塔河油田奥陶系生物扰动碳酸盐岩储集层微观孔隙结构的数字化表征与连通性分析*

塔河油田奥陶系鹰山组和一间房组发育大规模生物扰动碳酸盐岩储集层。在岩心观测和详细描述的基础上,通过岩石薄片的偏光显微镜、阴极发光显微镜观测和柱塞样品的X射线显微镜扫描与分析,实现了塔河油田奥陶系生物扰动碳酸盐岩储集层孔隙结构的数字化表征与连通性分析。结果表明: (1)由于生物扰动区潜穴充填物和围岩基质的岩石组构差异大,使这类储集层呈现极强的非均质性。(2)生物潜穴充填物主要由白云石晶体组成,白云石晶体以自形、半自形晶体为主;白云石晶间孔隙发育,孔隙体积集中于10~100μm³,喉道半径一般小于10μm,喉道长度一般小于40μm,白云石晶间孔为这类储集层的主要储集空间,围岩基质孔隙不发育。(3)生物潜穴充填物孔隙度介于7%~10%,孤立孔隙虽然数量多,但连通孔隙体积占比大,且连通孔隙拓扑结构复杂,孔隙连通性很好;通过表征单元体的尺度粗化升级分析发现,这类储集层的孔隙局部连通较好,而整体连通性相对较差。该研究真实、直观、准确刻画了生物扰动碳酸盐岩储集层微观孔隙结构特征,可为后续这类生物扰动碳酸盐岩储集层的微观渗流模拟研究提供所需的特征参数;未来将这类生物扰动碳酸盐岩储集层微观尺度上的孔隙结构数字化表征和渗流模拟结果与宏观分布规律相结合并应用到实际储集层评价中,可为这类储集层的油气资源量估算、开发方案优选、产能预测和提高采收率提供指导。     

基于神经网络模型的生物扰动碳酸盐岩储集层识别与孔隙度预测——以塔里木盆地塔河油田奥陶系生物扰动碳酸盐岩储集层为例

塔里木盆地塔河油田奥陶系生物扰动碳酸盐岩储集层非常发育,但利用常规测井数据识别生物扰动储集层发育段和准确预测孔隙度难度较大。本文在对研究区16口取芯井奥陶系岩芯上生物扰动区域扰动等级划分的基础上,通过岩性标定测井,优选常规测井参数,基于BP神经网络模型分别建立了适合研究区生物扰动碳酸盐岩储集层识别和孔隙度预测的模型,并对建立的模型进行了有效性检验。结果表明：① 选择自然电位、自然伽马、井径、深侧向电阻率、浅侧向电阻率、补偿中子和密度等常规测井数据作为生物扰动碳酸盐岩储集层识别模型输入层的参数值,生物扰动指数（Bioturbation Index, BI）作为输出结果;选取rprop、sigmoid symmetric和sigmoid stepwise函数分别作为训练函数、隐含层和输出层的激活函数,建立节点数为3、层数为3的神经网络识别模型,识别效果好,适用于研究区奥陶系生物扰动碳酸盐岩储集层的识别。② 选择自然电位、自然伽马、井径、声波、补偿中子和密度值等常规测井数据作为输入层的参数值,对应深度上岩芯柱塞孔隙度测试结果和利用孔隙度样品检验模型计算得出的孔隙度结果作为输出结果,选取incremental、gaussian和sigmoid分别作为训练函数、隐含层和输出层的激活函数,建立节点数为4,层数为3的生物扰动碳酸盐岩储集层孔隙度预测模型,预测效果良好,适用于研究区奥陶系生物扰动储集层孔隙度的预测。该研究对定量表征研究区生物扰动储层特性、储量估算、油藏描述和储层地质建模等具有重要的借鉴意义。     

