塔巴庙低渗致密砂岩渗透率有效应力定律实验研究

为了从实验角度探索低渗砂岩是否存在很小的ESCK值及重新认识低渗砂岩ESCK的变化规律,用两种修正的析因设计方案开展了塔巴庙低渗致密砂岩渗透率有效应力定律实验研究.一种方案包含了3个循环,每个循环是在孔隙流体压力不变,通过加载和卸载围压完成的;另一种方案包含4个循环,每个循环是在围压不变,通过降低和增加孔隙流体压力完成的.采用稳态法采集每个测点的渗透率值,并选择合适的经验模型拟合实验数据.为了使模型更好地拟合实验数据,本文采用最大似然函数法确定的转换系数转换实验得到的渗透率数据,使拟合得到的经验模型计算的渗透率值与实验值偏差的联合概率密度趋于极大值且残余平方和最小.拟合得到的经验模型可以用渗透率-围压-内压响应面直观地表示,再用Bernabe的ESCK计算式将这一响应面转换成渗透率有效应力系数ESCK-围压-内压响应面.ESCK响应面的响应特征表明,ESCK随围压和孔隙流体压力的变化而变化,随围压的增加而降低,随内压的增加而增加,反之亦然;实验研究还表明,ESCK的变化范围在0.0~1.02之间,这一变化范围和以往实验的结果存在巨大的差异,为此,文中分析了产生这一差异原因,同时提出一新的机理模型解释了实验获取的ESCK的变化规律是低渗岩石中微裂缝和孔隙变形共同作用的结果.     

基于动电效应的岩芯渗透率实验测量

根据孔隙介质的动电耦合理论设计了一套岩芯渗透率测量系统.实验采用交流锁相放大技术,在低频12~42 Hz范围内完成了砂岩岩样流动电势和电渗实验,得到了流动电势系数K_S和电渗压力系数K_E,进而计算出岩样动电渗透率,对于中、高渗透率岩样,测量得出的动电渗透率与常规气测渗透率差异较小,两者具有很好的相关性.实验表明,动电测量可作为岩样渗透率测量的一种方法,同时揭示了利用地层动电测井信号反演地层参数的可能性,实验结果对于分析天然地震动电效应也有参考意义.     

一种超高压致密油气藏地层压力条件渗透率的实验室测量新方法

实验观测超高压致密油气藏的地层压力条件的渗透率对于定量表征储层物性以及制定开发方案具有重要意义．常规的方法采用在岩心的出口端设置回压阀的方式实现孔隙压力的控制和流量的计量,存在回压阀控制孔隙压力精度低、灵敏度低、流量计量不准确的技术缺陷,渗透率测量精度低．在岩心的出口端使用高精度恒速恒压泵代替回压阀,开发了一种基于高精度恒速恒压泵双泵联动控制孔隙压力及流量/压力计量技术的渗透率测量新方法,通过岩心的入口端和出口端的两台高精度恒速恒压泵做进液、退液的联动操作计量恒压模式的进液/退液体积或者恒流量模式的上游压力/下游压力实现超高压渗透率的测量．在最高为138 MPa的超高压条件下,实验观测了准噶尔盆地白垩系清水河组的超高压致密油气藏的5块岩样的地层压力条件的渗透率,结果发现：低地层压力条件下的渗透率测量结果与相同有效压力的覆压渗透率吻合较好,超高压条件下的渗透率重复性好并且符合渗透率随有效压力变小而变大的一般规律．     

裂缝-孔隙介质储层渗透率表征及其影响因素分析

含裂缝多孔介质渗透率预测是非常规油气资源勘探开发的一个紧迫问题.现有多孔介质岩石物理模型通常利用圆形孔管模拟宏观岩石孔隙空间,难以定量描述软孔隙/裂缝在压力作用下的闭合情况,缺乏裂缝/孔隙间流量交换的连通机制.本文提出含三维裂缝/软孔隙网络多孔介质模型,将储层岩石裂缝/软孔隙表示为椭圆截面微管,建立了周期性压力作用下微观裂缝流量表达式,通过网络模型和流量守恒条件,得到含有三维裂缝/软孔隙网络的多孔介质渗透率计算方法.数值算例表明,预测结果与实验数据分布范围吻合很好,能够给出不同类型岩心对应孔隙纵横比的分布图.三维裂缝/软孔隙网络模型建立了宏观可观测量与裂缝参数之间关系,能够定量分析岩石渗透率随裂缝体密度、纵横比、孔隙流体类型和围压等因素的变化规律,为复杂条件下储层渗透率预测提供了一种有效方法.     

