基于CT扫描的黄土孔隙结构特征研究

孔隙特征作为反映黄土微观结构的重要特征之一,直接影响黄土的水敏性、渗透性和强度等物理力学性质。为了研究水力耦合作用下黄土微观孔隙结构特征,使用CT技术对天然原状、原状饱和与重塑黄土的初始结构以及不固结不排水剪切试验后的土体结构进行了扫描,通过建立黄土三维结构模型,分析了剪切试验前后孔隙结构的演变特征。结果表明：饱和与重塑作用使天然原状黄土的大孔隙减少,剪切作用使天然原状黄土和重塑黄土发生剪切破坏,原状饱和黄土发生压缩破坏,局部孔隙率增加。天然原状黄土与原状饱和黄土在剪切前后均表现为微孔和小孔数量较多,其孔隙倾角主要分布在50°～90°之间,解释了黄土亚稳态结构形成的主要原因。扰动作用使重塑黄土的孔隙尺寸分布均匀,且重塑黄土与原状饱和黄土在水力作用下更易失稳屈服。揭示了黄土剪切变形破坏的微观结构主要表现为粒间胶结物的溶解、孔隙的坍塌与填充以及颗粒旋转、破碎和滑移。试验结果可为黄土剪切强度降低和湿陷机理研究提供依据。     

高压压汞联合分形理论分析致密砂岩孔隙结构:以鄂尔多斯盆地合水地区为例

孔隙结构是致密砂岩储层的关键要素,制约油气在储层中的储集与流动,而储层孔隙结构是目前非常规油气勘探开发研究的重点和难点。选取鄂尔多斯盆地合水地区上三叠统延长组长7段10块致密岩心样品,开展高压压汞和X-衍射等实验,运用分形理论研究储层孔喉分形特征,并分析分形维数与储层物性、孔隙结构参数与矿物含量之间的关系。研究结果表明:根据压汞曲线形态和孔隙结构参数将储层分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类,其储集性能和渗流能力依次递减,微观非均质性依次增强。不同类型的储层具有不同的分形特点:根据分形曲线存在的拐点0.05和0.02 μm,将实际情况和IUPAC提出的孔隙大小划分标准结合,Ⅰ类储层孔隙分为大孔(＞50 nm)和中孔(50~6 nm);Ⅱ、Ⅲ类储层据拐点分为中孔A段(50~20 nm)和中孔B段(20~6 nm);平均分形维数依次增大,分别为2.619 3,2.745 4,2.852 6,非均质性逐渐增强。较少的大孔贡献了主要的渗透率,分形维数反映的主要是孔隙大小非均质性。分形维数与部分矿物存在较好的相关性,矿物成分及其含量是决定分形维数大小的内在因素,进而影响储层的质量和孔隙结构特征。      

图像分析计算水系分形维数的改进方法与应用

水系分形维数的计算与分析,有助于深入理解其与地貌发育、流域径流和侵蚀产沙等过程之间的关系。从分形维数的计算原理,提出了一种在MATLAB环境下,能够同时计算水系计盒维数和信息维数的方法,改进了现有通过图像分析计算分形维数的不足。采用已知分形维数的规则分形集进行验证,结果表明:该方法单独对图像载体上的目标图形(关注区域)进行处理,不受其与整幅图像的比例的限制能够自动确定最佳的对目标图形进行网格分割覆盖的递减等分条件,计算精度高利用元胞数组实现了网格的自动分割,程序紧凑,可读性增强。最后以泾河、北洛河水系为例,说明了该方法的应用过程。本研究为水系分形维数的科学计算提供了新的思路。     

低渗透碎屑岩储层孔隙结构分形维数计算方法——以川中地区须家河组储层41块岩样为例

为对比基于含水饱和度和汞饱和度2种方法计算低渗透碎屑岩储层孔隙结构分形维数的优劣性,分别采用2种方法对川中地区须家河组41块储集岩的毛细管压力曲线进行分形维数计算.结果表明:采用汞饱和度计算的孔隙结构分形维数与排驱压力、分选因数等表征储层孔隙结构的参数相关性较好.随着岩样分形维数增大,排驱压力增大、分选因数减小,相关性明显.采用含水饱和度计算的孔隙结构分形维数与排驱压力、分选因数等相关性较差.在条件许可时,可利用恒速压汞实验计算储集岩孔隙结构分形维数.     

