松科二井深层沙河子组泥岩三维显微CT成像及对深部油气预测的启示

为深化认识松科二井深层页岩气垂向变化规律,选取沙河子组3500~5700 m层段开展了X射线三维计算机断层扫描（X-ray 3D Computed Tomography,简称CT）成像实验。对19块直径2 cm的柱状岩心进行X射线CT扫描,获取了无损岩心扫描数据,并将其转化为灰度值信息。灰度值信息反映了样品中不同的组分,灰度高值代表骨架和矿物,灰度低值代表孔隙和裂缝。在此基础上,建立分辨率高达15 μm的岩心三维图像空间结构,对重建岩心孔隙模型的孔隙形态、空间展布和配位数进行了对比,对样品孔隙度和连通性在垂向上的分布规律进行了统计分析。结果表明,等效孔隙直径大的区域孔隙度高,配位数大的区域连通性好,孔隙度和连通性的垂向分布规律与传统认识相符,与测录井信息可以相互印证。实验证明,基于三维CT成像的数字岩心技术具有数据分辨率高、信息丰富的优势,可作为今后深部油气预测与评价的重要辅助手段。     

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.      

页岩微观孔隙的扫描电镜特征

为了解中国南方海相龙马溪组页岩储层微观孔隙特征及成藏环境,用氩离子抛光和扫描电镜对页岩岩心孔隙进行观察,可分为粒间孔、粒内孔、有机孔和微裂隙。粒间孔多为后生成岩作用形成,具一定的连通性,可作为天然气运移的通道;粒内孔多为溶蚀作用和基质收缩作用形成,连通性差,不利于油气运移;有机质中的有机孔发育,多为生烃形成,形成过程中的有机质消耗可以增大页岩的孔隙度,往往与微裂隙连通,是页岩气提供良好储运空间;微裂隙多为后生作用形成,是页岩气良好的储集空间和输导通道。     

焦石坝地区页岩孔隙连通性及有效性评价

页岩孔隙连通性直接影响油气分子在储层内的运移,从而控制页岩气产出的难易程度,是评价页岩气勘探开发潜力的重要参数之一。以焦石坝地区两口关键井（JYA井和JYB井）五峰组—龙马溪组主力层段页岩为例,开展柱塞样的氦气孔隙度与饱和盐水后的核磁共振孔隙度实验,确定页岩储层孔隙连通性特征,探讨孔隙连通性对页岩气开发的影响。研究结果显示:1）氦气膨胀法主要识别页岩储层中的连通孔隙,而核磁共振法可有效反映样品整体的孔隙空间,两者的比值可量化表征页岩孔隙连通性;2）JYA井氦气孔隙度和核磁孔隙度差异较小,具有强烈的正相关关系,页岩样品整体以连通孔隙为主,连通孔隙占比为69.13%~94.94%,平均为85.12%;3）JYB井页岩孔隙连通性相对较差,连通孔隙占比为36.15%~81.71%,均值为58.19%,仅依靠连通孔隙无法充分反映页岩样品的真实孔隙度,导致氦气孔隙度和核磁孔隙度无明显线性关系。纳米CT三维成像技术模拟的孔隙连通性特征及研究样品的脉冲渗透率差异证实了研究结果的有效性。     

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。     

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。     

基于X-CT 技术的韩城示范区煤储层精细描述

X射线层析扫描(X-CT)技术具有无损分析岩石内部结构特征的优点。应用该项技术,重构了韩城示范区煤样内部孔隙、裂隙和矿物的空间分布格架与形态。结果表明,煤样的CT像素频数存在两个峰值区间,分别表征孔隙-裂隙和矿物的发育特征。当孔隙、裂隙发育较好时,该峰左偏;矿物含量较高时,矿物峰右偏或峰值区间变宽。CT孔隙度、矿物含量与CT数有较好的相关性,CT孔隙度与氦气孔隙度显著正相关。通过煤样三维重构的三维表面蒙皮和三维立体模型,可以清楚地识别煤中孔隙、裂隙及矿物的空间形态特征和连通性。     

