基于岩石物理转换模型的苏里格致密砂岩储层测井评价与产能预测

苏里格地区致密砂岩储层勘探开发难度很大,测井解释遇到了储层参数计算和产能预测不准确的问题.本文针对这些难点,基于已有的转换模型,推导并验证了T₂-I和T₂-K_r转换模型,提出了采用转换模型应用于测井综合解释和产能预测的方法.基于实验数据设定孔径大于1 μm的孔隙为大孔,中孔孔径在1 μm和0.03 μm之间,小孔孔径为0.03 μm以下.并建立了不同孔径范围模型中关键参数α与核磁参数T_2lm的关系,这为转换模型在测井解释中的应用提供了必要条件.本文在苏里格西区分别应用T₂-I和T₂-K_r转换模型求取含水饱和度和相对渗透率曲线,并进行产能预测,处理结果显示该方法具有很好的应用效果.     

基于核磁共振双截止值的致密砂岩渗透率评价新方法

对比分析致密砂岩岩心在完全含水状态和束缚水状态下的核磁共振T₂谱,明确了致密砂岩孔隙中流体的赋存状态和渗流规律,指出常规核磁共振方法预测渗透率的局限性并提出核磁共振双截止值的概念.基于核磁共振双截止值,将储集空间细分为完全可动、完全束缚、部分可动等三部分,分析不同孔隙组分对渗透率的影响,并应用三组分法建立了核磁共振渗透率表征新模型.研究表明：致密砂岩渗透率与完全可动流体饱和度、部分可动流体T₂几何平均值、核磁孔隙度成正比,与完全束缚流体饱和度成反比.在此基础上,结合完全含水核磁共振T₂谱的二阶差分得到了双截止值的自适应确定方法,可以连续地计算储层双截止值.将该研究成果应用于生产实践,渗透率计算精度有较大的提高.     

岩石润湿性的核磁共振表征方法与初步实验结果

随着石油勘探开发领域的不断扩大,某些复杂油气藏尤其是致密油气的岩石物理响应,受岩石润湿性变化的影响越来越明显,影响油气藏的评价以及后续勘探开发,识别和评价岩石润湿性成为重要的研究课题.核磁共振弛豫可以有效表征多孔介质孔隙及其流体分布,特别是通过T₁-T₂弛豫图谱能够获得流体分子与孔隙表面相互作用的信息,进而为孔隙表面润湿性质的判断提供了可能性.本文首先讨论了T₁-T₂弛豫谱表征孔隙介质润湿强度的理论基础,然后,采用一阶近似方法对孔隙表面流体分子的核磁共振弛豫分布进行正演模拟,建立T₁/T₂比值法判别孔隙介质润湿性的基本方法.最后,选取玻璃珠和天然砂岩样品进行初步实验,验证方法的合理性.结果表明,当岩石饱和双相流体时,润湿相流体T₁/T₂值高于非润湿相流体,通过观察不同饱和度状态T₁-T₂二维图谱的变化,能够判断岩石的润湿性.本文的理论分析与初步实验结果为岩石润湿性研究提供了新的手段,对核磁共振测井探测储层润湿性也具有一定的应用价值.     

基于核磁共振测井的低渗透砂岩孔隙结构定量评价方法——以东营凹陷南斜坡沙四段为例

低渗透砂岩油气藏已成为油气增储生产的重要勘探开发目标,但孔隙结构复杂使得储层及其有效性难以准确识别.笔者利用物性、压汞、核磁等资料,对东营凹陷南坡沙四段(Es4)低渗透砂岩孔隙结构进行分析,划分出了3种类型.核磁T2谱与毛管压力曲线都在一定程度上反映孔喉分布,但常规方法利用T2谱重构伪毛管压力曲线所得到的孔隙半径与压汞孔喉半径有较大误差,而岩石孔隙自由流体T2与压汞孔喉分布对应关系更好,以此建立了不同孔隙结构类型二者之间不同孔喉尺度对应的关系式(大尺度:线性;小尺度:分段幂函数),可在井筒剖面上通过识别孔隙结构类型,进而利用核磁共振测井(NML)定量反演孔径分布,省去了构建伪毛管曲线环节,为低渗透砂岩储层有效性评价提供了直接依据,也是测井用于定量反演储层微观孔隙结构信息的有益探索.     

