考虑储层孔隙结构的岩石导电机制研究

经典Archie公式解决了测井数据的定量计算问题,但是,Archie公式只能用于孔隙结构相对简单的储层.面对日益复杂的油气勘探对象,Archie公式的计算精度受到一定的限制.本次研究,应用球管模型方法,针对不同孔隙结构研究了岩石饱和盐水及饱和油气时的导电性质,得到了不同孔隙结构、具有不同流体饱和度时岩石导电性的数值模拟结果. 本次研究的数值模拟结果证明岩石孔隙结构是导致岩电实验数据发散现象的因素之一,对比孔隙结构不同而饱和度相同岩石的导电性质,证明复杂孔隙结构是形成低电阻油层的重要因素.     

泥质含量及其分布形式对岩电关系影响的数字岩心仿真(英文)

由于泥质所造成的附加导电现象,泥质含量及其分布形式对电阻率增大系数I和含水饱和度Sw关系具有重要影响,由于岩石物理实验中岩心孔隙结构及其组分构成、分布的微观不可调性,因而泥质分布形式所造成的影响很难通过岩心实验来单独研究。基于数字岩心的格子气自动机方法是一种有效的微观数值模拟方法,本研究利用储层岩心薄片的骨架颗粒尺寸信息资料建立数字岩心模型,结合格子气自动机技术对数字岩心不同饱和流体情况下电的传输特性进行数值模拟研究,揭示了不同泥质含量和泥质分布形式对孔隙介质导电特性非阿尔奇现象产生的影响,建立饱和度指数和泥质含量之间的关系模型,其良好的吻合性表明该方法在岩石物理研究中是一种十分有效的研究方法,而新模型适于在非阿尔奇储层进行准确的饱和度评价。     

饱和多相流体岩石电性的格子气模拟

利用计算机建立具有不同骨架颗粒形状和不同孔隙度的孔隙介质模型,采用格子气自动机方法模拟孔隙介质在油水饱和度不同的情况下电的传输特性,揭示了流体饱和度与介质电阻率之间呈现非阿尔奇现象的本质原因. 本文发现饱和度指数是饱和度和孔隙度的函数,反映了孔隙介质导电路径的复杂程度随饱和度变化而变化的情况,而不是传统地认为饱和度指数是流体分布状态的反映. 并得到新的饱和度计算公式. 以某油田为例,将计算的饱和度结果与实际岩芯实验的结果作对比,说明新公式的有效性.     

含泥含钙致密砂岩导电规律与导电模型

A地区致密砂岩储层具有孔隙结构复杂、高泥、高钙的特征,使其导电规律更复杂,现用饱和度模型不能全面描述三种因素对致密砂岩导电规律的影响,造成A地区致密砂岩储层饱和度评价精度较低.本文首先从实验角度分析了孔隙结构、泥质、钙质胶结对致密砂岩导电规律的影响,得出随孔隙结构变差、泥质含量减小、钙质含量增加,岩石导电性变差.其次,考虑影响A区致密砂岩导电规律三种主要因素,利用有效介质对称导电理论具有描述泥质和钙质胶结对岩石导电性影响的优点,而改进等效岩石元素理论具有更好的描述孔隙结构变化对岩石导电性影响的优点,将两种理论结合,建立了适用于致密砂岩储层饱和度评价的导电模型.理论分析表明,建立的致密砂岩导电模型能正确地描述孔隙结构、泥质、钙质胶结对致密砂岩导电规律的影响,并与实验规律相符.第三,基于含水致密砂岩可动流体孔隙中水流与电流流动的相似性以及改进等效岩石元素模型和弯曲毛管模型,建立了有效流动孔隙度计算式.利用半径均值和无效流动孔隙与有效流动孔隙之比对致密砂岩孔隙结构进行了分类,在分类基础上,采用优化技术和有效流动孔隙度计算式,建立了孔隙结构效率和孔隙曲折度计算式.利用致密砂岩岩电实验数据,采用优化技术确定了模型中流体非均匀分布指数、渗滤速率及渗滤指数等参数值,并建立了相应参数计算式.与密闭取心井的饱和度对比,致密砂岩导电模型计算的含水饱和度平均绝对误差为4.5%;与试油结果对比,解释结果与试油结论吻合.这表明所建立的导电模型适用于A地区含泥含钙致密砂岩储层饱和度评价.     

