基于多孔介质弹性理论的碳酸盐岩地层超压预测

碳酸盐岩地层超压预测目前仍然是国内外研究的难点问题。碎屑岩超压预测方法均是建立在明显的超压测井、地震宏观响应规律基础上的经验关系,这些经验性方法不适用于因岩性致密使得超压地球物理响应微弱的碳酸盐岩地层。通过碳酸盐岩样品超压岩石物理模拟实验,分析了在应力-孔隙压力共同作用下岩石中声波速度、弹性参数的变化规律;基于多孔介质弹性理论和广义胡克定律推导并建立了表征孔隙压力与岩石弹性参数定量关系的理论模型,即多孔介质弹性理论的超压预测量化模型。以川东北地区典型碳酸盐岩超压钻井为例,开展了碳酸盐岩地层超压预测应用研究:针对碳酸盐岩地层选择油气水测井综合解释模型获取岩石物性参数;利用Voigt-Reuss-Hill平均模量模型计算岩石基质体积模量,利用Wood模型和Patchy模型计算孔隙流体体积模量,利用BISQ模型计算岩石骨架体积模量,然后通过多孔介质弹性理论量化模型预测超压。预测结果显示预测压力与钻杆实测压力(DST)吻合较好,与泥浆密度换算压力和随钻监测压力变化趋势相近,表明这种基于多孔介质弹性理论的超压预测量化模型是一种解决碳酸盐岩地层超压预测的新途径。     

烟台市水文地质条件与含水层电性特征分析

在前人取得的水文地质资料的基础上,以水文地质调查、物探勘查、综合分析研究为手段,对烟台市水文地质条件进行了详细的分析研究,根据含水层岩性及地下水类型将研究区划分为松散岩类孔隙含水岩组、碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组、碳酸盐岩类岩溶含水岩组、喷出岩类孔洞裂隙含水岩组和岩浆岩、变质岩类裂隙含水岩组。依据地形地貌及岩性构造差异,将研究区划分为山地丘陵和滨海平原2个典型区,分别描述地下水的补给、径流、排泄条件。含水岩组的电性特征与地下水的赋存介质有关,根据赋存介质的不同将研究区地下水类型分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三类,并分别总结其电性特征。该文对烟台市含水岩组进行划分,总结不同含水层电性特征,为水资源的进一步开发利用提供科学依据。     

松辽盆地大庆长垣南缘四方台组砂岩型铀矿碳氧同位素特征及铀成矿意义

为进一步探讨松辽盆地大庆长垣南缘四方台组砂岩型铀矿的成岩环境、铀沉淀机制及成矿机理,通过钻井岩心观察,岩石薄片,含铀砂岩碳酸盐胶结物碳、氧同位素分析,对研究区砂岩岩石类型、碳酸盐胶结物类型、成岩阶段以及碳、氧同位素特征进行了系统研究。结果表明:含铀砂岩岩石类型为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩,碳酸盐胶结物可分为3个期次,以第一和第二期次为主,胶结物包括方解石、铁方解石,见极少量含铁白云石。δ13C_PDB值为-22.45‰~-13.65‰,平均值为-18.33‰,δ18O_PDB值为-17.56‰~-9.46‰,平均值为-13.52‰,揭示有一定有机质参与;古盐度Z值介于75.98~90.97之间,为淡水沉积;古温度介于67.31~94.92℃之间,结合以上岩石特征、胶结物类型及成岩作用判定成岩环境处于早成岩—中成岩阶段A期。综合分析认为:早成岩阶段砂岩的压实、胶结作用使含铀砂岩孔隙度减小,抑制含氧富铀流体运移;随着成岩作用进行,埋藏深度增加,有机质成熟度升高发生热脱羧基作用,与压实作用产生的吸附水形成酸性溶液对长石、碳酸盐胶结物等进行溶蚀形成次生孔隙,增大砂岩孔隙度,促进含氧富铀流体下渗运移,下伏油气由断裂向上逸散,为地层提供还原剂,使铀在四方台组底部大规模沉淀和富集。      

