基于电缆地层测试资料储层有效渗透率计算方法研究

电缆地层测试资料能够提供地层冲洗带单点的流度,流度是DST测试外最优的储层渗流特征参数。然而测压流度与DST测试渗透率往往不匹配,影响储层产能评价和下一步作业的决策。为此,在电缆地层测试资料流型判断及流度计算的基础上,选取同时存在球形流流动及径向流流动的样本点,利用球形流流度分别建立了油气在2种模式下的视径向流计算方法,实现了对于径向流流型不存在的测压点视径向流流度的求取。最后将求取的径向流流度经过区域相渗资料以及流体黏度处理,得到有效渗透率计算公式,实现了由测压流度到地层有效渗透率的转化。实际应用结果表明利用测压资料换算得到的气相有效渗透率与试井渗透率符合良好,在不同渗透性地层均取得了较好的应用效果。     

一种基于Kozeny-Carmen方程改进的渗透率预测新方法

在计算复杂孔隙结构储层渗透率时,常规采用的孔渗指数方法或流动单元分类方法几乎很难准确评价渗透率。针对这一问题,本文提出一种引入修正迂曲度因子的改进的Kozeny-Carmen方程渗透率计算新方法。首先引入迂曲度因子修正Kozeny-Carmen方程,迂曲度因子可以表达为孔隙度与岩电参数的函数;然后对改进的Kozeny-Carmen方程进行推演变换,得到新的流动单元指数,能够更好地将储层进行分类;最后利用自适应神经模糊推理系统建立取心段岩心渗透率与测井曲线的模型,并将此模型应用到非取心段的渗透率评价中。岩心渗透率与预测渗透率的对比验证了该方法的正确性与有效性,且渗透率计算精度较常规孔渗指数方法和流动单元分类方法有较大提高。该方法在南海西部海域莺歌海盆地东方气田储层评价中应用效果良好。     

影响煤层渗透率测试的若干因素

通过对中国8个矿区10口煤层气评价井的试井工作,讨论了影响煤层渗透率测试的若干因素,认为钻井作业对煤层的伤害、煤体结构及较高的有效地应力是主要影响因素;而煤的变质程度虽然对煤的割理发育起控制作用,但不是煤层渗透率测试的主要影响因素。     

煤层气井祼眼与套管注入/压降测试渗透率对比分析

我国煤层气井渗透率测试方法目前广泛采用注入/压降试井。通过对试验井的裸眼测试和套管测试发现,套管测试渗透率是裸眼测试的9.82倍,裸眼测试渗透率明显偏低。裸眼测试渗透率低的主要原因是注入和关井时间较短,未出现径向流。由于我国煤层气区块大多处于勘探阶段,且多采用裸眼注入/压降方法,开展区块裸眼和套管注入/压降的对比测试,可以获取区块标准井的注入时间和关井时间,提高渗透率解释结果的准确性。     

加利福尼亚海湾蒙特雷地层储层中钻杆测试前石油比重的预测

本文讨论了南加利福尼亚海湾蒙特雷地层储集层中，在钻杆测试前，预测ＡＰＩ石油比重的经验。通过确定含有低比重、无生产能力石油（＜１４ＡＰＩ）的层段，以避免昂贵的钻井测试。在整个桑塔巴巴拉和桑塔玛丽亚海湾地区，证明此关系在精确预测范围在３°～３５°ＡＰＩ的石油比重上是非常成功的。主要资料包括硫的重量百分比和储层岩样化学抽提沥青的岩石评价热解数据。一般来说，在含有较高比重、可生产的石油储层中，沥青有机硫含量小于５ｗｔ．％，岩石评价沥青的民值大于４５０ｍｇＨＣ／ｇ沥青，岩石评价沥青Ｓ＿１／Ｓ＿２比值大于１．０。这些资料通常由储层岩石的岩石评价热解分析获得，岩石的Ｓ＿１／Ｓ＿２比值大于０．３，通常指示伴生油比重大于１４°ＡＰＩ，这种分析组合给出了在设计的钻杆测试层段内预测石油比重的综合方法。应用该方法，精确预测了南加利福尼亚海湾地区５０多个钻杆测试层段的石油比重。这项技术也被用来重新评价老井的ＡＰＩ石油比重，在这些井中，蒙特雷地层储层不是主要的勘探目标。此外，若石油比重的范围不是由于明显的生物降解作用的结果，而且可以获得足够的岩石和石油样品来建立适当的关系，则这项技术还有其它的应用。     

复杂砂岩储层基于相控建模的渗透率计算方法

渗透率是油气储层评价的主要参数之一,复杂砂岩的储层岩性复杂,非均质性强,应用常规方法建立渗透率模型精度低,不能满足开发后期的需要。鉴于岩性对渗透率的影响作用,采用相控建模方法来计算渗透率,以能够反映岩性特征的测井参数作为划相参数。应用K~均值聚类法,进行测井相分析,依据岩性建立不同的渗透率模型,其相关性明显高于常规方法建立的渗透率解释模型,经计算得到的渗透率更接近于岩心分析数据。通过实际资料处理结果表明,经相控建模计算的渗透率方法,有效提高了渗透率计算精确度。     

