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。     

油气储层流动单元研究综述

流动单元是垂向及横向上连续的、影响流体流动的、岩石物理性质相似的储集岩体。其概念的内涵大体经历了从沉积相单元到岩石相单元再到岩石物理相单元等不同阶段,流动单元的划分体现了定量描述和评价油气储集层非均质性的新思路和新方法。划分流动单元的新方法具体包括：①根据断层、隔层、夹层、渗透率韵律、层理、裂缝、孔隙结构等控制流动单元边界的成因分类法;②沉积岩相划分法;③以地质研究为主的储层层次分析法;④利用流动层段指标（FZI）、压汞曲线上进汞饱和度达35g时的孔喉半径（Rss）等参数值的岩石微观孔隙结构法;⑤利用渗流系数、存储系数、净与毛厚度比的分类法;⑥利用振幅、波阻抗属性的地震属性分析法。其中前3种以宏观地质、沉积岩相及岩石方法为主;第4,5种方法以微观、定量的岩石物理参数为主要依据;第6种基本上属于间接方法。根据储层流动单元法建立的三维储层非均质模型为油田开发提供了新的可靠的地质依据。     

针对致密砂岩气储层复杂孔隙结构的岩石物理模型及其应用

针对致密砂岩气储层复杂的微观孔隙结构进行岩石物理建模,在模型中比较了单一孔隙纵横比、双孔隙模型两种表征孔隙结构的表征方式。岩石物理正演分析表明,两种孔隙结构模型均可解释致密砂岩复杂的速度-孔隙度关系。岩石物理反演结果表明,双孔隙模型对测井横波速度的预测精度更高,说明该模型更适用于表征研究区致密砂岩的孔隙结构,反演的软孔比例参数能够反映地层中孔隙结构的非均匀分布。应用双孔隙模型计算致密砂岩地层岩石骨架的弹性模量,与Krief及Pride等传统经验公式相比,该方法考虑了岩石骨架模量与矿物基质、孔隙度和孔隙结构等微观物性因素的关系,理论上更具有严谨性。对致密砂岩骨架模量计算结果的分析表明,少量微裂隙的存在即能够显著影响致密砂岩骨架的弹性性质,同时孔隙空间中的球形孔隙是致密气的主要赋存空间。并且,通过致密砂岩骨架弹性模量,进一步计算了可用于地层评价的Biot系数等岩石物理参数。致密砂岩骨架模量的预测结果可为Gassmann流体替换理论、BISQ孔隙弹性介质理论等岩石物理方法提供关键参数。     

基于等效岩石组分理论的低渗透储层渗透率模型研究

为了更精确地预测低渗透储层的渗透率,首先从岩石导电的物理机理角度考虑,把岩石孔隙等效为串联和并联2种组分,即等效岩石组分理论,然后根据流体渗流和电流传输的相似性,引入了有效流动孔隙度概念,提出了利用地层因素、束缚水饱和度和孔隙度计算储层渗透率的新方法。对我国西部某油田低渗透储层岩心进行了岩石物理实验分析及三维数字岩心重建,并利用新方法计算了低渗透储层岩心的渗透率。结果表明:计算渗透率与实验室岩心测量渗透率符合性很好,精度优于核磁共振Coates模型,这对利用测井资料更精确地预测低渗透储层渗透率具有重要的意义。     

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。     

弹性参数直接反演技术在储层流体识别中的应用

叠前地震反演是目前应用于流体识别的主要技术,但在具体研究区储层地质地震特点的应用过程中,存在岩石物理基础研究薄弱、多解性等问题。为提高流体地震识别精度,以KD地区为例,开展了陆相碎屑岩典型储层的岩石物理基础、叠前地震反演技术研究及应用。利用河道砂岩实验室岩石物理测试数据,分析了岩性、物性及孔隙流体对岩石物理参数的影响;基于弹性阻抗方程,通过弹性参数直接反演获取对储层流体敏感的参数,对KD地区河道砂岩储层进行了流体识别,提高了流体地震识别精度,取得了较好的地质效果。     

