蚀变火成岩储层导电机理及饱和度方程

火成岩储层非均质性极强,而且或多或少会蚀变产生黏土矿物,导致准确计算火成岩储层含水饱和度较困难。为此,首先建立包含蚀变产生黏土的混合骨架体积模型,然后分析了火成岩的导电机理,认为孔隙结构和黏土的附加导电是影响其导电的主要因素。根据火成岩储层孔隙由基质孔隙、裂缝和非连通孔洞组成的特点,建立包含基质、裂缝和非连通孔洞的三重孔隙模型,得到计算孔隙度指数的公式,最后建立评价火成岩储层的包含黏土影响的饱和度方程。计算孔隙度与岩心分析孔隙度对比,平均绝对误差为0.81%,平均相对误差为19.78%;计算的含水饱和度与密闭取心分析的含水饱和度对比,平均绝对误差为13.49%,平均相对误差为31.00%。     

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。     

古龙南地区低阻油层胶结指数和饱和度指数影响因素实验

采用变胶结指数m和饱和度指数n的阿尔奇公式仍是目前定量评价低阻油层饱和度的主要方法之一。然而,由于不同地区低阻油层的成因不同,从而使得低阻油层m和n的影响因素随地区不同而发生变化。因此,针对不同地区低阻油层,有必要研究其阿尔奇公式m和n的影响因素及变化规律。依据古龙南地区葡萄花低电阻率油层划分标准以及考虑岩性、物性、电性变化,选取了低阻油层岩样,设计了岩样岩石物理实验。基于岩石物理实验数据,绘制m和n与物性参数、孔隙结构参数、黏土附加导电能力参数的交会图。经分析可知：低阻油层的m和n值小于常规油层的m和n值,并随孔渗综合指数、中值半径、平均半径、半径均值的增大而增大。低阻油层的m值随泥质体积分数、阳离子交换容量、微孔隙体积与可动流体体积之比的增大而减小,随核磁共振测量的T₂几何平均值的增加而增大;n值随孔隙度、孔隙度和泥质体积分数比值的增加而增大。低阻油层的m值与T₂几何平均值、微孔隙体积与可动流体体积之比关系较好,n值与孔渗综合指数、平均半径、最大半径、半径均值的相关性非常好。研究表明,低阻油层的m值受孔隙结构和泥的影响较大,而n受孔隙结构影响较大。可用T₂几何平均值或微孔隙体积与可动流体体积之比确定低阻油层的m值,可用孔渗综合指数、平均半径、最大半径、半径均值确定低阻油层的n值。     

泥质砂岩含水饱和度的求法

确定岩层的油气饱和度是测井解释的主要任务之一，砂泥岩储层是我国许多油田的主力产油层，研究砂泥岩储层的油气饱和度求取方法是非常有意义的。总结了主要应用于纯砂岩的阿尔奇公式，以及近年来比较通用、更能有效解决泥质导电问题的Waxman-Smiths公式、双水模型、双孔隙度解释模型和三水模型等。     

联合核磁共振测井与Thomeer模型评价碳酸盐岩储层饱和度

碳酸盐岩储层孔隙类型多样、孔隙结构复杂,传统的饱和度评价模型无法表征岩石的微观结构,给饱和度评价工作带来了极大的困难。针对该问题,本文以毛管压力曲线资料与核磁共振测井资料为基础,提出了结合核磁共振测井的Thomeer饱和度模型。分析压汞资料的孔隙系统结构信息,利用Thomeer函数拟合得到多孔隙类型的毛管压力曲线分布,将复杂的孔隙结构表征为多条Thomeer曲线的共同作用。核磁共振测井是唯一能够连续定量表征储层孔隙结构特征的测井方法,利用核磁共振横向弛豫时间谱参数T2算术平均值(T2LM)与核磁孔隙度(MPHS),结合R35岩石物理分类计算Thomeer参数B_v、P_d、G和最大孔喉直径模态元素Porositon,构建复杂孔隙结构碳酸盐岩的饱和度评价模型,该模型解决了实验手段无法开展连续地层孔隙结构评价研究的问题。将该模型应用到中东X油田复杂孔隙结构碳酸盐岩储层进行饱和度评价,与J函数模型、阿尔奇公式进行对比。结果表明该联合模型方法相比于J函数模型与阿尔奇公式,相对误差分别从0.496、0.442降低到0.272,且能较好地表征变化趋势,无论是...     