基于径向基函数的三维地层分块建模方法研究

在充分研究了水电工程现有勘测层数据以及径向基函数插值特点的基础上,利用径向基的分块插值方法建立起分块的三维地层模型。在每个分块插值过程中,利用加权函数,使得各个分块接边处保持连续性。在形成每一层的数据后,通过层数据之间的缝合,并加入断层信息,最后形成三维地层模型。基于小湾水电枢纽工程实例,采用径向基分块插值方法建立对应的模型,并提供任意剖面的获取,检验了网格分块地层体建模的正确性和可行性。     

电缆地层测试器的有限元数值模拟

电缆地层测试器的数值模拟是仪器研制和测井解释方法研究的基础。应用有限元技术,建立了三维电缆地层测试器的数值模拟程序。在理论研究方面,提出了可变管线存储体积的边界条件。在程序研究方面,采用时间的向后差分解决了程序的稳定性问题;采用时间的变步长技术提高了程序的运行效率。     

利用周期振荡法测试超低渗储层的渗透率

渗透率是储层最重要的物性参数,也是油气开发的基础。随着页岩气、致密砂岩油气等非常规油气的开发,迫切需要开展超低渗透率（<0.1×10-3 μm2）测试,对测试方法和仪器都提出了挑战,是非常规油气开发研究的难点。目前我国石油工业中主要采用稳态法和脉冲衰减法进行超低渗透率测试,在测试精度、稳定性和测试周期方面还存在不足,探索高精度超低渗透率的方法十分重要。分析了室内渗透率测量的稳态法、脉冲衰减法和周期振荡法3种方法原理,在三轴应力下进行了岩石超低渗透率对比测量。结果表明,相比稳态法和脉冲衰减法,周期振荡法具有稳定性好、精度高、用时短的优点,建议引入非常规超低渗透储层渗透率测试。对周期振荡法的设备要求和数据处理方法进行了讨论,提出采用快速富里叶变换（FFT）、互谱法等信号处理方法提高数据信噪比,提高超低渗透率的测试精度和稳定性。     

Numerical estimation of REV and permeability tensor for fractured rock masses by composite element method

The Monte Carlo method is used to generate parent stochastic discrete fracture network, from which a series of fractured rock samples of different sizes and orientations are extracted. The fracture network combined with a regular grid forms composite element mesh of the fractured rock sample, in which each composite element is composed of sub‐elements incised by fracture segments. The composite element method (CEM) for the seepage is implemented to obtain the nodal hydraulic potential as well as the seepage flow rates through the fractured rock samples. The application of CEM enables a large quantity of stochastic tests for the fractured rock samples because the pre‐process is facilitated greatly. By changing the sizes and orientations of the samples, the analysis of the seepage characteristics is realized to evaluate the variation of the permeability components, the existence of the permeability tensor and the representative element volume. The feasibility and effectiveness are illustrated in a numerical example. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

Use of the geometric average for effective permeability estimation

The geometric average is often used to estimate the effective (large-scale) permeability from smaller-scale samples. In doing so, one assumes that the geometric average is a good estimator of the geometric mean. Problems with this estimator arise, however, when one or more of the samples has a very low value. The estimate obtained becomes very sensitive to the small values in the sample set, while the true effective permeability may be only weakly dependent on these small values. Several alternative methods of estimating the geometric mean are suggested. In particular, a more robust estimator of the geometric mean, the j^th Winsorized mean, is proposed and several of its properties are compared with those of the geometric average.     

工程岩体裂隙渗透性试验方法研究及应用

现代水电、交通、矿山、能源及核废料处理等地下工程中,洞室岩体原地承载能力以及在工程运行状态下洞室围岩的实际透水性状等岩体力学参数,是地质勘测不可缺少的基础资料,也是科学地优化工程设计的依据。由于传统的裂隙渗透性测试技术与方法如常规压水试验已不能满足工程建设发展的需要,达不到有些复杂工程对岩体渗透性的特殊设计要求,因此,有必要进行多种形式的工程岩体裂隙渗透特性分析和研究,从而针对特定工程,选择合适的试验方法,探明其确切渗透规律,以保证工程设计的准确性和有效性。     

一种基于地质指标的裂隙岩体渗透系数估算模型

裂隙岩体的渗透特性受控于裂隙的发育特征、连通特性和充填情况,并与岩体的地应力水平具有显著的相关性。基于裂隙岩体渗透性的影响因素,并考虑现有渗透系数估算模型的不足,利用钻孔压水试验和钻孔电视图像资料,建立考虑埋深(Z)、岩石质量指标(RQD)以及充填物指标(FSD)等3个指标的渗透系数估算ZRF模型,并应用到牙根二级水电站及其他工程区的渗透系数估算中。结果表明,与已有的渗透系数估算模型相比,ZRF模型较好地反映了岩体渗透性的影响因素,且模型参数物理意义明确,便于获取,对分析裂隙岩体渗透性具有一定的工程参考价值。     

