不同泥质分布形式泥质砂岩导电规律实验研究

本文利用人工制作的不同含量分散泥质和层状泥质砂岩岩心样品,测量不同矿化度和不同含油饱和度的岩心电阻率,从实验角度研究了不同泥质分布形式和含量的岩心导电规律,结果表明,泥质分布形式或含量不同,则泥质砂岩导电规律不同.基于层状泥质与分散泥质砂岩的并联导电实验规律,以及分散粘土和地层水混合物的导电规律可用HB电阻率方程描述,建立了考虑泥质分布形式影响的泥质砂岩电阻率模型.通过1组不同泥质分布形式泥质砂岩人造岩心实验数据的测试,表明该模型可以描述分散泥质砂岩、层状泥质砂岩和混合泥质砂岩地层的导电规律.分散泥质,层状泥质,人造岩样,实验测量,并联导电,HB方程,电阻率模型     

致密砂岩储层渗透率预测技术研究进展

对于致密砂岩储层而言,渗透率是评价储层物性、渗流特征的重要参数,也是储层产能挖潜和提高采收率的关键.致密砂岩储层孔隙类型多样,孔隙结构复杂,非均质性强,孔渗关系变化复杂,并非简单的线性关系.利用孔渗统计回归和测井解释方法预测精度较低,致密砂岩储层渗透率预测成为一项重要而艰巨的任务.本研究基于孔喉结构是致密砂岩储层渗透率的主控因素,重点利用毛管压力(MICP)、核磁共振(NMR)、岩心物性实验数据及测井资料,对基于统计回归理论、流体流动单元划分(FZI)储层分类理论、分形几何理论及人工智能理论的渗透率预测方法进行综述.最后指出,基于MICP、NMR及常规测井,将流体流动单元划分(FZI)储层分类技术、分形几何数字岩心技术以及人工智能机器学习技术相结合,可形成一套具有岩石物理学意义的致密砂岩储层渗透率评价和预测的有效方法.     

热处理饱水致密砂岩的水相自吸与返排

致密砂岩气藏在开发过程中由于水相的侵入或滞留会在近井带或水力裂缝面造成水相圈闭损害,严重影响开发效益.储层高温热处理作为一种新型储层改造技术,已应用于解除近井地带水相圈闭损害.选取鄂尔多斯盆地典型致密砂岩岩样,分别采用干岩样、饱和蒸馏水、饱和3%KCl溶液以及饱和地层水的岩心开展了100～600℃的热处理实验;进行了超过阈值温度的高温热处理前后的岩心自吸、返排实验,并对热处理前后岩心的水相圈闭损害程度进行评价.研究表明,饱和蒸馏水和饱和3%KCl溶液的岩样在热处理后的增渗率明显大于干岩样和饱和地层水的岩样,且岩样热致裂的阈值温度明显降低,从干岩样时500℃降低到300℃;高温热处理增加致密砂岩孔隙度与渗透率,不仅使水相自吸量与自吸速率明显提高,而且岩心渗透率恢复率显著提升.致密岩石热致裂阈值温度可以降低,热增渗后不仅解除水相圈闭损害,而且可以预防后期作业储层水相圈闭损害.     

连续胶结声速理论胶结半径表达式的一般性推广及应用

针对Dvorkin 和Nur （1996） 提出的连续胶结声速理论（CCT）中的胶结半径表达式仅适用于孔隙式胶结疏松砂岩的局限性,通过胶结物与颗粒之间的空间几何关系,在胶结物中心厚度不为零的前提下,推导了胶结物胶结半径的一般表达式,并考察了胶结物中心厚度对疏松砂岩声波速度的影响,探讨了该表达式在基底式胶结疏松砂岩纵横波速度预测中的应用.结果表明：随胶结物中心厚度变大,纵、横波速度均减小,且孔隙度越大,胶结物含量越少,速度下降越快;孔隙度或胶结物含量不变时,纵横波速比随胶结物中心厚度的增大而增大;纵横波速比随孔隙度的变化规律与胶结物中心厚度有关,当胶结物中心厚度较小时,孔隙度增大,纵横波速比略微减小,而当胶结物中心厚度较大时,孔隙度的增大会引起纵横波速比略微增大;对于基底式胶结疏松砂岩,使用推广后表达式修正的CCT模型相对原CCT模型能够更好地预测其声波速度,同时发现,利用其纵横波速比无法预测由孔隙度或胶结物含量变化引起的疏松砂岩软硬的变化,但是在胶结物含量或孔隙度不变的情况下,纵横波速比可指示由胶结物中心厚度变化引起的疏松砂岩软硬的变化.     

