基于核磁共振和分形理论的含铀泥砂岩渗透率预测方法——以新疆阿克苏地区为例

渗透率是影响溶浸采铀过程中含矿层铀浸出率的关键因素,准确评判含矿层渗透性对原地浸出采铀过程中井场参数的优化设计具有重要意义。文章采用核磁共振技术结合分形理论,分析了新疆阿克苏地区含铀泥砂岩孔隙结构分形特征,并研究了分形维数与渗透率之间的相关关系,建立了渗透率预测的多重分形模型。结果表明,该含铀泥砂岩以微孔和小孔为主,较大孔隙对渗透率具有显著影响;孔隙结构具有双重分形特征,较小孔隙分形维数介于0.727～1.711之间,较大孔隙分形维数介于2.961～2.989之间。核磁共振T₂谱分形拐点可以作为确定T₂截止值的依据,该方法比离心法更加高效便捷;根据T₂截止值计算可移动孔隙度,并结合分形维数建立多重分形渗透率预测模型。相比于传统渗透率预测模型SDR和Coates模型,该预测模型准确度更高且方便快捷。     

致密砂岩储层变岩电参数法饱和度计算模型:以苏里格气田西区盒8段例

致密砂岩储层是油气勘探的重点方向之一,由于致密砂岩储层具有低孔低渗、孔隙结构复杂、非均质性强和岩电参数变化等特点,在测井解释过程中不同于常规储层。Archie公式在致密砂岩地层中使用时,强非均质性导致岩电参数a、b、m和n会随着储层的变化而变化。针对苏里格西区盒₈段致密砂岩储层提出利用变岩电参数建立饱和度模型。依据研究区盒₈段储层25块岩心岩电实验分析发现胶结系数m与lgϕ呈二次函数关系、m与岩性系数a呈幂函数关系、束缚水饱和度S_wb对饱和度指数n有较大的影响。因此,在对孔隙度、束缚水饱和度和孔隙结构指数等因素分析的基础上,综合各因素影响特征建立了变岩电参数的饱和度模型。结果表明,该方法相对传统Archie公式饱和度解释,模型精度更高,为解释复杂孔隙结构砂岩储层提供了一种有效预测方法。     

基于核磁共振表征渝西地区五峰组-龙一1亚段页岩储层孔隙结构及非均质性

选取渝西地区五峰组-龙一₁亚段富有机质页岩开展场发射扫描电镜、核磁共振和X射线衍射等实验,在图像处理和多重分形理论的基础上,分析了页岩储层孔隙结构特征及非均质性.结果表明:（1）扫描电镜分析认为,研究区有机孔平均孔径偏小, < 50 nm的有机孔数量占比82%,>100 nm的有机孔面孔率占比52%;（2）依据核磁T₂谱峰形态划分为Ⅰ~Ⅲ类,分别为单峰、双峰和三峰3种类型,Ⅲ类页岩储层孔径、孔隙度较大,具备更优越的储集条件和渗流能力;（3）基于多重分形理论表征储层非均质性,石英含量越高,黏土含量越低非均质性越弱,进而控制着孔隙度和渗透率的大小.多重分形参数与矿物组分、物性参数的联系有效表征了储层孔隙结构,并为其非均质性的评估提供了新的视角.      

鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩孔喉结构与油藏物性表征

基于高压压汞和核磁共振测试方法,结合分形理论对鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩孔喉结构与油藏物性进行了表征。采用毛管束模型和润湿相模型计算了高压压汞孔喉分形维数,利用核磁共振测试T₂谱分别计算了大孔、中孔、小孔以及总孔隙的分形维数;对各分形维数与油藏物性之间的关系进行了对比分析。研究表明：基于高压压汞曲线计算岩心分形维数时,相比于润湿相模型,毛管束模型计算得到的分形维数与油藏物性之间具有更好的相关性,随着分形维数增加,平均半径减小,孔喉结构非均质性增强,油藏物性变差。核磁总孔隙分形维数与油藏物性相关性较差,大孔和中孔的分形维数与油藏物性具有较好的相关性,其中随着大孔和中孔分形维数增加,岩心渗透率降低,油藏物性变差;与小孔相比,大孔和中孔的分形维数与油藏物性的相关性更强,表明致密砂岩储层物性主要受大孔和中孔控制,分形维数可以有效表征致密砂岩小孔、中孔和大孔对油藏物性的影响。     