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。     

基于复杂网络理论的页岩纳米孔隙连通性表征

页岩孔隙结构的表征是页岩气储层评价的基础性工作。钻取岩芯,采集鄂尔多斯盆地上三叠系延长组页岩。使用纳米CT观测10 μm3、20 μm3、30 μm3、39 μm3空间内页岩的孔隙结构,获取孔隙、喉道数量,以及连通性数据,重构孔隙结构三维模型。将孔隙结构抽象为球-棍物理模型,采用复杂网络理论建立关于孔隙结构连通性的结点-边数学模型。依据无标度网络的数学特性,使用Matlab软件生成10 μm3空间内孔隙连通性网络。引入网络连通熵的概念,用于计算不同空间范围内孔隙连通性网络的网络连通熵,评价孔隙结构的异质性。结果表明:10 μm3、20 μm3、39 μm3空间内孔隙连通性网络度分布符合幂律分布;30 μm3空间内孔隙连通性网络度分布符合指数分布;网络连通熵增加,孔隙和喉道网络的连通性减小。该方法可用于评价页岩孔隙的连通性,进而评价页岩气储层的孔渗特性。     

准中4区块致密砂岩孔隙结构特征研究

致密砂岩孔隙结构是影响储层物性、储集性能和渗流特性的主要因素,准确表征岩石的孔隙结构特征是储层评价的重要内容之一。为此通过岩心观察、CT扫描成像及其图像处理等对准噶尔盆地中部4区块董11井致密砂岩储层孔隙结构特征进行了定性及定量综合研究。研究结果表明,采用USM锐化、阈值选取及中值滤波法对微CT扫描灰度图像进行图像处理,可以更好地区分岩石内部骨架和孔隙的边界,提高了图像的分割精度;当数字岩心立方体模型边长在450体素时,孔隙度趋近定值;研究区致密砂岩储层储集空间主要以粒间孔隙和微裂隙为主,伴有少量的解理裂隙,孤立孔隙较多,孔隙形状复杂,分布不均匀;研究区致密砂岩连续截面面孔率分布不均匀,离散性强,在连续截面上面孔率频繁出现极大值与极小值（跳跃性较大）,容易在流体流动的过程中产生压降过大,造成部分孔隙喉道堵塞;研究区致密砂岩储层孔隙大小分布不均匀,孔隙直径在15~35 μm之间,占总孔隙数的60%左右,其面积占18%;直径在50~200 μm的孔隙数量占总孔隙数的20%,其面积占比达60%,为油气赋存提供了有利的储集空间。      

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。     

孔隙型储层的孔隙系统三维量化表征——以四川、塔里木盆地白云岩为例

以四川盆地和塔里木盆地孔隙型白云岩样品为例,通过CT扫描、数字岩心、分形与多重分形等方法,讨论了典型白云岩储层不同孔隙系统(如晶间孔、粒间孔、铸模孔等)的结构特征,并用定量化参数对孔隙结构进行数值表征。结果表明:晶间孔和粒间孔样品的孔隙形状多为三角形,孔隙相对细长,喉道发育,连通性较好;铸模孔样品的孔隙形状较为规整,二维平面上表现为圆形,三维空间上近似球体,这类样品往往孔隙较为发育,但是孔喉系统连通性差;由多种类型孔隙组成的"混合孔"样品则非均质性较强,受岩石组构特征影响显著。进一步利用分形与多重分形方法对孔隙的非均质性进行研究发现:不同孔隙类型的结构差异在分形盒子维数上有明确响应,维数的均值相对大小表现为:铸模孔粒间孔晶间孔混合孔。孔隙度可能也对盒子维数产生影响。     

