四川盆地川西坳陷须三段砂岩储层致密化过程定量模拟

为了明确川西坳陷须三段砂岩储层致密化过程, 定量恢复致密砂岩储层孔隙度演化, 综合利用常规薄片、铸体薄片、扫描电镜和包裹体等资料, 对须三段成岩作用进行了系统分析, 探讨了成岩作用与孔隙度演化之间的关系。在此基础上, 结合地层埋藏史和热演化史研究, 基于效应模拟原则, 即不对具体成岩作用进行模拟, 而是通过地质参数来模拟各种成岩作用的综合叠加结果, 从而建立须三段砂岩孔隙度演化数学模型, 明确砂岩储层致密化过程。研究结果表明: 须三段主要发育岩屑石英砂岩和岩屑砂岩; 砂岩经历压实、胶结、溶蚀等成岩作用, 其中压实作用和胶结作用是主要的破坏性成岩作用, 且一直存在于砂岩储层演化过程中; 溶蚀作用是主要的建设性成岩作用, 且只出现在特定的60~120℃温度窗口。基于对现今砂岩孔隙度与深度关系的观察, 明确砂岩先后经历了压实、胶结作用和溶蚀作用, 以及溶蚀后的压实、胶结作用。因此, 可将孔隙度演化划分为正常压实与胶结阶段、溶蚀增孔阶段和溶蚀后正常压实与胶结3个阶段。此外, 将孔隙度演化分解为孔隙度减小模型和孔隙度增大模型, 这2种模型在孔隙度演化的3个阶段分别叠加, 可得到模拟孔隙度演化的三段式分段函数模型, 进而实现砂岩储层孔隙度演化过程模拟。通过应用该模型对典型砂岩储层孔隙度演化过程的模拟表明, 川西坳陷须三段因压实作用和早期胶结作用影响, 具有早期致密的特点。      

鄂尔多斯盆地延长气田山西组致密砂岩储层特征

根据薄片鉴定、物性测试、压汞实验、X线衍射和扫描电镜分析等,研究鄂尔多斯盆地延长气田山西组致密砂岩储层特征.结果表明:延长气田山西组致密砂岩具特低孔低渗特性,储层的储集空间类型主要为碎屑颗粒内的粒内溶孔和粒间溶孔,次为裂缝.孔喉属细孔—微喉型,排驱压力大,孔隙结构差,孔渗相关性差.压实作用和胶结作用是导致砂岩致密化的主要因素,成岩作用早期的煤系地层有机酸性环境和成岩作用晚期的交代作用加速砂岩致密化,可溶性物质缺乏使得砂岩物性改善受阻.裂隙体系建立是改善储层物性的主要因素和转折点,使得溶蚀作用复强,溶蚀作用是储层优质化的"催化剂",能够提升储层储集油气能力.     

四川盆地复兴地区侏罗系凉高山组致密砂岩储层特征及其主控因素

四川盆地复兴地区侏罗系凉高山组致密砂岩储层近期表现出良好的勘探潜力,以X井和Z井为代表,均获得测试工业油气流。为了进一步明确复兴地区侏罗系凉高山组致密砂岩储层发育特征及控制因素,以该套砂岩为研究对象,通过岩心观察、普通薄片鉴定、扫描电镜观察及综合多种分析测试结果,从岩石学特征、沉积相、物性特征和成岩作用类型等多个方面对研究区目的层进行了精细刻画。研究结果表明,凉高山组致密砂岩储层总体表现为低孔低渗储层,储集空间以原生残余粒间孔发育为主,孔隙半径为10～50μm,喉道宽度为2～10μm。根据成岩作用对储层物性的影响,将压实作用、部分胶结作用归为破坏性成岩作用,溶蚀作用、构造作用和绿泥石的膜状胶结作用归为建设性成岩作用。本次研究明确了三角洲前缘水下分流河道微相最利于凉高山组砂岩储层的发育,而长石的溶蚀作用、构造成因的微裂缝和以绿泥石为胶结物的胶结作用对凉高山组致密砂岩储层的物性具有改善作用,沉积-成岩综合作用是四川盆地复兴地区凉高山组致密砂岩优质储层发育的重要条件。     

塔里木盆地天山南地区古隆起周缘致密砂岩储层特征及主控因素

塔里木盆地天山南地区古隆起周缘砂岩储层发育的主控因素及致密化成因一直制约着该区的增储上产。综合利用薄片和阴极发光观察、物性测试、压汞分析等方法对下白垩统舒善河组-巴西盖组砂岩储层特征进行了研究,明确了制约储层物性发育的主控因素。研究表明：研究区目的层的孔隙度φ多<10%,渗透率k<1×10^-3μm²,是典型的致密砂岩储层,其中辫状河三角洲相砂岩储层的物性和孔隙结构均最好(φ=12.3%,k=60.4×10^-3μm²),扇三角洲相砂岩次之(φ=6.9%,k=1.9×10^-3μm²),滩坝相砂岩最差(φ=6.7%,k=0.34×10^-3μm²);古隆起的演化控制了沉积相的差异,同时也影响了砂岩的成岩作用,辫状河三角洲和扇三角洲沉积环境水动力较强,砂岩颗粒较粗,受胶结作用弱,因此孔隙度和渗透率较高;滩坝相砂岩沉积时远离陆源输入,颗粒较细,水下古隆起的发育在成岩阶段控制了其较高含量的碳酸盐胶结物的形成,堵塞孔...     