基于CT扫描技术的低渗油藏水敏效应后微观孔隙结构特征

为了研究水敏效应对低渗油藏微观孔隙结构特征的影响,将CT在线扫描技术和岩心驱替实验相结合,开展了低渗油藏不同渗透率岩心水敏性评价实验,对水敏过程中孔、喉半径分布特征、配位数、孔隙变化特征、物性参数变化及对储层渗流能力的影响进行了实验研究,并绘制了水敏前后极限注采井距对比图版。结果表明,随着渗透率降低,水敏效应对孔隙、喉道伤害程度越大、平均孔喉配位数减少越多。两者共同作用是造成储层启动压力梯度增加的主要原因;水敏效应对储层喉道伤害程度远大于对孔隙伤害程度;水敏效应造成黏土膨胀、颗粒运移几乎发生在所有孔隙中,但对岩心整体孔隙结构和分布特征影响不大。通过极限注采井距可知,水敏效应造成新沟嘴组低渗油藏极限注采井距减少了153 m,需要通过加密井来调整注采井距,改善注水波及范围。该研究结果对长期注水的水敏性低渗储层开发调整具有现场指导意义。     

一种基于分块的分形图像压缩方法

分形编码具有高压缩比的特点,但在编码过程中其匹配搜索时间开销巨大.提出一种基于分块的分形图像压缩方法:依据人眼视觉特性在PSNR变化不大的情况下,图像主观质量感受不明显的特点,将图像在空域分割为若干相对较小的块,对感兴趣区可采取一分为四的方法进一步减小块的大小,然后对每个块分别进行分形编码,并重构.结果表明,在PSNR略有降低的情况下,编码的匹配搜索时间大幅减少,同时重构图像的主观质量并没有明显降低.     

基于高压压汞技术和分形理论的致密砂岩储层分级评价标准

利用铸体薄片与场发射扫描电镜观察,分析南襄盆地泌阳凹陷核桃园组三段致密砂岩储层储集空间;基于高压压汞技术和分形理论,对致密砂岩储层进行分类与分级。结果表明:研究区致密砂岩储层孔隙系统可划分为小孔(孔隙直径<0.1μm)、过渡孔(孔隙直径为0.1～1.0μm)、中孔(孔隙直径为1.0～3.0μm)和大孔(孔隙直径>3.0μm)。根据储层中不同类型的孔隙所占比例,可将致密砂岩储层分为4类,Ⅰ类(以大孔为主)、Ⅱ类(以中孔为主)、Ⅲ类(以过渡孔为主)和Ⅳ类(以小孔为主)。根据不同微观孔喉参数与储层物性的相关关系,可将致密砂岩储层分为4级,Ⅰ级储层孔隙度>10.0%,渗透率>1.000×10-3μm2;Ⅱ级储层孔隙度为5.0%～10.0%,渗透率为(0.200～1.000)×10-3μm2;Ⅲ级储层孔隙度为2.5%～5.0%,渗透率为(0.030～0.200)×10-3μm2;Ⅳ级储层的孔隙度<2.5%,渗透率<0.030×10-3μm2。利用储层分级评价标准选取最优质储层,为致密砂岩储层的油气勘探与开发提供指导。     

Analysis on structure of igneous formation with fractal dimension of logs

Reflecting the structure of igneous formation by calculating fractal dimension of logs, the fractal dimension of pyroclastic is larger than lava. Structure of pyroclastic is more complicated than that of lava, so reflecting the structure of igneous formation's complexity with fractal dimension is feasible. It is feasible to refleet the structure of igneous formation's complexity with fractal dimension.     

Analysis on structure of igneous formation with fractal dimension of logs

Reflecting the structure of igneous formation by calculating fractal dimension of logs, the fractal di- mension of pyroclastic is larger than lava. Structure of pyroclastic is more complicated than that of lava, so reflecting the structure of igneous formation＇s complexity with fractal dimension is feasible. It is feasible to reflect the structure of igneous formation＇s complexity with fractal dimension.     

基于分形和分数阶的煤层气藏多级压裂水平井试井模型

基于分形理论和分数阶微积分,建立具有割理(裂缝)系统应力敏感性的煤层气藏多级压裂水平井半解析模型;采用线源理论、数值离散和叠加原理等方法,求解拉式空间下的井底压力解;利用Stehfest数值反演技术,绘制真实空间下的无因次试井曲线,进行相关参数的敏感性分析。结果表明:根据导数曲线的不同特征,划分为8个不同的流动阶段,即井筒储集效应阶段、表皮效应阶段、第一线性流阶段、第一径向流阶段、第二线性流阶段、割理系统径向流阶段、窜流阶段和整体径向流阶段,拟渗透率模量和反常扩散系数增加,压力和压力导数曲线后期上升;分形维数减小,压力和压力导数曲线上升;水力裂缝半长变大,第一线性流阶段持续时间变长,第一径向流持续时间缩短;水力裂缝间距变短,第二线性流阶段出现时间变早,第一径向流阶段持续时间变短;水力裂缝条数越多,中期压力和压力导数曲线位置越低。该结果为更好地理解煤层气藏压裂水平井的渗流规律提供指导。     