核磁共振T_2谱多重分形特征及其在孔隙结构评价中的应用（英文）

孔隙结构特征及类型划分对低渗透储层勘探开发至关重要,基于多重分形理论与核磁共振实验,对东营凹陷南坡沙河街组沙四段(ES4)复杂低渗透砂岩进行孔隙结构研究。首先,根据岩心物性、铸体薄片、压汞等资料所反映的孔隙结构参数差异,将研究区的岩石孔隙结构类型划分了3大类5小类;然后,针对不同类型岩石的核磁共振T_2谱进行插值并计算其对数坐标下的一维、三维分形维数以及多重分形谱,并提取多重分形参数奇异性强度α、分布稠密度f(a),结果显示孔隙结构类型不同,盒维数尤其是多重分形参数值差异明显,孔隙结构好,其a、f(a)偏向高值,以此划分孔隙结构类型与压汞、薄片分析结果基本一致;最后,将该方法应用到核磁共振测井剖面上,应用效果较好,表明多重分形是核磁共振T_2谱的一种属性,利用核磁测井T_2谱多重分形特征及参数能够连续较好地评价低渗透砂岩孔隙结构类型与预测有效储层。     

低孔渗砂岩孔隙结构分类方法研究

低孔渗砂岩储层孔隙结构复杂,在二维与三维空间中具有较强非均质性,对储集空间的测井响应有极大影响。而压汞曲线、核磁T₂谱、铸体薄片3种资料在一定程度上各自反映了孔隙结构的不同特征,本文分别提取3种资料的微观孔隙结构参数进行相关性分析,最终分别利用主成分分析-模糊均值聚类方法实现孔隙结构分类,其分类结果压汞曲线分形法所得一致。      

基于核磁共振测井的致密气储层孔隙结构评价与分类

孔隙结构评价和储层类型划分对致密储层的勘探和开发具有重要意义.本文利用核磁共振测井对沙溪庙组致密气储层孔隙结构进行评价和分类.首先根据核磁共振T₂分布形态利用模糊聚类的方法将致密砂岩储层孔隙结构分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类,随后结合压汞实验数据,利用变刻度幂函数法建立不同类型孔隙结构岩石T₂分布转化毛管压力曲线的模型.根据建立的模型,我们将研究区实际核磁共振测井T₂分布转化为毛管压力曲线,并计算储层孔隙结构参数,实现研究区致密气储层分类,通过岩心压汞实验数据和试油数据验证了储层分类结果的准确性.该方法可以扩展应用于其他地区致密储层的孔隙结构评价和分类.     

复杂砾岩油水核磁弛豫特性的实验分析

玛湖凹陷砾岩储层岩性、孔隙结构复杂，造成储层流体识别困难.通过区块原油样品获取原油不同温度下的体弛豫特征，并利用两种不同体弛豫特征的模拟油样开展实验；在此基础上，选取了部分砾岩样品通过真空加压饱和水、高速离心和真空饱和模拟油的方法快速建立了饱和水、束缚水和饱和油状态，进行流体及模拟不同油水饱和状态的核磁实验分析.实验结果表明：岩心饱和水核磁T₂谱的分布范围主要受表面弛豫影响，受油相体弛豫性质的影响，不同黏度油样饱和水状态的核磁谱均与饱和水核磁谱存在差异，就本次实验的岩心样品，油样越稀，差异越明显；含油核磁谱分布形态受油相体弛豫、表面弛豫、孔隙结构和润湿性的综合影响.结合油样的体弛豫特性，利用多组分高斯拟合对两种油样饱和的砾岩核磁T₂谱进行了分析，尝试对油相体弛豫信号进行了定量评价.     

主余震序列型地震动作用下RC框架结构损伤耗能研究

强震发生后通常伴随着余震,余震的发生会加重结构损伤甚至引发倒塌。为了量化研究主余震序列型地震动对结构损伤的影响,以一栋3层钢筋混凝土框架结构为研究对象,选取了10条实际的主余震记录作为地震动输入,采用ABAQUS非线性有限元软件对该框架结构进行非线性动力时程分析,并依据结构局部和整体损伤耗能指标来评价主余震序列型地震动对框架结构累积损伤的影响。研究结果表明:序列地震会加剧结构底层柱的局部损伤耗能,特别是对底层中柱的影响更加明显;序列地震作用下的结构整体损伤耗能平均值相对于单主震作用下增加约30%;当余震与主震的第一周期谱加速度指标的比值Sa （T₁）_余震/Sa （T₁）_主震较大时,序列地震对结构损伤需求的影响更为显著。     