致密砂岩储层“甜点”识别及评价方法

四川盆地北部须家河组须四段为辫状河三角洲前缘沉积,砂体极其发育,而因须四段整体埋深大、储层非均质性强、孔隙结构复杂,储层"甜点"识别和综合评价成为制约该区低渗透致密砂岩储层勘探开发的关键。基于大量薄片观察鉴定,结合测井、录井资料,分析了控制特低渗透致密砂岩储层的关键地质因素,提出因子分析法定性识别致密砂岩储层"甜点"模型和定量评价标准,并对四川盆地北部目标区块须四段储层进行综合评价。结果证实:①致密砂岩储层局部存在物性较好的"甜点"区;②因子分析法提取的3个参数因子能定性解释致密砂岩储层特征,准确识别"甜点"段;③因子分析法定量评价结果与四川盆地北部须四段实际勘探开发效果吻合,相对于常规评价方法准确率大幅提高;④川北地区须四段储层可划分为三类,目标区块主要发育Ⅱ类储层,该区块东南部北东向为天然气富集区,是气藏开发的重点区域。      

致密砂岩储层微观孔喉结构及可动流体分布特征：以鄂尔多斯盆地东部神木地区盒8段储层为例

致密砂岩复杂的孔喉结构导致多变的可动流体分布,而微观孔隙结构和可动流体分布又是研究致密砂岩储层的重点。基于核磁共振可动流体测试原理,采用离心试验、高压压汞、扫描电镜、X射线衍射及铸体薄片等方法,建立了神木地区盒8段储层孔隙结构分类标准,明确了3类岩石孔隙结构参数及孔隙、喉道类型,提出了适用于目标储层转换系数的新方法,并定量评价了3类岩石可动流体分布特征。研究结果表明,目标储层中Ⅰ、Ⅱ类岩石孔隙以孔径大于10μm的残余粒间孔和孔径大于1μm的溶蚀孔为主,喉道以缩小型和弯片状喉道为主,孔隙结构参数较好,大孔隙发育程度高、孔喉间连通性好、可动流体赋存量大,大部分可动流体赋存于T₂谱右峰对应的大孔隙中,而左峰对应的小孔隙中可动流体含量低。Ⅲ类岩石孔隙结构参数差、可动流体百分比低、孔喉以晶间孔和管束状喉道为主。目标储层平均转换系数为0.029μm/ms,但Ⅰ、Ⅱ类岩石转换系数小于Ⅲ类,转换后的Ⅰ、Ⅱ类岩石T₂谱的右峰与压汞孔隙半径分布的主峰相对应,而Ⅲ类岩石T₂谱的左峰与压汞孔隙半径分布的主峰相对应。Ⅰ、Ⅱ类岩石孔径大于1μm的孔...     

利用弹性参数识别致密砂岩储层流体性质

鄂尔多斯盆地苏里格气田致密砂岩储层的孔隙结构复杂,储层低孔、低渗、非均质性特征明显,储层流体识别困难。基于偶极声波测井资料,以致密砂岩岩石弹性参数为基础,利用指标法、交会图分析法、支持向量机进行储层流体性质识别的方法研究。结果表明:纵横波时差比、地层压缩系数与泊松比比值、纵波弹性模量差比可以作为气层识别的指标;引入流体敏感度评价参数,优选出能敏感反映储层含气性的弹性参数,如拉梅系数与密度之积、拉梅系数、体积模量、拉梅系数与剪切模量之比、弹性模量,结合支持向量机对流体进行识别,能够提高流体识别精度;对有试气结论的储层样本进行实际分类处理,利用支持向量机判别样本的成功率为92%。通过对苏里格气田的X350井进行实际分类处理,并经过试气结论验证,证明优选能敏感反映储层含气性的弹性参数,结合支持向量机对储层流体进行识别的方法是切实可行的。     