渗流-应力耦合下侏罗系红砂岩力学及渗透特性试验研究

三峡库区广泛分布侏罗系红砂岩,在水库运行期间红砂岩的渗流-应力耦合特性关乎库区内多数滑坡和岩质边坡的稳定性。借助岩石多场耦合三轴试验系统,对三峡库区侏罗系红砂岩开展了不同围压、不同渗透压下的三轴压缩试验,系统研究了红砂岩的三轴压缩力学特性和渗透率演化特征。研究结果表明：(1)红砂岩的峰前应力-应变曲线可分为孔隙压密阶段、弹性变形阶段、微裂隙稳定发展阶段和非稳定发展阶段。红砂岩的力学参数与渗透压的关系呈负相关,与围压呈正相关。(2)随着围压升高,红砂岩的破坏模式由张拉破坏过渡到剪切破坏。(3)不同渗透压下,渗透率曲线呈平稳发展→缓慢上升→快速上升3阶段演化规律;不同围压下,渗透率曲线先降低后升高。(4)从能量角度分析了渗透压和围压对岩石的作用,验证了渗流对岩石的劣化效应以及围压对裂纹发展的抑制作用。本试验对鲜有报道的侏罗系红砂岩的强度、变形和渗透特性做了系统的研究,对渗流-应力耦合课题有补充意义。其工况根据三峡库区边坡岩体的应力水平来确定,试验结果对分析库区边坡稳定性具有指导意义。     

酸腐蚀作用下川渝红层砂岩蠕变特性试验研究

岩石蠕变特性对岩体工程的长期稳定有着重要影响,尤其是在酸雨等水化学作用下,岩石的细观结构遭到破坏,蠕变特性及变形更为显著。以重庆二佛寺红层砂岩为研究对象,通过开展室内三轴压缩分级蠕变试验,研究了酸腐蚀状态下砂岩的蠕变特性。结果表明：酸的腐蚀和浸泡会使砂岩内部孔隙增加,导致砂岩在第一级荷载下会产生较大的瞬时应变和蠕变量,之后瞬时应变量和蠕变量随着应力增加而增大;岩样受到腐蚀软化,蠕变破坏强度为抗压强度的76%,长期强度仅为抗压强度的54%。为了描述蠕变全过程,建立了一个损伤蠕变模型来拟合试验数据,验证了其适用性,可以为岩土工程建设的稳定性提供参考。     

基于波形指示模拟的致密砂岩储层预测

随着勘探开发的不断深入,地质目标逐渐由常规储层转向非常规储层。鄂尔多斯盆地东北缘砂岩储层纵向叠置、厚度薄、横向变化快,传统的反演技术无法满足薄储层精细预测的要求。波形指示模拟基于波形相控的思路,利用地震波形代替变差函数分析储层的分布特征,可以实现非阻抗参数模拟,是一种高精度反演技术。综合地质、地震和测井资料,基于自然伽马曲线,对鄂尔多斯盆地东缘MG区块进行了波形指示模拟,刻画出目的层砂岩储层的分布规律。结果表明,波形指示模拟具有较高的横、纵向分辨率,反演结果与钻井吻合度较好,与地震波形相关性强,能够反映储层的空间变化情况,且比较符合研究区的地质沉积规律。因此,波形指示模拟作为一种更高效的反演方法,为薄层、薄互储层的精细研究提供了有力支撑,有助于最大程度地实现对气藏资源的开发和利用。     

基于声波监测技术的长庆砂岩裂缝扩展实验

针对在全三维水力压裂物理模拟实验中,水力裂缝实时扩展形态无法准确描述的问题,利用被动声波监测技术,研究水力裂缝在超大型(762cm×762cm×914cm)天然砂岩岩样中的扩展机理.结果表明:水力压裂裂缝呈经典的径向形态扩展,与实际裂缝形态一致;实验条件下,径向裂缝延伸净压力受断裂韧性的控制,与通常现场裂缝延伸净压力受流体黏性控制有很大区别.为与现场裂缝扩展进行相似对比,建议物模实验参数设计应适当提高液体黏度及排量,同时降低岩样断裂韧性.声波监测技术在超大尺寸水力压裂实验中的应用,可为现场水力压裂裂缝微地震监测技术应用提供指导.