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.     

断层对砂岩胶结物和砂岩物性变化的控制作用——以惠民凹陷临南洼陷夏503井断层为例

惠民凹陷临南洼陷夏503井断层附近致密砂岩的碳酸盐胶结物含量远高于远离断层的正常砂岩,为探讨其形成机理及对断层封堵的影响,本文对夏503井断层附近岩芯开展全岩矿物、铸体薄片、阴极发光、同位素以及物性等分析.研究表明:致密砂岩中δ13C为0.1‰～0.6‰(平均0.42‰),δ18O为-13.5‰～-12.3‰(平均-13.1‰),碳氧同位素投点分布于中低温热液白云岩区;根据占位关系、阴极发光以及碳氧同位素特征,认为碳酸盐胶结物的形成可划分为四期:第一期方解石,第二期白云石,第三期铁白云石,第四期铁方解石;碳酸盐胶结物含量与储层物性呈负相关关系,断层附近致密砂岩的孔隙度、渗透率、排驱压力分别为4.8%,0.37 mD和1.97 MPa,与远离断层正常砂岩的14.3%,3.73 mD,0.27 MPa相比,相差一个数量级;经计算,不考虑对接盘的岩性,仅由于碳酸盐胶结的影响,致密砂岩与正常砂岩的排驱压力差就可以封堵41 m高的油柱.     

泥质砂岩液相渗透率计算新方法

液相渗透率描述了岩石的渗流特性,是评价储层与预测油气产能的重要参数.液相渗透率是指盐水溶液在岩石孔隙中流动且与岩石孔隙表面黏土矿物发生物理化学作用时所测得的渗透率;液相渗透率的实验测量条件更加接近实际地层泥质砂岩的条件,使得液相渗透率更能反映地层条件下泥质砂岩的渗流特性;然而,现有的液相渗透率评价模型较少,且模型未能揭示液相渗透率与溶液矿化度之间的关系.基于此,开展了液相渗透模型推导与计算方法研究;文中首先将岩石等效为毛管束模型,推导建立了液相渗透率与比表面、喉道曲折度、总孔隙度、黏土束缚水孔隙度等参数之间的关系;其次,根据岩石物理体积模型,推导建立了黏土束缚水孔隙度与阳离子交换容量、溶液矿化度等参数的关系;最终,将黏土束缚水孔隙度引入液相渗透率计算公式,建立了基于总孔隙度、阳离子交换容量、溶液矿化度、比表面、喉道曲折度等参数的液相渗透率理论计算模型.液相渗透率计算模型与两组实验数据均表明,液相渗透率随阳离子交换容量的增大而降低,随溶液矿化度的增大而增大.然而,液相渗透率理论计算模型的实际应用中喉道曲折度、比表面等参数求取困难,直接利用理论模型计算液相渗透率受到限制.在分析液相渗透率与孔隙渗透率模型的基础上,建立了液相渗透率与空气渗透率之间的转换模型,形成了利用转化模型计算液相渗透率的新方法.为进一步验证液相渗透率与空气渗透率转化模型的准确性,基于两组实验数据,利用转换模型计算了液相渗透率;液相渗透率计算结果与岩心测量液相渗透率实验结果对比显示,液相渗透率计算结果与实际岩心测量结果吻合较好,文中建立的液相渗透率与空气渗透率转化模型合理可靠.     

一种实用的定量表征岩石视压实率和视胶结率的实验方法

对于目前分布最为广泛的砂岩储层,压实和胶结等成岩作用会影响砂岩储层的物性、弹性等物理性质并最终决定岩石颗粒的接触性质和孔隙结构特征.根据前人的研究,定量表征岩石压实和胶结作用的参数主要有视压实率和视胶结率、成岩综合系数等.目前尚缺乏一套系统完整的实验方法来确定岩石的成岩系数.实际应用时,前人多根据经验公式和薄片资料来确定原始孔隙度和胶结物含量,误差较大,流程复杂.本文立足实验手段,在前人研究的基础上,提出了一套系统的实验室确定视压实率和视胶结率的方法.结果表明,实验获得的视压实率、视胶结率与孔隙度、渗透率以及分选系数等存在较好的相关关系,符合前人研究的结果.     

