基于CT的数字岩心三维建模

为研究储层微观孔隙结构和建立微观渗流模型,本文通过对东营凹陷沙三中亚段H152井区的典型低渗透储层岩样进行CT（computed tomography）扫描及图像处理,建立了微观尺度的数字岩心模型;继而经过对该模型进行分析和计算,提取了储层孔喉网络模型,在三维空间上直观、清晰地显示了不同尺度的孔隙及喉道的形态、大小和分布;最后通过对孔隙结构特征、孔隙度、渗透率和压降等动静态参数的分析和计算,建立了储层岩样的微观渗流模型。根据算法对比和参数分析结果认为：与传统中值滤波相比,非局部均值滤波算法可在相似性比较的基础上进行滤波处理,从而提高模型的准确性;基于CT的数字岩心建模可为地质研究提供可靠的数字模型;根据近似等压面假设的微观渗流数值模拟分析了流体渗流特征,为揭示低渗透储层流体渗流规律提供了一种新的途径。     

利用毛管压力曲线分形分维方法研究流动单元

利用取心井铸体薄片获得的图像资料和毛管压力曲线,通过图像分形几何学方法以分维数的形式定量地表征出了复杂的微观孔隙喉道结构特征,发现能够很好地划分和评价孔隙岩石中油、气、水的渗流差异,可以用于储层微观流动单元表征。文中阐述了岩石微观孔隙喉道结构分形的理论基础、计算方法和应用于表征流动单元的依据。建立了中国西部砾岩低渗透油藏微观孔隙喉道分维数与孔隙度、渗透率之间计算图版,据此在油藏中利用常规测井资料获得的孔隙度、渗透率参数计算微观孔隙喉道分维数,开展全油藏流动单元划分与评价,取得了良好的效果。研究结果表明,利用毛管压力曲线分形分维方法研究储层微观流动单元是一种很有效的途径。     

超低渗透储层孔隙结构对渗流特征的影响

为认识特低渗透储层成岩相分布以及微观渗流特性,尤其是孔隙结构对岩石渗流能力的控制作用,以合水地区长6层为研究对象,利用油水相渗、真实砂岩微观水驱油、核磁共振等实验,分析了不同成岩相储层的渗流特征,并结合恒速压汞、高压压汞实验测试结果及产油能力,探讨了不同成岩相孔隙结构与渗流规律的内在联系。结果表明,储层岩石孔隙中的油能否被驱出主要取决于连通孔隙的喉道参数,优势成岩相储层孔喉半径及有效喉道体积大,流体易于流动,驱油效率高;孔喉半径比大、孔喉分布范围窄、孔隙结构非均质性强是不利成岩相储层渗流能力差和驱油效率低的主要原因。     

X-CT扫描成像技术在特低渗透储层微观孔隙结构及渗流机理研究中的应用--以西峰油田庄19井区长82储层为例

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组河流-湖泊三角洲相砂岩储层物性受沉积--埋藏--成岩等因素控制.特低渗透储层具有其独特的微观孔隙结构和渗流机理.应用X-CT扫描成像实验技术进行砂岩岩心微观孔隙结构水驱油驱替实验,通过CT扫描切片图像观察分析了注入水微观驱替渗流机理及不同注入压力下的水驱油效率变化分布规律(实验岩心的水驱油效率最高为62%,最低为42%,平均为51. 6%),定量评价了储层微观孔隙结构特征.实验表明低孔、低渗和储层微观双重孔隙结构是造成注入水启动压力、水驱油效率差异大的根本原因;而较强的微观孔隙结构非均质性,是造成注入水波及效率不高、水驱油效率较低的主要原因.     

多孔介质中水气交替注入微观渗流模拟

针对水气交替注入(water-alternating-gas,WAG)过程中,油气水三相渗流的微观机理认识不足和油气水三相流体在多孔介质中分布规律认识不准确等问题,基于三维孔隙网络模型,应用孔隙级模拟方法,从微观角度模拟了不同润湿性多孔介质中的WAG驱替过程.结果表明:连通性较好的多孔介质中,原油主要在前两轮的WAG循环中被驱替出来;在前两轮WAG驱替之后,流体饱和度和分布规律达到比较稳定的状态,但在完全水湿模型中油相仍然在多孔介质中流动.得出的WAG驱替过程中各相流体饱和度的变化规律、各相流体分布规律和驱替类型,较好地阐述和解释了多孔介质中的微观驱替机理.     