致密气储层孔喉分形特征及其与渗流的关系--以鄂尔多斯盆地下石盒子组盒8段为例

选取鄂尔多斯盆地盒8段16块致密砂岩样品进行恒速压汞测试,结合同位样品核磁共振实验,分析了致密气储层孔喉分布特征;在此基础上,运用分形几何原理和方法,开展了致密气储层孔喉分形研究,并表征了分形与储层渗流特征和孔隙结构参数的关系。结果表明:致密气储层有效孔隙被亚微米-微米级孔喉所控制,其中孔隙主要为大孔和中孔,喉道由微喉道、微细喉道和细喉道所组成;致密气储层孔隙分布不具分形特征,而孔喉整体和喉道则符合分形结构,且分别对应分形维数D₁和D₂;基于储层孔喉分形结构与其渗流特征,将盒8段致密气储层孔喉分形结构划分为2种类型:Ⅰ型表现为阶段式分形特征,以进汞压力1 MPa为界,大于1 MPa孔喉具有分形特征,且储层阶段进汞饱和度主要由喉道贡献,反之,孔喉不符合分形特征,其进汞饱和度增量由孔隙贡献;Ⅱ型为整体式分形,进汞饱和度几乎全由喉道贡献。储层孔喉分形维数与渗透率、平均喉道半径和主流喉道半径存在较好的负相关性,与微观非均质系数呈现较明显的正相关性,而与孔隙度、平均孔隙半径和平均孔喉半径比之间没有明显的相关性。     

基于分形理论探究砂岩最小孔隙半径的最优区间

渗透率是评价多孔介质导水性能的主要参数,是导水介质微观孔隙结构在宏观上的表现特征。通过扫描电镜实验和图像处理技术,统计出砂岩微观孔隙几何参数,并结合分形理论探究了砂岩微观孔隙结构对渗透率的影响。同时,以实测渗透率为约束条件,确定了对渗流起作用的最小孔隙半径r_min区间,该区间可作为渗透率预测时最小孔隙半径r_min的最优取值区间,并获取了与之对应的孔隙半径累积百分数区间。结果表明:砂岩最小孔隙半径r_min的取值对渗透率影响较大,随着砂岩最小孔隙半径r_min取值的增大,其渗透率先急剧下降,后渐渐地趋于稳定,并伴有上升趋势。在致密砂岩中,理论渗透率与实测渗透率相等时,对应的最小孔隙半径r_min落在孔隙半径累积百分数为15%~25%内,该孔隙半径累积百分数区间对应的孔隙半径区间可作为计算砂岩理论渗透率时最小孔隙半径r_min的最优取值区间,并且随着砂岩渗透率的增大,最小孔隙半径r_min对应下的孔隙半径累积百分数逐渐增加。      

东濮凹陷砂岩储层成岩作用及其对高压致密气藏的制约

东濮凹陷低渗致密储层的沉积-成岩特征表现为砂层薄、粒度细、沉积非均质性显著;埋藏深度大于3700m,压实作用、晚期自生伊利石-绿泥石和二氧化硅胶结作用强。储层具有小孔极细喉孔隙结构,表面积大,渗透率对围压的敏感性强,地下真实孔隙度和渗透率分别介于10% -< 5% 、0.1×10^-3-< 0.001×10^-3μm ².研究认为,东濮凹陷致密砂岩气藏大多产出于盆地次级深洼陷中,具有高压水溶气的成因机制,这是由储层的低渗性、较高的毛细管准数、高束缚水饱和度和高温-高压以及充足-近源的天然气供给等条件所决定的。     

致密砂岩微观非均质性定量评价方法研究

鄂尔多斯盆地华庆地区长6油层组为深水重力流成因的致密砂岩储层,储层整体致密、非均质性强,微观评价难度较大,注水开发效果不理想。通过粒度分析、铸体薄片、高压压汞及真实砂岩两相渗流模型等常规实验手段,从岩石骨架颗粒、成岩作用及孔喉结构三方面优选非均质性特征参数,分别提出了表征骨架颗粒非均质性的粒度标准偏差σ,表征成岩作用非均质性的充填指数C和抗溶蚀指数K以及表征孔喉结构非均质性的分形维数D。在此基础上,论证并构建了微观非均质性综合指数F,F值介于0.2~3.0,F越大,代表了储层骨架颗粒分选越差、成岩作用越强、孔喉结构越复杂,微观非均质性越强,反之则相反。通过真实砂岩模型模拟油田注水开发,结果表明,F指数能够精确表征由孔隙致密区导致的储层微观特征差异,F指数与无水期及最终期驱油效率呈较好的相关性,可用于定量评价致密砂岩油藏内部微观非均质性,预测剩余油分布规律,为深水致密砂岩油藏的勘探开发提供科学依据。     