泥质砂岩中接触胶结泥质定量估算及对砂岩弹性的影响

在泥质砂岩的岩石物理建模中,明确泥质砂岩中泥质胶结物的接触类型及其含量对正确认识泥质的胶结作用对泥质砂岩声速的影响以及合理地建立岩石物理模型至关重要.现阶段,尚未有实验室定量估算胶结泥质的方法,导致应用胶结砂岩理论模型预测胶结砂岩地层的声速时往往由于胶结物含量被高估从而导致预测声速结果偏高.本文通过观察铸体薄片中泥质与颗粒之间的接触关系和相对分布提出了一种区分胶结泥质和分散泥质的方法:与两个或两个以上颗粒接触的连续分布的泥质为胶结泥质;与一个颗粒接触或者不与颗粒接触的泥质为分散泥质.基于这一准则,本文基于像素拾取法估算了人造泥质砂岩的胶结泥质含量,并将胶结泥质含量作为胶结砂岩模型的输入参数优化CCT模型.对比原始模型,本文方法声速误差下降了20%,预测准确度显著提高.本文方法适用于弱胶结地层的岩石物理建模,能够准确的预测声速以结合地震和测井资料识别有利储层,定量评价储层参数.     

随钻斯通利波测井反演地层渗透率的理论、方法及应用

针对孔隙渗透地层的随钻声波测井问题,用Biot-Rosenbaum孔隙弹性波测井理论推导了孔隙地层的随钻井孔声场表达式.据此考察了随钻条件下井中斯通利波的波形、相速度频散、衰减以及相速度对渗透率的灵敏度,并与电缆测井中的情况进行了对比.数值模拟结果表明,随钻条件下斯通利波对地层渗透率的灵敏度相对于电缆测井有明显增加,更有利于用来反演地层渗透率.为快捷有效地处理现场测井数据和反演计算,采用简化Biot-Rosenbaum理论和钻铤的等效模型,对随钻斯通利波的频移和时滞进行联合反演.结果表明,随钻斯通利波反演的渗透率与核磁渗透率和岩心覆压测试渗透率符合较好,并且与常规测井曲线所反映的储层性质具有较好的一致性,证明了利用随钻斯通利波评价地层渗透率的有效性.     

江西信江盆地红层及其地貌发育研究

江西信江盆地丹霞地貌的成景地层为晚白垩系陆相红色碎屑岩,红层的厚度、岩石学和地球化学特征及其在盆地内出露制约着丹霞地貌的发育、景观类型及其组合以及在盆地内的分布。信江盆地边缘主要出露茅店组、河口组和莲荷组巨厚层砾岩、含砾砂岩和砂岩,以铁质胶结和少量钙质胶结为主,可溶性成分含量低,这些红层以发育高大的顶斜型峰林型、峰丛型丹霞地貌组合为特征。盆地中部的河口组上部和塘边组地层含砾砂岩和砂岩为主,以钙质胶结为主,可溶性成分含量较低,常发育低矮的圆丘状丹霞地貌组合为特征,大型岩洞是其典型的景观类型。过渡地带主要为河口组上部、塘边组和莲荷组下部的砂岩、含砾砂岩,丹霞地貌只发育于断层或河流发育地区,以顶平型丹霞地貌组合为特征。以钙泥质胶结为主,可溶性成分含量高的细碎屑岩中一般不发育丹霞地貌。     

含气饱和度半定量预测方法探讨与应用

勘探实践中,与水和油相比,地层岩石孔隙中含气引起的地球物理响应特征更加明显,因此利用各种地震弹性参数较容易判定和识别地层中是否含气.然而这种含气性的判别多是定性的,含气饱和度的半定量化预测一直是个挑战.利用岩心分析、测井和测试资料,从岩石物理模拟与诊断出发,结合Gassmann流体替换理论,分别研究含气砂岩和含气饱和度的敏感弹性参数,建立相应的岩石物理解释图版.在此基础上,通过地震叠前弹性反演技术分含气砂岩和高饱和度含气砂岩两步法递进式实现含气饱和度的半定量预测,取得了较好的应用效果.实例研究表明,在一定地质条件下,这种两步法递进式半定量预测砂岩含气饱和度的方法行之有效,实际生产中可操作性强,具有一定借鉴意义.     

