断层岩气体渗透率及Klinkenberg效应

在围压2~40MPa变化范围内,以恒流法多次变化上游压力测量了以断层岩为主的样品的气体(N2)渗透率,将实验结果进行了Klinkenberg效应校正。对实验数据的拟合分析表明,滑脱因子b值与绝对渗透率kl存在b=λkl-d形式的幂律关系,断层岩符合b=0.004 6kl-0.476的变化关系。与沉积岩相比,断层岩的气体滑脱效应更强,采用气体测量渗透率时,其滑脱效应不能忽略。断层岩气体渗透率和绝对渗透率与测量所用的孔隙压力间的关系为kg/kl=1+(0.009 2kl-0.476)/(Pu+Pd)。结果表明样品渗透率越低,滑脱效应越强,提高孔隙压力,滑脱效应逐渐减小;对于高渗(10-15m2~10-18m2)的样品,高孔隙压力下(4MPa以上)的气体渗透率与绝对渗透率基本一致,对于超低渗(10-22m2~10-20m2)的样品,即使提高孔隙压力亦很难避免滑脱效应。在40MPa有效压力下断层泥样品的绝对渗透率为4.54×10-19m2~2.43×10-17m2,角砾岩的绝对渗透率较断层泥高出1~2个数量级,为2.25×10-17m2~7.94×10-16m2,表明汶川地震断层带具有核部低、破碎带高的渗透结构,断层带核部具备热压作用发生所要求的低渗条件。     

高煤级煤储层渗透性与应力耦合模型及控制机理

煤储层应力敏感性是影响煤层气井产能的地质因素,以鄂尔多斯盆地东南缘高煤级煤储层为对象,通过煤样的应力敏感性实验和现场测试,建立了高煤级煤储层渗透性与应力之间的相关关系和模型;探讨了渗透性变化的控制机理.研究结果表明, 煤储层渗透率随应力的增加按负指数函数规律降低.在应力小于5 MPa时,煤储层渗透率随应力增加快速下降,应力敏感性最强;应力在5~10 MPa时,渗透率随应力增加而较快下降,应力敏感性较强;而当应力大于10 MPa后,渗透率随应力的增加下降速度减缓,应力敏感性减弱.与沁水盆地南部高煤级煤样实验结果对比认为,鄂尔多斯盆地东南缘山西组2煤层应力敏感性要小于沁水盆地南部山西组3煤层的应力敏感性.煤储层渗透性是在应力作用下煤储层中裂隙产生压缩(压密)变形,裂隙开度急剧减小的结果.因此在煤层气开发过程中控制排采速度,尤其是排采早期降液速度,对于防止煤储层应力敏感性,提高采收率具有实际意义.     

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.     

泥岩、页岩声速各向异性及其影响因素分析

在实验室超声波频率下(纵波主频为700kHz、横波为250kHz)对层理发育的页岩和泥岩的各向异性进行了研究,给出了在干燥和油饱和条件下,样品不同方向上纵、横波速度以及各向异性参数随压力的变化规律. 用X 射线衍射和扫描电镜分析了样品中引起各向异性的原因,指出平行于层理定向排列的粘土矿物和微裂隙是使样品显示出强弹性各向异性的内在原因. 随着压力的增高微裂隙逐渐闭合,样品的各向异性程度减弱. 孔隙流体的存在增强了孔隙（裂隙）的刚度,减弱了各向异性随压力增大而减小的趋势.     

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.     

