基于数字岩心分形特征的渗透率预测方法

基于数字岩心技术，对岩心CT扫描图像进行处理，结合分形理论求取数字岩心的分形特征参数并通过构建数字岩心的等效分形介质模型对岩心渗透率进行预测。首先对两块砂岩岩心进行了微米CT扫描，提取岩心孔隙网络模型，分析岩心孔隙结构特征，结果表明岩心的孔喉半径分布与孔喉配位数分布对岩心渗透率有一定影响；其次利用MATLAB、Image J等软件对CT扫描得到的数字岩心及帝国理工学院网站公开的数字岩心进行处理，基于分形理论求取数字岩心分形维数、迂曲度、迂曲度分形维数和最大孔隙直径等参数；最后基于分形渗透率模型对岩心渗透率进行预测。结果表明：预测渗透率与岩心渗透率具有良好的相关性，相关系数大于0.97。因此，基于数字岩心技术，通过构建数字岩心等效分形介质模型，可以有效预测岩心渗透率。     

基于CT扫描的三维数字岩心孔隙结构表征方法及应用——以莫北油田116井区三工河组为例

为真实、精确、直观地表征储集层岩石的孔隙结构特征,对不同岩性的岩心样品进行CT扫描成像并构建三维数字岩心,应用最大球算法提取数字岩心的孔隙网络模型,最终实现岩心孔隙结构特征的三维显示和定量表征。该方法在莫北油田116井区三工河组储层应用取得良好效果,研究表明:该区储层孔隙类型以粒间孔、溶蚀孔和少量晶间孔为主,平均孔隙半径33.11μm,平均喉道半径1.47μm,喉道细小是造成研究区储层渗透率低的主要原因;与核磁共振Coates模型渗透率计算结果相比,数字岩心技术对于渗透率的计算更加精确;数字岩心孔隙结构表征结果与常规压汞资料对比,一致性较好,该技术还可定量识别孔隙和喉道,并具有形象直观、样品无损等特点,对于岩石孔隙结构的表征具有更大的优势。     

页岩基质微观孔隙结构分析新方法

页岩基质孔隙主要包含有机孔隙和无机孔隙,页岩油气在有机孔隙和无机孔隙中的渗流机理不同,对页岩中有机孔隙和无机孔隙的微观结构进行定量表征具有重要意义.首先通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)实验分别获取具有代表性的页岩无机孔隙和有机孔隙扫描电镜图像,其中,无机孔隙相对较大,其图像的分辨率较低,有机孔隙相对较小,其图像的分辨率较高;然后,通过图像处理和马尔可夫链蒙特卡洛(Markov chain Monte Carlo,简称MCMC)法重构出相应的无机孔隙数字岩心和有机孔隙数字岩心,并提出局部叠加法构建同时包含无机孔隙和有机孔隙的页岩基质孔隙数字岩心;最后对无机孔隙数字岩心、有机孔隙数字岩心和基质孔隙数字岩心的结构特征进行了对比分析.结果表明,局部叠加法构建的页岩基质孔隙数字岩心能够同时描述页岩中的无机孔隙和有机孔隙结构特征,无机孔隙本身连通性较差,有机孔隙本身连通性较好,有机孔隙的局部孔隙度和局部渗透率较高,对页岩中的流体渗流有着重要作用.该方法为页岩中不同的孔隙结构特征描述和油气在纳米尺度孔隙中的传输模拟提供了一个可靠的研究平台.      

基于流动单元的砂砾岩储层渗透率测井精细评价

随着南海西部海域的勘探与开发,越来越多的砂砾岩油气藏被发现。但由于研究区域砂砾岩储层孔隙结构复杂,因此,孔隙度基本相同的储层之间渗透率差别很大,并且低渗砂砾岩储层的油水层测井响应特征不明显。针对于此,本文深入分析砂砾岩储层的孔隙结构特征及其对储集层电性的影响,总结不同沉积环境条件下渗透率的分布特征及影响因素。从宏观上看:受近物源的控制,快速堆积的碎屑杂基充填孔隙,储层渗透率表现为低渗特征;由于溶蚀作用改善了孔隙,远物源孔隙连通性较好,渗透率表现为中高渗特征;而压实作用较为强烈的储层则表现为特低渗特征。从微观上看,岩石平均孔喉半径是渗透率的重要内在控制因素。依据不同的沉积环境及孔隙结构特征,采用流动单元分析法,将砂砾岩储层细分为三大类,从而建立了三大类砂砾岩储层渗透率测井解释模型;并采用最能表征储层储集性能的补偿密度、补偿中子、泥质体积分数、地层流动带指数进行模糊聚类分析,得到Fisher线性判别模型。结果显示,流动单元法所建渗透率模型最终预测渗透率相对误差基本保持在50%以内,比传统孔渗模型方法精度更高,在研究区域更具有适用性和准确性。     