核磁共振技术在二氧化碳地质封存与利用中的应用研究前景综述

二氧化碳地质封存与利用是推动“碳达峰、碳中和”的关键技术之一,研究CO₂注入-运移-封存全过程储层孔隙率、渗透率、饱和度、孔隙结构及岩石力学参数的变化规律是监测CO₂地质封存状态和泄露风险的核心工作.以分析核磁共振技术在研究孔隙结构、CO₂运移特征及岩石力学参数变化的应用现状和发展趋势为目标,在简要介绍核磁共振仪器设备和应用领域基础上,分析核磁共振技术在CO₂地质封存与利用中的应用现状和发展方向.分析表明：核磁共振技术在致密油、页岩气等非常规油气资源开发中应用广泛,在表征储层物性、饱和度和三维孔隙结构方面优势明显.目前,利用核磁共振技术研究原位CO₂封存条件下岩心动态参数成果较少,无论是CO₂驱油还是CO₂置换CH₄,均通过测量氢核的核磁共振特征或核磁成像特征来反推CO₂分布状态;在CO₂-EOR、CCS先导性实验中,时移测井资料十分有限,制约了原位CO₂     

Silicate perovskite analogue ScAlO3: temperature dependence of elastic moduli

The elastic moduli of ScAlO₃ perovskite, a very close structural analogue for MgSiO₃ perovskite, have been measured between 300 and 600 K using high precision ultrasonic interferometry in an internally heated gas-charged pressure vessel. This new capability for high temperature measurement of elastic wave speeds has been demonstrated on polycrystalline alumina. The temperature derivatives of elastic moduli of Al₂O₃ measured in this study agree within 15% with expectations based on published single-crystal data. For ScAlO₃ perovskite, the value of (∂K_S/∂T)_P is −0.033 GPa K⁻¹ and (∂G/∂T)_P is −0.015 GPa K⁻¹. The relative magnitudes of these derivatives agree with the observation in Duffy and Anderson [Duffy, T.S., Anderson, D.L., 1989. Seismic velocities in mantle minerals and the mineralogy of the upper mantle. J. Geophys. Res. 94, 1895–1912.] that |(∂K_S/∂T)_P| is typically about twice |(∂G/∂T)_P|. The value of (∂K_S/∂T)_P for ScAlO₃ is intermediate between those inferred less directly from V(P,T) studies of Fe-free and Fe- and Al-bearing MgSiO₃ perovskites [Wang, Y., Weidner, D.J., Liebermann, R.C., Zhao, Y., 1994. P–V–T equation of state of (Mg,Fe)SiO₃ perovskite: constraints on composition of the lower mantle. Phys. Earth Planet. Inter. 83, 13–40; Mao, H.K., Hemley, R.J., Shu, J., Chen, L., Jephcoat, A.P., Wu, Y., Bassett, W.A., 1991. Effect of pressure, temperature and composition on the lattice parameters and density of (Mg,Fe) SiO₃ perovskite to 30 GPa. J. Geophys. Res. 91, 8069–8079; Zhang, Weidner, D., 1999. Thermal equation of state of aluminum-enriched silicate perovskite. Science 284, 782–784]. The value of |(∂G/∂T)|_P for ScAlO₃ is similar to those of most other mantle silicate phases but lower than the recent determination for MgSiO₃ perovskite [Sinelnikov, Y., Chen, G., Neuville, D.R., Vaughan, M.T., Liebermann, R.C., 1998. Ultrasonic shear wave velocities of MgSiO₃ perovskite at 8 GPa and 800K and lower mantle composition. Science 281, 677–679].

Combining the results from the previous studies and current measurements on ScAlO₃ perovskite, we extracted the parameters (q and γ₀) needed to fully specify its Mie–Grüneisen–Debye equation-of-state. In this study, we have demonstrated that acoustic measurements of K_S(T), unlike V(P,T) data, tightly constrain the value of q. It is concluded that ScAlO₃ has ‘normal’ γ₀ (1.3) and high q (3.6). The high value of q indicates that ScAlO₃ has very strong intrinsic temperature dependence of the bulk modulus; similar behaviour has been observed in measurements on Fe- and Al-bearing silicate perovskites (Mao et al., 1991; Zhang and Weidner, 1999).     