东濮凹陷上古生界石千峰组致密砂岩储层特征

东濮凹陷上古生界石千峰组发育一套厚度较大且具有勘探潜力的河流-湖泊相致密砂岩。采用岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜、阴极发光、X衍射全岩及黏土矿物分析等技术手段,对东濮凹陷上古生界石千峰组致密砂岩储层的岩石学特征、物性特征和成岩作用进行了分析。结果表明:储层岩石类型主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩;孔隙度2%~10%,渗透率(0~1)10^-3m²,整体上表现出特低孔超低渗特点;成岩作用主要为压实、压溶、胶结、溶蚀和交代作用。样品古地温、镜质体反射率(R_o,%)和X衍射黏土矿物分析结果进一步证实研究区石千峰组砂岩储层属于中成岩阶段A期。     

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。     

注聚三采期岩电参数的实验

中国东部部分油田已进入三次采油期,储层注入聚合物溶液后,储层的物性、电性会发生相应的变化。为了查明储层内注入聚合物溶液后所发生的变化,模拟双河油田开发过程中设计的岩心注聚实验,通过观察注入聚合物的砂岩岩心的实验结果,得出了岩心驱替前后,岩心孔隙度和绝对渗透率变化不大、薄膜电位减小、阿尔奇公式中的孔隙度结构指数优增大,饱和度指数集中在1.4～1.7之间、电阻率变化呈“S"和斜躺“L”型减小等变化规律。注聚后孔隙度和渗透率的计算可以按常规测井评价方法进行,注聚前的薄膜电位明显大于注聚后的薄膜电位,因此注聚后在测井解释中要特别注意自然电位曲线的应用,在聚合物驱油过程中,岩心的电阻率变化规律与盐水驱油过程的电阻率相类似,故在测井评价中可直接使用水驱油田的饱和度的评价方法。     

珠江口盆地低阻油层饱和度评价方法

珠江口盆地的低阻油层具有高泥质含量、低电阻率以及低产能的特点, 其真实含油饱和度的确定存在很大的困难。首先分析了区域低阻油层的地质成因, 指出地层束缚水含量高, 以及由此形成的发达的导电网络是导致油层低阻的主要原因;在此基础上, 利用多种适合于泥质砂岩地层的饱和度模型进行计算, 并根据密闭取心资料, 重点分析了在不同地层条件下, 对岩样含油、水饱和度进行脱气校正、压实校正、体积系数校正以及漏失校正的方法;并结合核磁共振测井, 对测井计算的含水饱和度进行标定。结果显示, 低阻油层的含水饱和度平均在70%以上, 且印度尼西亚公式计算的含水饱和度与岩心校正后的饱和度以及核磁束缚水饱和度吻合均很好, 因此印度尼西亚公式是最适合本区域低阻油层的饱和度评价模型。     

基于主成分分析法与Bayes判别法组合应用的火山岩岩性定量识别:以渤海海域中生界为例

渤海海域中生界火山岩岩石类型复杂多样,且同一岩性受岩石成分、结构差异的影响,因此岩石物理响应特征存在较大差异,为岩性识别增加了难度。本文通过对研究区大量取心资料、壁心资料以及薄片资料的岩电分析,优选出对岩性响应敏感的自然伽马(GR)、补偿中子(CNL)、密度(DEN)、声波时差(AC)以及原状地层电阻率(Rd)等5条曲线。基于主成分分析法,构建了F_1—F_5共5个综合变量,其中F_1和F_2方差贡献率占总贡献率的81.4%,可作为两个主成分有效地反映5个变量的信息。针对主成分信息,利用Bayes判别法,构建了不同岩性的定量解释模型,对研究区9种火山岩进行了岩性识别。对取心井段的回判结果显示,基于主成分分析与Bayes判别的联合识别方法较常规交会图法在岩石成分及结构的识别精度方面均有较大程度的提高。该方法的提出对研究区成像测井、元素测井资料缺少井段的火山岩岩性识别具有重要借鉴作用。     

荒漠绿洲区人工梭梭林土壤水分空间异质性的定量研究

利用12×12m²样地中1×1m²、0～100cm剖面的土壤水分调查数据,采用地统计学原理与方法,研究了人工梭梭林(Haloxylon ammodendron)在栽植20a后的土壤水分格局的空间异质性程度、异质性组成、尺度以及与梭梭生长的关系.结果表明:人工梭梭林土壤水分空间异质性的96%～88%是由空间自相关因素引起的,随机因素起的作用较小.除60～80cm土层土壤水分的块金值与基台值比值较高(C₀/(C₀+C)=0.5),其它各层都较小(0.04～0.12),变程为1.57～2.97m.在较小(<2m)和较大(>8m)的尺度上,土壤水分的空间相关性较强.沿垂直剖面土壤含水量差异显著,10～20cm土层含水量最高(2.82%),其它各层较小(1.30%～1.67%).     