基于CT扫描红层砂岩孔隙多标度分形维数的确定方法

岩石作为一种典型的多孔介质,其内部孔隙结构、形态特征极为复杂,运用常规线性系统内参数描述较为困难,因而采用非线性系统内分形维数这一参数来定量表征孔隙结构的非线性分布特征较为合适。岩石内部孔隙结构分布具有统计意义上的分形特征,因此分形维数的确定对于定量表征孔隙结构分布规律,以及揭示岩石各种力学行为与物理力学指标有着重要意义。将图像处理与阈值分割、分形理论和数理统计相结合,针对CT扫描切片图像,三维重建孔隙结构空间分布模型,计算Hausdorff测度空间下孔隙结构分布盒维数与集束维数。同时,针对孔隙结构空间分布复杂程度的定量表征,提出体素盒维数与圆柱体空间集束维数假想,并通过多种数理统计方法进行假设检验。最后,指出孔隙结构分布是一种多标度分形模型,仅仅单个维数无法描述其全部细节特征,需采用多重分形谱来更为全面表征孔隙分布的细观特征。研究结果表明,Hausdorff测度空间下的平面盒维数可较为全面表征平面孔隙分布特征,但对于针对灰度CT图像构建的体素盒维数可替代传统意义下定义的盒维数,在细观尺度下能更可靠、准确、全面地定量表征孔隙体积分布规律; 集束维数实质是用来定量表征孔隙位置分布规律,若等于欧氏维数,则表明孔隙位置分布具有随机性。      

压力及温度对碳酸盐岩声波速度与频谱特征的影响实验

碳酸盐岩声波传播特征具有重要的应用价值,系统性地分析流体类型、流体压力、温度及围压对碳酸盐岩声波速度与频谱特性影响的研究仍需加强。选取四川盆地合川-潼南地区灯影组缝洞碳酸盐岩,开展了不同条件下的声波透射实验,分析了围压、孔隙压力、压力差、温度及流体类型对碳酸盐岩样品声波速度的影响及不同条件下透射声波的主频特征。研究结果表明：饱和地层水时声波速度对压力变化的敏感度较饱和氮气时低。压力变化过程中,声波速度变化幅度与岩样孔隙度为正相关关系。实验温度范围内,随着温度逐渐升高,饱和地层水、氮气岩心纵波速度、横波速度均小幅降低。当差应力较低时,通过改变孔隙压力来改变差应力的方式对应的声波速度大于通过改变围压来改变差应力方式对应的声波速度,当差应力较高时,结论相反。相同差应力条件下,声波速度对围压变化较孔隙压力变化更为敏感。定围压变孔隙压力与定孔压变围压曲线所对应的2条声波速度-差应力关系曲线的夹角及斜率差可定性反映岩样动态Biot有效应力系数相对大小。随着差应力增大,孔隙压力对有效应力的贡献逐渐降低。随着孔隙压力增大,纵波主频幅值、横波主频幅值均逐渐下降,随着围压增大,纵波主频幅值、横波主频幅值均...     

基于数字岩心技术的岩石孔渗特征研究: 以海外J油田孔隙型碳酸盐岩油藏为例

走向海外是解决我国能源安全问题的必由之路。但海外油气藏评价往往缺乏第一手岩心资料, 使得储层孔隙结构和渗流规律认识不清, 影响评价效果。以海外J油田孔隙型碳酸盐岩油藏为例, 应用数字岩心技术开展油气藏孔渗特征研究。①以不同流动单元的铸体薄片图像作为输入数据, 经过中值滤波和阈值分割预处理后, 基于马尔科夫链蒙特卡洛数值重构算法构建数字岩心; ②分析孔喉分布、孔喉连通性、孔隙度特征; ③基于格子玻尔兹曼模拟方法开展单相和油水两相流动模拟, 计算数字岩心的绝对渗透率和相对渗透率曲线。结果表明, 构建的三维数字岩心能够刻画不同流动单元孔隙型碳酸盐岩的孔喉半径分布及孔喉连通程度的差异化特征。数字岩心孔隙度与铸体薄片孔隙度吻合度高, 数字岩心渗透率与真实岩心渗透率存在较好的正相关关系, 且符合真实岩心所属的流动单元。油水两相稳态流动模拟计算的相对渗透率曲线体现了不同流动单元的两相渗流能力差异, 可作为数值模拟输入条件, 以及估算油藏采收率。数字岩心分析与物理实验结果吻合良好, 证明了该方法的可靠性。为岩心资料稀缺条件下油气藏表征和渗流特征分析提供新的思路, 对油气藏精细描述具有重要的参考价值。      