全直径岩心分析Archie参数在DQ油田XX区块的非均质火成岩气层评价中的应用

指出了全直径岩心分析的Archie参数(m、n)对非均质储层含油(气)性评价的重要性.使用新疆测井公司开发的全直径岩心多参数分析实验装置及实验方法，以DQ油田XX区块的非均质火成岩气层评价为例，由7块全直径岩样该获得了储层的物性和Archie参数.当应用于该储层含气饱和度估算后，与密闭取心饱和度分析的含气饱和度结果比较，含气饱和度估算误差大致在5%以内，较按Archie参数的确省值(m=n=2)估算的含气饱和度的精度高 10%左右.考虑到非均质储层在岩性、物性、孔隙结构的特殊性，推荐“真正”使用全直径岩心分析方法应用于非均质储层的物性、含油(气)性的评价，并重视模拟油藏条件的全直径岩心分析装置的开发.     

碳酸盐岩储层含水饱和度解释模型研究

碳酸盐岩储集层饱和度的计算一直是测井界亟待解决的难题,它直接关系到储层流体性质、储量规模等方面的评价.为了认识目前碳酸盐岩测井饱和度解释模型的研究现状,在参阅国内外相关文献的基础上,将现今针对碳酸盐岩储集层的含水饱和度模型分为六类:基于经典阿尔奇公式的经验性扩展、基于孔隙类型的多重孔隙结构的饱和度模型、基于孔隙尺寸的多重孔隙结构的饱和度模型、基于岩石导电效率理论的饱和度模型、基于网络导电理论的饱和度模型和基于J函数的饱和度模型.这些饱和度解释模型在应用时均存在潜在的假设和使用条件,因此为了能够建立出更加符合地质情况的饱和度解释模型,今后还需从理论数值模拟、导电机理、岩石物理实验等方面深入研究,而基于数字岩芯的孔隙网络导电规律研究是重要的研究方向.     

储层岩石流动电位频散特性的数学模拟

利用储层岩石流动电位的频散特性评价复杂储层已经成为勘探地球物理领域关注的热点,但是目前还没有形成基于储层岩石储渗特性及电化学性质的具有普遍指导意义的理论方法和数学模型.本文利用微观毛管理论,通过随时间谐变条件下渗流场和电流场的耦合模型,建立了描述储层岩石流动电位频散特性的数学方法,定量分析了频率域储层岩石动态渗透率、动电耦合系数和流动电位耦合系数随储层岩石孔隙度、溶液浓度和阳离子交换量的变化规律.研究结果表明:储层岩石流动电位频散特性是储层流体惯性力与流体黏滞力相互作用的结果.储层岩石孔隙度越大,储层维持流体原有运动状态的能力越大,临界频率越小;储层岩石的溶液浓度和阳离子交换量对临界频率没有影响.储层岩石的孔隙度越大,流体流动能力越强,流动电位各耦合系数的数值越大;溶液浓度越小或阳离子交换量越大,孔隙固液界面的双电层作用越强,各耦合系数的数值越大.     

碳酸盐岩储层饱和度计算方法研究

为了准确评价岩相控制下复杂碳酸盐岩储层的饱和度,分析了J函数和Archie公式计算饱和度的原理,认识到毛管压力曲线的准确分类、胶结指数的精确计算分别是利用J函数和Archie公式去准确评价饱和度的核心问题.对于J函数,基于毛管压力曲线类型。分类建立J函数与饱和度之间的关系是不可取的;而应针对J函数的曲线类型,分类建立J函数与饱和度之间的关系;另外,可以对J函数的形式进行适当地改进,达到准确分类的目的.在分类建立饱和度评价模型之后,可以引入完备空间中对多参数进行分类的模型——决策树,来建立不同类型储层的分类模型.对于Archie公式,将多个参数的变化反映到一个参数上——视胶结指数,综合测井数据和储层参数,建立视胶结指数的计算公式,再利用Archie公式准确计算复杂碳酸盐岩储层的饱和度.J函数的改进思路、决策树分类模型的引入和视胶结指数的提出,为在特殊测井资料缺乏的情况下,利用常规测井资料和有限的岩心分析数据,准确评价岩相控制下复杂碳酸盐岩储层的饱和度奠定了一定的理论和实践基础.     