基于多分辨率图像融合的多尺度多组分数字岩心构建

针对单一分辨率的数字岩心模型无法完整描述岩心不同尺度结构信息的问题,以砂岩样品为例,通过对岩心多分辨率CT成像,采用基于特征的图像配准方法实现了不同分辨率岩心图像的精确匹配。通过融合不同分辨率岩心扫描图像进行孔隙分割和矿物分割,构建多尺度、多组分的数字岩心模型。结果表明:多尺度多组分数字岩心模型可以表征跨尺度的岩心孔隙结构,孔隙分布与核磁测量结果有较好的一致性;与Qemscan相比,数字岩心矿物体积分数同X衍射测定结果更吻合,真实地还原了岩心不同组分的结构信息。     

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.      

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。     

复合渗透率测井评价方法在砂砾岩稠油油藏的应用——以克拉玛依油田某区八道湾组为例

砂砾岩储层孔隙结构复杂、非均质性强,在渗透率计算方面传统的测井解释方法误差较大,目前还没有经典的计算砂砾岩渗透率的测井解释模型。以克拉玛依油田某区八道湾组砂砾岩稠油油藏为例,首先在微观层面上分析了渗透率的主控因素。其次根据本地区的实际情况建立了3套渗透率测井解释方法:一是在前人研究基础上改进了多元回归模型;二是在岩性识别的基础上分不同岩性建立了渗透率模型;三是利用BP神经网络进行了渗透率的预测。最后对传统的经验公式与文中的3种方法进行检验。结果表明,比起传统的经验公式和多元回归模型,基于不同岩性的渗透率模型与BP神经网络在实际应用中效果更好,较大幅度地提高了测井解释精度,在非均质性强的砂砾岩油藏中具有更好的应用前景。     

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。     

滨南油田砂砾岩储层测井精细解释模型及其应用

滨南油田单16块沙三下亚段以厚层块状砂砾岩为主,夹薄层泥岩,测井解释难度较大。这里以取心井岩心分析为基础,分别研究砾岩、砂砾岩储层岩性、物性、电性和合油性相互之间的关系,分别建立了砾岩和砂砾岩孔隙度、渗透率、含油饱和度测井解释模型。应用所建测井解释模型,对研究区三十口井进行了二次解释。结果表明,分岩性建立的测井解释模型具有较高精度,应用该方法对提高砂砾岩油藏储层测井精细解释的准确性具有实际意义。     

基于择多算子的随机搜索法建立数字岩心的新技术

介绍了用于刻画岩心孔隙空间特征的两点概率函数、线性路径函数,提出了建立数字岩心的新方法--基于择多算子的随机搜索法,系统阐述了该方法的建模理论及基于择多算子的孔隙点、骨架点的随机搜索策略,指出搜索孔隙点、骨架点的择多算子的适宜取值区间分别为[9,12]和[4,7]。研究表明,该法进行数字岩心建模不仅可行而且效果良好。它不受岩性地限制;所建数字岩心的孔隙形态及空间分布特征与真实岩心孔隙相似;尽管岩心含有一定数量的孤立孔隙和岩石颗粒,但其规模很小;岩心具有良好的孔隙连通性、各向同性和渗透性,故可用来研究多孔介质中流体的分布和渗流等问题;由于该法建立的数字岩心的连通性随孔隙度的减小而变差,故该法更适于建立大孔隙度岩心。     

砂砾岩储集层的成岩作用及孔隙演化——以准噶尔盆地红车拐地区三叠系百口泉组为例

准噶尔盆地三叠系百口泉组油气勘探潜力巨大,但储集砂体物性较差,非均质性较强,优质储层形成原因尚未明确,成岩相关特征认识模糊,限制了该区油气的勘探开发。基于三叠系百口泉组岩芯观察,结合薄片分析、扫描电镜以及物性分析等资料,分段分岩性对储层成岩作用以及孔隙演化进行了详细分析。结果表明,研究区百口泉组岩石类型以砂砾岩为主,储层按岩性可划分为砂砾共同支撑储层和砂质颗粒支撑储层,储集空间整体以原生粒间孔为主,储层物性较差,属于低孔低渗型。储集层的成岩阶段为中成岩B期。基于定量分析,发现压实作用和胶结作用对储集层物性破坏较大,溶蚀作用增孔能力受控于岩石支撑类型,对砂砾共同支撑的储集层岩石增孔影响较大,对砂质颗粒支撑的储集层岩石增孔影响较差。     