低渗砂岩储层渗透率各向异性规律的实验研究

应用1摩尔/升的盐水作为孔隙介质,采用液体压力脉冲法对采自鄂尔多斯盆地某油田三叠系延长组低渗砂岩样品进行了渗透率随有效应力的变化规律实验研究.在围压0～100MPa,孔隙压力0～12MPa范围内,样品的渗透率变化范围在0～60×10-18 m2之间,实验结果表明样品的渗透率随有效应力的增加而减少.通过拟合实验结果,得到渗透率随有效应力的变化规律较好的符合幂函数关系,相关系数介于0.903～0.984之间.同时对同一样品的X,Y,Z相互垂直三个方向的渗透率随有效应力的变化进行了比较,结果表明渗透率的各向异性同样是压力的函数,且随着有效应力的增加,不同平面内的渗透率各向异性表现出了不同的变化规律.但在实验压力范围内,渗透率各向异性皆为正值,表明在有效应力为100MPa范围内孔隙内流体的流动方向未发生改变.研究结果为鄂尔多斯盆地低渗(超低渗)油气田开发,特别是对深部油气田开发过程中开发方式的选择与设计,充分利用渗透率各向异性的特点,提高采收率提供了新的岩石物性资料.     

基于有效流动孔隙的低孔渗泥质砂岩储层渗透率确定方法

针对低孔渗储层渗透率主要受孔隙结构影响致使利用常规孔隙度和束缚水饱和度等参数预测渗透率精度低的难题,依据低孔渗岩石孔隙中流体渗流的特点,考虑岩石孔隙空间中对流体渗流贡献最大的那一部分孔隙,引入有效流动孔隙概念,以提高低孔渗岩石渗透率计算精度.考虑岩性、物性、电性变化,设计岩石物理实验,根据压汞实验数据计算岩样对应不同孔隙半径的进汞孔隙度与渗透率之间的相关系数,制作相关系数与孔隙半径交会图,将相关系数达到某一值(如0.8)对应的孔隙半径确定为有效流动孔隙半径下限,其对应的进汞孔隙度确定为有效流动孔隙度实验分析值.依据水流与电流流动相似性原理,从导电角度推导有效流动孔隙度的计算公式.对于含水低孔渗泥质岩石,将束缚水和粘土水看成不导电干骨架,采用能够描述孔喉比的等效岩石元素模型推导出只有可动水孔隙存在的低孔渗岩石地层因素的公式;根据有效流动孔隙的含义,只有可动水孔隙存在的低孔渗岩石的有效流动孔隙可以等效为具有相同岩石体积和地层因素且由骨架和弯曲毛细管组成的岩石结构中的毛管孔隙,根据弯曲毛管模型推导出地层因素与有效流动孔隙度关系式,结合两式可得到有效流动孔隙度的表达式.根据实验数据采用最优化方法确定公式中参数,从而给出有效流动孔隙度计算式.统计有效流动孔隙度实验值与岩心分析渗透率关系,回归得到低孔渗泥质岩石渗透率的计算式.对B区X1、X2井低孔渗储层进行处理,从实际应用效果方面证实该方法提高了低孔渗泥质储层渗透率计算精度.     

根据波速-压力关系评价岩石岩性、物性的实验研究

本文在实验室里对老爷庙油田馆陶组（Ng）油气贮层砂岩岩芯的孔隙度φ、空气渗透率κ、骨架密度ρ_ma、岩石密度ρ_b和不同有效覆盖压力△P下岩芯的声波时差△t,做了精确测量,用回归分析拟合了φ-K、φ-ρ_b、φ-△t和V-△p（△t-△p）的经验关系式;保持原始孔隙结构不变的前提下,在岩芯饱和各种矿化度的孔隙流体时测定了声波时差△t与孔隙度φ的关系.研究结果表明,当贮层的φ-K、φ-ρ_b和φ-△t相关时,可用声波时差△t或波速V解释贮层的岩性,并可反演求出贮层的φ、K和ρ_b;地层有效覆盖压力对贮层的孔隙度和波速具有明显的影响.根据V-△p曲线的变化规律,可以评价贮层的岩性和埋藏地质体的油、气储集能力.这些结果对油田地震勘探和石油测井资料的解释具有重要的参考价值,并为预测储油有利地区和评价贮层提供了一种新的途径.     

