三角洲前缘砂体中石油二次运移与聚集过程物理模拟及结果分析

物理模拟是阐明油气二次运移的效率、机理及其在圈闭中的聚集过程的一个重要途径。针对三角洲前缘砂体这种最有利于油气藏形成的砂体类型,设计了石油在多层均质砂层构成的指状非均质储层运移物理模拟实验模型,来考查石油二次运移的通道、效率和速率。实验表明,石油二次运移的通道十分有限,石油在砂状体的最凸出部位进入储层后,主要沿指状砂体中央有限的通道（约5cm宽）由油源向圈闭运移,而且运移速度很快,约1．4cm/min,通道上含油饱和度较低,约16％。当到达顶部的封闭层后,石油开始聚集成藏。这就表明了石油二次运移、聚集成藏具有沿着有限通道快速、高效运移、聚集成藏的特征,揭示了石油运移“高速公路”的存在和油藏形成与大量排烃同步这一成藏规律。     

油气优势运移通道的类型及其物理模拟实验研究

地质分析和物理模拟实验证实地质条件下油气总是沿着浮力最大和阻力最小的的方向和通道运移,形成油气优势运移通道有5种基本模式:级差优势、分隔优势、流向优势、流压优势和断面优势。物理模拟实验结果表明油气运移实际通道只占输导层的1%~10%,但却运输了油气的绝大部分;输导层物性的差异、盖层沉降中心的偏移、流体动力、断层倾角及断层面几何形态控制了油气运移的优势通道;实际地质条件下油气运移所形成的优势通道是上述5种模式综合作用的结果。由于优势通道是大部分油气运移的实际路径,其研究对追踪油气来源、预测有利圈闭有着十分重要的作用。     

渤海湾盆地南堡凹陷油气运移路径模拟及示踪

在油气成藏期分析的基础上, 采用盆地流线模拟技术对渤海湾盆地南堡凹陷成藏关键时刻油气运移过程进行了恢复, 根据原油含氮化合物和成熟度指标对典型油气富集区的油气运移路径进行了示踪.油气运移路径模拟结果表明, 研究区南部凹槽源内和源下油气藏在东营末期(距今24.6 Ma)有一期较小规模运移, 油气大规模运移时期为明化镇中期(距今9 Ma).南部凹槽源上油气藏和北部凹槽源内油气藏在明化镇中期有少量油气运移, 大规模运移时期为明化镇末期(距今2 Ma).目前南部凹槽勘探程度较低, 模拟结果表明其具有较大的勘探潜力.原油地球化学指标揭示在源上油气藏富集区, 对于伸入洼陷中心的油源断层, 油气主要沿断层走向, 向构造高部位及断层面两侧砂体运移; 对于平行洼陷中心的油源断层, 油气主要沿断层倾向向构造高部位运移.在源内油气藏富集区, 油气主要通过有效烃源岩层系内发育的砂体向构造高部位运移.      

石油二次运移物理模拟及运移特征分析

石油二次运移是一个复杂的地质过程,本文通过利用饱和地层水的低孔低渗储层砂岩来进行石油二次运移模拟实验,初步研究了此过程的变化特征。研究表明 :在静水条件下,石油水平运移带的平均含油饱和度达 15 %~2 5 %。运移过程中饱和烃、芳烃及非烃与含油饱和度呈正相关性。在运载层物性相差较小的情况下,运移驱动力是运移效率的主导因素。在孔渗性好的运载层,含油饱和度容易达到稳定。     

沉积盆地石油地质过程和油气运移聚集模拟系统及…

在吸收消化国外先进模型基础上，以信息系统论思想确定了以油气运移聚集为核心的石油地质过程系统边介界及主要事件；研制开发了沉积盆地油气运移聚集计算机模拟系统，该系统主要由４大部分构成：参数输入部分，模型主部件，中间数据链，成果输出部分，模型主部件包括原邕厚度恢复模型，沉积压实，异常导层压力演化模型，成烃模型，油气运移聚集模型。系统在中国东部的渤海湾盆地，西部酒西盆地得到广泛应用检验，取得了满意的集模型     

沉积盆地石油地质过程和油气运移聚集模拟系统及其应用

在吸收消化国外先进模型基础上，以信息系统论思想确定了以油气运移聚集为核心的石油地质过程系统边界及主要事件；研制开发了沉积盆地油气运移聚集计算机模拟系统。该系统主要由４大部分构成：参数输入部分、模型主部件、中间数据链、成果输出部分，模型主部件包括原始厚度恢复模型、沉积压实、异常地层压力演化模型、成烃模型、油气运移聚集模型。系统在中国东部的渤海湾盆地、西部酒西盆地得到广泛应用检验，取得了满意的效果。     

