饱和多相流体岩石导电规律的数值实验

储层储量评价是石油勘探开发中的关键问题,而饱和多相流体岩石的电传输特性是储层储量评价的基础.通常这种电传输特性表现为Archie公式,但是在低孔、低渗复杂储层的研究中发现大量不符合Archie公式的非Archie现象.针对这一问题,利用数值模拟的方法,从微观角度研究孔隙结构、流体特性等因素对电传输特性的影响,揭示非Archie现象的成因.研究表明Archie公式中的饱和度指数是饱和度、孔隙度的函数,通过结合岩石物理实验,提出新的岩电关系模型,新模型与实验数据吻合得很好,表明新模型的有效性.     

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。     

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.     

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.     

曲折度电阻率模型在大庆G地区低渗储层评价中的应用

大庆G地区P油层孔渗较低、泥质含量较高,属于中低孔特低渗、高含泥储层,利用压汞实验资料对该区储层特征进行分析,研究结果表明该区储层分选性较差、孔喉不均、微观孔隙结构复杂.复杂的孔隙结构会引起导电路径的复杂化,影响储层的电性特征.经典阿尔奇公式由于没有考虑孔隙结构变化对岩石电阻率的影响,不能准确描述孔隙结构复杂的低孔、渗储层的导电规律,因而建立一种适合于低孔、渗复杂储层的电阻率模型成为当务之急.针对P油层具有更复杂的孔隙结构,本文利用曲折度岩石体积物理模型建立了岩石孔隙结构和岩石电阻率之间的联系及关系式.该式表明,孔隙度一定时,孔隙通道越弯曲,孔隙结构越复杂,孔隙曲折度越大,岩石的地层因素值也越大.为了使该关系式实用化,本文提出在曲折度电阻率模型中引入结构系数,解决孔隙曲折度的表征问题,实现对岩石孔隙结构复杂程度的定量计算,从而建立了新的地层因素公式.利用压汞和岩电等实验数据对新的地层因素公式进行验证,证实地层因素和结构系数存在着幂次关系,岩石的孔隙结构越复杂,结构系数越大,地层因素越高.针对研究区泥质含量较高、地层矿化度较低的特点,选用能够描述饱含水地层电阻率与地层水电阻率之间弯曲关系的DOLL方程作为饱和度基本方程,并将新的地层因素公式引入DOLL方程中,建立了该区低孔、渗泥质砂岩饱和度方程.实际处理结果表明,该导电模型在一定程度上考虑了孔隙结构变化对电阻率的影响,计算的含水饱和度平均相对误差小于8％,精度满足低孔、渗储层开发生产的需要.     

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.     

二维格子气自动机模拟孔隙介质的电传输特性

本文应用2-D格子气自动机模拟饱和油水两相的多孔介质的导电特性。在油水两相界面处,引入反射与透射系数来决定粒子的运动状态,通过调节反射与透射系数就可以改变油水两相的导电性差异。用模拟结果考察Archie公式的地层因素F=R0/Rw和电阻率增大系数I=Rt/R0,其中,R0为百分之百饱和水时的岩石电阻率,Rw为水的电阻率,Rt为不同流体饮和度时的岩石电阻率。结果表明F与孔隙度φ间,I与含水饱和度间都存在幂关系,并可以表示为F=aφ-m,I=bS-nw模拟结果同时证实：公式中的参数a、m的变化反映了孔隙微观结构的变化,参数b、n主要受孔隙度大小和油相分布状态的影响。     

复杂孔隙储层三维岩石物理模版

复杂孔隙储层往往同时发育孔缝洞等多种孔隙类型,这种孔隙结构的复杂性使得岩石的速度与孔隙度之间的相关性很差.经典的二维岩石物理模版只研究弹性参数与孔隙度和饱和度之间的定量关系,而不考虑孔隙结构的影响,用这样的模版来预测复杂孔隙储层的物性参数时带来很大偏差.本文首先证明多重孔隙岩石的干骨架弹性参数可以用一个等效孔隙纵横比的单重孔隙岩石物理模型来模拟;进而基于等效介质岩石物理理论和Gassmann方程,建立一个全新的三维岩石物理模版,用它来建立复杂孔隙岩石的弹性性质与孔隙扁度及孔隙度和饱和度之间的定量关系;在此基础上,预测复杂储层的孔隙扁度、孔隙度以及孔隙中所包含的流体饱和度.实际测井和地震反演数据试验表明,三维岩石物理模版可有效提高复杂孔隙储层参数的预测精度.     