塔里木盆地库车坳陷博孜区块超深层致密砂岩储层裂缝特征及其对油气产能的影响

天然裂缝是深层致密砂岩储层重要的油气运移通道和储集空间,对库车坳陷博孜区块油气产能具有重要意义。利用岩心、薄片、成像测井以及实际生产资料,在明确塔里木盆地库车坳陷博孜区块超深层致密砂岩储层天然裂缝发育特征的基础上,厘定了天然裂缝对油气产能的影响。研究结果表明：库车坳陷博孜区块超深层储层构造裂缝发育,其中主要发育未充填-半充填的高角度剪切缝,局部发育半充填-全充填张性缝,受多期构造运动影响,区内主要发育N-S向和NW-SE向天然裂缝,部分呈近EW向;裂缝是研究区重要的储集空间和渗流通道,通过成像测井资料和试油资料构建了裂缝发育系数和裂缝有效系数用以定量表征裂缝对油气产能的影响,并建立了这两项表征参数和油气产能的定量评价图版,通过验证说明裂缝发育系数和裂缝有效系数可以较好地评价研究区裂缝的有效性,实现了通过裂缝参数对裂缝性储层品质的分类预测。研究成果不仅为研究区油气高效勘探开发提供了地质依据,同时提供了一个致密砂岩储层裂缝对油气产能影响的实例。     

川西坳陷须三段致密砂岩气藏源储特征及成藏模式

川西坳陷须家河组致密气藏已成为拓展油气勘探、发现新储量的重要领域,致密气藏发育特征及其成藏机理成为目前亟需解决的关键科学问题之一。运用地球化学、地球物理和沉积学等分析方法,对须三段源储特征及成藏模式进行了系统分析,对高效烃源岩和优质储层进行了判别和预测,厘定了致密气藏成藏期次和成藏模式。得出以下结论:①须三段发育成熟-高成熟湖相烃源岩,以Ⅲ型干酪根为主,局部偶见Ⅱ₂型干酪根。发育于须三下亚段最大湖泛面附近,泥页岩体积分数在65%以上或者单层厚度较大、且1.50% ≤ w（TOC）≤ 10%时,属于高效烃源岩。②基于砂岩粒度中值识别出4期（S1,S2,S3和S4）优质储层,都属于低孔低渗-特低孔特低渗致密储层,中砂-细砂,粒度分布范围为0.5~0.062 5 mm,厚度一般5~10 m。主要发育于三角洲前缘和前三角洲。③烃源岩生排烃时间持续较长,中侏罗世开始生烃,一直持续至晚白垩世;从晚侏罗世开始排烃,早白垩世达到高峰。优质储层经历早期天然气持续充注和晚期凝析气充注,天然气充注时间要早于凝析气充注时间。形成了"断层垂向输导,先聚集后致密,晚期改造调整"的致密气藏成藏模式。      

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。     

深层、超深层致密砂岩储层成岩相测井定量评价: 以库车坳陷博孜-大北地区为例

博孜-大北地区巴什基奇克组为深层、超深层致密砂岩储层, 岩性致密, 亟需揭示储层品质主控因素, 建立相配套的有利储层测井评价方法。为单井定量评价其成岩相, 充分利用岩心、常规薄片、铸体薄片、扫描电镜等资料, 对博孜-大北地区巴什基奇克组致密储层的岩石学、物性、成岩作用类型和强度、成岩矿物等特征进行了研究, 并在视压实率、视胶结率、溶蚀孔隙含量和成岩综合系数等参数定量计算的基础上, 根据成岩作用强度及其组合特征对储层成岩相分类命名, 划分出中等压实弱溶蚀相、碳酸盐胶结相及压实致密相等不同的成岩相类型。通过薄片等资料与测井资料拟合分析, 建立了成岩综合系数C_g的测井计算模型, 以及定量识别储层成岩相的方法。对X1、Y1等井的测井资料进行了处理, 并通过识别结果与物性分析、铸体薄片等的匹配关系, 验证了方法模型的可靠性。成岩相测井定量表征方法的建立可为有利储层预测提供指导。      

利用GS-LightGBM机器学习模型识别致密砂岩地层岩性

以交会图为代表的传统岩性识别图版无法适用于致密砂岩地层,其主要原因是大部分地层岩性的测井响应特征相似度高,难以基于图版分析被有效识别。LightGBM较传统模式识别模型能更高效地解决问题,为此采用该模型识别致密砂岩地层岩性。由于LightGBM在建模时利用了较多的超参数,导致预测结果难以保证为最优,所以采用GS算法进行优化,进而提出GS-LightGBM。实验目的层为姬塬油田西部长4+5段致密砂岩地层。提出模型的预测能力通过设计两个实验来验证。为突出验证效果,实验中加入SVM和XGBoost作为对比模型。实验结果显示,GS-XGBoost和GS-LightGBM的准确率、F1-score和AUC指标相接近,都最高,但GS-LightGBM的计算时间只有GS-XGBoost的约1/23。实验结果表明,GS-LightGBM模型可在不失精度的情况下,能快速给出预测结果,具备了在致密砂岩地层岩性识别研究上的应用价值和推广性。      