致密砂岩储层应力敏感性实验研究

研究的背景:在油田开采过程中,随着地层压力的下降,作用在岩石颗粒上有效应力的增加,均会使岩石颗粒发生变形,产生应力敏感,降低储层的孔隙度和渗透率,影响流体在多孔介质中的渗流特征,给油田的合理开发带来诸多困难.研究方法及目的:利用美国Core Laboratory公司的仪器进行孔隙度、渗透率的测定,结合扫描电镜、铸体薄片以及核磁共振技术分析鄂尔多斯盆地延长组长7段低孔、低渗储层的应力敏感性.研究结果:(1)在定覆压变孔压和定孔压变覆压条件下,孔隙度、渗透率均随着孔隙压力的减小、上覆压力的增大而减小,属于"先快后慢"型的应力敏感性损害模式.孔隙度相对损失率1.21%~3.28%,渗透率相对损失率44%~70%,渗透率应力敏感性较强.(2)在有效应力压差相同情况下,渗透率相对损失率小于40%时,定孔压变覆压引起的渗透率损失率较大;渗透率相对损失率大于40%时,定覆压变孔压引起的渗透率损失率较大.(3)孔隙度应力敏感性与岩石的微观孔隙结构、孔隙大小及岩石颗粒的抗压能力有关,而渗透率主要与岩石的孔喉、孔隙尺寸分布有关.研究意义:为致密油勘探开发中保持合理的生产压差,减轻储层应力敏感性损害,为提高油井产能和采收率提供一定的实验依据.     

应用恒速压汞定量评价特低渗透砂岩的微观孔喉非均质性——以鄂尔多斯盆地西峰油田长8储层为例

为定量评价特低渗透砂岩的微观孔喉非均质性,以鄂尔多斯盆地西峰油田长8储层为例,利用先进的恒速压汞技术对孔喉参数进行了测试.结果表明,不同渗透率级别的样品,孔隙参数的差异小,非均质性弱,孔隙半径介于80～300 μm范围内;微观孔喉的非均质性主要体现在喉道特征参数上,喉道参数制约储层品质影响开发效果;样品渗透率越大,喉道半径越大,分布范围越宽,大喉道含量越高,同时大喉道对渗透率的贡献也随之增加,渗透性主要由占少部分的较大喉道来贡献;平均喉道半径和主流喉道半径与渗透率表现出了非常好的相关关系,渗透率越小,受喉道参数的影响程度越强.较大的孔喉比和较宽的分布区间是特低渗透砂岩储层的显著特点,也是开发效果差的主要原因,不同渗透率级别的储层,开发过程中应根据喉道大小及其分布范围区别对待.     

致密砂岩波速各向异性及弹性参数随围压变化规律的实验研究

为研究致密砂岩储层弹性波速度各向异性及弹性参数随围压的变化规律,应用地质力学研究所从美国New England Reaearch Inc引进的Autolab2000岩石物性实验设备,对采自长庆油田延长组储层的3组典型致密砂岩,对其X、Y、Z三个方向分别取样,进行了不同孔隙介质(干燥、饱水及饱油)条件下弹性波速度随围压(5~180 MPa)变化规律的实验研究工作,得到了X、Y、Z三个方向分别在干燥、饱水及饱油时的弹性波速度,并对X、Y、Z三个方向的各向异性进行计算和对比分析.同时根据测得的弹性波平均速度得到样品的弹性参数随围压的变化规律,对实验曲线进行拟合,获得不同孔隙介质条件下弹性波速度、各向异性、弹性参数随围压的变化规律及其拟合公式.结果表明,垂直方向速度值最低,横波各向异性指数小于纵波各向异性指数;随着围压的增加,致密砂岩波速增大,其各向异性以幂函数形式减小,体模量、弹性模量、剪切模量和拉梅常数以对数函数形式有不同程度的增加,泊松比因所含介质不同而有不同的变化趋势,除个别线外,拟合系数皆在0.956以上.在围压高于140 MPa时,干燥、饱水和饱油状态下的泊松比皆在0.24左右.     

核磁共振技术在特低渗砂岩微观孔隙结构评价中的应用

特低渗透砂岩储层微观孔隙结构变化复杂,且随机性强,利用核磁共振技术对取自鄂尔多斯盆地延长组的特低渗砂岩样品进行了测试分析.结果表明,实验样品的T2截止值小,T2谱分布表现出双峰态;可动流体参数差异较大,主要受孔隙(尤其是次生孔隙)的发育和连通程度、微裂缝的发育程度、粘土矿物含量及其赋存形式、孔隙的比表面大小及重结晶程度...     