围压对低渗砂岩渗透率有效应力系数的影响

多孔岩石渗透率有效应力系数的取值至今仍没有一致的认识,影响取值的因素较为复杂.为了探索围压对低渗砂岩渗透率有效应力系数的影响,实验上采用较大的围压范围(10MPa～50MPa),选取两块低渗致密砂岩岩样,进行渗透率测试,并利用二元线性回归方法,计算了不同围压组合下的渗透率有效应力系数值,获取了该系数随围压的变化趋势.实验中,两块岩样的渗透率有效应力系数随围压的增加而减小,但各自的减小趋势略有不同.利用Bernabé和Berryman提出的模型,理论上解释了围压对渗透率有效应力系数的影响,并得到渗透率有效应力系数的下限值为岩样孔隙度.尽管渗透率有效应力系数不是一个常数,但可以表示为压差的函数,进而起到简化分析的作用.     

渗透率场敏感系数的数值计算

由渗流微分方程定解问题，利用格林互易定理从理论上导出了渗透率场敏感系数 的计算公式，并借助于数值积分和差分方法给出了渗透率场敏感系数的离散形式. 由Peacem an方程建立了井压渗透率场敏感系数与网格压力渗透率场敏感系数的关系. 对理论模型利用 三维不均匀非稳定渗流场的压强数值解计算了井压对渗透率场的敏感系数，并用敏感系数的 直接计算方法进行了验证，结果表明本文的计算方法与直接计算方法相吻合.     

利用重庆地震台网P波记录测定MWP震级

选取2010-2016年重庆地震台网记录的M_S>3.0地震,对P波进行波谱分析,得到P波零频极限值、地震矩及拐角周期,拟合得到拐角周期与重庆地震台网M_S的关系、P波零频极限值与重庆地震台网M_S的关系,利用P波地震矩计算矩震级M_WP,分析M_WP与M_S的差异。结果显示,当M_S ≤ 4.0时,M_WP > M_S;当M_S > 4.0时,M_WP < M_S,对得到的震级计算关系式检验发现,P波矩震级及通过零频极限计算得到的震级与重庆地震台网M_S较为接近,而通过拐角周期计算得到的震级与M_S相差较大。     

Permeability inversion from low‐frequency seismoelectric logs in fluid‐saturated porous formations

In this paper, a method is proposed to invert permeability from seismoelectric logs in fluid‐saturated porous formations. From the analysis of both the amplitude and the phase of simulated seismoelectric logs, we find that the Stoneley wave amplitude of the ratio of the converted electric field to the pressure (REP) is sensitive to porosity rather than permeability while the tangent of the REP's phase is sensitive to permeability. The REP's phase reflects the phase discrepancy between the electric field and the pressure at the same location in the borehole. We theoretically derive the frequency‐dependent expression of the REP of the low‐frequency Stoneley wave and find that the tangent of the REP's argument is approximately in inverse proportion to permeability. We obtain an inversion formula and present the permeability inversion method by using the tangent of the REP's phase. To test this method, the permeabilities of different sandstones are inverted from the synthetic full‐waveform data of seismoelectric logs. A modified inversion process is proposed based on the analysis of inversion errors, by which the relative errors are controlled below 25% and they are smaller than those of the permeability inversion from the Stoneley wave of acoustic logs.     

含不同孔隙流体的砂岩地震波速度随压力变化的实验研究

岩石的地震波性质是区域构造研究和浅部地震勘探应用的基础.延长油田是我国重要的油气生产基地之一,但目前仍缺乏地震波性质方面的基础资料.作者利用Autolab2000多功能岩石物性自动测试设备,在0~180MPa及饱含不同孔隙流体(干燥、饱水及饱油)条件下,研究了三种来自延长油田砂岩岩芯的纵波、横波速度.结果表明:三种砂岩的V_p、V_s1和V_s2均随压力增加(或降低)而基本呈对数曲线增大(或减小);干燥、饱水和饱油三种波速间的关系因砂岩类型不同而不同,这主要取决于岩石的有效弹性模量、孔隙流体性质以及岩石的内部结构等;含同种孔隙流体的不同类型砂岩,其V_p、V_s1和V_s2随压力变化的规律主要受岩石孔隙度和粒度的影响;而含不同孔隙流体的同种砂岩,其V_p、V_s1和V_s2随压力变化的规律则主要受控于岩石的有效弹性模量和流体密度.另外,含水或含油饱和度的变化对V_s1和V_s2基本没有影响.实验结果可以为该地区地震资料的解释及与声波测井之间的对比提供重要的基础数据和参考依据.     

