碳封存砂岩储层的孔隙迂曲度分形特征研究

目前“双碳”减排的背景下,砂岩咸水层是最具潜力的二氧化碳封存介质,其孔隙结构特征决定了流体的运移及封存效率,对其进行研究具有重要的科学意义。分形维数常用于定量表征砂岩孔隙结构在三维空间中的分布规律,但以往对砂岩孔隙迂曲度分形特征进行研究时,多依赖于孔隙率、平均孔隙半径、平均迂曲度等特征值计算分形维数,并不能很好的反映岩石孔隙排列分布及孔隙连接的非均质性。文章将砂岩孔隙结构概化为具有迂曲度的毛细管,首先通过核磁共振成像（MRI）技术获取岩石片层图像,以盒维数法获得孔径分布分形维数;随后以孔径分布分形维数为目标值,结合不同迂曲度下的毛细管数量与孔径的分形标量关系,迭代计算迂曲度分形维数。与传统的分形维数计算方法相比,该研究确定的迂曲度分形维数更能体现岩石内部不同孔隙排列方式引起的迂曲度差异。     

饱和软土微结构分形特征的试验研究

分形几何学是研究具有自相似性的不规则曲线、具有自反演性的不规则图形、具有自平方性的分形变换以及具有自仿射的分形集等内容的一种理论,是岩土微观结构力学研究和应用的新的生长点。将分形几何学的理论运用于饱和软土微结构研究,关键是获得微结构的参数。利用液氮真空冷冻制样技术、扫描电子显微镜技术和计算机图像处理技术,对广东科学中心饱和软土颗粒分布分维值和孔隙分布分维值等微结构分形参数进行了提取,采用回归分析的方法,对颗粒分布分维值、孔隙分布分维值和孔隙度的关系进行了分析,明确了颗粒分布分维、孔隙分布分维等微结构参数的分形特征的宏观本质。     

临县地区煤系致密砂岩孔隙结构特征

临县地区是当前煤系致密砂岩气勘探的潜力区域。基于铸体薄片、扫描电镜、孔渗测试和高压压汞等实验手段,对该地区40块岩心样品孔隙结构进行综合表征;在此基础上,根据分形理论,对砂岩孔隙分形特征进行了系统的研究。结果表明:(1)研究区煤系致密砂岩储层物性较差,孔隙结构复杂,喉道狭窄,孔隙间连通性差,储集空间以次生孔隙为主,粒间孔隙较少。(2)压汞曲线分两类:I类,呈平台状,排驱压力低,效喉道半径分布在0.002 5~0.63μm;II类,排驱压力较高,曲线向右上方偏移,喉道半径集中在0.002 5~0.063μm之间。(3)致密砂岩孔隙结构具有多段分形特征。分形维数与空隙结构参数之间存在良好的相关性,分形维数可以很好地表征孔隙结构的复杂程度和非均质性。     

断层体系分维与油田分布

本文将分形几何学的原理和方法，应用于东营凹陷Ｔ２，Ｔ６和ＴＲ３个不同构造层的断层体系的二维平面分布特征研究，发现在研究的标度范围内（ｌ＝０．５－４ｋｍ）不仅具有统计自相似性，并且同一构造层不同子区域不同的分维值Ｄ．分维值分布特征为南区分维值略低于北区分维值，东区分维值略高于西区分维值，将本区断层体系的这种分维值布特征与油田分布特征对比，可发现分维值越高，油田规模越大。     

湘中断裂体系分维与锑矿分布

笔者将分形几何学的原理和方法,应用于湘中地区断裂体系的二维平面分布特征研究,发现在研究的标度范围内（ｒ约２～８０ｋｍ）不仅具有统计自相似性,并且同一地区,不同分区具有不同的分维值Ｄ,分维值分布特征为东南区分维值高于西北区分维值,将本区断裂体系的这种分维值分布特征与锑矿床分布特征对比,可发现锑矿床（点）产出较多,矿床规模较大的地区,其分维值较大。     

岩石结构分形维数与岩石压缩强度关系的探讨

运用分形几何学的理论和方法研究煤层顶板岩石的结构，发现岩石的粒度结构和孔隙结构均具有自相似性，粒度分形维数和孔隙分形维数与岩石压缩强度之间有良好的相关关系，故可以用岩石结构的分形维数定量表述岩石的压缩强度。     