基于神经网络模型的生物扰动碳酸盐岩储集层识别与孔隙度预测——以塔里木盆地塔河油田奥陶系生物扰动碳酸盐岩储集层为例

塔里木盆地塔河油田奥陶系生物扰动碳酸盐岩储集层非常发育,但利用常规测井数据识别生物扰动储集层发育段和准确预测孔隙度难度较大。本文在对研究区16口取芯井奥陶系岩芯上生物扰动区域扰动等级划分的基础上,通过岩性标定测井,优选常规测井参数,基于BP神经网络模型分别建立了适合研究区生物扰动碳酸盐岩储集层识别和孔隙度预测的模型,并对建立的模型进行了有效性检验。结果表明：① 选择自然电位、自然伽马、井径、深侧向电阻率、浅侧向电阻率、补偿中子和密度等常规测井数据作为生物扰动碳酸盐岩储集层识别模型输入层的参数值,生物扰动指数（Bioturbation Index, BI）作为输出结果;选取rprop、sigmoid symmetric和sigmoid stepwise函数分别作为训练函数、隐含层和输出层的激活函数,建立节点数为3、层数为3的神经网络识别模型,识别效果好,适用于研究区奥陶系生物扰动碳酸盐岩储集层的识别。② 选择自然电位、自然伽马、井径、声波、补偿中子和密度值等常规测井数据作为输入层的参数值,对应深度上岩芯柱塞孔隙度测试结果和利用孔隙度样品检验模型计算得出的孔隙度结果作为输出结果,选取incremental、gaussian和sigmoid分别作为训练函数、隐含层和输出层的激活函数,建立节点数为4,层数为3的生物扰动碳酸盐岩储集层孔隙度预测模型,预测效果良好,适用于研究区奥陶系生物扰动储集层孔隙度的预测。该研究对定量表征研究区生物扰动储层特性、储量估算、油藏描述和储层地质建模等具有重要的借鉴意义。     

塔河油田奥陶系生物扰动型碳酸盐岩储集层特征及其孔隙度计算样本检验模型

塔河油田奥陶系一间房组和鹰山组生物扰动型碳酸盐岩储集层非常发育.在岩芯观测的基础上,通过薄片显微镜观测与柱塞孔隙度、渗透率分析,对研究区生物扰动型碳酸盐岩储集层宏、微观特征和成因机制进行了研究,并基于岩芯资料和常规测井数据提出了一种新的孔隙度计算样本检验模型.结果表明:1)研究区奥陶系生物扰动储集层在岩芯上多呈不规则状...     

塔河油田奥陶系生物扰动型储集层的三维重构及启示意义

塔河油田奥陶系鹰山组和一间房组生物扰动型储集层发育。在岩心观测的基础上,通过典型岩样切片、偏光显微镜、阴极发光显微镜和X射线显微镜观测以及XRD测试分析,对研究区奥陶系生物扰动型储集层的发育特征进行了研究。研究区奥陶系可识别的生物扰动分为2类,分别是Thalassinoides和Helminthopsis,但以Thalassinoides最为发育,扰动体积可达90%;生物潜穴充填物以白云石颗粒为主,可达90%以上;宿主围岩为泥晶灰岩。随着塔河油田早—中奥陶世海侵、海退沉积环境的变化,生物潜穴的发育呈现出明显的周期性演化规律。在综合提取生物扰动型储集层特征信息的基础上,以沉积学和遗迹学理论为指导,应用3ds Max软件对研究区奥陶系生物扰动型储集层进行了三维重构。该研究虚拟再现了塔河油田生物扰动型储集层的内部结构与微观特征,不仅为后续研究这类储集层的宏观非均质性与微观各向异性、定量表征该类储集层微观尺度上的渗流特征奠定了基础,而且还为完善塔河油田奥陶系油藏模型提供了一种新思路。     