碳酸盐岩裂缝介质中微观二维油水运移聚集物理模拟实验研究

裂缝是碳酸盐岩中流体流动最主要的通道和重要的储集空间。碳酸盐岩裂缝介质中的油水运移和聚集过程研究是我国的一个研究热点,也是一个国际性难题。利用物理模拟实验来研究碳酸盐岩裂缝中的油气运移是一个新的尝试。实验利用碳酸盐岩裂缝岩心制作成薄片模型,在薄片模型中进行油驱水实验来模拟运移过程。实验结果表明：①流体平面流动路径有单一式／平行式、斜交式和网络式三种路径;在通道内流体运移形态有连续式、分段式及连续一分段式三种;油水驱替前缘呈现活塞式、绕流式和脉冲式三种形式。②流体流动形态随流体压力、饱和度、裂缝结构、润湿性等因素的变化而变化。这些因素之间相互影响,交叉作用。流体压力和流量,流体压力和流体速率有条件呈现相关关系;流体速率不仅与压力相关,而且与裂缝发育的角度和宽度有关,与压力梯度夹角较小的宽裂缝内的流体速率较高,反之较低。     

郯庐断裂南段糜棱岩波速变化及油气地质意义

为探索深部无机成因天然气（CO2等）的封盖条件，特选定构造滑脱带韧性断层岩（糜棱岩）作为对象，采用超声波方法，对糜棱岩的波速进行了测试和计算。结果表明，糜棱岩波速与岩石组构，构造应力及成藏条件之间有着密切的关系。波速与孔隙程度呈反相关（VPZ=5.96-0.89φ），波速与其密闭性之间有着很好的相关性。岩石表面出明显的各异性，最小波速方向为油气的封闭方向，而最大波速方向为油气运移的有利方向。     

地震泵抽吸作用与油气运聚成藏物理模拟

地震泵抽吸作用是在断裂活动开启过程中,引发流体进入断裂带,并发生垂向运移的作用方式。在裂隙递进扩张形成优势裂隙并进一步发展成大的断裂面的演化过程中,地震泵抽吸作用发生,围岩中的流体在相对负压抽吸作用下进到断裂带中,之后主要在构造应力和异常高孔隙流体压力的共同作用下向上运移,并向着邻近断裂的封闭程度差、体积大、物性好的储层中充注运移,运移效率远远高于达西流和扩散流。断裂周期性破裂活动的特征决定了油气沿断裂的垂向泵吸运移呈周期性、间歇性和脉动的特点,同时也决定了油气易于在断裂错开的最新层位聚集成藏。通过克拉2气田天然气运聚成藏过程物理模拟实验结果表明,紧邻圈闭的盐下断裂为有效的天然气运移通道,穿盐断裂为无效的天然气运移通道,天然气在地震泵抽吸作用下沿断裂运移速度快、效率高,在断裂活动的短时间内可以大规模运聚成藏。     

用角点网格模型表达地质模型的剖析及在油气成藏过程模拟中的应用

在三维模型表达中,相对于PEBI、径向(Radial)网格而言,角点网格是目前油气田开发研究比较通用的一种三维模型。它在表达复杂断块、油藏非均质性上较为突出。在油气勘探研究中,一般使用常规的面模型来进行各种定量模拟评价,这对于精度要求越来越高的油气成藏过程定量模拟与分析而言,显得精度不够。因此,基于角点网格模型的油气成藏过程的算法研究和应用在勘探评价中显得尤为重要。探讨了角点网格模型的空间信息与属性信息的管理与表达优势,讨论了如何将传统的面模型模拟算法改进成新的角点模型,研究了相应的算法,分析了其中的主要难点及解决方案,其中包括多尺度空间加密、角点网格结构及表达模型的优势、各单元网格岩性属性提取与使用、烃源岩厚度分配、运移网格间的匹配关系等问题,从三维表达、五史(构造史、热史、生烃史、排烃史及运聚史)所遇到的主要问题及解决方案进行了剖析。     