致密砂岩电学参数的非阿尔奇现象

致密砂岩孔喉细小,孔隙结构和孔隙表面性质复杂.深入理解电学参数变化规律对认识储层孔隙结构和含油气饱和度具有重要意义.本文选取鄂尔多斯盆地上古生界二叠系某致密砂岩气藏18块岩样,采用自吸増水法建立含水饱和度,测定岩样原地有效应力25 MPa下的电学参数,并采用压汞实验分析了岩样孔隙结构.原地有效应力下,致密砂岩的岩性系数a大于1、b小于1,胶结指数m、饱和度指数n均小于2,反映出致密砂岩的次生孔隙类型和片状孔喉特征;渗透率增加,岩性系数b缓慢增加,饱和度指数n主要介于1.0~1.5之间;在对数坐标系中,低含水饱和度阶段,部分岩石电阻率增大系数与含水饱和度的关系线发生弯曲,出现非阿尔奇现象;高含水饱和度阶段,随含水饱和度增加,部分岩石电阻率增大系数与含水饱和度RI-Sw关系线出现饱和度指数降低的非阿尔奇现象.低含水饱和度阶段,岩石孔隙表面的水润湿性是RI-Sw曲线向下弯曲的主要原因;孔喉连通性差、非均质性强的部分水湿岩石的RI-Sw曲线可能向上弯曲;致密砂岩的进汞中值压力高,孔喉非均匀性强,水在岩石中不均匀地分布,含水饱和度大于(70%~90%)后,RI-Sw曲线出现平缓折线,该阶段的n值远小于2.     

热处理对致密岩石物理性质的影响

致密气藏低孔低渗和超低含水饱和度等特征使其潜在水相圈闭损害严重,致密天然气产出表现为多尺度特征.选取泥页岩、致密砂岩和致密碳酸盐岩岩心,开展了100~600℃高温处理对岩心渗透率、孔隙度、重量、长度、直径和声速的影响实验.实验结果表明,碳酸盐岩、致密砂岩和泥页岩的热开裂阈值分别在300~400℃、300~500℃和500~600℃;高温处理后,岩心重量和密度降低,体积增加,泥页岩岩心孔隙度和渗透率提高幅度最显著,600℃处理后声波时差比常温时岩心声波时差提高了1.3倍.热处理消除了水相圈闭和粘土矿物膨胀损害,提高岩石孔隙度和渗透率,恢复或改善致密储层多尺度传质,有利于致密天然气资源开发,但同时高温使岩石破裂,扩展天然裂缝或产生新裂缝,导致工作液漏失,因此,热致裂给勘探开发致密天然气提出了机遇与挑战.     

A Poroelastic Description of Permeability Evolution

Pore pressure changes in a geothermal reservoir, as a result of injection and/or production of water, result in changes of stress acting on the reservoir rock and, consequently, changes in the mechanical and transport properties of the rock. Bulk modulus and permeability were measured at different pressures and temperatures. An outcropping equivalent of Rotliegend reservoir rock in the North German Basin (Flechtinger sandstone) was used to perform hydrostatic tests and steady state fluid flow tests. Permeability measurements were conducted while cycling confining pressure; the dependence of permeability on stress was determined at a constant downstream pressure of 1 MPa. Also, temperature was increased stepwise from 30 to 140 °C and crack porosity was calculated at different temperatures. Although changes in the volumes of cracks are not significant, the cracks control fluid flow pathways and, consequently, the permeability of the rock. A new model was derived which relates microstructure of porosity, the stress–strain curve, and permeability. Porosity change was described by the first derivative of the stress–strain curve. Permeability evolution was ascribed to crack closure and was related to the second derivative of the stress–strain curve. The porosity and permeability of Flechtinger sandstone were reduced by increasing the effective pressure and decreased after each pressure cycle.     