四川盆地须家河组致密砂岩物源体系的控储作用

为明确四川盆地须家河组致密砂岩物源特征及控储作用,运用储层岩石学测试和镜下分析,研究了物源与储层发育的关系及分布,探讨了物源体系的控制因素。研究结果表明,四川盆地须家河组储层具有成分成熟度较低、物性差异性强、以中-细粒为主、主要为溶蚀孔隙和成岩效应存在两面性5个基本特征;物源控制了储层岩石类型的发育范围,平面展布存在差异性,其可溶矿物组分及含量亦有所不同,导致各地区孔隙发育及规模有所不同;西部龙门山和东北部大巴山是须家河组的主要供源区,前者表现为碳酸盐岩岩屑含量相对较高,后者表现为火山岩岩屑含量相对较高。不同时期造山活动强度的阶段性变化使得物源供应强度及类型也随之变化,储层岩石组分差异分化,进而控制储层垂向非均质性。研究成果可以为该区下一步的油气精细勘探提供借鉴。      

基于Adam-神经网络的致密砂岩脆性评价方法:以南堡凹陷高北边坡为例

致密砂岩储层脆性评价对于“甜点”区预测和压裂改造都有重要作用。针对目前脆性评价力学机理不足、脆性矿物组分分析准确性不高的问题，提出了一种考虑岩石力学性质、脆性矿物组分和岩石成熟度的Adam-神经网络脆性综合评价方法。根据南堡凹陷高北边坡27块岩样的三轴力学实验结果，分析了岩石应力-应变曲线和破坏形态得出Rickman脆性指数，根据全岩矿物X-衍射实验分析得到反映成熟度的黏土矿物和反映脆性组分的非黏土矿物的含量，然后以反映力学性质的Rickman脆性指数为目标函数，以黏土矿物和非黏土矿物含量为训练参数，通过改进的Adam算法建立神经网络脆性评价模型，最后用测井曲线验证模型的准确性。研究表明，该地区脆性矿物以石英、长石为主，中等脆性程度，岩石区域各向异性较强，测井动态力学参数计算的脆性指数与模型相吻合。该Adam-神经网络算法结合力学、地质和矿物学因素, 可以快速得到更加准确的区域脆性指数，对指导选井选层，压裂施工都有很好的指导意义。      

不同含油、含水饱和度致密砂岩真三轴力学特征

致密砂岩储层中水、石油或天然气等流体赋存可能会对致密砂岩的力学特征产生影响。选取鄂尔多斯盆地蟠龙地区延长组致密砂岩,利用YSZS-2000型多功能电液伺服岩石真三轴试验机对不同含油和含水饱和度致密砂岩力学特征进行了研究。结果表明:①含油性对砂岩的峰值应力和弹性模量产生弱化作用,表现为峰值应力和弹性模量随着含油饱和度的增大而减小,“准饱和”时峰值应力可下降5.35%,弹性模量可下降11.38%;②含水砂岩根据其吸水特性曲线分为Pa型与Pb型,含水性对砂岩的峰值应力产生弱化作用,饱和时Pa型砂岩峰值应力可下降11.58%,Pb型砂岩峰值应力可下降15.95%;③观察实验后浸油砂岩内部结构发现,油集中分布于砂岩矿物间裂隙,对破裂面产生润滑作用从而降低了砂岩的承载力。本研究成果可以对致密油气的开发提供可靠依据。      

Full waveform inversion based on improved MLQN method

Full waveform inversion( FWI) is a challenging data-fitting procedure between model wave field value and theoretical wave field value. The essence of FWI is an optimization problem,and therefore,it is important to study optimization method. The study is based on conventional Memoryless quasi-Newton( MLQN)method. Because the Conjugate Gradient method has ultra linear convergence,the authors propose a method by using Fletcher-Reeves( FR) conjugate gradient information to improve the search direction of the conventional MLQN method. The improved MLQN method not only includes the gradient information and model information,but also contains conjugate gradient information. And it does not increase the amount of calculation during every iterative process. Numerical experiment shows that compared with conventional MLQN method,the improved MLQN method can guarantee the computational efficiency and improve the inversion precision.     

Study of full waveform inversion based on L-BFGS algorithm

Full waveform inversion is mainly used to obtain high resolution velocity models of subsurface. The size of full waveform inversion will lead to a gigantic computation cost. Under the available computer resource and the limitation of full waveform inversion,the authors propose L-BFGS algorithm as the optimization method to solve this problem. In order to demonstrate the flexibility of the method,three different numerical experiments have been done to analyze the properties of full waveform inversion based on L-BFGS.