基于常规测井数据的纵波本征衰减估计

地震波本征衰减反映了地层及其所含流体的一些特性,对油气勘探开发有重要意义.已有的理论研究与实验发现,地震频带内的衰减主要与中观尺度(波长与颗粒尺度之间)的斑状部分饱和、完全饱和岩石弹性非均匀性情况下波诱导的局部流体流有关.这种衰减与岩石骨架、孔隙度及充填流体的性质密切相关.本文着重讨论均匀流体分布、斑状或非均匀流体分布两种情况下部分饱和岩石的纵波模量差异.以经典岩石物理理论和衰减机制认识为基础,通过分析低频松弛状态、高频非松弛状态岩石的弹性模量,讨论储层参数(如孔隙度、泥质含量以及含水饱和度等)与纵波衰减之间的确定性关系.上述方法与模型在陆相砂泥岩地层与海相碳酸盐岩地层中的适用性通过常规测井资料得到了初步验证.     

油水饱和泥质砂岩流动电位的频散特性

油水饱和泥质砂岩中流动电位的研究对于揭示含油储层震电勘探和动电测井的机理有着重要的意义.本文首先从岩石孔隙的微观结构出发,构造了描述水润湿条件下油水饱和泥质砂岩储层的毛管模型.在模型中依据油水流动遵守的Navier-Stokes方程和电化学传质动力学理论,建立了描述油水饱和泥质砂岩流动电位的数学方程,并数学模拟了岩石储渗参数对流动电位频散特性的影响规律.研究结果表明:储层孔隙内流体受到的粘滞力与惯性力控制着水相和油相的流动,从而决定了流动电位的频散特性.随着孔隙度的增大,油水两相各自的有效渗透率均增大;而含水饱和度的升高使得水相有效渗透率增大,油相有效渗透率减小.在水润湿条件下,流动电位耦合系数随含水饱和度升高而增大,随束缚水饱和度的升高而减小.另外,流动电位相对耦合系数也随含水饱和度的升高而增大,但无频散现象.     

基于地层孔隙结构的饱和度评价方法

油气勘探开发中阿尔奇公式是评价油气含量的经典模型,该模型适用于粒间孔隙的纯砂岩地层.然而实际油气评价中更多时候是以复杂孔隙结构地层为对象,复杂孔隙结构地层岩电关系却呈现出非阿尔奇特性,这意味着利用阿尔奇公式求取这类储层饱和度的可靠性大大降低.针对以上问题,采用变m、n指数和根据孔隙结构分类建立饱和度模型的方法一定程度上满足了此类地层饱和度评价的要求.但以上方法具有很强的区域性和经验性,没有从根本上解决复杂孔隙结构地层饱和度的准确评价问题.等效岩石组分模型将岩石等效为规则的圆柱体,由串联孔隙体积、并联孔隙体积和骨架体积构成,由许多这样大小不一的孔隙分量并联/串联构成整个岩石的导电体系,并引入孔隙结构系数表示不同孔隙的体积比,精确地描述了由复杂孔隙结构引起的非阿尔奇特性.其应用瓶颈是孔隙结构系数、饱和度因子等关键参数的确定方法.本文以等效岩石组分模型为基础。利用核磁测井资料和球管模型确定孔隙结构系数,根据孔隙结构寻优路径对地层进行分类,以岩电实验数据为基础利用阻尼最小二乘法分类确定模型参数,用等效岩石组分模型迭代计算地层饱和度,从而配套形成基于孔隙结构的饱和度评价方法.岩心实验数据分析和实际应用效果表明基于孔隙结构的饱和度模型与阿尔奇公式相比在复杂孔隙结构地层饱和度评价中具有优越性,在复杂孔隙结构地层含油气饱和度评价中具有良好的应用前景.     

基于岩石导电效率理论建立碳酸盐岩储层饱和度的计算方法(英文)

由于孔隙型碳酸盐岩储层的复杂孔隙结构和强非均质性,岩石导电效率与含水孔隙度之间理想的线性关系相对复杂或并不存在,故前人基于岩石导电效率理论建立含水饱和度的计算公式并不完全适用于碳酸盐岩储层。基于岩石导电效率理论,推导了岩石导电效率的计算公式,阐明了岩石导电效率与含水孔隙度之间线性关系相对复杂或并不存在的根本原因,发现了岩石导电效率与电阻率之间的幂函数关系,分析了所建立含水饱和度计算公式误差的主控因素,得出了岩石导电效率的计算精度是该方法是否能推广应用的关键。与Archie公式相比,基于岩石导电效率理论建立的含水饱和度计算公式能更准确地计算研究靶区孔隙型碳酸盐岩储层的含水饱和度。在伊拉克某油田和印尼某气田3口井碳酸盐岩储层中的应用,表明当计算岩石导电效率的相对误差不大于0.1时,所计算储层含水饱和度的绝对误差不大于0.1,基本满足孔隙型碳酸盐岩储层精细评价的需求。     