PPTS-1压力传递型泥页岩渗透性测试系统

井壁失稳一直是困扰油气勘探开发的难题,而泥页岩渗透性是评价泥页岩井壁稳定性的重要指标之一。介绍了一套基于LabVIEW软件平台的PPTS-1压力传递实验系统平台,采用岩心分析法和压力传递测试技术精确测试泥页岩的渗透率。实验结果表明,该实验平台操作简单,性能稳定,测试精度高,为井壁稳定性深入研究提供了支撑。     

一个新的岩石力学特性测定方法

当前,压痕试验是测定金属、高聚物和陶瓷等材料力学特性的一种十分有效且简便的方法。本文旨在探讨如何应用该方法测定岩石材料的力学特性。介绍了一种新的用于岩石材料测试的微痕试验（微米级压痕试验）系统和它的校准方法,具体阐述了该方法在岩石上的应用。通过和常规单压试验结果的比较,讨论了岩石杨氏弹性模量和抗压强度指标的测量结果。介绍了该设备在进行有压微痕试验的改进,并通过对砂岩的有压微痕试验反映出砂岩力学性能对于围压的依赖性。     

岩石（体）渗透性测试的体变量法研究

渗透性测试试验一般采用直接测渗流量的方法,难以对低渗透岩有效测定流量。利用新开发的高压渗透仪,采用“体变量法”进行渗透性测试,该法是通过精确计量渗透出水端水体积的变化量（最小有效测试精度可达0.03 mL）度量岩石（体）渗流量的大小。保持渗透水压差不变,当出水端水体积变化与时间呈线性关系时,即该时段渗透速度保持不变,则该时段试样渗透特性符合达西定律,可利用达西公式对试样渗透性指标进行分析计算。采用这种方式,即使是针对超低渗透性岩石（渗透系数小于10-9 cm/s）,在整个渗透端面形成以后,某一条件下渗透性测试仅需十几分钟甚至几分钟,大大缩短了测试时间,提高了测试精度。试验证明该方法是一种有效的测试方法。     

煤体瓦斯渗透率的PSO-LSSVM预测模型

结合有关煤体渗透率的众多研究成果,总结出影响煤体渗透率的3个主要因素为有效应力、温度和瓦斯压力。采用粒子群优化算法(PSO)对最小二乘支持向量机(LSSVM)的参数进行优化选择,并以上述3个因素和抗压强度为输入值,以渗透率为目标输出值,建立煤体瓦斯渗透率的PSO-LSSVM预测模型。利用25组数据进行PSO-LSSVM模型与BP神经网络及支持向量机的比较实验,PSO-LSSVM预测结果与实际值拟合程度优于其他两个模型,且具有更小的误差。实验结果表明,采用PSO-LSSVM模型可由有效应力、温度和瓦斯压力对渗透率进行较高精度的预测。     

基于原位渗透率试验反演岩石孔隙度的新方法

为了获取岩石的原位孔隙度,在原位稳态渗透率试验的基础上,建立了以孔隙度和渗透率为主要参数的瞬态气体渗流模型,构造了基于遗传算法的孔隙度反演模型,分别采用原位渗透率试验中获取的岩石渗透率和瞬态压降数据作为已知量和观测数据,形成了基于原位渗透率试验反演岩石孔隙度的新方法。针对某场地的原位渗透率试验数据,分析了孔隙度对压降曲线的影响及孔隙度反演的可行性,编制了并行孔隙度反演程序,在大型计算机上对两个钻孔的孔隙度进行了反演并证明了反演结果的惟一性,最后通过数值模拟和实验室测量验证了反演结果的正确性。作为一种原位试验方法,对岩石及其孔隙结构破坏较小,其孔隙度反演结果比实验室测量法具有更好的区域代表性,反演结果可应用于气体泄漏行为模拟中。     

基于孔压静力触探确定土体的渗透系数

近年来许多研究者致力于通过孔压静力触探(CPTU)确定土体的渗透系数,但是存在偏差大,而且不能从机制上清楚地解释孔压静力触探确定土体渗透系数的原因。为了应用孔压静力触探现场快速地确定土体的渗透系数,在总结前人对孔压静力触探确定土体渗透系数方法的研究基础上,提出孔压静力触探时锥头处呈球冠形孔隙水流动的计算模型,假定锥头处初始超孔隙水压力为负指数型分布,推导出土体渗透系数的表达式,并且结合现场实测数据,将所提出的方法与已有的方法进行对比分析。研究发现：所提出的方法扩大了现有方法的应用范围;渗透系数计算结果受锥头角度的影响较大,随着锥头角度的增大而增大;针对国际上通用的60°角的标准锥头,所提出的方法计算的渗透系数大于前人的方法,而且更接近室内外试验结果。