碳酸盐岩储层参数对微观渗流的影响

针对碳酸盐岩油藏孔隙大小的双峰分布特征,首先利用计算机模拟建立了描述不同孔隙特征的大孔隙网络模型和微孔隙网络模型,在此基础上提出一种耦合算法构建出的同时描述大孔隙和微孔隙特征的碳酸盐岩双孔隙网络模型;然后,基于侵入-逾渗理论,模拟双孔隙网络模型中油水两相流体的一次驱替和二次吸吮过程,并建立了毛细管压力和相对渗透率的求解模型;最后,通过调整双孔隙网络结构参数,模拟水湿油藏条件下碳酸盐岩储层参数对相对渗透率曲线的影响. 结果表明,随着微孔隙比例因子和平均配位数的增加,油相相对渗透率曲线升高;随着双孔隙半径比的增加,油相和水相相对渗透率曲线下降,这对碳酸盐岩油藏渗流机理研究有着重要的指导意义.      

岩体多重裂隙网络渗流模型研究

将岩体中的各种裂隙和孔隙按规模和渗透性分为4级处理,即一级真实裂隙网络、二级随机裂隙网络、三级等效连续介质体系和四级连续介质体系。各级裂隙(孔隙)都形成各自的裂隙网络,并以水量平衡原理为基础建立各级裂隙网络之间的联系,组合形成岩体多重裂隙网络渗流模型,从而较全面地反映了地下水在岩体中的运动规律,并进行了工程实例分析。      

裂缝-孔隙模型中气水两相分形渗流实验和数学模型建立

大量的理论和实验研究证明,油气藏渗流力学中渗透率的分布、孔隙度的分布、裂缝性油气藏中裂缝网络的分布等许多现象都具有标度不变性。对气水两相在裂缝-孔隙模型和平面径向流模型中进行了微观渗流实验,对实验结果进行了黑白二值化处理,得到了其分形维数。在分形理论的基础上,建立了裂缝-孔隙介质中气水两相分形渗流的数学模型及差分模型。     

孔隙结构对低渗-特低渗砂岩储层渗流特征的影响段储层为例——以鄂尔多斯盆地东部上古生界盒8段储层为例

通过铸体薄片显微镜下观察、孔喉图像、毛细管压力、恒速压汞、气水相对渗透率、核磁共振等多种分析实验手段,研究了鄂尔多斯盆地东部上古生界盒8段低孔、低渗-特低渗砂岩储层的微观孔隙结构和渗流特征,探讨了孔隙结构对储层渗流特征的影响。结果表明,孔隙结构特征是影响低孔、低渗-特低渗砂岩储集性能与渗流特征的主要因素。而砂岩的孔隙结构特征主要受砂岩原生矿物组合与成岩演化过程及其产物的控制,盒8段各砂岩类型由于其矿物成分不同导致孔隙结构的差异,也是各砂岩类型储集性能与渗流能力存在差别的直接原因。在孔隙结构参数中,喉道的大小、有效孔隙与喉道的体积及其连通性是决定储层储集与渗流能力的关键。大孔喉对储层渗流能力的贡献更大,中-小孔喉则对储集能力的贡献相对较高。微裂缝是除孔隙结构以外影响砂岩储集性能与渗流特征的重要因素。     

榆树林油田低渗透储层微观孔隙结构特征及渗流特性

通过对榆树林油田压汞资料的分析，发现该油田的微观孔隙结构参数大部分与中高渗透油层的特征相似，其相对分选系数和结构系数随着渗透率的降低而增大，结构特征参数和孔喉平均半径随着渗透率的降低而减小。在毛管压力曲线上，其排驱压力高，孔喉细小。由于油层的低孔、低渗特性，油、水在孔隙介质中流动，呈现了非线性渗流特征，而且随着孔隙半径和渗透率降低，非线性渗流特征越来越明显。油水两相共同渗流时，束缚水饱和度、残余油饱和度以及共渗点饱和度均较高，而两相渗流范围较小，残余油下水相渗透率较低，最终驱油效率不高。     