不同围压和流体饱和状态下致密砂岩弹性各向异性特征

为研究致密砂岩声波速度及其各向异性随围压的变化规律以及不同流体饱和状态下的弹性各向异性特征,钻取了不同方向的岩心并在实验室超声波频率下对致密砂岩的声学特性进行了测量,分别给出干燥和饱和水状态下,不同方向样品纵横波速度、刚性系数以及各向异性系数随围压的变化规律,并对实验结果进行了分析讨论.实验结果表明致密砂岩纵横波速度、纵横波速度比以及刚性系数均随围压增加而增加,但其在不同饱和状态下的变化率却截然不同;纵横波速度比、各向异性系数在饱和水状态下变化规律不明显,表明孔隙流体的存在对于岩石物理性质有着非常重要的影响.这方面的实验工作不但对于考察不同流体性质对致密岩石弹性各向异性影响是必要的,而且有助于致密砂岩油水和气层的识别.     

Characterisation and multifaceted anisotropy assessment of Corvio sandstone for geological CO2 storage studies

We present a comprehensive characterisation of the physical, mineralogical, geomechanical, geophysical, and hydrodynamic properties of Corvio sandstone. This information, together with a detailed assessment of anisotropy, is needed to establish Corvio sandstone as a useful laboratory rock‐testing standard for well‐constrained studies of thermo–hydro–mechanical–chemical coupled phenomena associated with CO₂ storage practices and for geological reservoir studies in general. More than 200 core plugs of Corvio sandstone (38.1 and 50 mm diameters, 2:1 length‐to‐diameter ratio) were used in this characterisation study, with a rock porosity of 21.7 ± 1.2%, dry density 2036 ± 32 kg m^?3, and unconfined compressive and tensile strengths of 41 ± 3.28 and 2.3 ± 0.14 MPa, respectively. Geomechanical tests show that the rock behaves elastically between ～10 and ～18 MPa under unconfined conditions with associated Young's modulus and Poisson's ratio of 11.8 ± 2.8 GPa and 0.34 ± 0.01 GPa, respectively. Permeability abruptly decreases with confining pressure up to ～10 MPa and then stabilises at ～1 mD. Ultrasonic P‐ and S‐wave velocities vary from about 2.8–3.8 km s^?1 and 1.5–2.4 km s^?1, respectively, over confining and differential pressures between 0.1 and 35 MPa, allowing derivation of associated dynamic elastic moduli. Anisotropy was investigated using oriented core plugs for electrical resistivity, elastic wave velocity and attenuation, permeability, and tracer injection tests. Corvio sandstone shows weak transverse isotropy (symmetry axis normal to bedding) of <10% for velocity and <20% for attenuation.     

鄂尔多斯盆地南部黄土塬区地震资料处理与解释 第二部分:地震资料解释

鄂尔多斯盆地南部的黄土高原,由于长期 风化、侵蚀,形成了树枝状水系与沟、塬、梁、峁、 坡并存的独特黄土地貌。针对这种复杂地表条件长 庆物探已建立了沿沟弯线为主、辅以黄土塬多线和 网状三维的采集方法;确立了高精度静校正、适度 去噪、共反射面元优化及已知井反射系数序列控制 的高保真处理方法、本文着重介绍处理、解释二大 环节的关键方法及应用效果。     

The distribution rule and seepage effect of the fractures in the ultra-low permeability sandstone reservoir in east Gansu Province,Ordos Basin

To study the impact of the fractures on development in the ultra-low permeability sandstone reservoir of the Yangchang Formation of the Upper Triassic in the Ordos Basin,data on outcrops,cores,slices,well logging and experiments are utilized to analyze the cause of the formation of the fractures,their distribution rules and the control factors and discuss the seepage flow effect of the fractures. In the studied area developed chiefly high-angle tectonic fractures and horizontal bedding fractures,inter-granular fractures and grain boundary fractures as well. Grain boundary fractures and intragranular fractures serve as vital channels linking intragranular pores and intergranular solution pores in the reservoir matrix,thus providing a good connectivity between the pores in the ultra-low perme-ability sandstone reservoir. The formation of fractures and their distribution are influenced by such external and internal factors as the palaeo-tectonic stress field,the reservoir lithological character,the thickness of the rock layer and the anisotropy of a layer. The present-day stress field influences the preservative state of fractures and their seepage flow effect. Under the tec-tonic effect of both the Yanshan and Himalayan periods,in this region four sets of fractures are distributed,respectively assuming the NE-SW,NW-SE,nearly E-W and nearly S-N orientations,but,due to the effect of the rock anisotropy of the rock formation,in some part of it two groups of nearly orthogonal fractures are chiefly distributed. Under the effect of the present-day stress field,the fractures that assume the NE-SW direction have a good connectivity,big apertures,a high permeability and a minimum starting pressure,all of which are main advantages of the seepage fractures in this region. With the development of oilfields,the permeability of the fractures of dif-ferent directions will have a dynamic change.     