致密砂岩储层流体参数核磁共振实验研究

利用核磁共振技术对致密砂岩储层岩心流体参数进行研究,简述致密砂岩储层流体参数核磁共振测量原理及计算岩心流体参数方法。实验确定了岩心流体动用参数T2截止值方法,进行了可动流体致密砂岩储层分类评价研究。油田矿场核磁共振测量岩心含油饱和度、可动流体饱和度,并对可动流体饱和度、含油饱和度识别油水层方法进行研究。表明:实验测定红河区块岩心T2截止值为4.06ms,利用致密砂岩储层岩心可动流体等级划分标准,对致密砂岩储层岩心单井及不同层位、多井之间进行储层比较分类评价。油田矿场核磁共振技术测量计算的含油饱和度结果与常规方法测量的含油饱和度结果对比,表明油田矿场核磁测量含油饱和度是可行且可靠的。岩心含油饱和度与可动流体饱和度比值大小可识别油水层。      

岩石物理的理论模拟和数值实验新方法

当代物理实验科学和计算机科学技术的巨大进步为岩石物理的理论和实验研究开辟了新的领域.在细胞自动机基础上发展起来的格子气自动机和格子玻尔滋曼方法就是这种技术进步的产物.本文讨论了格子气自动机的发展及其应用于研究多孔岩石微观孔隙结构对宏观导电特性影响的新方法. 我们开发的模拟多孔岩石导电特性的数值实验新方法，提供了一种可深入到从微观孔隙结构这个尺度上来考察具有复杂孔隙结构的，孔隙度小于10%的低孔、低渗岩石的宏观导电特性及其影响因素.研究表明:Archie 系数m,n并不是传统上的意义，研究各种不同条件下F-、I-Sw关系，结果显示非阿尔奇现象与孔隙介质中孔隙、骨架和流体的混合导电网络有关，得出新的饱和度计算公式.同时还研究了泥质含量和分布、电阻率各向异性对宏观导电特性的影响，提出适用于电阻率各向异性地层的F-、I-Sw的关系.本文最后探讨了应用格子气自动机和格子玻尔滋曼方法进行岩心渗流和核磁共振数值实验的新方法及其发展前景.     

饱和Maxwell流体孔隙介质波传播模型研究

岩石中的弹性波传播特性研究一直是地球物理学研究中的基础科学问题和难点.Biot理论的提出为流固双相介质理论奠定了基础.Biot理论中假设固相、液相的本构关系是线弹性的.而当实际储层中含高黏度的流体时,流体往往表现出一定的非牛顿流体性质.本文主要针对含高黏度流体的孔隙介质,在Biot理论模型中引入线性黏弹性的Maxwell流体本构方程.要通过动态黏度入手,表征非牛顿流体的特性,改进并给出了含高黏度孔隙流体介质的模型.通过数值模拟分析了所提出的模型的特性,并分析了初始黏度和孔隙度参数对模型数值分析结果的影响.最后选取超声波实验数据验证了模型的适用性,结果表明该理论模型的预测结果可较好地反映含高黏度流体孔隙介质的波传播特性.     

流体体积模量计算方法研究

Wood模型、Patchy模型、Domenico模型及Brie的经验公式是常用的流体体积模量计算模型,目前低孔低渗或致密储层一般采用Brie的经验公式来计算流体体积模量.通过深入研究这几种模型,计算出流体体积模量的上下界,将上下界分别带入Gassmann方程反推出Brie干岩石剪切模量模型指数值范围,从指数范围内寻找一个最优值,使得纵横波预测误差最小,这个最优值即为剪切模型中的指数值.Brie剪切模型中采样点的指数值为固定值,将该固定值表示为随深度变化的变量,优化了Brie干岩石模量的计算方法.将优化后的Brie干岩石模型与Gassmann方程相结合反推出流体的体积模量.本文对Weyburn油田常规储层、胜利油田低孔低渗储层及苏里格气田致密储层进行研究,得出如下结论:(1)流体体积模量除了受各相流体的体积模量、含水饱和度、压力的影响外,还与孔隙的连通程度有关,即在有效压力不大的情况下,流体体积模量随含水饱和度的变化规律主要是连通性决定的;(2)低孔低渗、致密储层流体体积模量岩石物理模型与常规储层有很大的区别,Wood模型适用于常规储层流体体积模量的计算,而Wood模型和Domenico模型相结合的形式适用于低孔低渗和致密储层流体体积模量的计算.     