黔中息烽磷矿床成矿环境、成矿作用及成矿模式探讨*

息烽磷矿是贵州地区震旦纪陡山沱期磷矿的重要组成部分,以矿层厚、品位高、断裂构造发育、叠层石丰富而独具特色。通过对矿床地质特征及矿床地球化学特征综合研究认为,从陡山沱组底到顶气候经历温湿—干热—湿热变化,海平面对应经历了海进—海退—海进,其内的磷块岩和磷质岩是在热水沉积作用、生物作用和正常海水沉积作用等共同作用下形成于前滨—临滨环境。综合以上,反演息烽陡山沱期成矿过程,发现矿床经历了“海进—海退—海进”三阶段成矿,在陡山沱早期海进阶段形成下矿层,随后的海退阶段和海进阶段形成上矿层。空间上,2矿层之间夹白云岩,且交于靠黔中古陆一侧,当第2次海进越过第1次海进的前滨—临滨位置后,只形成上矿层,是开阳、息烽磷矿床1层矿体形成的对应部位。瓮福磷矿床有2层矿体,对应处于经历了“三阶段成矿”的前滨—临滨部位,且瓮福磷矿成矿时的位置高程明显低于息烽磷矿、息烽磷矿略低于开阳磷矿,通过岩性特征对比,与实际基本吻合。因此,在对陡山沱期的磷矿进行成矿预测和找矿勘查中,与息烽磷矿床相似的黔中及附近区域的动态前滨—临滨环境,均为磷矿床的找矿靶区,利用“三阶段成矿”形成相交的2矿层特点,可高效对已知矿床、矿化点和前滨—临滨带周围进行成矿预测。     

塔河油田奥陶系生物扰动碳酸盐岩储集层微观孔隙结构的数字化表征与连通性分析*

塔河油田奥陶系鹰山组和一间房组发育大规模生物扰动碳酸盐岩储集层。在岩心观测和详细描述的基础上,通过岩石薄片的偏光显微镜、阴极发光显微镜观测和柱塞样品的X射线显微镜扫描与分析,实现了塔河油田奥陶系生物扰动碳酸盐岩储集层孔隙结构的数字化表征与连通性分析。结果表明: (1)由于生物扰动区潜穴充填物和围岩基质的岩石组构差异大,使这类储集层呈现极强的非均质性。(2)生物潜穴充填物主要由白云石晶体组成,白云石晶体以自形、半自形晶体为主;白云石晶间孔隙发育,孔隙体积集中于10~100μm³,喉道半径一般小于10μm,喉道长度一般小于40μm,白云石晶间孔为这类储集层的主要储集空间,围岩基质孔隙不发育。(3)生物潜穴充填物孔隙度介于7%~10%,孤立孔隙虽然数量多,但连通孔隙体积占比大,且连通孔隙拓扑结构复杂,孔隙连通性很好;通过表征单元体的尺度粗化升级分析发现,这类储集层的孔隙局部连通较好,而整体连通性相对较差。该研究真实、直观、准确刻画了生物扰动碳酸盐岩储集层微观孔隙结构特征,可为后续这类生物扰动碳酸盐岩储集层的微观渗流模拟研究提供所需的特征参数;未来将这类生物扰动碳酸盐岩储集层微观尺度上的孔隙结构数字化表征和渗流模拟结果与宏观分布规律相结合并应用到实际储集层评价中,可为这类储集层的油气资源量估算、开发方案优选、产能预测和提高采收率提供指导。     

建立储层四维地质模型的新尝试——以冀东高尚堡沙三段储层模型的建立为例

油田注水开发过程中，储层物性、微观孔隙结构和非均质性都会发生动态变化。建立反映储层性质动态变化的四维地质模型对于深化高含水期油田地质特征的认识、预测剩余油的分布规律、提高油田开发效果具有十分重要的地质意义。论文立足于油田开发过程中储层的动态变化，以冀东高尚堡沙三段储层建模为例，综合不同开发阶段的井网及相应的取心、测井和实验测试资料，研究注水过程中储层参数的变化规律，应用随机建模方法建立了不同开发阶段的储层三维地质模型，对储层四维地质模型的建立进行了有益的尝试，并在油田的实际应用中取得了较好的效果。     

基于等效介质理论的碳酸盐岩储层地震数值模拟

综合考虑碳酸盐岩储层孔隙度、孔隙类型对储层物性参数的影响,对常规的Xu-White模型等效介质理论进行了改进,采用K-T理论增加多种不同类型的孔隙(如粒间孔隙、刚性孔隙、裂隙等),得到了一种新的改进的Xu-White模型等效介质理论,并提出了一套新的适用于碳酸盐岩储层的地震数值模拟方法。该方法首先采用改进的Xu-White模型等效介质理论,来计算碳酸盐岩储层的等效参数,将各向异性的储层转换为均匀介质;然后再采用声学波动方程进行地震数值模拟。模型试验的结果表明,该方法不仅计算效率高,而且可以得到高信噪比的模拟记录,其主要地层的反射波场特征与弹性波方程数值模拟完全一致,是一种简单高效的适用于碳酸盐岩储层的地震数值模拟方法。     