中国致密砂岩储层流体可动性及其影响因素

致密砂岩储层流体可动性对油气开发、预测和评价具有重要意义。查阅国内近十年相关成果，对致密储层流体可动性的相关参数、测试方法、分布特征及其影响因素进行了分析。发现致密砂岩储层的弛豫时间T₂谱截止值为0.540~41.600 ms，可动流体孔隙度为0.12%~14.35%，可动流体饱和度为2.16%~90.30%，Ⅲ—Ⅳ类储层是致密砂岩储层的主要类型，致密储层可动流体的孔喉半径下限为0.013~0.110 μm，高压压汞、核磁共振、恒速压汞识别的孔喉半径下限分别为0.037 5、0.070 0~0.200 0、0.120 0 μm，水膜厚度为0.05~1.00 μm。统计分析显示，核磁共振、恒速压汞测得致密储层可动流体饱和度偏低；水膜厚度是影响致密砂岩储层流体渗流的主要因素；低煤阶煤层可动流体饱和度最高，致密砂岩储层次之，页岩储层最低；致密砂岩储层约是页岩储层、低煤阶煤层可动流体孔隙度的10倍；砂岩储层可动流体赋存于孔隙和喉道中，受孔隙和喉道共同控制；致密砂岩具有喉道分布集中，有效孔隙发育差，孔隙大部分为喉道半径小于1.000 μm的微细孔；喉道半径越集中、孔喉半径比越小、有效喉道半径越大，越有利于储层流体的渗流；砂岩渗透率（<2×10^-3 μm²）越低，可动流体参数衰减越快；渗透率（>2×10^-3 μm²）越高，可动流体参数升高越缓慢；喉道半径是控制致密砂岩储层流体可动性的主要因素。     

真实砂岩微观模型实验在白豹地区长4+5砂岩微观非均质性研究中的应用

油气储层的微观非均质性特征是储层地质学研究的重要内容之一.通过真实砂岩微观模型实验,分析了鄂尔多斯盆地白豹地区长4 5储层的微观非均质性特征,发现该区长4 5储层为致密型砂岩,真实砂岩微观模型实验直观地显示出长4 5储层具有很强的微观非均质性,砂岩的成岩作用和孔隙结构是影响本区长4 5储层微观非均质性的主要原因.在低渗透砂岩中,溶蚀作用引起砂岩产生强烈的非均质性,而这些砂岩则形成长4 5储层的高渗带.     

临县地区煤系致密砂岩孔隙结构特征

临县地区是当前煤系致密砂岩气勘探的潜力区域。基于铸体薄片、扫描电镜、孔渗测试和高压压汞等实验手段,对该地区40块岩心样品孔隙结构进行综合表征;在此基础上,根据分形理论,对砂岩孔隙分形特征进行了系统的研究。结果表明:(1)研究区煤系致密砂岩储层物性较差,孔隙结构复杂,喉道狭窄,孔隙间连通性差,储集空间以次生孔隙为主,粒间孔隙较少。(2)压汞曲线分两类:I类,呈平台状,排驱压力低,效喉道半径分布在0.002 5~0.63μm;II类,排驱压力较高,曲线向右上方偏移,喉道半径集中在0.002 5~0.063μm之间。(3)致密砂岩孔隙结构具有多段分形特征。分形维数与空隙结构参数之间存在良好的相关性,分形维数可以很好地表征孔隙结构的复杂程度和非均质性。     

鄂尔多斯盆地西峰地区长8砂岩微观非均质性的实验分析

通过真实砂岩微观模型实验,客观地分析了鄂尔多斯盆地西峰地区长8砂岩的微观非均质性特征,发现该区长8储层为致密型砂岩,直观地显示出长8砂岩储层具有很强的微观非均质性,砂岩的成岩作用和孔隙结构是影响鄂尔多斯盆地西峰地区长8砂岩储层微观非均质性的主要原因。在低渗透砂岩中,引起砂岩产生强烈的非均质性,而这些砂岩则形成长8砂岩储层的高渗带。     

真实砂岩微观模型在鄂尔多斯盆地泾川地区长8砂岩微观非均质性研究中的应用

砂岩储层的微观非均质性特征是储层地质学研究的重要内容之一。通过真实砂岩微观模型实验,客观并且真实的分析了鄂尔多斯盆地泾川地区长8砂岩的微观非均质性特征,发现该区长8储层为致密型砂岩,真实砂岩微观模型实验直观地显示出长8砂岩具有很强的微观非均质性,砂岩的成岩作用和孔隙结构是影响本区长8砂岩微观非均质性的主要原因。在低渗透砂岩中,溶蚀作用引起砂岩产生强烈的非均质性,而这些砂岩则形成长8砂岩的高渗带。     