双重介质中核素迁移模型的解析解及其应用

给出了具有单裂隙的双重介质中，裂隙一端有分时注入源情形下的迁移模型的解析解及一些简化条件下的解析解，并利用解析解研究了核素在双重介质中的迁移问题。     

缝洞型油藏大尺度可视化水驱油物理模拟实验及机理

缝洞型碳酸盐岩油藏由于其缝洞组合关系的复杂性,使得储层流体的渗流规律有别于常规油藏。根据某油田奥陶系缝洞型碳酸盐岩的实际情况设计制作了大尺度可视化物理模型,并按照现场实际设计了二注三采的实验井网及注采方案,以应用物理模拟实验来研究缝洞型碳酸盐岩油藏的开发特征及油井生产规律。结合实验结果,利用J.Cruz-Hernández建立的数学模型对生产数据进行拟合,以研究缝洞型碳酸盐岩油藏中流体的渗流机理,J.Cruz-Hernández数学模型中的空间系数和流动速度对采收率影响较大,提出模型的改进应考虑重力分异作用、溶洞比例等影响因素。     

砂岩孔隙介质内天然气运移的微观物理模拟实验研究

采用真实的砂岩微观模型,通过与实际地质状况较为相似条件下的气驱水运移实验模拟天然气在砂岩孔隙内的二次运移,直接观察了天然气在砂岩孔隙、喉道内运移的过程和特征,在此基础上,分析和探讨了真实砂岩孔隙介质中天然气的微观运移机理。研究发现,天然气运移路径的形态通常迂回曲折,表现复杂的分支状特征,而且气体只沿毛细管阻力最小的运移路径向前运移;受真实砂岩孔隙结构的非均质性和运移动力变化的影响,天然气运移的速率不均一,呈现出跳跃式的运移方式;在孔喉比相差较大的亲水介质中,气体的卡断现象较为普遍,卡断增加了气体运移的阻力,对天然气运移十分不利;外界突发性的振动能够增加天然气运移的有效性。     

裂隙介质中流速及倾斜度对四氯乙烯的运移影响研究

文章选用四氯乙烯（PCE）为代表性重非水相液体（DNAPL）,采用透射光法监测PCE在单裂隙介质中的运移过程和形态分布,探究流速及裂隙面倾斜度对PCE运移分布行为的影响。结果表明,单裂隙介质中PCE呈团块状脱离注样针,并在运移过程中呈近椭圆状。地下水流速越大,初始面积Fs越大,近椭圆的PCE离心率e越小;裂隙面倾斜度越大,初始面积Fs越小,近椭圆的PCE离心率e越小。不同流速或倾斜度条件下,入渗稳定后的PCE团块面积与离心率均明显下降。地下水流速及裂隙面倾斜度的增大对于PCE纵向运移具有促进作用,使PCE污染物前端锋面运移速率增大,在相同时间内更快运移到裂隙底部。PCE入渗停止后,流速增大促使污染源区PCE饱和度降低,使饱和度峰值随水流速度增大而减小;倾斜度增大抑制污染源区PCE饱和度降低,使饱和度峰值随倾斜度增大而增大。     

基于转移概率随机模拟的DNAPL运移二维和三维数值模拟对比研究

非均质介质的空间维度变化对重非水相流体（DNAPL） 的运移具有重要的影响。在充分考虑地质体的空间连续 性、不对称性以及各向异性等特征的基础上,采用基于马尔可夫链的转移概率（transition probability） 模型来构建非均质 随机场。该文通过TMVOC-MP软件来模拟DNAPL在非均质介质中的运移规律,探讨非均质随机场的水平空间连续性、 空间维度变化以及侧向运移过程对DNAPL运移的影响。结果表明,介质的水平空间连续性越好,DNAPL在水平方向的 迁移范围越大,在垂向的迁移范围越小;相比于三维模型,二维模型中DNAPL在水平方向的展布更大、在透镜体上的蓄 积量更多,在实际应用中以二维模型代替三维模型会加大模拟结果与实际污染情况之间的误差;侧向运移过程削弱了单 个平面的非均质性对DNAPL运移的控制,当存在侧向运移时,DNAPL绕过透镜体所运移的距离以及在透镜体上的蓄积 量会相应减小。     

八面河油田油气运聚、成藏模式探讨

八面河油田原油中吡咯类化合物及与其具有类似骨架的杂原子芳烃—二苯并噻吩、二苯并呋喃等具有较为明显的运移分馏效应 ,指示八面河断裂构造带中北部断裂、构造较为发育地带为主要油气注入点 ,绝大部分油气自主要注入点沿地层上倾方向作侧向运移 ;广北斜坡带运移分馏效应不太明显 ,反映各油气单元间连通性较差及油源、油气运聚成藏过程较为复杂 ;滩海一带原油具有较强的运移分馏效应 ,指示原油具有非原地性 .含氮化合物运移分馏效应反映 ,断层、不整合面为八面河油田油气运移的主要通道 ,牛庄、广利洼陷为八面河油田可能的油源区 ,反映绝大多数油气主要来自正常生油门窗内的成熟烃源岩 .     