井间储层属性参数预测方法研究

开发到中后期的油藏面临的是搞清井间储层的非均质性问题，这个阶段的建模以储层属性模型为主。井间储层属性参数的预测方法有多种，归纳起来有确定性方法和随机模拟两种。确定性方法主要是应用单井的钻井资料、地震资料、水平井资料进行储层的预测。当确定性方法不能满足更多地层的预测时，就采用随机模拟方法，通常是将二者相结合起来进行储层的预测。     

基于随机孔隙网络模拟的渗透率应力敏感机理

储层岩石物性应力敏感研究主要停留在实验测试与数据处理方法上,无法通过单一形状孔隙的理论模型从机理上得到解释;因此,本研究基于随机孔隙网络模型实现渗透率应力敏感感机理解释。以逾渗理论、水电相似原理、Kirchoff定律为理论基础,采用迭代法,基于QT Creator平台编程生成了三维随机孔隙网络模型,并对无因次半径与有效应力的关系进行了模拟。模拟结果表明:纵横比越小,无因次半径受到有效应力的影响越明显。因此,通过网络模型建立渗透率与有效应力关系,能够实现渗透率应力敏感的机理解释。     

基于多尺度X-CT成像的数字岩心技术在碳酸盐岩储层微观孔隙结构研究中的应用

为了更加直观、准确地刻画碳酸盐岩储集层的微观孔隙结构特征,分别选取裂缝发育的双孔介质碳酸盐岩储层样品与裂缝不发育的单介质碳酸盐岩储层样品,利用多尺度X-CT扫描成像技术建立不同级别的三维数字岩心,应用最大球算法与孔喉尺寸校正方法,提取并建立碳酸盐储层纳米级数字岩心孔隙网络模型,最后实现利用三维孔隙网络模型模拟储层物性参数、进汞曲线以及孔、喉分布曲线,并与常规高压压汞法结果进行平行对比。研究结果表明:利用数字岩心技术模拟得到的孔隙度、渗透率参数与实际测量结果相差较小;模拟得到的进汞曲线、孔喉分布曲线与室内压汞实验得到的曲线具有较高的一致性,数字岩心得到的模拟结果具有较高的可信度。数字岩心技术在碳酸盐储层微观孔隙结构的直观刻画与定量描述方面,具有明显优势。     

An Improved Gradual Deformation Method for Reconciling Random and Gradient Searches in Stochastic Optimizations

Constraining stochastic models of reservoir properties such as porosity and permeability can be formulated as an optimization problem. While an optimization based on random search methods preserves the spatial variability of the stochastic model, it is prohibitively computer intensive. In contrast, gradient search methods may be very efficient but it does not preserve the spatial variability of the stochastic model. The gradual deformation method allows for modifying a reservoir model (i.e., realization of the stochastic model) from a small number of parameters while preserving its spatial variability. It can be considered as a first step towards the merger of random and gradient search methods. The gradual deformation method yields chains of reservoir models that can be investigated successively to identify an optimal reservoir model. The investigation of each chain is based on gradient computations, but the building of chains of reservoir models is random. In this paper, we propose an algorithm that further improves the efficiency of the gradual deformation method. Contrary to the previous gradual deformation method, we also use gradient information to build chains of reservoir models. The idea is to combine the initial reservoir model or the previously optimized reservoir model with a compound reservoir model. This compound model is a linear combination of a set of independent reservoir models. The combination coefficients are calculated so that the search direction from the initial model is as close as possible to the gradient search direction. This new gradual deformation scheme allows us for reducing the number of optimization parameters while selecting an optimal search direction. The numerical example compares the performance of the new gradual deformation scheme with that of the traditional one.     

一种砂砾岩介质岩心表征的新方法

针对纵向非均质性严重的砂砾岩油藏,基于典型的分层砂砾岩图像,在不同层位选取代表性的岩心薄片分别构建相应的三维数字岩心,采用合并法构建砂砾岩数字岩心,并提取相应的孔隙网络模型,采用常规法构建相应的砂砾岩孔隙网络模型,对常规法和合并法得到的孔隙网络模型结构特征和渗透率特征进行对比分析。分析结果表明,合并法构建的砂砾岩孔隙网络模型能够描述其孔隙结构特征,且能有效地描述出砂岩介质在横向和纵向渗透率的差异特征,可为砂砾岩油藏岩心的精确表征及渗流机制的分析提供一套有效地研究思路。