特低渗储层不同成岩相孔隙结构对渗流特征的影响——以姬塬油田长2层为例

利用压汞实验、铸体薄片、扫描电镜和油水相渗试验获得的各类特征参数,分析不同成岩相储层油水两相的相互干扰特征,探讨对比两相流体共渗时储集空间、孔喉网络类型以及产量递减等方面的差异,实现流体在特低渗层内渗流规律的定量表征,并结合产油能力,着重探讨孔隙结构对渗流特征的影响。结果表明:储层岩石孔隙中的油能否被驱出主要取决于喉道参数,物性越好的储层,喉道半径越大,残余油饱和度越高。油驱水过程中,油相开始流动时连续相临界饱和度的大小与该驱替压力下油相可以进入的孔隙和喉道体积有关,尤其是喉道体积。孔、喉间差异越小,分选、分布越均匀,非均质越弱,岩石渗流能力越强,水驱效率越高。     

构造应力对裂缝形成与流体流动的影响

裂缝是低渗透储层流体流动的主要通道,控制了低渗透油气藏的渗流系统。低渗透储层裂缝的形成与流体密切相关,高流体压力引起岩石内部的有效正应力下降,导致岩石剪切破裂强度下降,使岩石容易产生裂缝。高孔隙流体压力还造成某一点的应力摩尔圆向左移动,可以使其最小主应力(σ3)由压应力状态变成拉张应力状态,从而在岩石中形成拉张裂缝。裂缝的渗透性受现今应力场的影响,通常与现今应力场最大主压应力近平行分布的裂缝呈拉张状态,连通性好,开度大,渗透率高,是主渗透裂缝方向。构造应力对沉积盆地流体流动的影响主要表现在三个方面:(1)构造应力导致的岩石变形,不仅提供了流体流动的通道,而且还改变了岩石的渗透性能;(2)在构造强烈活动时期,构造应力的快速变化是流体流动的重要驱动力;(3)岩石中应力状态影响多孔介质的有效应力,从而影响介质中的渗流场。当作用在含流体介质上的构造应力发生改变时,岩石孔隙体积变小,构造应力首先由岩石的骨架来承担;当岩石孔隙体积减小到一定程度时,构造应力由孔隙流体来承担,从而影响岩层渗流场的变化。     

基于CT扫描的致密砂岩渗流特征及应力敏感性研究

认识低渗透储层的渗流特征对油气开采和储层改造具有重要意义。为此,研究利用微CT扫描技术对致密砂岩岩样进行扫描,据此建立了能够精细刻画岩样的微观模型,运用COMSOL模拟了流体在岩石孔隙中的渗流特征,研究了致密砂岩的渗流特征及应力敏感性。研究结果表明:流体入口和出口间压差固定时,岩石的渗透率保持不变,与入口出口压力的具体数值无关;不同方向的岩石模型计算渗透率处在同一数量级但有微小差异;在侧向压力作用下,渗流路径变窄,通过渗流路径的整体速度下降,渗透率下降,但在孔隙相对较大的地方,由于路径变窄,流体速度较未加压力前略有上升。      

基于微米焦点CT技术的煤岩数字岩石物理分析方法——以沁水盆地伯方3号煤为例

数字岩石物理技术既可实现煤体孔隙的三维空间表征及重构,又可模拟孔裂隙系统中流体的流动和绝对渗透率的计算。以伯方矿3号煤层为研究对象,基于微米焦点CT扫描与图像处理技术相结合,建立了真实的三维数字岩心模型;应用MATLAB编程及AVIZO软件内含的多种形态学算法,进行了数字岩心孔隙结构量化和表征,建立了等价孔隙网络模型;将AVIZO与COMSOL完美对接,实现了孔隙尺度的渗流模拟、绝对渗透率计算,并探讨了流体运移过程中的压力场及速度场的分布。研究方法丰富了现有数字岩石物理研究手段,为微观尺度上的煤体孔隙结构及流体运移研究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。     