基于地质模式约束的天然裂缝测井识别方法研究

低序级断层及其诱导裂缝的识别是目前研究热点及难点.本文针对大芦湖油田樊162块低序级断层诱导裂缝识别难度大的问题,在地质模式的约束下,开展了低序级断层诱导裂缝的测井识别研究.结合岩心、薄片等资料将低序级断层内部到相邻储层划分为断层核、诱导裂缝带及原状地层三个部分,其相应的岩性特征主要发育断层核的白云岩、诱导裂缝带的白云质砂岩及原状地层的细—中砂岩.在此基础上,通过常规测井、正交偶极子声波等资料对天然裂缝进行了识别研究,建立了常规测井资料定性、定量识别图版、正交偶极子声波识别图版;在常规测井识别图版中利用声波时差曲线、微电极曲线、双感应-聚焦测井曲线、龟裂系数法等综合识别了裂缝;在正交偶极子声波图版中,利用纵波、横波、斯通滤波时差、泊松比、弹性模量及裂缝指数等对高角度裂缝进行了综合识别研究.结果表明,正交偶极子声波测井结合常规测井可以有效的识别发育在断层核部及诱导裂缝带处的天然裂缝,识别结果与岩心、薄片数据匹配较好,为下一步的油水解释及测井储层评价奠定了基础.     

基于动电效应的岩芯渗透率实验测量

根据孔隙介质的动电耦合理论设计了一套岩芯渗透率测量系统.实验采用交流锁相放大技术,在低频12~42 Hz范围内完成了砂岩岩样流动电势和电渗实验,得到了流动电势系数K_S和电渗压力系数K_E,进而计算出岩样动电渗透率,对于中、高渗透率岩样,测量得出的动电渗透率与常规气测渗透率差异较小,两者具有很好的相关性.实验表明,动电测量可作为岩样渗透率测量的一种方法,同时揭示了利用地层动电测井信号反演地层参数的可能性,实验结果对于分析天然地震动电效应也有参考意义.     

鄂尔多斯盆地东北部砂岩漂白现象与天然气逸散的关系

漂白砂岩是证明油气是否曾经存在及其逸散规模的重要证据,对其研究具有重要的理论和实际意义.鄂尔多斯盆地东北部漂白现象主要分布在中生代地层中.通过对延安组漂白砂岩的岩石学特征、主量元素、稀土元素及微量元素分析研究以及与邻近砂岩的对比,初步确定该区漂白砂岩形成于酸性还原环境.岩石学特征主要表现为以自生高岭石胶结为主,含铁矿物边部颜色较中心浅;主量分析结果证实漂白砂岩的Al2O3含量较高,Fe3 /Fe2 比值较低,其总铁含量明显低于白色微红砂岩;稀土元素分析结果显示,漂白砂岩ΣREE较其他砂岩低,且显示Eu亏损和Ce相对富集;微量元素结果显示漂白砂岩Co含量相对较高,Sr相对亏损,Zr和Hf相对较富,与绿色蚀变砂岩值接近,略低于砂岩矿石.同时,盆地北部油砂样品地球化学特征表明,油砂是盆地中部气田石炭—二叠系的较高成熟度的煤成气逸散到地表形成的.砂岩中碳酸盐胶结物C,O同位素值较轻,分别为-11.729‰～-10.210‰和-14.104‰～-12.481‰,指示碳酸盐成因与有机质有关.综合研究表明,鄂尔多斯盆地北东部中生界砂岩漂白现象指示了天然气的逸散作用,其为上古生界天然气还原作用的结果.     

一种超高压致密油气藏地层压力条件渗透率的实验室测量新方法

实验观测超高压致密油气藏的地层压力条件的渗透率对于定量表征储层物性以及制定开发方案具有重要意义．常规的方法采用在岩心的出口端设置回压阀的方式实现孔隙压力的控制和流量的计量,存在回压阀控制孔隙压力精度低、灵敏度低、流量计量不准确的技术缺陷,渗透率测量精度低．在岩心的出口端使用高精度恒速恒压泵代替回压阀,开发了一种基于高精度恒速恒压泵双泵联动控制孔隙压力及流量/压力计量技术的渗透率测量新方法,通过岩心的入口端和出口端的两台高精度恒速恒压泵做进液、退液的联动操作计量恒压模式的进液/退液体积或者恒流量模式的上游压力/下游压力实现超高压渗透率的测量．在最高为138 MPa的超高压条件下,实验观测了准噶尔盆地白垩系清水河组的超高压致密油气藏的5块岩样的地层压力条件的渗透率,结果发现：低地层压力条件下的渗透率测量结果与相同有效压力的覆压渗透率吻合较好,超高压条件下的渗透率重复性好并且符合渗透率随有效压力变小而变大的一般规律．     