塔里木盆地塔河油田奥陶系数字岩心图像中生物扰动的定量表征

生物扰动对塔里木盆地塔河油田奥陶系碳酸盐岩"基质储集体"储集性能的改造效应具有重要影响。以塔河油田奥陶系岩心为研究对象,利用AdobePhotoshopCS6软件提供的生物扰动数字图像分析软件包,对岩心数字图像中生物扰动区域进行了识别和定量表征。结果表明:(1)在生物扰动数字图像分析软件包提供的方法中,"相似像素选择法"和"魔棒法"是对生物扰动识别与定量表征最为有效的方法,但二者适用范围不同;(2)"相似像素选择法"适用于生物扰动程度较大,单个形体相对较小且离散度相对较高的情况:当生物扰动充填物和围岩基质边界对比度较大时,应用"选取相似"操作效果最好;而当生物扰动充填物和围岩基质边界对比度较小时,应用"色彩范围"操作识别效果最好;这2种操作都仅能执行1次;(3)"魔棒法"对于识别生物扰动区域形体大而分布连续,且充填物颜色不同的情况具有独到优势;该方法可以通过多次重复操作以及调整"容差"来提高生物扰动区域与围岩基质的识别度。该研究对从生物成因角度解释碳酸盐岩"基质储集体"的非均质性与分布规律、实现增强储集性能生物扰动属性表征、丰富海相碳酸盐岩储集层地质学理论、指导该类油气藏远景勘探和储量计算以及选择合理的开发方案等具有重要意义。     

塔河油田奥陶系碳酸盐岩岩溶发育模式的测井分析

构造运动控制着岩溶发育的期次。塔河油田奥陶系主要发育了加里东中期岩溶和海西早期的两期岩溶。加里东中期岩溶保留于本区南部下奥陶统,岩溶较弱,以发育小的溶孔为特征;海西早期的两期岩溶发育于北部下奥陶统,岩溶较强,以大型溶洞、地下暗河为特征。各期岩溶在纵向上可分为三个带：地表岩溶带、垂直渗沈岩溶带和水平潜流岩溶带。利用各岩溶带自然伽玛测井、井径测井、双侧向电阻率、密度测井、中子孔隙度测井、声波副井和地层檄电阻率成傈测井的响应特征,对两口典型井岩溶带进行划分。以“双峰灰岩”为标准,对两口井的岩海带进行横向对比,建立加里东中期和海西早期岩溶空间分布与发育强度的模式。     

塔河油田奥陶系生物扰动型储集层的三维重构及启示意义*

塔河油田奥陶系鹰山组和一间房组生物扰动型储集层发育。在岩心观测的基础上,通过典型岩样切片、偏光显微镜、阴极发光显微镜和X射线显微镜观测以及XRD测试分析,对研究区奥陶系生物扰动型储集层的发育特征进行了研究。研究区奥陶系可识别的生物扰动分为2类,分别是 Thalassinoides和Helminthopsis,但以Thalassinoides最为发育,扰动体积可达90%;生物潜穴充填物以白云石颗粒为主,可达90%以上;宿主围岩为泥晶灰岩。随着塔河油田早—中奥陶世海侵、海退沉积环境的变化,生物潜穴的发育呈现出明显的周期性演化规律。在综合提取生物扰动型储集层特征信息的基础上,以沉积学和遗迹学理论为指导,应用3ds Max软件对研究区奥陶系生物扰动型储集层进行了三维重构。该研究虚拟再现了塔河油田生物扰动型储集层的内部结构与微观特征,不仅为后续研究这类储集层的宏观非均质性与微观各向异性、定量表征该类储集层微观尺度上的渗流特征奠定了基础,而且还为完善塔河油田奥陶系油藏模型提供了一种新思路。     