鄂尔多斯盆地姬塬地区长6储层渗流特征

对鄂尔多斯盆地姬塬地区长6储层特征、微观渗流特征及影响因素进行综合研究,为开发前期评价提供科学依据。以铸体薄片、扫描电镜等分析化验资料为基础,应用恒速压汞、核磁共振等储层评价新方法对岩石类型、孔隙结构进行分析。研究表明,该区长6储层物性较好,粒间孔发育,储层孔隙结构好,以小孔、微细喉为主,可动流体饱和度高,渗流能力强,有利于高效开发。储层孔隙结构、成岩相及储层润湿性是影响相渗特征的重要因素。     

碳酸盐岩礁滩油气储层地震预测方法探讨

储层结构和孔隙流体预测是目前碳酸盐岩礁滩油气储层地震预测的重点和难点。这里从流体敏感性参数的选择和基于储层结构模拟的孔隙度预测二方面。研究了碳酸盐岩礁滩油气储层的流体识别问题。其中,基于测井资料统计分析和／或岩石物理岩样测试的参数交会图的制作,是优选烃类敏感参数的基础。在单一敏感参数的基础上,构组复合型的流体识别因子,能获得更好的流体识别效果。储层孔隙度预测是这样实现的：首先,对Gassman流体替换方程通过引入近似关系βp-βs≈βp进行简化;然后引入Eshelby—Walsh储层结构参数以获得直接计算孔隙度的表达式;最后,根据弹性反演得到的纵波、横渡阻抗（或纵波、横波速度）等参数,计算得到孔隙度及孔隙流体预测剖面。经实际地震资料的流体预测结果显示,新方法比常规方法预测的精度高。     

水合物密度的数值计算及储层识别

天然气水合物特殊的赋存环境决定着其储层为双相或多相孔隙介质。利用双相孔隙流体介质理论可以充分地考虑介质的结构、流体与固体的特殊性质、局部特性与整体效应的关系,能更准确地描述实际地层结构、地层性质以及地层对地震波的动态响应。根据天然气水合物的固态属性及其赋存地质条件,针对水合物储层构建了双相固体介质的岩石物理模型;提出正向、逆向、双向线性回归密度计算公式。以ODP 164航次991 A、995 A站位为例,基于此模型应用岩石的整体密度信息反演求取水合物和骨架介质的密度参数,水合物密度计算值分布在0.858 2～1.055 6 g/cm3之间;并对所得密度值进行修正计算,得到不同深度域孔隙内介质的密度值,根据计算结果进行了水合物有利储层的识别。为利用岩石物理方法研究水合物提供新的思路。     

鄂尔多斯盆地志丹南部奥陶系岩溶储层物性及孔隙结构特征

研究区域为鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西南部的志丹区域,目的层位为马家沟组马五段上部和峰峰组。主要应用岩石薄片鉴定数据,测井曲线数据,物性分析数据和压汞数据对研究区的储层物性特征、结构特征以及储集空间类型进行了研究。结果表明,本区目的层位储层中原生孔隙较少,主要为次生溶洞。根据储层孔隙度及渗透率测试结果,计算了储层流动带指标FZI,并据此将储层划分为四类流动单元。根据储层的储集与渗流空间特征,碳酸盐岩储层被划成四种类型:孔隙型、溶孔型、裂隙型以及复合型,其中溶孔型储层是该研究区内储集性能较好的储层。     

统计岩石物理技术在薄储层定量解释中应用

储层物性参数(孔隙度、含流体饱和度等)的空间分布,直接影响油气储层的品质,是地球物理工作者进行储层评价的主要依据。由于储层物性参数和地震属性之间的关系是复杂的、非线性的,因此储层物性参数预测是当前研究难点。首先以地震岩石物理分析为基础,建立储层弹性参数与物性参数的先验概率密度函数,利用地质统计学反演得到高分辨率弹性参数体,在此基础上,利用贝叶斯分类算法,实现储层岩相及物性参数的定量预测,同时给出不确定性分析。通过薄储层实际工区应用,反演的岩性、物性数据体纵向特征与测井资料吻合较好,空间展布特征与该区的地质规律一致,不仅解决了薄储层的预测精度问题,而且实现了薄储层定量预测。     