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.     

非对称地震矩张量时间域反演:理论与方法

本文在对称地震矩张量反演的基础上,进一步研究了非对称地震矩张量时间域反演的理论与方法,结果表明:非对称地震矩张量反演与对称地震矩张量反演类似,只需将对称地震矩张量反演方法略加改动,即增加3个待解参数,便可实现非对称地震矩张量反演.为了判断非对称地震矩张量反演相对于对称地震矩张量反演是否存在过度拟合,运用了AIC准则 (赤池信息准则).为了定量地描述地震矩张量之间的差异,引入了地震矩张量的矢量表示法.通过分析格林函数与地震矩张量各分量之间的关系,得出:在非对称地震矩张量反演时,若仅用垂直向地动位移数据,将无法区分M_xy与M_yx这两个分量, 需要同时运用垂直向与水平向地动位移数据进行联合反演才能区分M_xy与M_yx; 若采用不同的速度结构模型或不同的格林函数计算方法,则需重新评估地震矩张量各分量的分辨度问题.为检验非对称地震矩张量反演方法的可行性, 利用合成地震图进行了一系列数值试验.数值试验结果表明,在非对称地震矩张量反演中,有必要引入S波进行P波与S波联合反演以提高反演的准确性和判定断层面的能力.      

Stochastic analysis of multiphase flow in porous media: 1. Spectral/perturbation approach

Stochastic analysis of steady-state multiphase (water, oil, and air) flow in heterogeneous porous media was performed using the perturbation theory and spectral representation techniques. The gas phase is assumed to have constant pressure. The governing equations describing the flow of oil and water are coupled and nonlinear. The key stochastic input variables are intrinsic permeability,k, and the soil grain size distribution index, . Three different stochastic combinations of these two input parameters were considered. The perturbation/spectral analysis was used to develop closed-form expressions that describe stochastic variability of key output processes, such as capillary and individual phase pressures and specific discharges. The analysis also included the derivation of the mean flow equations and estimation of the effective flow properties. The impact of the spatial variability ofk and on the effective conductivities and the variances of pressures and specific discharges was examined.     

不同孔隙流体下延长组砂岩波速各向异性的实验研究

利用Autolab 2000岩石物性测试设备,在0~200 MPa及三种不同孔隙流体条件下（干燥、水饱和及油饱和）研究了三种来自延长油田延长组的砂岩沿平行和垂直层面两个方向（即H和V）的纵波、横波速度,并分别计算了这些弹性波速的各向异性系数.结果表明：三种砂岩Y1、Y2和Y3两个方向上的V_P、V_SH和V_SV均随围压增加而基本呈对数函数形式变化,且纵波饱油曲线的斜率远大于饱水;Y1、Y2砂岩H方向的V_P、V_SH和V_SV在干燥、饱水和饱油条件下基本上均大于对应的V方向的波速;干燥、饱水和饱油条件下Y1、Y2的波速各向异性系数ε、γ和ζ和围压之间呈指数或二次函数降低;Y1、Y2、Y3三个岩样之间的速度各向异性差异明显,以Y2的各向异性最显著,其次是Y1,而Y3基本没有各向异性.另外,Y1、Y2的各向异性系数ε、γ和ζ之间表现出明显的与压力和流体状态相关性,且在实验压力范围内,饱油条件下的ε、γ均大于对应的饱水条件.实验结果可以为该地区地震资料的解释、油水层划分及与声波测井之间的对比提供重要的基础数据.     

An Integrated Study on Physical Properties of a KTB Gneiss Sample and Marble from Portugal: Pressure Dependence of the Permeability and Frequency Dependence of the Complex Electrical Impedance

— Pressure-induced variations in pore geometry were studied on dry- and fluid- saturated samples by means of electrical impedance spectroscopy and permeability measurements. Hydrostatic pressures (up to 120 MPa) and uniaxial pressures (up to failure) were applied. Hydrostatic pressures reduce the aspect ratio of cracks and thus cause a decrease of permeability and electrical bulk conductivity. The opposite was observed in uniaxial pressure experiments where new cracks were formed and consequently permeability and electrical conductivity were increased. More specific informations of these generated observations were derived from the interpretation of the frequency dispersion of the complex electrical conductivity. This least-squares-refinement considers electrochemical interactions between the fluid pore electrolyte and the inner surface of the sample, thus providing informations on the pore geometry and pressure-induced variations. Consequently changes in aspect ratio, size and geometry of the pore system can be detected by means of impedance spectroscopy.