塔里木盆地塔河油田奥陶系数字岩心图像中生物扰动的定量表征*

生物扰动对塔里木盆地塔河油田奥陶系碳酸盐岩“基质储集体”储集性能的改造效应具有重要影响。以塔河油田奥陶系岩心为研究对象,利用Adobe^® Photoshop^® CS6软件提供的生物扰动数字图像分析软件包,对岩心数字图像中生物扰动区域进行了识别和定量表征。结果表明: (1)在生物扰动数字图像分析软件包提供的方法中,“相似像素选择法”和“魔棒法”是对生物扰动识别与定量表征最为有效的方法,但二者适用范围不同;(2)“相似像素选择法”适用于生物扰动程度较大,单个形体相对较小且离散度相对较高的情况:当生物扰动充填物和围岩基质边界对比度较大时,应用“选取相似”操作效果最好;而当生物扰动充填物和围岩基质边界对比度较小时,应用“色彩范围”操作识别效果最好;这2种操作都仅能执行1次;(3)“魔棒法”对于识别生物扰动区域形体大而分布连续,且充填物颜色不同的情况具有独到优势;该方法可以通过多次重复操作以及调整“容差”来提高生物扰动区域与围岩基质的识别度。该研究对从生物成因角度解释碳酸盐岩“基质储集体”的非均质性与分布规律、实现增强储集性能生物扰动属性表征、丰富海相碳酸盐岩储集层地质学理论、指导该类油气藏远景勘探和储量计算以及选择合理的开发方案等具有重要意义。     

塔河油田盐下地区奥陶系成岩作用与孔隙演化

在55口井岩心、300片薄片观察的基础上,结合地球化学分析资料,系统研究了塔河油田南部盐下地区碳酸盐岩储层的成岩作用类型。研究表明:研究区存在胶结作用、溶蚀(或岩溶)作用、压溶作用、硅化作用、破裂作用、白云化作用和重结晶作用等多种成岩作用类型。溶蚀作用(或岩溶)分为4期,依次为同生期大气水溶蚀、加里东中期大气水岩溶、海西早期大气水岩溶以及海西晚期埋藏热液溶蚀作用,其中加里东中期大气水岩溶作用及海西早期大气水岩溶作用对改善区内碳酸盐岩储层物性具有重要意义。在此基础上,进一步分析了研究区成岩作用序列及孔隙演化。     

孔隙铸模法在碳酸盐岩孔隙结构微观实验研究中的应用

联合使用扫描电镜、超长焦距连续变焦视频显微镜以及偏光显微镜等微观实验研究仪器设备,并结合相应样品的压汞资料分析,应用孔隙铸模法研究了川南—黔北地区下三叠统嘉陵江组几种代表性碳酸盐岩的孔隙微观结构。孔隙类型主要有残余粒间孔、扩溶粒间孔、粒内溶蚀孔、晶间孔,形状主要有规则近等轴状、三角形或多边形、星点状以及"Y"状等,以片状、弯片状喉道为主。孔隙密集分布的区域呈"斑点"状出现,"斑点"之间缺少喉道连通,彼此呈"孤岛"状出现。不同沉积成岩环境中形成的岩石孔隙结构具有明显差异。     

塔河油田四区奥陶系碳酸盐岩油藏中的缝合线的研究

塔里木盆地是我国的重要油气勘探区和产区,但是到目前为止,对塔河油田碳酸盐岩缝洞系统还认识不足,因而严重地影响了塔河油田的勘探开发。通过研究发现,塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏中的裂缝系统非常复杂,主要有两类裂缝：一种是构造裂缝;另一种是缝合线。前人认为前者重要,而忽略后者;而笔者等认为后者比前者更加重要。塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏中的缝合线非常发育,其频度是与石油成藏有一定关系的非构造裂缝所能及。 根据缝合线与层面的关系,可以将塔河油田的奥陶系碳酸盐岩油藏中的缝合线 分为三种：顺层缝合线、倾斜缝合线和竖直缝合线。这三种缝合线彼此交织成复杂的网络系统,构成了储层内部油气运移的最初级良好通道,同时与裂缝一起构成了有效的油气运移通道和压裂的弱结构面,为油气成藏和后期的开发创造了良好的条件。     