测井饱和度解释模型的演化历程分析与思考

饱和度是储层评价的重要参数之一,饱和度模型一直都是测井解释评价研究的重点与难点.几十年来,随着勘探开发面临的油气储层不断复杂化,饱和度模型的内涵和形式也趋向多样化.系统梳理和研究饱和度模型的发展脉络和典型形式,有助于测井分析家正确认识各典型模型的来源、适用性和局限性.本文在国内外文献资料调研基础上,根据储层对象地质特征和研究思路的不同,将饱和度模型总结划分为纯砂岩饱和度模型、泥质砂岩饱和度模型和复杂孔隙结构储层饱和度模型三大类,并分析每类饱和度模型的演化过程、导电形式和应用范围,提出了今后从导电机理、数值模拟和岩石物理实验等方面进行深入研究的领域方向.     

基于无效导电孔隙概念的致密砂砾岩有效介质导电模型

致密砂砾岩储集层饱和度评价一直是测井领域面临的难题之一,这是由于致密砂砾岩储层分选差、孔隙结构复杂、孔渗非常低造成的,因此,有必要建立一种能描述致密砂砾岩储层导电规律的电阻率模型.本文针对复杂孔隙结构的致密砂砾岩储层存在一定的对岩石导电性几乎无贡献的孔隙,以及虽然这种无效导电孔隙度很小,但其对致密砂砾岩导电性的影响是不能忽略的,引入无效导电孔隙度概念,将研究区砂砾岩储层孔隙划分为无效导电孔隙和有效导电孔隙两部分,利用有效介质对称导电理论建立了致密砂砾岩储层电阻率模型,并从理论上分析了无效导电孔隙度变化对建立的导电模型的影响.利用全直径致密砂砾岩岩样的岩电实验数据,采用最优化方法确定了导电模型参数和该区致密砂砾岩储层无效导电孔隙度值.通过对导电模型进行实验数据拟合,表明本文给出的模型能描述致密砂砾岩储层的岩石导电规律;通过对比导电模型的处理结果与试油结论,表明本文建立的模型适用于致密砂砾岩储层的饱和度解释.     

致密砂岩气储层的岩石物理模型研究

根据鄂尔多斯盆地苏里格气田以往实测和新测的共17口井51块岩样超声波实验数据,得到304组不同孔隙度和不同含水饱和度下对应的纵横波速度、泊松比等弹性参数.重新优选计算体积模量和泊松比与含气饱和度的关系,表明苏里格气田上古生界二叠系石盒子组盒8致密砂岩储层的模型与Brie模型(e=2)相似度最高.由此建立的苏里格气田储层岩石物理模型,更好的表征了致密岩石储层物理参数随含气饱和度变化规律,为该区储层预测提供了理论依据.致密储层岩石物理模型研究成果应用于苏里格气田多波地震资料气水预测中,实际例子表明该模型适用于该区的储层和含气性预测,并取得了较好的效果.     

岩石物理驱动下地震流体识别研究

地震流体识别指利用地震资料对储层含流体特征进行识别与描述.含流体储层地震岩石物理是地震流体识别的基础,是搭建储层弹性参数与物性参数的桥梁,是实现含油气储层流体定量表征的重要发展方向.岩石物理驱动下地震流体识别研究有助于认识地下油气储层含流体特征及分布规律.文章概述地震流体识别及相关基础研究中的关键科学问题,着重评述国内外岩石物理驱动下地震流体识别研究的主要进展,探究地震流体识别研究面临的机遇,挑战及未来的研究方向.理论研究和实际应用表明,地震流体识别要以岩石物理及数值模拟为理论基础,发展有效的流体敏感参数构建及评价方法;以地震资料为数据支撑,形成有效的地震资料品质评价方法;以地震反演为技术保障,发展可靠的地震反演策略.