致密砂岩储层CO2驱油特征的核磁共振实验研究

利用核磁共振技术对致密砂岩储层不同渗透率级别基质岩心和裂缝基质岩心不同驱替压力下CO2驱油特征进行了研究,简述核磁共振原理及实验方法。表明:致密砂岩储层特低、超低渗透基质岩心在初始CO2驱替压力下,岩心毛细孔隙和微毛细孔隙区间的油不同程度被采出,随着CO2驱替压力增大,特低、超低渗透基质岩心毛细孔隙区间油的采出程度不断增加且累积采出程度不同。裂缝致密砂岩储层岩心,裂缝和毛细孔隙区间的油在初始CO2驱替压力下,岩心裂缝中的油及毛细孔隙中的部分油被驱替出来,CO2驱替压力提高毛细孔隙、微毛细区间油的采出程度和累积采收程度较小。致密砂岩储层特低、超低渗透基质岩心和裂缝致密砂岩储层岩心,随着CO2驱替压力增大毛细孔隙区间的部分剩余油成正比增加进入到微毛细孔隙区间改变储层剩余油分布。核磁共振技术能够深入研究致密砂岩储层CO2不同驱替压力阶段,岩心裂缝、毛细孔隙区间、微毛细孔隙区间油的采出程度和剩余油分布情况,对于研究致密砂岩储层微观驱油机理具有较重要的价值。      

叠后地震属性分析在油气田勘探开发中的应用

地震属性分析技术一直是地震特殊处理和解释的主要研究内容.随着油气勘探开发的发展,地震属性分析技术已经成为油藏地球物理研究的核心内容,是勘探地震与开发地震之间纽带.本文针对鄂尔多斯盆地的低幅度构造、低孔隙、低渗透率、致密性隐蔽油气藏的特点,综合应用相干数据体分析、地震相自动分类定性识别砂体厚度、地震振幅属性分析、频谱分解、多井约束的储层叠后反演等叠后属性分析技术,探索了一套适合该区油气特征的储层横向预测及油气识别模式.为该区油气勘探开发,储量计算提供可靠依据.同时也为隐蔽性油气藏的勘探开发积累了经验.     

Controlling of cements and physical property of sandstone by fault as observed in well Xia503 of Huimin sag, Linnan sub-depression

Cement content of carbonate in tight sandstone near section is much higher than that of the normal sandstones far away from the fault of well Xia503,in the Huimin sag in Linnan sub-depression.In order to understand the origin and its impact on fault sealing,analyses of the whole-rock minerals,casting thin sections,cathodoluminescence,isotope and physical properties are conducted on cores from well Xia503.It is found that 13C varies from 0.1‰to 0.6‰with the average value of 0.42‰,18O varies from 13.5‰to 12.3‰with the average of 13.1‰,and C–O isotope plotting points are distributed in the low to moderate temperature area of the hydrothermal dolomite.According to the occupied relationship,cathodoluminescence,and C–O isotope feature,the carbonate cementation could be divided into four stages:calcites,dolomite,ankerite,and ferrocalcite.It is discovered that the carbonate cementation is negatively related to reservoir physical property,with the porosity of 4.8%,permeability of 0.37 mD,and displacement pressure of 1.97 MPa in the tight sandstone,which have increased by almost one order of magnitude compared to the porosity of 14.3%,permeability of 3.73 mD,and displacement pressure of 0.27 MPa in the normal sandstone,which is far away from the fault.Regardless of the lithology of the counterpart wall of the fault,only the displacement pressure difference caused by carbonate cementation between the tight sandstone and the normal sandstone could seal 41 m high oil column.