沉积环境对塔河油田六区奥陶系碳酸盐岩储集空间的影响

依据岩性、岩石结构、沉积构造、剖面结构、古生物组合等标志分析认为,塔河油田六区奥陶系主要为碳酸盐岩台地相沉积环境,发育连续性较好的灰岩。溶蚀作用沿节理裂隙进行,形成的规模较大的岩溶管道是有利的储集空间。储层中均发育斑状白云石砂屑灰岩,白云石砂屑团块普遍含油。储层中白云石化作用是由所处的台地边缘的潮坪潟湖环境所决定,白云石化作用优化了碳酸盐岩储集性能,在方解石转化为白云石的过程中体积减小,形成大量的次生孔隙。储层中的裂缝和缝合线主要发育在均质泥微晶灰岩中,这种泥微晶灰岩主要形成在碳酸盐开阔台地低洼处的低能环境。均质泥微晶灰岩厚度大且裂缝发育,有利于发生岩溶作用。高角度的断层及裂缝的发育使得塔河油田奥陶系发育大量竖直溶洞,低角度裂缝及潜水面的变化使厚层泥微晶灰岩发生顺层溶蚀。发育的多套顺层大型溶洞成为塔河油田最重要的储集空间。     

碳酸盐岩储层微观孔隙结构静态表征与动态评价 ——以鄂尔多斯盆地西北部马五段为例

在岩心、铸体薄片、扫描电镜观察和物性分析的基础上,应用高压压汞、气水相渗、核磁共振等分析测试方法,对鄂尔多斯盆地西北部下奥陶统马五段储层微观孔隙结构进行了静态表征与动态评价.鄂尔多斯盆地西北部马五段的岩性主要为白云岩,孔隙度、渗透率较低,对油气储集和渗流具有较大意义的储集空间为晶间溶孔、溶蚀孔洞、铸模孔和裂缝.依据压汞...     

基于复杂网络理论的页岩纳米孔隙连通性表征

页岩孔隙结构的表征是页岩气储层评价的基础性工作。钻取岩芯,采集鄂尔多斯盆地上三叠系延长组页岩。使用纳米CT观测10 μm3、20 μm3、30 μm3、39 μm3空间内页岩的孔隙结构,获取孔隙、喉道数量,以及连通性数据,重构孔隙结构三维模型。将孔隙结构抽象为球-棍物理模型,采用复杂网络理论建立关于孔隙结构连通性的结点-边数学模型。依据无标度网络的数学特性,使用Matlab软件生成10 μm3空间内孔隙连通性网络。引入网络连通熵的概念,用于计算不同空间范围内孔隙连通性网络的网络连通熵,评价孔隙结构的异质性。结果表明:10 μm3、20 μm3、39 μm3空间内孔隙连通性网络度分布符合幂律分布;30 μm3空间内孔隙连通性网络度分布符合指数分布;网络连通熵增加,孔隙和喉道网络的连通性减小。该方法可用于评价页岩孔隙的连通性,进而评价页岩气储层的孔渗特性。     

岩溶作用对沙雅隆起奥陶系碳酸盐岩储集层的控制作用

沙雅隆起经历了多期构造活动和长期岩溶作用的改造,形成分布极不均匀的裂缝、孔洞系统,构成了奥陶系碳酸盐岩储层的主要储集空间,在沙雅隆起奥陶系碳酸盐岩地层沉积、成岩之后,经历了加里东期—印支期—燕山期多次构造抬升、暴露、剥蚀和岩溶作用,形成了区内广泛分布的风化壳型岩溶作用。研究区至少发育4期岩溶作用,即加里东中晚期,海西早期,海西晚期和印支期—燕山期,其中海西早期和海西晚期是岩溶发育的主要时期。岩溶作用对奥陶系碳酸盐岩储层的形成和分布具有重要的控制作用,其储层发育层段限制在岩溶作用影响深度范围内。     

塔河油田奥陶系岩溶塌陷体结构识别及成因分析

塔河油田奥陶系碳酸盐岩古溶洞塌陷是一种特殊的岩溶型储集体,塌陷作用导致早期洞穴的坍塌、围岩多类型的角砾岩化以及孔隙结构在一定范围上的改造等.通过钻井、岩心、常规测井、FMI成像测井等技术手段来识别和再现了塌陷体裂纹角砾岩、镶嵌角砾岩、混杂角砾岩和溶洞及其沉积充填物等独特的响应特征.展示了岩溶塌陷体及其上覆地层地震同相轴...     