基于压汞分形的高变质石煤孔渗特征分析

研究石煤（腐泥煤）的孔渗特征,对于深入了解页岩气的吸附/解吸特征具有重要意义。基于分形几何原理,推导出煤岩不同类型孔隙和毛细管压力曲线的分形几何模型,并将孔隙分形维数分为渗透分维数和扩散分维数分别计算。根据压汞实验数据分析,利用双对数图计算了安康地区石煤孔隙结构的分形维数。研究结果表明:石煤渗透分维数D_s介于2.524~2.917,其与挥发分产率、水分含量、灰分产率和迂曲度呈正相关关系,与变质程度及平均孔径呈负相关关系;扩散分维数D_k介于2.488~2.931,其与变质程度、挥发分产率、水分含量和平均孔径呈正相关关系,与灰分产率和迂曲度呈负相关关系;在物性方面,渗透分维数随孔隙度增大而减小,渗透性的分形表征与扩散分维数呈负相关关系,这说明渗透孔越不均一,煤岩孔隙度就越大,而扩散孔的均一化程度可以为评价石煤储层物性提供重要依据。      

孔隙结构对低渗-特低渗砂岩储层渗流特征的影响段储层为例——以鄂尔多斯盆地东部上古生界盒8段储层为例

通过铸体薄片显微镜下观察、孔喉图像、毛细管压力、恒速压汞、气水相对渗透率、核磁共振等多种分析实验手段,研究了鄂尔多斯盆地东部上古生界盒8段低孔、低渗-特低渗砂岩储层的微观孔隙结构和渗流特征,探讨了孔隙结构对储层渗流特征的影响。结果表明,孔隙结构特征是影响低孔、低渗-特低渗砂岩储集性能与渗流特征的主要因素。而砂岩的孔隙结构特征主要受砂岩原生矿物组合与成岩演化过程及其产物的控制,盒8段各砂岩类型由于其矿物成分不同导致孔隙结构的差异,也是各砂岩类型储集性能与渗流能力存在差别的直接原因。在孔隙结构参数中,喉道的大小、有效孔隙与喉道的体积及其连通性是决定储层储集与渗流能力的关键。大孔喉对储层渗流能力的贡献更大,中-小孔喉则对储集能力的贡献相对较高。微裂缝是除孔隙结构以外影响砂岩储集性能与渗流特征的重要因素。     

高速铁路地基黄土微结构的分形研究

基于分形理论,结合Photoshop等图像分析处理软件,在图像处理过程中选择适当的阈值,本文对郑州—西安客运专线地基黄土在动荷载作用下变形前后的孔隙微观结构进行分形研究。研究表明,黄土孔隙微观结构具有分形特征,揭示了黄土孔隙分形分维同孔隙比之间有近似直线的关系,且孔隙微结构分形分维越大,土体强度越大,反之越小。     

松散砂粒孔隙结构、孔隙分形特征及渗透率研究

多孔介质孔隙结构特征是决定流体微观运移机制的重要方面。文章用环氧树脂固结松散石英砂磨制出二维多孔介质薄片,并用孔隙结构图像处理方法提取出孔隙结构参数信息;根据孔隙结构参数,建立描述孔隙结构的分形几何模型,分析松散地层孔隙结构的分形特征;进行多孔介质渗透率的实验测量和分形计算。结果表明:多孔介质的孔隙率和孔径与粒径之间存在线性相关性,拟合度分别达到-0.976 5和0.996 6;在方格边长ε和含有孔隙的格子总数N(ε)的双对数坐标系中,lnε-lnN(ε)数据点近似成直线,且不同样品的孔隙分布分维数值比较接近;而在孔径r与大于该孔径的孔隙总数N(r)的双对数坐标系中,lnr-lnN(r)的数据点必须进行分段回归分析,以便能更好地反映孔隙结构的实际情况;孔隙分布分维数和孔径分维数与粒径也存在较高的对应关系;中砂渗透率的实验测得值是5.19×10-5mm2,孔径分维数分段回归法计算的大孔隙多孔介质渗透率为5.75×10-5mm2,测量值与计算值较为接近,孔径分维数可以计算多孔介质的渗透率。     

常规砂岩与砂砾岩分形特征对比及成因分析:以乌石凹陷X构造流沙港组为例

基于常规物性、铸体薄片、高压压汞等实验分析资料,运用分形理论研究乌石凹陷X油田始新统流沙港组常规砂岩与砂砾岩储层分形特征,分析分形曲线特征,分形维数及其与储层物性、孔隙结构参数之间的关系,评价分形维数对不同类型砂岩储渗能力表征的有效性.结果表明:相比常规砂岩,砂砾岩高压压汞分形曲线呈现分段特征,指示发育大孔、小孔、微孔...     