基于层次分析方法对姬塬地区流动单元的研究

同一类流动单元,岩石物理性质、储集渗流能力类似,在开发动态上具有一致的渗流规律和水淹特征。为了进行姬塬地区特低渗砂岩储层流动单元研究,采用层次分析的思路,在精细小层对比、沉积微相研究、隔夹层与渗流屏障识别及连通体划分的基础上,运用多参数聚类分析方法,对研究区延长组长4+5²₂单砂层流动单元进行了划分。通过微观水驱油实验,刻画了不同类别流动单元孔隙结构、流体渗流及水驱油效率的差异性,从动态的角度验证了划分结果的合理性。研究认为:A类和B类流动单元具有砂体厚度大、储集系数、流动系数及流动带指数都较高的特点,砂岩物性好、连通性好、排驱压力低,水驱效率分别为65.7%和54.9%,是姬塬油田有利高产稳产区;C 类流动单元水驱效果差,为剩余油富集区,是油田后期挖潜的重点区域。     

准中4区块致密砂岩孔隙结构特征研究

致密砂岩孔隙结构是影响储层物性、储集性能和渗流特性的主要因素,准确表征岩石的孔隙结构特征是储层评价的重要内容之一。为此通过岩心观察、CT扫描成像及其图像处理等对准噶尔盆地中部4区块董11井致密砂岩储层孔隙结构特征进行了定性及定量综合研究。研究结果表明,采用USM锐化、阈值选取及中值滤波法对微CT扫描灰度图像进行图像处理,可以更好地区分岩石内部骨架和孔隙的边界,提高了图像的分割精度;当数字岩心立方体模型边长在450体素时,孔隙度趋近定值;研究区致密砂岩储层储集空间主要以粒间孔隙和微裂隙为主,伴有少量的解理裂隙,孤立孔隙较多,孔隙形状复杂,分布不均匀;研究区致密砂岩连续截面面孔率分布不均匀,离散性强,在连续截面上面孔率频繁出现极大值与极小值（跳跃性较大）,容易在流体流动的过程中产生压降过大,造成部分孔隙喉道堵塞;研究区致密砂岩储层孔隙大小分布不均匀,孔隙直径在15~35 μm之间,占总孔隙数的60%左右,其面积占18%;直径在50~200 μm的孔隙数量占总孔隙数的20%,其面积占比达60%,为油气赋存提供了有利的储集空间。      

裂隙特征对岩石渗流特性的影响规律研究

裂隙是油气储层主要的储集空间及流体渗流通道,影响油气的运移规律,是油气勘探开发的重要指标。以冀中坳陷任丘油田任10井为例,运用数值模拟方法研究了裂隙开展宽度和裂隙面粗糙度对岩石渗流特性的影响规律。研究结果表明,(1)裂隙开展宽度较小时,孔隙内流体压力仅在入口处小范围内呈扇形分布,裂隙中压力分布曲线呈正切函数型,流体流速在裂隙和孔隙中都较小;随着裂缝开展宽度的增加,孔隙内流体压力逐渐增大,裂隙中压力分布曲线逐渐向直线型转变,流体流速在入口处先减小后稳定,在裂隙中先增加后稳定;(2)裂隙面粗糙度对裂隙岩石渗流特性的影响与裂隙开展宽度有关,在裂隙开展宽度较大时,裂隙面粗糙度对流体压力的分布影响较大;随着裂隙面粗糙度增大,孔隙内流速逐渐增大,而裂隙中流速逐渐减小;(3)随着裂隙开展宽度的增大,影响裂隙流体流动的主控因素逐渐由裂隙开展宽度转变为裂隙面粗糙度。     

金山气田致密砂岩储层含气性叠前地震预测方法研究

松辽盆地金山气田致密砂岩储层物性较差、流体地震响应特征弱,储层含气性有效识别和预测是精细勘探开发的关键。基于叠前地震道集提高品质处理及入射角道集叠加处理,开展致密砂岩含气储层AVO响应特征分析,优选流体因子属性定性预测含气储层展布范围;基于致密砂岩含气储层岩石物理交会分析,寻找含气性敏感弹性参数,优选纵横波速度比参数开展叠前反演刻画含气储层展布规律,实现致密砂岩储层含气性的定量预测。实际应用研究表明,预测结果与实钻井符合率较高,对其他地区致密砂岩储层含气性预测研究具有借鉴意义。