基于岩石物理相约束的致密砂岩气储层渗透率解释建模

充分利用岩心、薄片和钻测井等资料,对四川盆地JQ区块须家河组须二段致密砂岩气储层的沉积微相、成岩相和裂缝相特征进行了研究.结果表明,须二段沉积以辫状河三角洲前缘为主,发育水下分流河道、河口坝和分流间湾等微相;根据成岩作用类型、强度、成岩矿物及其对储层物性的影响将储层划分为压实致密、碳酸盐岩胶结、伊蒙混层充填和不稳定组分溶蚀4种成岩相;裂缝相则以局部层段发育的近水平缝为主.通过三者的叠加与复合对储层岩石物理相进行分类命名,划分出了河口坝-不稳定组分溶蚀-近水平缝相等多种岩石物理相.然后按照岩石物理相对储层物性的建设与破坏作用对其进行聚类分析,归纳出了PF1～PF4四大类岩石物理相.通过建立每一类岩石物理相的孔隙度-渗透率关系表明,基于岩石物理相约束而建立的储层渗透率解释模型具有更高的精度.岩石物理相是揭示致密砂岩气储层成因机理并提高其物性参数测井解释精度的有效途径.     

基于有效流动孔隙的低孔渗泥质砂岩储层渗透率确定方法

针对低孔渗储层渗透率主要受孔隙结构影响致使利用常规孔隙度和束缚水饱和度等参数预测渗透率精度低的难题,依据低孔渗岩石孔隙中流体渗流的特点,考虑岩石孔隙空间中对流体渗流贡献最大的那一部分孔隙,引入有效流动孔隙概念,以提高低孔渗岩石渗透率计算精度.考虑岩性、物性、电性变化,设计岩石物理实验,根据压汞实验数据计算岩样对应不同孔隙半径的进汞孔隙度与渗透率之间的相关系数,制作相关系数与孔隙半径交会图,将相关系数达到某一值(如0.8)对应的孔隙半径确定为有效流动孔隙半径下限,其对应的进汞孔隙度确定为有效流动孔隙度实验分析值.依据水流与电流流动相似性原理,从导电角度推导有效流动孔隙度的计算公式.对于含水低孔渗泥质岩石,将束缚水和粘土水看成不导电干骨架,采用能够描述孔喉比的等效岩石元素模型推导出只有可动水孔隙存在的低孔渗岩石地层因素的公式;根据有效流动孔隙的含义,只有可动水孔隙存在的低孔渗岩石的有效流动孔隙可以等效为具有相同岩石体积和地层因素且由骨架和弯曲毛细管组成的岩石结构中的毛管孔隙,根据弯曲毛管模型推导出地层因素与有效流动孔隙度关系式,结合两式可得到有效流动孔隙度的表达式.根据实验数据采用最优化方法确定公式中参数,从而给出有效流动孔隙度计算式.统计有效流动孔隙度实验值与岩心分析渗透率关系,回归得到低孔渗泥质岩石渗透率的计算式.对B区X1、X2井低孔渗储层进行处理,从实际应用效果方面证实该方法提高了低孔渗泥质储层渗透率计算精度.     

用数字化核磁共振测井成果建立孔隙度渗透率模型

发现DK3井14块岩样的核磁共振孔隙度与其岩心孔隙度具有很好的线性相关性,他们的渗透率也是如此;常规测井的孔隙度／渗透率与岩心孔隙度／渗透率也具有很好的线性相关性。于是就假设核磁共振孔隙度／渗透率与常规孔隙度／渗透率之间同样具有很好的线性相关性。据此,以校正后的核磁共振测井的孔隙度／渗透率资料为准,建立起了常规测井的孔隙度／渗透率计算模型。在没有核磁共振测井原始数据时,可通过数字化软件从核磁共振测井成果图读取有关数据。这样建立的测井物性解释数学模型,既避免了取心作业与测井作业之间的深度误差,又不存在因岩心数据的不连续而带来的岩心孔隙度／渗透率值的误差,使该模型适于更准确评价塔巴庙地区上古生界盒3段致密砂岩储层的孔隙度／渗透率。     

核磁共振成像岩心分析方法研究

利用核磁共振成像技术、图像处理技术进行了岩心分析方法研究。阐述了核磁共振成像原理及图像处理软件功能。通过岩心测试分析计算方法研究,建立了核磁共振成像测试分析计算岩心内部结构,岩心孔隙度参数和孔隙度分布图像、渗透率分布图像,可动流体百分数图像,油水识别图像方法。表明:核磁共振图像不仅能够给出岩心总孔隙度,渗透率物性参数,而且能够给出岩心孔隙度,渗透率分布信息。根据可动流体百分数图像,可观察到可动流体在岩心中的分布情况。核磁共振成像油水识别方法,给出了油水在岩心中的分布情况,并可计算油、水饱和度。建立的岩心磁共振成像分析研究方法,可应用于油田储层评价,开发试验以及提高采收率研究。