陆相页岩热演化过程中孔隙分形特征

分形维数可定量表征储层孔隙结构的复杂性,为页岩储层评价提供思路。以热模拟获得的不同热演化阶段的鄂尔多斯盆地长7段页岩为研究对象,应用场发射扫描电镜观察了各演化阶段孔隙变化特征,并通过低温液氮吸附实验,研究各个演化阶段页岩孔隙分形特征,运用FHH模型计算页岩孔隙分形维数,探讨了分形维数与有机碳、矿物成分、孔隙结构参数的关系。研究结果表明:低成熟阶段页岩中纳米级有机质孔发育有限,随着成熟度的增加,在有机质内部开始逐渐发育孔隙,同时黏土矿物颗粒间的有机质也开始分解,出现纳米级层间孔,主要发育墨水瓶状孔和少部分的平行板状孔;孔径峰值主要在2~4 nm和40~50 nm,随着成熟度增加,上述2个孔径段的孔隙相对数量增加,分形维数依次增大,分形维数为2.592~2.717,孔隙非均质性增强。分形维数随着有机碳含量的减少而增加,而与石英、黏土矿物含量相关性不明显;随着成熟度增加,微孔和中孔比例增加,平均孔径减小,孔隙表面越复杂,比表面积和分形维数增加;分形维数与总孔隙体积、微孔体积、中孔体积具有很好的正相关性,而与大孔体积相关性较差。      

基于毛细管力的有效储层物性下限判别

有效储层物性下限评价对于油气勘探和开发致关重要。本文在回顾前人相关研究方法的基础上,对储层与围岩介质的物性条件进行了研究,认为有效储层物性下限不是绝对的,而是取决于砂岩与围岩介质物性之间的相对关系,并与埋深具有一定的关系。由此提出了一种新的有效储层物性下限判别方法:利用砂岩储层和围岩介质的毛细管力比值判定有效储层物性下限。有效储层临界条件下的毛细管力比值随埋深增加表现出逐渐增大趋势,其物性下限也随埋深具有一定的变化规律。根据该方法在珠一坳陷深部古近系储层中识别出的有效储层与测井解释成果基本吻合。该方法对于优选油气勘探目标具有一定的指导意义。     

鄂尔多斯盆地新安边地区长7致密油特征及控制因素

鄂尔多斯盆地在新安边地区首次探明了致密油储量超亿吨级的新安边大油田。为了弄清致密油富集规律, 在前人对沉积相、烃源岩、储层特征及致密化原因研究的基础上, 利用铸体薄片、高压压汞、扫描电镜、岩芯物性、微米CT等分析手段, 通过对烃源岩特征、储集砂体规模及其连通性、储层物性和源储接触关系等因素的研究, 明确了新安边地区致密油的主要特征以及大面积展布的主要控制因素。延长组长7₂储集砂体发育, 储层渗透率差, 储集空间以微米级孔隙为主, 微米孔隙及纳米喉道构成了由多个独立连通孔喉体构成的复杂孔喉网络, 相对较好的孔喉连通性为石油在微观储集空间内流动提供了保障。原油性质好, 具有低密度、低黏度、低凝固点、不含硫、可流动性强的特点。致密储层紧邻优质烃源岩, 厚层烃源岩与较厚砂层共生形成了近源聚集的有利配置关系, 生烃增压为石油运聚提供了充足动力, 连片叠置发育的砂体和裂缝是油气运移的主要通道, 原油充注程度高, 多因素叠合形成了大面积展布的致密油区。     

Characterization of heterogeneity of the Shajara reservoirs of the Shajara formation of the Permo-Carboniferous Unayzah group

Representative sandstone samples were collected from the surface-type section of the Shajara Formation of the Permo-Carboniferous Unayzah Group for reservoir characterization through fractal dimension investigation. Two models based on mercury intrusion technique were employed to represent the pores characteristics of these sandstones. The results show that realistic dimensions and outstanding fractal features of porous structures in Shajara sandstones, when these materials are correlated by thermodynamic model and 3-D fractal model of mercury intrusion. On the basis of sub-Unayzah unconformity, sub-Middle Shajara local unconformity, mudstone of the Middle Shajara and sub-Khuff unconformity, the three porous and permeable sandstone units of Shajara Formation were treated separately and classified here into three fractal dimension units. The units from base to top are: Lower Shajara Fractal Dimension Unit, Middle Shajara Fractal Dimension Unit, and Upper Shajara Fractal Dimension Unit. The thermodynamic model and 3-D fractal model were effectively used to characterize the porous structures of Shajara sandstones in logical and quantitative way.     