鄂尔多斯盆地镇北地区长3储层微观非均质性的实验分析

油气储层的微观非均质性特征是储层地质学研究的重要内容之一。本文的目的是研究鄂尔多斯盆地镇北地区长3储层微观非均质性特征,研究方法是利用真实砂岩微观模型实验。通过实验发现鄂尔多斯盆地镇北地区长3和储层为致密型砂岩,真实砂岩微观模型实验直观地显示出鄂尔多斯盆地镇北地区长3储层具有很强的微观非均质性,砂岩的成岩作用和孔隙结构是影响本区长3储层微观非均质性的主要原因。在低渗透砂岩中,溶蚀作用引起砂岩产生强烈的非均质性,而这些砂岩则形成长3储层的高渗带。     

低-中煤级构造煤纳米孔分形模型适用性及分形特征

构造煤纳米孔非均质性研究对于揭示煤层气赋存状态和传输特性具有重要意义.选取低-中煤级典型序列构造煤样品,基于高压压汞和低温液氮相结合的方法计算了构造煤基质压缩系数,并分析了Menger、热力学、Sierpinski和FHH分形模型对构造煤的适用性,进一步揭示了孔隙分形特征,糜棱煤的Menger分形曲线呈现三段式分布,而对于原生煤、碎裂煤、片状煤、鳞片煤和揉皱煤而言,Sierpinski模型、Menger模型、热力学模型以及FHH模型分段点分别为100 nm、72 nm、72 596 nm和8 nm.Menger模型分形维数大于3且拟合偏差较大,不适合表征构造煤的孔隙非均质性.Sierpinski模型适合于描述构造煤的纳米孔分形特征;FHH模型适合于表征原生煤及构造煤8~100 nm的孔隙非均质性.Sierpinski模型微米孔（>100 nm）的分形维数（D_s1）随着构造变形的增强先升高,而后降低,在片状煤中达到最高;Sierpinski模型纳米孔（< 100 nm,D_s2c）和FHH模型 < 8 nm的孔隙的非均质性随构造变形的增强逐渐升高.原生煤和脆性变形煤中,D_s1 > D_s2c,表明为微米孔非均质性强于纳米孔;鳞片煤中,D_s1接近于D_s2c;揉皱煤中,D_s1 < D_s2c,表明纳米孔的非均质性强于微米孔.      

鄂尔多斯盆地镇泾地区长8段储层非均质性及其结构模式

鄂尔多斯盆地南部镇泾探区的主力含油层段为上三叠统延长组长8段,油藏类型为典型的三角洲前缘分流河道砂岩岩性油藏,储层致密低渗,非均质性强,含油饱和度变化大,开展储层非均质性研究对认识储层内部结构、形成机制和甜点预测均具有重要意义。通过对长8段致密砂岩储层不同尺度的观察和采样测试,分析了储层层内非均质性特征及其成因机制,建立了致密砂岩储层结构型非均质模型。结果表明:镇泾地区延长组长8段致密砂岩储层的非均质性极强,表现为多期河道砂体的削蚀截切和无序叠置,即使在同一厚层块状砂体内,物性和含油性也存在较大差异。细粒沉积隔夹层、富软岩屑砂岩和钙质致密胶结砂岩在空间上的配置关系决定了碎屑岩储层的非均质性。不同期次河道的彼此改造、不同类型砂岩的差异成岩演化和石油的选择性充注,造成了延长组长8段砂岩储层的结构型非均质性及其含油性差异。     

基于分形理论的煤岩裂隙网络渗透率模型

煤储层裂隙是煤层气渗流的主要通道,决定了煤储层的渗透性及煤层气产能,研究裂隙结构特征与煤储层渗透性的关系对准确预测煤层气产能具有重要理论及实践意义。基于经典立方定律渗透率模型,同时考虑分形理论、裂隙网络结构特征及有效应力,构建包含复杂弯曲裂隙特征的分形渗透率模型,将分形渗透率模型与S&D(Shi-Durucan)模型相结合,建立真三轴应力作用下的裂隙煤渗透率模型。开展真三轴应力条件下的气体渗流实验,将构建的渗透率模型与试验结果及S&D模型拟合数据对比,该渗透率模型与实验结果具有良好的一致性,能够体现出三向应力加载条件下应力对渗透率变化的影响趋势,与S&D模型相比更能反映煤岩渗透率的各向异性特征。基于该渗透率模型,定量分析了煤岩裂隙结构参数对其渗透率的影响。结果表明,煤岩渗透率与孔隙率φ(0.05～0.41)、分形维数D_f(2.37～2.81)、最大裂隙长度l₍max_{3.5～8.0 cm}、比例系数β(0.010～0.065)呈正幂律关系;与迂曲度分形维数D_Tf(2.005～2....     