Stress-Dependent Fluid Flow and Permeability in Fractured Media: from Lab Experiments to Engineering Applications

Summary. Permeability is a physical property in rocks of extreme importance in energy engineering, civil and environmental engineering, and various areas of geology. Early on, fractures in fluid flow models were assumed to be rigid. However, experimental research and field data confirmed that stress-deformation behavior in fractures is a key factor governing their permeability tensor. Although extensive research was conducted in the past, the three-dimensional stress-permeability relationships, particularly in the inelastic deformation stage, still remain unclear. In this paper, laboratory experiments conducted on large concrete blocks with randomly distributed fractures and rock core samples are reported to investigate fluid flow and permeability variations under uniaxial, biaxial and triaxial complete stress-strain process. Experimental relationships among flowrate, permeability and fracture aperture in the fractured media are investigated. Results show that the flowrate and stress/aperture exhibit “cubic law” relationship for the randomly distributed fractures. A permeability-aperture relationship is proposed according to the experimental results. Based on this relationship, stress-dependent permeability in a set of fractures is derived in a three-dimensional domain by using a coupled stress and matrix-fracture interactive model. A double porosity finite element model is extended by incorporating such stress-dependent permeability effects. The proposed model is applied to examine permeability variations induced by stress redistributions for an inclined borehole excavated in a naturally fractured formation. The results indicate that permeability around underground openings depends strongly on stress changes and orientations of the natural fractures.     

松辽盆地三肇凹陷青一段多边形断层的发育及其油气地质意义

松辽盆地青一段发育大量密集分布的小型张性断层系,其成因一直以来颇受争议。本文选取松辽盆地三肇凹陷为研究区,通过新连片三维地震剖面精细解释及沿层相干切片分析等手段,详细描述了三肇凹陷青一段密集张性断裂系统的剖面和平面特征,提出:1青一段张性断裂系主体为非构造成因的多边形断层,其成因可能是由青山口组青一段泥岩超压幕式排烃破裂所导致,同时盆地构造反转活动对断层发育特征具有重要影响;2凹陷内多边形断层主要发育于嫩江组沉积末期,明水组沉积末期盆地强烈构造反转致使早期形成的多边形断层再活动,且对部分多边形断层的发育进行改造;3多边形断层起到沟通青一段烃源岩和分别位于其上部与下部的葡萄花、扶杨2个油气储层的作用,是凹陷内油气成藏的重要运移通道;4嫩江组沉积末期,超压使油气通过多边形断层从青一段短距离向下部扶杨储层"倒灌"运聚成藏;明水组沉积末期,超压导致油气沿重新开启的多边形断层向上部葡萄花储层或向下部扶杨储层运移聚集形成油气藏,同时垂向延伸较长的多边形断层对下部扶杨油藏可能具有一定的破坏作用。     

静水条件下背斜圈闭系统石油运移和聚集模拟实验及机理分析

静水条件下背斜圈闭系统石油运移和聚集的模拟实验表明：（1）不同砂层组合方式的背斜圈闭系统中，油的运移方向、路径和通道不同，其中，均质和反韵律砂层组成的背斜圈闭系统油的运移方向、路径和通道比较简单，而正韵律组成的背斜圈闭系统中油的运移方向、路径和通道比较复杂；（2）油的充注速率对油的运移方向、路径和通道具有重要的影响，当充注速率较小时，油仅在一些渗透率较高的砂层中运移，当充注速率较大并超过渗透率较高的砂层的运载能力时，则油可以进入一些渗透率较低的砂层；（3）运载层的岩性组合和渗透率级差以及油充注速率和充注方向等对油气运移的散失量和运移效率产生重要的影响，一般来说，反韵律砂层组成的背斜圈闭系统中油的运聚效率较高，均质砂层组成的背斜圈闭系统次之，而正韵律砂层组成的背斜圈闭系统中油的运聚效率比较低；（4）油的运移形式表现为跳跃和脉动的特点。