Effect of hydrostatic pressure on the lattice parameters of Fe2SiO4 olivine up to 70 kbar

The pressure dependence of the three lattice parameters and unit cell volume of fayalite (Fe₂SiO₄ olivine) was determined by X-ray diffraction under hydrostatic pressures up to 70 kbar. In order to eliminate stress inhomogeneity within a composite material consisting of a specimen mixed with an internal-pressure standard, a liquid (1 : 1 mixture of ethanol and methanol) was used as a pressure-transmitting medium. The isothermal bulk modulus calculated on the basis of the second-order Birch-Murnaghan equation of state gives the values K₀ = 1.19 ± 0.10 Mbar and K₀′ = 7 ± 4, and if we assume K₀′ = 5: K₀ = 1.24 ± 0.02 Mbar. Three axes of fayalite were found to be compressible in the following order, b >c >a. Comparisons with the results obtained under non-hydrostatic compression are made.     

基于等效源的总强度磁异常非线性处理方法

总强度磁异常(ΔT1)常规处理方法通常将其近似当作磁异常矢量在地磁正常场方向上的投影(ΔT2).然而对于高磁环境如磁铁矿处的磁异常场幅值可达104 nT甚至更大的情况,上述近似假设则不再成立,如采用常规处理方法可能会带来明显的误差.本文针对该问题,提出一种基于等效源的总强度磁异常非线性处理方法;该方法根据总强度磁异常获取流程,直接反演实测地磁场总强度幅值与正常场强度幅值之差来求取等效场源.本文首先通过模型试验,分析ΔT1与ΔT2的差异;然后将ΔT1当作ΔT2采用常规处理方法以及ΔT1采用新方法得到的结果作对比分析,结果表明新方法处理结果与理论值的差异为常规方法处理结果的1/5甚至更小,充分说明了新方法的有效性;最后将该方法应用于铁矿实测总强度磁异常处理实例中来转换计算磁异常总模量,其实际应用效果进一步体现了高幅值总强度磁异常数据处理过程中采用新方法的必要性.     

基于SVD和BRD的二维核磁共振测井正则化反演算法研究

二维核磁共振能从"弛豫-扩散"两个维度上展现流体性质,在识别稠油储层方面具有理论优势,是当前核磁共振测井技术的研究热点.本文深入研究二维核磁共振测井原理,系统分析CPMG-DE脉冲序列测量扩散系数与弛豫时间的方法,结合核磁共振二维谱数理模型,提出一种基于SVD和BRD的正则化反演算法.该算法通过SVD压缩数据,采用带非负约束的Tikhonov正则化方法求解流体"弛豫-扩散"分布,并基于BRD算法迭代确定最佳正则化因子.模拟实验与数值分析表明,该算法无需先验信息、运算效率高、相对误差小,在原始数据信噪比低至50时,仍可有效获取流体(T₂,D)二维分布.在二维核磁共振测井数据实时解释应用中,该方法较传统反演算法(如TSVD)具有较大优势.同时,在自主研发的核磁共振测井仪测量CuSO₄溶液(T₂,D)分布的实验显示,本文设计算法对弛豫时间和扩散系数的反演误差分别仅为2%和4%,较TSVD算法有较大改善.     

Low temperature magnetic properties of titanomagnetites

New measurements of high field magnetisation (I_s), remanence (I_s), and coercive force (H_c) are presented between 4 and 300 K for x = 0.4, 0.5, 0.6 and 0.8 (Fe_3−xTi_xO₄). For x = 0.4 a pronounced minimum is found at T100 K and for X = 0.5 and 0.6 broad minima occur around T200 K, apparently coinciding with the temperature for K₁0. The magnetic properties below T60 K ar complex and were found to be significantly changed by cooling in the presence of a high magnetic field. With no applied field during cooling, a distinct decrease in I_s is observed for T60 K, at which temperature there is a peak in the value of I_rs. The effe cooling is to eliminate the sharp decrease in I_s, reduce H_c and to increase I_rs below 60 K to a value the peak value, giving essentially a square hysteresis loop. The results are interpreted in terms of a form of crystallographic phase transition coupled to the magnetisation direction, possibly by the magnetostriction. Square hysteresis loops in ferrites have been explained by the presence of Jahn-Teller ions and, in the present case, the low temperature of the observed effect may be a consequence of the weak Fe²⁺ Jahn-Teller ion coupled to other effects such as spin-lattice coupling.

Details of this work can be found in Schmidbauer, E. and Readman, P.W., 1982. Low temperature magnetic properties of Ti-rich Fe---Ti spinels. J. Magn. Magn. Mat., 27: 114–118. A paper reporting further work on Fe_2.4Ti0.6O0.4 is in preparation.