喀斯特地区不同岩土组构对岩溶碳通量的影响

我国南方喀斯特地区岩石裸露率高、土层浅薄且分布不均,这种特殊的岩土组构如何影响水文过程对于准确估算岩溶碳通量具有重要意义。水化学径流法是计算流域尺度岩溶碳通量的常用方法,其中流域面积和流量作为2个重要参数在喀斯特地区往往难以准确获取。在普定喀斯特生态系统观测研究站设计了一组岩土比(1:1和4:1)和一组土层厚度(5,20,100 cm)共计5种岩土组构的模拟试验场。通过一个完整水文年的流量和水化学监测,定量研究了岩石裸露率和土层厚度对水文过程以及岩溶碳通量的影响。研究结果表明,5个模拟试验场岩溶碳通量平均值为(17±3) gC/m2/a,受渗漏量控制,雨季(5-10月)约占95%;岩石裸露率(2组岩土组构之间)对渗漏量的影响可达14%,且随着岩石裸露率增加,入渗系数也相应增加;土层厚度对渗漏量的影响仅在1%~2%之间。此外,对8个野外流域观测数据的分析发现,入渗系数与岩溶碳通量的相关性最为显著,说明入渗系数是喀斯特地区不同岩土组构地质背景影响和控制岩溶碳通量的主要因素,同时这种影响可能随降雨量变化而变化,即入渗系数并非常数。      

淄博市淄川区饮用天然矿泉水赋存条件与形成机理研究

淄博市淄川区饮用天然矿泉水按照含水层性质可划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和岩浆岩类构造裂隙水3大类。区内29眼井泉监测点饮用天然矿泉水检测结果显示,研究区存在锶型、锂型和锶锂复合型3种类型矿泉水。从水岩作用角度分析了矿泉水中锶和锂的来源,认为研究区广泛分布寒武纪碳酸盐岩,石灰岩尤其是鲕状灰岩中丰富的锶元素,是锶矿泉水形成主要的物源条件之一;地下水沿灰岩裂隙岩溶运动为矿泉水的形成创造了重要的水动力条件;研究区腐殖质经低矿化近中性的大气降水淋滤后,形成富含腐殖酸的偏酸性溶液入渗地下,对地下岩层产生溶解、溶滤作用,随着溶解过程的进行,岩石中的锶元素大量进入地下水中。     

渤中19-6孔店组砂砾岩孔隙结构和渗透率估算模型

渤中19-6砂砾岩孔隙结构复杂,为提高渗透率的估算精度,需要从孔隙结构入手,找到与渗透率相关性最好的孔隙结构因素。以43块孔店组砂砾岩的孔隙结构和渗透率为研究对象,利用岩石铸体薄片确定发育的孔隙类型,通过高压压汞获取孔喉分布特征和孔隙结构参数。结合孔隙类型和孔隙结构参数分析孔隙结构和渗透率的关系,建立了基于孔隙结构参数的渗透率评价模型。研究表明,不同类型溶蚀孔隙的孔隙结构存在差异,粒内溶孔的孔隙结构最好,胶结物溶孔的孔隙结构最差。溶蚀孔隙类型发育不同,物性差异较大,以粒内溶孔为主且不发育胶结物溶孔的岩样物性最好。不同孔隙结构因素对渗透率控制程度不一致,其中基于孔喉大小、连通、配比和几何形状这4种因素建立的渗透率模型精度最高。渤中19-6气田孔店组砂砾岩粒内溶孔具有较大的孔喉半径和较好的连通性是促使该类岩石储集和渗流能力均较好的主要原因。平均孔喉半径、退汞效率、平均孔喉体积比和分形维数适用于估算孔隙结构复杂且(特)低孔渗的砂砾岩储层渗透率,以期为渤海湾盆地渤中凹陷砂砾岩储层的渗透率评价提供技术支持。      