辫状河储层建模方法研究

辫状河储层在我国陆相盆地中广泛分布,而对这类储层的认识却较差。辫状河砂体的非均质性严重,这是影响开发效果的重要原因。本文以张家口地区的露头砂体为例,在密集取样的基础上建立了砂体的地质模型,分析了砂体的非均质性特征,探讨了辫状河储层的建模方法。根据孔隙度和渗透率的变差函数分别建立了孔隙度和渗透率的克里金模型和条件模拟模型;利用频谱分析法和变尺度分析法对渗透率进行了赫斯特指数的求取,得到该砂体的赫斯特指数的平均值在０.８左右,同时利用分形几何的插值理论建立了渗透率的分形几何模型。对各种模型进行的比较显示克里金模型较好地表现了物性参数的整体趋势;条件模拟模型较好地再现了储层非均质性;而分形几何模型既反映了储层宏观物性分布,又反映了其内部非均质性变化。整体上看,分形几何模型是一种相对比较好的模型,可应用于油田开发早期。     

平湖油气田H63砂体成藏模式和剩余油分析

在对H63砂层组展布、区域构造和沉积背景研究的基础上,阐述了砂体展布和构造作用、沉积作用之间的关系。认为H63砂层组顶部的滩坝砂体是剩余油分布的主要区域。     

苏里格气田苏48区盒_8—山_1段砂岩储层物性主控因素研究

通过岩心观察、物性分析、铸体薄片、扫描电镜、X-衍射等方法,对苏里格气田苏48区块盒8—山1段储层岩心样品进行分析测试,研究储层物性的主控因素。研究表明,苏里格气田苏48区盒8—山1段储层属低、特低孔低渗储层,其物性主要受沉积作用及成岩作用的控制。沉积作用通过控制储层的碎屑成分及沉积微相来控制其物性,心滩、边滩物性最好...     

成藏期砂岩孔隙度对油气分布的控制作用——以东营凹陷牛庄洼陷沙三中亚段岩性油藏为例

在具有相同储集砂体和相似断层输导情况下,牛庄洼陷沙三中亚段砂岩体油藏长期存在以下难以解释的现象：1）现今砂岩孔隙度分布与油气分布不一致,高孔隙砂岩不含油而低孔隙砂岩含油;2）相同物性砂岩有的含油而有的不含油,含油砂体现今物性接近,但含油级别却存在很大差异。本文从古孔隙度恢复方面分析了牛庄洼陷西部地区沙三中砂岩储层在成藏期的储集条件,并探讨了成藏期储层临界孔隙度。研究发现：1）虽然现今储层物性下限很低,部分砂岩已经致密化,但成藏期的古孔隙度分布在18%～25%范围内,远大于成藏期临界孔隙度13.9%。但由于埋藏过程的差异导致砂岩储层后期减孔幅度不同,因而现今储层物性不能反映成藏期储层物性,成藏期孔隙度高并不能代表现今孔隙度高;2）成藏期高孔隙度带与现今油气分布范围高度一致,表明在相似断层输导条件下,由于储层物性级差优势形成油气优势运移通道,导致高孔隙度带砂体含油,因此,沙三中亚段岩性油藏富集在成藏期高孔隙带中,成藏期砂岩古孔隙度是油气成藏的重要控制因素,而现今砂岩储层高孔隙带在成藏期并不一定高。牛庄洼陷西部地区沙三中亚段储层中具有高古孔隙度的砂岩仍有较大勘探潜力。     

马岭油田北三区延10_1~2储层特征及其控制因素

利用薄片鉴定、扫描电镜、压汞实验及物性分析等资料,系统研究了马岭油田北三区延1021储层特征及其控制因素。结果表明,研究区延1021储集层以成分成熟度、结构成熟度中等或偏低的岩屑长石砂岩及长石石英砂岩为主,为典型的低孔、低渗储层;储层内部构型以泥质夹层为主。储集空间以粒间孔为主,孔隙结构微观非均质性强,较大喉道控制储层渗流能力。沉积相带的差异导致储层物性的差异,并影响成岩作用的类型和强度。压实、胶结作用是储层致密的主导因素,溶蚀作用在改善储集空间的同时,还增强了孔喉连通性。微观孔隙结构可有效反映储层品质特征。