川中蓬莱地区须二段致密砂岩储层物性下限研究北大核心CSCD

储层物性下限研究对评价储层的储集产出性能及估算油气资源储量具有至关重要的意义。由于致密砂岩的孔隙微观结构和孔喉配置的特殊性,相同孔隙度的储层对应渗透率相差较大,常规储层的以孔隙度下限代表储层下限的指标体系不适用于致密砂岩储层下限的表征。基于此,本次研究以川中蓬莱地区上三叠统须家河组二段砂岩储层为用例,提供了一套适用于特低孔特低渗的致密砂岩储层下限求取的方法步骤。对于非均质性较强,孔隙结构复杂的储层,选取与气藏产能相关性较高的渗透率作为储层下限研究的关键参数来提高低孔渗储层的评价精度。以蓬莱107井区为例,根据不同的储集空间类型,将储集层分为孔隙型储层和裂缝-孔隙型储层。通过岩芯物性、试井、压汞分析成果等资料,运用经验统计法、最小孔喉半径法、气藏工程法、KH法、KH-产量相关法等多种方法对储层下限进行分析,确定研究区须二段储层储集渗透率下限为0.04×10^(-3)μm^(2)。研究区达到储量规范标准下工业产能的储层孔隙度下限:孔隙型储层为7.2%,裂缝—孔隙型储层为4.5%;达到中产产能的储层孔隙度下限:孔隙型储层为11.3%,裂缝—孔隙型储层为8.1%。     

鄂尔多斯盆地苏里格地区下石盒子组致密砂岩储层微观孔隙结构及分形特征

通过铸体薄片、扫描电镜观察、物性测试及高压压汞实验等手段,对苏里格地区下石盒子组致密砂岩储层微观孔隙结构进行了精细刻画及分类表征,计算了各类致密储层的分形维数并阐明了分形特征对于研究致密储层渗流特征的意义。结果表明:鄂尔多斯盆地苏里格地区上古生界下石盒子组致密砂岩储层孔隙度普遍小于12%,渗透率大多小于1×10~(-3)μm~2,储层孔隙结构复杂,主要发育粒间溶孔及粒内溶孔,同时可见少量的原生粒间孔、黏土微孔和微裂缝;研究区储层孔隙结构组合可划分为3种:大孔隙主导的Ⅰ型孔隙结构、小孔隙主导的Ⅱ型孔隙结构及大孔隙和小孔隙共同控制的Ⅲ型孔隙结构;储层宏孔的分形维数为2.941 6～2.994 0,中孔的分形维数为2.546 8～2.921 1,微孔的分形维数为2.053 6～2.893 5,说明孔隙结构的复杂程度为宏孔中孔微孔;在计算致密砂岩储层宏孔分形维数时,应注意对孔隙形态进行合理的简化,以避免在计算过程中造成较大误差;微孔分形维数小于2.5的储层渗透率通常小于1×10~(-3)μm~2,说明微孔数量多的储层渗流能力通常较差,而形态规则、分布均匀、受胶结物与自生黏土矿物改造较弱的、宏孔发育的、致密储层有利于天然气的充注与储集。     

用“伞式解构”方法剖析致密储层微观各向异性

致密油气储层作为非常规油气储层的重要类型,具有孔隙尺度小,微观非均质性强等显著特征.目前在大幅提高资源动用率方面仍面临重大理论挑战,探索潜力广阔.本研究利用“伞式解构”方法定量解析了中国鄂尔多斯盆地陆相致密砂岩储层孔隙和矿物的微观各向异性特征.实例研究显示,八向伞式切片微观孔喉发育存在显著的微观各向异性,各向填隙物发育特征差异明显,随着取样角度的变化,呈现连续非稳态分布.八向伞式切片分形维数是孔隙率、渗透率和孔喉发育概率的良好表征.研究可为揭示致密储层储渗机理及“甜点”分布规律,指导致密油气有效开发提供重要的理论支撑与实践依据.