碳酸盐岩储集层模型数值模拟与分析

碳酸盐岩储层作为油气勘探领域中的重要研究目标,其波场特征变化极为复杂,为提高对该类储集层多波地震资料的认知度,高精度数值模拟是行之有效的方法之一。这里在各向同性弹性波方程基础上,推导了纵波、横波分离方程,运用高阶交错网格有限差分技术与PML边界吸收技术,高精度模拟地震波在碳酸盐岩储层中的传播,得到了该类储层模型中的弹性波全波场,也分离出纵波信息和转换波波场信息,并保留了各自能量信息。同时结合AVO技术分析了弹性波在碳酸盐岩储层中AVO响应特征,并通过对储层理论模型进行试算,分析研究该类储层中的波场响应特征及传播规律,为碳酸盐岩储层的识别与预测提供参考依据,更能满足复杂油气田勘探开发的实际需要。     

页岩基质微观孔隙结构分析新方法

页岩基质孔隙主要包含有机孔隙和无机孔隙,页岩油气在有机孔隙和无机孔隙中的渗流机理不同,对页岩中有机孔隙和无机孔隙的微观结构进行定量表征具有重要意义.首先通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)实验分别获取具有代表性的页岩无机孔隙和有机孔隙扫描电镜图像,其中,无机孔隙相对较大,其图像的分辨率较低,有机孔隙相对较小,其图像的分辨率较高;然后,通过图像处理和马尔可夫链蒙特卡洛(Markov chain Monte Carlo,简称MCMC)法重构出相应的无机孔隙数字岩心和有机孔隙数字岩心,并提出局部叠加法构建同时包含无机孔隙和有机孔隙的页岩基质孔隙数字岩心;最后对无机孔隙数字岩心、有机孔隙数字岩心和基质孔隙数字岩心的结构特征进行了对比分析.结果表明,局部叠加法构建的页岩基质孔隙数字岩心能够同时描述页岩中的无机孔隙和有机孔隙结构特征,无机孔隙本身连通性较差,有机孔隙本身连通性较好,有机孔隙的局部孔隙度和局部渗透率较高,对页岩中的流体渗流有着重要作用.该方法为页岩中不同的孔隙结构特征描述和油气在纳米尺度孔隙中的传输模拟提供了一个可靠的研究平台.      

核磁共振法表征碳酸盐岩孔隙结构及束缚水饱和度的局限性:基于实验分析

在低场核磁共振(NMR)岩心分析过程中,注意到碳酸盐岩的弛豫时间(T_2)分布有时存在如下异常:束缚水状态下,T_2分布中的短弛豫较饱水状态下更为突出。为了弄清该现象的机理,首先梳理了NMR在多孔介质领域应用的基本理论,然后选取伊拉克一油田上白垩统不同物性类型的碳酸盐岩进行离心实验,并将碳酸盐岩的物性、孔隙结构同其T_2分布(包括饱水状态和束缚水状态)进行对比分析,探讨了T_2截止值法和谱系数法在表征孔隙结构和束缚水饱和度方面存在的问题。结果表明:该异常现象在孔隙连通性较好的碳酸盐岩中普遍存在。由于饱水状态下大孔-微孔间流体分子相互扩散,使得氢质子在多孔介质中均一化分布,这导致饱水状态下的T_2分布也趋于"平均化"("扩散耦合"效应),而非在离心过程中因孔隙结构改变所致,因而碳酸盐岩在饱水状态下的T_2分布,更多地是反映孔隙间的连通性而非孔径大小。"扩散耦合"效应影响了采用T_2截止值法计算束缚水饱和度的适用性;谱系数法尽管考虑了"扩散耦合"效应,但是所建立的经验公式并未考虑生产压差(或驱替压力)的变化,因而在实践中应结合实际的生产压差变化对谱系数m和b进行修正。