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.     

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.     

基于数字岩心的岩石电性微观数值模拟(英文)

本文利用x射线CT获取反映岩心微观结构的三维数字岩心,利用数学形态学中的开运算模拟了岩石的油驱水排驱过程中,不同含水饱和度下油和地层水在孔隙空间中的分布。利用有限元方法计算了岩石电阻率,进而得到岩石地层因素和电阻率指数,并考查了岩石润湿性对岩石电阻率指数的影响。数值模拟结果表明：基于数字岩心的水湿岩石地层因素和电阻率指数数值模拟结果与实验结果一致,拓展了岩石电阻率实验的能力;岩石润湿性对岩石电性有重要影响,在相同含水饱和度下,油湿岩石电阻率高于水湿岩石电阻率,油湿岩石饱和度指数远大于水湿岩石饱和度指数。     

润湿性对岩石电阻率影响的模型估算

模型和实验研究证明，岩石润湿性对原油和地层水在孔隙系统中的分布有重大影响，因而能改变岩石电阻率、电阻增大系数和饱和度指数与含水饱和度的关系．在含水饱和度和地层、水电阻率相同的条件下，油湿和水湿岩石的电阻率相差很大，这对电测井定量解释有很大影响     

基于逾渗模型的泥页岩导电机理模拟

泥页岩储层储集空间以纳米/微米级的微孔隙和微裂缝为主,结构复杂,加之干酪根和黏土矿物含量较高,并含有一定量的黄铁矿等导电矿物,造成储层导电机理异于常规储层,岩电实验I-S_w曲线呈现非线性特征,阿尔奇公式等传统评价模型适用性较差.针对上述问题,根据实际岩心实验资料,结合随机算法建立三维逾渗模型并通过数值模拟和超松弛迭代法进行求解,分析泥页岩储层非阿尔奇性产生原因以及泥页岩储层电性的影响因素及规律.模拟结果显示,岩石孔隙拓扑结构和形状尺寸、矿物组成以及地层水电阻率等因素均对泥页岩储层电阻率产生不同程度的影响,通过改变上述因素的设定值,可以建立储层电阻率与各因素的单相关关系,并据此建立修正模型,实现储层含水饱和度的计算.该模型在四川某页岩气产区取得了较好的效果,具有良好的应用前景,为利用逾渗模型模拟方法解决油田勘探开发中的复杂问题提供了新思路.     

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.     

鄂尔多斯盆地中东部长6复杂低渗储层测井评价

开展复杂低渗储层特征、测井响应及其控制因素分析,有助于储层评价与油水层识别.鄂尔多斯盆地中东部长6期沉积具多物源供给、沉积相带频繁变化的特点,来自不同物源的沉积砂体岩石碎屑成分存在明显差异.长7、长6沉积期盆地周边的火山作用,致使一些地区的长6砂体具有相对高放射性特征.长6储层孔隙类型多样,孔隙结构特征复杂多变,再加上地层水系统的变化,致使一些油区长6低电阻率油层与常规油层、高电阻率水层与常规水层共存.研究结果表明,成藏动力与阻力的对比关系决定了在同一砂体中除存在常规油水分布外,还可能存在油水倒置分布.因此,加强钴前预测、钻井过程监督与调整、钻后综合研究、生产实践检验、解释模型与参数调整、老井复查等,有利于识别油水层,整体把握油水分布规律.     

双侧向型复电阻率测井响应的数值模拟

在二维地层模型条件下,应用有限元方法模拟了双侧向模式的复电阻率测井仪器在不同频率下的响应,结果表明当频率很低时,复电阻率测井的响应接近双侧向测井的响应;随着频率的提高,复电阻率测井的响应幅度降低。当地层具有一定的频散效应时,可以利用不同频率下的复电阻率测井响应直观地区分油水层     