松辽盆地齐家和古龙凹陷页岩油含油性参数优选与资源量计算

松辽盆地齐家和古龙凹陷青山口组一段页岩油资源丰富.以往主要基于不完整的老岩心资料,以校正后的热解S₁或氯仿沥青"A"作为含油性参数计算页岩油资源量,校正参数的准确性受样品新鲜程度、测试手段及校正方法等多种因素影响,导致上述参数的应用存在一定的局限性.根据最新页岩油勘探进展,对比分析了页岩油资源量计算的含油性参数（包括热解S₁、氯仿沥青"A"和含油饱和度）的应用差异,认为含油饱和度可反映游离油和溶解烃含量,不用考虑吸附油影响,且无需进行轻烃、重烃和NSO化合物校正,在具有新鲜样品测试数据的条件下,更适合作为研究区页岩油资源量计算的含油性参数.基于最新页岩油参数井钻探成果和测试数据,明确了有效泥页岩厚度、有机质丰度（TOC）、有机质成熟度（R_o）和埋深的平面分布.通过多因素叠合法查明了齐家和古龙凹陷青山口组一段页岩油富集区面积分别为1 957.23 km²和4 509.09 km².结合密闭冷冻样品的含油饱和度、页岩油密度实测数据和有效孔隙度测井解释数据,通过体积法计算出齐家和古龙凹陷青山口组一段页岩油富集区资源量分别为19.79×10⁸ t和27.29×10⁸ t,表明研究区基质型页岩油具有很好的勘探前景.     

BP神经网络算法在火成岩泥质含量计算中的应用

火成岩泥质含量的计算对火成岩储层孔隙度、饱和度等参数的确定以及储层测井解释研究起着十分重要的作用。为准确计算火成岩泥质含量,在辽河盆地东部凹陷区域,以玄武岩为例,以10口井、40个数据点的岩芯X射线衍射泥质含量资料为基础,采用多元回归分析方法和BP神经网络算法计算火成岩泥质含量。结果表明,BP神经网络算法和多元回归分析方法均有较高的准确度。BP神经网络算法可以应用到火成岩泥质含量计算的领域。     

Forward modeling and inversion of induction logs from shaly sand reservoirs using petrophysical conductivity models

Algorithms and software have been designed for petrophysical 2D forward simulation and inversion of induction logs from oil wells drilled in shaly sandstone using conductivity models for different clay types. As comparative analysis of relative amplitudes and phases of tool responses has demonstrated, it is possible to reliably and accurately estimate fluid saturation and porosity from induction logs. The applied 2D numerical inversion of both theoretical and well logs yielded quantitative estimates of petrophysical parameters of reservoirs, with clay volume fraction assumed according to the chosen conductivity model. Correction for the presence of clay improves inversion quality if clay content as well as type are taken into account.     

基于多重分形理论的多年冻土区高寒草甸退化过程中土壤粒径分析

为阐明青藏高原多年冻土区高寒草甸退化过程中土壤粒径分布(PSD)非均匀性和异质性的变化特征, 在青藏高原长江源区, 根据高寒草甸的退化梯度, 选取了未退化区域、 轻度退化区域、 中度退化区域、 重度退化区域和极重度退化区域, 测定了高寒草甸退化过程中土壤的粒径分布、 饱和导水率、 孔隙度与有机质含量. 运用多重分形理论, 并结合土壤颗粒分布与土壤理化特性等参数的相关性进行分析, 为高寒草甸退化对长江源高寒土壤性质变化的影响的定量研究提供一种精确的分析方法. 结果表明: 随着青藏高原多年冻土区高寒草甸退化程度的增加, 土壤颗粒呈粗粒化趋势, 多重分形参数中容量维数(D₀)随之增大, 表征PSD宽度随之增大; 信息维数(D₁)、 信息维数/容量维数(D₁/D₀)、 关联维数(D₂)、 奇异谱宽(Δα)可从不同角度反映的土壤PSD的非均匀性与局部异质性随着高寒草甸退化有先增大后减小的趋势, 中度退化区域的土壤PSD不均匀性最大. 研究发现, 研究区土壤多重分形参数与细砂含量、 土壤的孔隙度、 有机质含量具有较明显的相关性. 多重分形参数能准确描述高寒草甸退化过程中土壤粒径分布的细微差别, 可作为反映土壤性质的潜在指标.     