高密度电阻率法在山东泰安地区抗旱打井工程中的应用

山东省泰安地区地下水类型主要为松散类孔隙水、变质岩火成岩裂隙水及碳酸岩裂隙岩溶水三大类。通过分析不同水文构造单元地质特征,采取不同的物探方法,测量岩石的电阻率差异分析推断其富水性,研究确定富水层位并通过钻探工程验证实现地质找水。在2010—2011年山东泰安地区抗旱打井工程中,利用高密度电阻率法在解决地质找水方面取得了重要成果。     

南漳保康两县碳酸盐岩崩塌发育特征及影响程度分区

近年来，南漳保康两县碳酸盐岩分布区崩塌频发，造成严重人员伤亡与经济损失。基于两县1:5万地灾详查的32处碳酸盐岩崩塌资料，从时空分布、规模特征、发育层位、构造部位及破坏模式等角度分析了崩塌发育特征，据此将其概括为5种类型。然后，以相关影响程度分区理论为指导，采用软件将两县碳酸盐岩分布区按崩塌影响程度分为直接影响区与非直接影响区，并针对各分区特征提出了相应的崩塌防治建议。最后，选取保康县汤池峡崩塌为典型实例，基于崩塌发育特征提出了针对性较强的防治措施。该成果可系统深入地揭示同类型崩塌或隐患点的发育特征并指导其早期识别与防范工作，对提高崩塌防灾减灾工作认识具有现实意义。      

影响碳酸盐岩比溶蚀度、比溶解度因素探讨

文章在研究碳酸盐岩的化学成分、矿物成分和结构等特征的基础上，建立了广西碳酸盐岩比溶蚀度、比溶解度的数学地质模型。     

四川盆地长宁构造地区龙马溪组页岩孔隙结构及其分形特征

以四川盆地长宁构造地区古生界下志留统龙马溪组页岩为例,利用低压氮气吸附测试手段和分形法理论,分析了页岩的孔隙结构参数及分形维数,结合有机质含量和矿物组成分析,研究了页岩孔隙结构特征及其分形特征的影响因素。结果表明:龙马溪组页岩孔隙结构复杂,孔隙主要以两端开口的圆筒状孔、墨水瓶状孔等开放性孔为主,孔径主要在1~10nm之间,孔径主峰位于1.86nm附近;页岩平均孔径在1.807~4.343nm之间,与w(TOC)、石英含量呈负相关,与黏土矿物含量呈正相关,其中w(TOC)对其影响显著;页岩总孔容在0.010 76~0.025 04cm3/g之间,比表面积在5.416~25.958m2/g之间,页岩总孔容、比表面积与w(TOC)、石英含量呈正相关,与黏土矿物、碳酸盐含量呈负相关;页岩具有双重分形特征,大孔隙分形维数D₁为2.091 8~2.653 7,小孔隙分形维数D₂为2.724 8~2.857 5,说明大孔隙结构的复杂程度大于小孔隙;页岩孔隙的分形维数与比表面积和总孔容呈正相关,而与平均孔径呈负相关;与w(TOC)、石英含量呈正相关,与黏土矿物、碳酸盐含量呈负相关,其中w(TOC)、石英和黏土矿物含量对页岩孔隙结构复杂性影响较大。      