碳酸盐岩储层孔隙结构对电阻率的影响研究

碳酸盐岩储层孔隙类型多样,各种孔隙的尺寸变化范围可以跨越几个数量级,孔隙结构非常复杂,这种复杂孔隙结构和不均匀分布的多元孔隙空间使得储层电性呈现明显非阿尔奇特性.为了了解影响电阻率变化的控制因素,本次研究选取中三叠世雷口坡组的8块全直径碳酸盐岩岩样,开展了核磁共振、岩电实验、孔渗实验、压汞实验及薄片等实验,并利用数字图像分析法定量分析了孔隙结构特征.研究结果表明：①孔隙度是影响电阻率高低的重要因素,但并非唯一因素,除孔隙度以外,孔隙尺寸和数量、孔隙网络复杂程度远比吼道大小对电阻率的影响大;②在孔隙度一定的条件下,胶结指数m随储层中孤立大孔隙占比的增多而增大,当孔隙度增大到一定程度后,胶结指数m又随大孔隙占比的增多而减小,微裂缝起重要沟通作用;③在给定孔隙度时,以简单大孔隙为主的岩样表现为胶结指数m值较大,而以复杂孔隙网络、细小孔隙为主的岩样表现为胶结指数m值较小,具分散、孤立大孔隙的岩样,胶结指数m值最高;④依据孔隙几何参数与电阻率和胶结指数之间的关系,可以利用测井资料间接判别储层类型,从而提高储层有效性和含水饱和度评价精度.     

Experimental research on the rock electrical parameter dispersion properties in the displacement process

Based on experiments on rock electrical parameter dispersion properties in both water displacing oil and oil displacing water processes, it is found that the frequency dispersion properties of electrical parameters in water-bearing rocks are quite different from those in oil-bearing rocks. Oil saturation can severely impact the rock electrical parameter dispersion properties and as the oil saturation increases, the properties are more distinguishing. The variation of formation water salinity has a significant effect on the rock resistivity, hence the modulus of the rock complex resistivity varies with water saturation and a U-shaped curve occurs over a single frequency, just like the normal resistivity. However, the effect of formation water salinity on the rock frequency dispersion is less than that of oil saturation. As a result, the rock electrical parameter dispersion properties will have a significant potential of application in the evaluation of watered-out zones as well as identification of oil-bearing zones and water-bearing zones.     

利用注聚合物泥浆伤害岩电实验参数变化评价特低渗透储层

针对鄂尔多斯盆地陕北斜坡长6特低渗透储层受聚合物泥浆伤害,微电极电阻率曲线在渗透层上的正幅度差异不明显,直观指示油气层和水层的深、中,浅探测电阻率在常规储层的有序排列基本消失.通过注聚合物泥浆驱替前后岩石电阻率与孔隙度及含水饱和度实验关系分析,驱替后岩样电阻率显著增大,岩样电阻率随含水饱和度增大而减小的基本规律不复存在.归纳其岩性系数a、电阻率系数b比驱替前大得多,饱和度指数n由正变负,反映出注聚合物泥浆驱替破坏了储层孔隙结构及其基本特征,测井中造成了范围较小的高侵和特高侵地层电阻率带.从而提出在较为致密的低渗砂、致密砂聚合物泥浆伤害储层中,利用微电极负差异及其电阻率曲线不规则增高变化划分特低渗透油层有效厚度,并以实例阐明了利用岩电实验参数变化评价特低渗透储层的方法.     

骨架导电的混合泥质砂岩通用孔隙结合电阻率模型研究

在水介质中顺序添加分散粘土颗粒、油珠、导电骨架颗粒、层状泥质,并对每一种成分进行连续积分,建立了一种适用骨架导电及含有分散粘土和层状泥质的泥质砂岩通用电阻率模型.通过对该模型的影响因素分析,发现泥质分布形式对模型计算的含水饱和度有很大影响;对应两个不同粘土颗粒电阻率或骨架颗粒电阻率的地层电导率之差,几乎与总含水饱和度无关,而对应两个不同层状泥质电阻率的地层电导率之差,随总含水饱和度增大而增大;骨架胶结指数变化对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响最大,而粘土胶结指数变化对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响最小;饱和度指数对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响随总含水饱和度的增大而减小.通过一组骨架导电的人造岩样的试验,表明当地层水电阻率.小于颗粒电阻率时,该模型可以用于不含粘土的骨架导电的岩石.通过两组分散泥质砂岩岩样实验测量数据和一组层状泥质砂岩测井资料及实际测井资料的计算,表明本文给出的电阻率模型既适用于分散泥质砂岩地层解释又适用于层状泥质砂岩地层解释,同时,还适用于含有分散粘土和层状泥质的混合泥质砂岩地层解释.