西南极乔治王岛冰芯研究——冰雪层定年、微粒记录及离子迁移

在分析南极乔治王岛冰帽大冰穹顶部降水和成冰条件的基础上,利用冰芯上部层物理特征参数确定的5个年层及其附近气象站相应的降水记录,结合多年降水资料将大冰穹45m冰芯划分为15个年层.应用此年层剖面,证实了微粒含量的两个异常峰值分别对应于1987年Deception岛和1980年的SealNunataks两次火山喷发.乔治王岛冰帽属于温性冰帽,大、小冰穹冰芯阴阳离子受沉积后融水渗浸淋溶作用的影响.对冰芯阴阳离子的淋溶次序分析显示,大冰穹为SO₄^2->Mg²⁺>Ca²⁺>K⁺>Cl^->Na⁺>NO₃^->Br^-,而小冰穹为Mg²⁺>Ca²⁺>SO₄^2->K⁺>Cl^->Br^->Na⁺.     

The effect of Ca-Tschermaks component on trace element partitioning between clinopyroxene and silicate melt

We have studied the influence of Ca-Tschermaks (Calcium Tschermaks or CaTs) content of clinopyroxene on the partitioning of trace elements between this phase and silicate melt at fixed temperature and pressure. Ion probe analyses of experiments carried out in the system Na₂O–CaO–MgO–Al₂O₃–SiO₂, at 0.1 MPa and 1218°C, produced crystal-melt partition coefficients (D) of 36 trace elements (Li, Cl, Sc, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ge, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, In, Sn, Sb, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta and W), for clinopyroxene compositions between 10 and 32 mol% CaTs. Partition coefficients for 2+ to 5+ cations show, for each charge, a near parabolic dependence of log D on ionic radius of the substituting cation, for partitioning into both the M1 and M2 sites of clinopyroxene. Fitting the results to the elastic strain model of Blundy and Wood [Blundy, J.D., Wood, B.J., 1994. Prediction of crystal-melt partition coefficients from elastic moduli. Nature 372, 452–454] we obtain results for the strain-free partition coefficients of theoretical cations (D₀), with site radius r₀, and for the site's Young's Modulus (E).

In agreement with earlier data our results show that increasing ^ivAl concentration in cpx is matched by increasing D, E_M1, E_M2 and D₀ for tri-, tetra- and pentavalent cations. The degree of fractionation between chemically similar elements (i.e. Ta/Nb, Zr/Hf) also increases. In contrast, D values for mono-, di- and hexavalent cations decrease with increasing ^ivAl in the cpx. The large suite of trace elements used has allowed us to study the effects of cation charge on D₀, r₀ and E. We have found that D₀ and r₀ decrease with increasing cation charge, e.g. r₀=0.66 Å for 4+ cations and 0.59 Å for 5+ cations substituting into M1. Values of E_M1 and E_M2 increase with cation charge as well as with increasing ^ivAl content. The increase in E_M2 is linear and close to the trend set by Hazen and Finger [Hazen, R.M., Finger, L.W., 1979. Bulk modulus-volume relationship for cation–anion polyhedra. J. Geophys. Res. 84 (10) 6723–6728] for oxides. E_M1 values are much higher and do not fit the trend predicted by the Hazen and Finger relationship.     

含气软黏土的不排水抗剪强度计算模型

含气软黏土广泛分布在世界五大洲,大量离散气泡的存在对软黏土的不排水抗剪强度具有强化或损伤作用,然而目前仍缺乏能综合考虑气相强化与气相损伤竞争机制的含气土不排水剪切强度解析表达式。结合临界状态土力学理论,基于笔者提出的含气土屈服函数,建立了v-lnp¢ 空间下临界状态线截距与土体含气特性(u_{w 0},y₀)的数学关系,进而推导了含气软黏土在三轴应力状态下不排水抗剪强度s_u的理论显式表达式。同时,采用所提出的含气软黏土不排水抗剪强度理论计算公式,分别对比了3种典型的含气软黏土在不同含气特性下的不排水抗剪强度理论预测与试验结果,包括马来西亚高岭土、Combwich 黏土和高岭黏土。另外,对比分析了4种不同的含气软黏土不排水抗剪强度理论计算模型的预测误差百分比,证明了提出的基于改进的含气软黏土本构模型的不排水抗剪强度理论计算式的合理性,能够更加准确地同时考虑含气软黏土的气相强化与气相损伤双重效应。