准噶尔盆地西北缘二叠系碎屑岩储层成岩相与成岩演化研究

西北缘克百地区二叠系砂砾岩储层是准噶尔盆地最重要的油藏储集岩之一。运用偏光显微镜在对碎屑岩储层的成岩作用、自生矿物及孔隙特征详细观察的基础上,结合扫描电镜、孔渗测试及测井、录井资料的分析,对该区二叠系砂砾岩储层的岩石类型和成岩作用进行了研究,指出压实作用、胶结作用、溶蚀作用是影响该类储层物性的主要成岩作用。在此基础上,结合成岩作用和成岩阶段的研究,划分出了7个成岩相:1）高成熟强溶蚀相,2）高成熟强胶结相,3）高成熟中胶结中溶蚀相,4）高成熟弱压实相,5）高成熟强压实相,6）低成熟弱压实相,7）低成熟强压实相,并对各个成岩相的形成条件、成岩特征、成岩环境、成岩演化序列和成岩模式进行了归纳和总结,对不同成岩相的砂砾岩储集性能进行了分析,阐述了优良储层发育的主要成岩相带及沉积相带。     

岩石颗粒胶结方式对储层岩石弹性及渗流性质的影响

为研究岩石颗粒胶结方式对储层岩石弹性和渗流性质的影响,采用过程模拟法构建了三维数字岩心,在此基础上,分别利用有限元方法和格子玻尔兹曼方法研究了胶结物均匀生长、沿孔隙生长和沿喉道生长3种胶结方式对岩石弹性和渗流特性的影响规律.结果表明:岩石颗粒胶结方式会影响岩石刚性和孔隙连通性,引起岩石弹性模量和渗透率的变化.在相同孔隙度下,胶结物沿喉道生长形成的岩石抗压性最强,渗透率最小;沿孔隙生长形成的岩石抗压性最弱,渗透率最大.3种胶结方式下,岩石弹性模量随着胶结物含量增加而增大,变化率近似相等;岩石渗透率随着胶结物含量的增加而减小,岩石渗透性对颗粒胶结方式的变化更敏感.      

普光气田礁滩相复杂孔隙类型储集层渗透率地震预测方法*

礁滩相碳酸盐岩储集层孔隙类型多样,孔—渗关系复杂,由于缺少相应的岩石物理模型,储集层渗透率地震预测一直是一个难题。作者以普光气田为例,通过分析复杂孔隙类型对储集层渗透率的控制作用及不同孔隙类型储集层在常规测井和声学测井上的响应特征,引入反映孔隙形态和连通性的 “孔构参数”表征相似孔隙度样品的岩石物理参数变化;进而建立基于孔构参数的孔隙类型判别标准和不同孔隙类型储集层孔—渗关系模型,对储集层测井渗透率进行精细解释和评价;并通过分析不同孔隙类型储集层的弹性参数与孔构参数的关系,建立起基于孔构参数的岩石物理量版;采用叠前统计学反演方法首先开展孔隙度、孔构参数的地震反演,进一步开展基于孔隙度和孔构参数的渗透率地震反演,实现了复杂孔隙类型储集层渗透率的定量预测。     

准噶尔盆地西北缘二叠系碎屑岩次生孔隙发育控制因素

二叠系碎屑岩储集层是准噶尔盆地西北缘地区重要的勘探层位,埋藏深度大,研究其次生孔隙分布及其控制因素是研究区储集层研究的一项难点。利用岩芯、铸体薄片、荧光薄片、扫描电镜、黏土矿物等资料,结合沉积相、构造演化及有机质演化特征,对二叠系碎屑岩次生孔隙发育控制因素进行了研究。研究结果表明:二叠系碎屑岩除发育原生粒间孔外,还发育颗粒溶孔、胶结物溶孔及裂缝等次生孔隙。颗粒溶孔、碳酸盐及沸石胶结物溶孔主要受烃源岩热演化产生的有机酸及大气淡水无机酸作用的范围、规模控制。无机酸成因的溶孔主要发育于不整合面和断裂发育的盆地边缘区域,有机酸成因的次生孔主要发育于紧临烃源岩的盆地中部区域;裂缝主要是在构造挤压应力作用下产生,受构造应力大小、岩性粒级及杂基含量控制,主要分布于西北缘逆冲断裂带内低杂基含量的砂砾岩中。平面分布上,西北缘二叠系碎屑岩储集空间类型在盆地边缘以原生粒间孔为主、其次为无机酸成因的溶蚀孔及裂缝;向盆地中部过渡为有机成因的溶孔为主,原生粒间孔次之的储集空间组合。结合研究区沉积相展布、胶结物分布、构造特征及有机质演化特征,指出盆地中部的扇三角洲前缘区带,浊沸石胶结物发育,靠近烃源岩,处于三期有机酸运移的上倾方向,是有利的浊沸石溶蚀孔隙发育区带。