武汉两湖隧道岩溶水系统结构及水循环规律

武汉市两湖隧道是国内最长、世界规模最大的城市湖底隧道,其东湖段穿越岩溶区,识别其岩溶水系统结构对隧道建设和运营安全具有重要意义。为查明区内岩溶水系统结构及水循环特征,综合利用地质及水文地质勘探、水文地球化学分析等方法刻画了岩溶含水系统边界,总结了岩溶发育规律,识别了洞穴沉积物来源,分析了岩溶水与孔隙水和地表水之间的水力联系,探讨了岩溶水循环模式。结果表明：研究区可划分为南北2个岩溶含水系统,北段岩溶含水系统的岩溶发育程度强于南段岩溶含水系统,北段和南段岩溶含水系统由断层带连通而具有统一的水力联系。洞穴沉积物主要来源于第四系残积层和洞穴围岩风化。第四系冲洪积层孔隙水与下伏岩溶水的水力联系较弱,而第四系残积层孔隙水与下伏岩溶水的联系紧密。本研究利用多种技术方法精细刻画湖底隧道的岩溶水系统结构,可服务于隧道工程的涌突水风险评价和安全施工。     

Geologic Features of Wangjiatun Deep Gas Reservoirs of Volcanic Rock in Songliao Basin

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷａｎｇｊｉａｔｕｎｇａｓｐｏｏｌｉｓｌｏｃａｔｅｄａｔｔｈｅｎｏｒｔｈｐａｒｔｏｆＸｕｊｉａｗｅｉｚｉｉｎＳｏｎｇｌｉａｏｂａｓｉｎ(Ｆｉｇ .1 ) .Ｄｒｉｌｌｉｎｇｓｔａｒｔｅｄｉｎ 1 995 .Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｇａｓｆｌｏｗｈａ     

鄂尔多斯盆地高桥地区本溪组砂岩储层微观孔隙多重分形特征

选取鄂尔多斯盆地高桥地区上古生界本溪组11块砂岩样品,基于岩石薄片及扫描电镜分析储层岩性特征及孔隙结构特征,引入多重分型理论,对砂岩样品核磁共振T₂分布数据进行了研究,探讨了砂岩储层孔隙多重分形特征,并分析了多重分形参数与砂岩孔隙结构参数、矿物组成及砂岩物性参数之间的关系。结果表明:本溪组砂岩多为石英砂岩及岩屑石英砂岩,石英体积分数63%~85%,平均71.45%;岩屑体积分数3%~17.5%,平均10.91%,不含长石,胶结物以高岭石（φ_B为3%~10%,平均6.3%）及碳酸盐（φ_B为0~9%,平均5.65%）为主。储层孔径分布具有多重分形特征,多重分形参数D_min-D_max介于1.16~1.83、D_min/D_max介于2.73~6.92、Δα介于1.37~4.33。研究表明,f（α）-α多重分形奇异谱及q-D_q广义多重分形参数均可用于定量评价储层。多重分形参数与石英含量及岩屑含量分别呈微弱正相关及负相关关系,与填隙物含量呈明显负相关关系。多重分形参数大小与储层渗流能力密切相关,随着渗透率不断增大,多重分形参数表现为先增大、后减小的趋势,因此,并非非均质性越小,储层越好,大量晶间孔的发育可降低储层非均质性,但也会大大制约储层渗流能力。相对较大孔隙发育,且未经过强烈压实、胶结等成岩作用改造,储层非均质性较弱的储层是油气勘探的有利区域。      

辽东半岛南部早古生代馒头组—冶里组沉积盆地演化

辽东半岛南部早古生代地层发育,其中馒头组—冶里组的沉积过程,具有完整的陆源碎屑岩—碳酸盐岩堆积特点。从层序划分、沉积环境演化、古气候变迁等方面分析,馒头组—冶里组反映了一个完整的碳酸盐岩台地的发展过程,可划分出准备阶段（形成碎屑岩垫板）、生长—发育阶段（形成碳酸盐岩缓坡）及衰亡阶段（发育白云岩盖层）。     