雷家地区沙四段致密油储层特征研究

雷家地区沙四段致密油的开采和研究刚刚起步,在地质认识方面尚不够深刻。本文通过对雷家地区沙四段岩芯观察、XRD衍射、铸体薄片、场发射扫描电镜、氩离子抛光扫描电镜、CT扫描及氮气吸附等方法对沙四段储层地质特征展开系统分析,结果发现:该区主要发育白云岩,根据组成矿物含量的不同可分为白云岩类、方沸石岩类和泥岩类3大类15种岩;孔隙度分布范围1.68%～11.65%,渗透率介于0.01～6.35mD,属于特低孔特低渗型储层;储集空间类型多样,主要发育溶蚀孔、晶间孔、有机质孔裂缝,该区孔隙结构较复杂,存在少量大孔,但主要由纳米孔组成,孔隙分布较为分散,喉道数量少,连通性差;根据该段储层孔隙结构及储集空间分布特征,将该段储层分为孔隙型、裂缝型和裂缝-孔隙型3类,其中孔隙型储层孔隙分布较为分散、连通性较差,裂缝型储层岩性主要为泥岩类,裂缝-孔隙型储层物性相对较好且主要发育在杜家台段。     

塔里木盆地轮南地区三叠系扇三角洲沉积与储集层研究

轮南地区三叠纪时由于受轮台断裂影响,断裂两侧地形高差大,冲积扇沉积直接进入湖盆,形成扇三角洲沉积体群?扇三角洲沉积体明显地可划分为:扇三角洲平原亚相?扇三角洲前缘亚相和前扇三角洲亚相?扇三角洲前缘亚相中的水下分流河道沉积砂体是主要的油气储集体,储集砂体最发育地区位于桑塔木断垒带及以南地区?储集砂岩类型主要是矿物和结构成熟度较低的细─粗粒岩屑砂岩,石英含量15~60%,长石含量10~25%,岩屑含量35~75%?储集层的储集空间以次生溶蚀孔为主,其中包括粒间溶孔?粒内溶孔?超大孔隙?胶结物溶蚀孔?微孔隙,其次是原生孔和裂缝?轮南地区三叠系属深埋?高孔?高溶储层特征,埋深4200~5400m,其储集砂体,泥质含量低,小于5%?有机酸和无机酸对颗粒的溶蚀,扩大了储集空间,粘土矿物中绝大部分为斑点状高岭石,不易堵塞孔隙和喉道,低的地温梯度和短期的深埋等使三叠系储层具备高孔高渗的特点?孔隙度为15~28.54%,渗透率为10~4317.9×10-3um2?     

塔里木盆地阿克库勒地区石炭系卡拉沙依组成岩作用

阿克库勒地区卡拉沙依组碎屑岩储层的成分成熟度和结构成熟度均较低．储层的次生溶蚀孔隙所占比例远高了：原生孔隙，次生孔隙是储层的主要储集空间．样品数据统计显示，卡拉沙依组储层属于低孔、低渗储层类型．根据岩石薄片、铸体薄片观察及储层样品的扫描电镜和阴极发光分析结果，本区石炭系储层主要经历的成岩作用有压实（压溶）作用、胶结作用、溶蚀作用和交代作用，其中碳酸盐矿物的沉淀和溶蚀作用是本区卡拉沙依组储层所经历的最重要的成岩作用．成岩作用已达到晚成岩B期，早期方解石交代石英颗粒并发生大量溶蚀，生成大量次生孔隙，晚期方解石没有发生溶蚀．     

FMI测井技术在川东北地区碳酸盐岩溶孔溶洞型储层评价中的应用

碳酸盐岩储层储集空间复杂多样,溶蚀孔洞发育且具有较强非均质性。根据实际岩心表面溶孔发育空间位置、均匀程度和溶孔直径,结合FMI特征,建立了FMI储层类型精细解释图版,并应用于非取心段储层类型的解释。川东北地区下三叠统飞仙关组、上二叠统长兴组的孔洞型储层可细分为三类:较连通型储层、局部连通型储层和孤立型储层。在储层类型解释基础上,结合FMI特征半定量地计算溶孔面孔率。通过取心井的验证,FMI测井技术可有效地应用于评价溶孔溶洞型碳酸盐岩储层的非均质性。