别和评价水合物储层产生严重影响。本项目将在现有青年基金"钻井液侵入含天然气水合物地层的动力学特征及其耦合数值模拟研究"的基础上，运用数值模拟和实验测试的方法对钻井液侵入、水合物分解以及二者耦合效应下的水合物地层电阻率变化特征进行研究，建立侵入深度和分解程度与地层电阻率变化之间的拟合关系，掌握钻井液侵入和水合物分解对电阻率测井响应特征的影响规律，从而为精确识别水合物储层和测井反演校正奠定理论基础。上述研究对今后水合物储层识别和评价、水合物资源和环境评估以及水合物区域动态监测都具有重要的理论意义和应用价值。当然对我国应对能源短缺和气候变化、保障国家能源安全和社会可持续发展也无疑具有重要的战略意义。

结论摘要：

电阻率测井是众多地球物理测井方法中识别和评价含天然气水合物地层最为可靠的方法。然而水合物地层安全钻井需要采用高矿化度的水基钻井液和过压钻井方式，从而导致压差下钻井液侵入和温差下水合物分解，进而对测井识别和评价水合物储层产生严重影响。本项目在青年基金(No.50174049)研究基础上，进一步研究了钻井液侵入对水合物地层井壁稳定、测井解释和储层评价的影响规律，构建了钻井液侵入含水合物地层的理论分析模型，研制了能模拟钻井液侵入水合物地层过程的实验系统。特别是创造性地将目前被认为最成熟的由美国劳伦斯伯克利国家实验室开发的TOUGH+HYDRATE水合物开采模拟器用于模拟研究钻井液侵入、水合物分解以及二者耦合效应下钻井液侵入含水合物地层的动力学特征及其对井壁稳定和电阻率测井响应特征的影响规律，并据此提出了相应的钻井措施特别是钻井液方案。研究表明，当钻井液温度高于原位地层中水合物稳定温度时，钻井液在含水合物地层中的侵入过程是一个耦合相变的非等温非稳态的驱替渗流过程，伴随有水合物分解和再形成是钻井液侵入水合物地层与侵入常规油气地层的主要区别。钻井液侵入过程中影响井周水合物稳定和二次水合物形成的主要因素为钻井液参数（密度/温度/盐度）和地层属性（孔/渗/饱）。钻井液侵入的驱替推挤、耦合节流降温效应的水合物分解吸热以及地层传热滞后等因素共同作用导致分解的气体和孔隙水重新形成水合物并可能高于原位水合物饱和度，形成一个“高饱水合物环带”。而水合物分解产生的游离气体、水合物分解稀释作用以及 “高饱水合物环带”共同作用可能导致在井周形成一个“高视电阻率环带”，这个高电阻率带会使测井获得的地层电阻率值比实际的大。因而在用Archie公式估算储层水合物饱和度时，就会导致估算值偏大。此外，钻井液特别容易侵入低含水合物地层，特别是夹层界面区域，因此高饱和水合物地层的测井结果更可靠一些。这一模拟结果与实际测井结果取得了很好的一致。这些研究工作为今后精确识别水合物储层和测井反演校正奠定了坚实的理论基础，对今后钻井安全、储层伤害评估以及水合物区域动态监测等都具有重要的理论意义和应用价值。共发表论文10篇，其中SCI收录6篇，EI收录2篇，申请发明专利2项，授权发明专利3项和实用新型2项，参加国际会议4次，国内会议4次，培养博士生3名，硕士生3名，较圆满地完成了本项目各项研究目标。