Geologic Features of Wangjiatun Deep Gas Reservoirs of Volcanic Rock in Songliao Basin

Wangjiatun gas pool is located at the north part of Xujiaweizi in Songliao basin. Commercial gas flow has been found in the intermediate and acid volcanic rock of upper Jurassic - lower Cretaceous, which makes a breakthrough in deep nature gas prospecting in Songliao basin. The deep natural gas entrapment regularity is discussed in the paper by the study of deep strata, structure and reservoir. Andesite, rhyolite and little pyroclastic rock are the main reservoirs. There are two types of volcanic reservoir space assemblage in this area: the pore and fissure and the pure fissure. Changes had taken place for volcanic reservoir space during long geologic time, which was controlled by tectonic movement and geologic environment.The developed degree of reservoir space was controlled by tectonic movement, weathering and filtering, corrosion and Filling. There are three types of source- reservoir-caprock assemblage in this area: lower source- upper reservoir model,upper source - lower reservoir model and lateral change model. Mudstone in Dengluoku formation and the compacted volcanic rock of upper Jurassic - lower Cretaceous are the caprock for deep gas reservoirs. Dark mudstone of deep lacustrine facies in Shahezi formation and lower part of Dengluoku formation are the source rock of deep gas. It can be concluded that deep gas pools are mainly volcanic lithologic reservoirs.     

基于μCT技术的白鹤滩库区致密砂岩孔-裂隙三维成像特征研究

微焦点X射线CT扫描(μCT)技术作为实现岩石内部孔-裂隙结构可视化最有效的方法之一,仍需进一步探究其在致密砂岩孔-裂隙三维成像应用中的有效性。以白鹤滩水电站坝址区致密砂岩为例,通过超高精度μCT技术与分割算法,探究了不同扫描精度下试样的孔-裂隙三维成像特征,并进一步结合扫描电子显微镜(SEM)测试分析了其对获取关键结构信息的影响。结果表明：交互式阈值法和Top-hat组合的分割法可更精细化的提取致密砂岩孔-裂隙信息,其中交互式阀值法适用于较大孔-裂隙提取,Top-hat法适用于微小裂隙提取;致密砂岩结构中微小孔隙、微裂纹十分发育,且孤立孔隙较多;0.62μm相对于1.5μm的扫描分辨率呈现了更加清晰的孔隙网络模型,但由于纳米级的测试范围受限,关键结构信息特征可能被放大化;当扫描分辨率大于2μm时,关键微结构信息可能被忽略。因此,在致密砂岩孔-裂隙三维特征研究中,应采用较高的扫描精度并进行多区域信息采集,以有效的揭示关键微结构特征,这一基础性工作为进一步有效地揭示致密岩石结构演化信息提供了支撑。     

印度尼西亚方程的改进及其在大庆长垣低孔渗储层的应用

针对大庆长垣F油层储层具有孔隙度小、渗透率低、泥质含量高、微孔隙发育、束缚水饱和度高等特点,通过理论和实验分析长垣F油层低孔、低渗储层的主要导电因素,得出泥质附加导电和束缚水导电是该区F油层的低孔、低渗泥质砂岩储层的重要导电因素.考虑束缚水和可动水导电路径不同,基于三水导电模型的推导原理,建立混合水等效电导率方程;依据该区矿化度较低和含泥高的储层特征,对适用于淡水高泥储层的印度尼西亚方程进行改进,用混合水等效电导率代替原方程中的地层水电导率,建立长垣地区F油层低孔低渗泥质砂岩含水饱和度模型.利用岩心分析数据和常规测井资料,采用多元回归法确定长垣F油层饱和度模型中的泥质体积分数、孔隙度、束缚水饱和度.利用岩电实验数据,采用最优化方法确定长垣F油层饱和度模型中的饱和度指数、胶结指数等参数.经密闭取心井含水饱和度对比和试油结果验证,建立的含水饱和度模型可用于F油层的低孔低渗泥质砂岩储层定量评价.