特低渗透砂岩储层水驱油CT成像技术研究

通过水驱油岩心的CT成像技术,动态、定量、可视化地研究了特低渗透砂岩储层水驱油岩心的微观孔隙结构、含水饱和度分布、吸水能力及微观孔隙结构对驱油效率的影响.研究表明,实验岩心的CT值分布在1819~1961之间,与标准的Berea砂岩相比高出15%左右,属于典型的特低渗透砂岩储层.储层微观孔隙结构是影响油水分布的主要因素.特低渗透砂岩储层开发要高度重视无水采收率.储层致密和微裂缝发育的不均一性是特低渗透砂岩油田驱油效率低的根本原因.     

鄂尔多斯盆地陇东地区特低渗透砂岩储层裂缝分布规律及其渗流作用

为了研究鄂尔多斯盆地上三叠统延长组特低渗透砂岩储层裂缝对开发的影响,利用地表露头、岩心、薄片、测井和实验等资料,对裂缝的成因类型、分布特征及其控制因素进行了分布,并对裂缝的渗流作用进行了讨论.研究区主要发育高角度构造裂缝以及水平层理缝、粒内缝和粒缘缝等成岩裂缝,粒内缝和粒缘缝是沟通储层基质粒间孔和粒内溶孔的重要通道,使特低渗透砂岩储层孔隙的连通性变好.裂缝的形成与分布受古构造应力场以及储层岩性、岩层厚度和岩层非均质性等内外因素的影响,现今应力场影响裂缝的保存状态与渗流作用.在燕山期和喜马拉雅期构造作用下,该区分布有北东向、北西向、近东西向和近南北向4组裂缝,但由于岩层非均质性的影响,在某一部位主要表现为两组近正交的裂缝分布型式.受现今应力场的影响,北东向裂缝的连通性好,张开度大,渗透率最高,开启压力最小,是该区的主渗流裂缝方向.随着油田开发,不同方向裂缝的渗透性还将发生动态变化.     

利用注聚合物泥浆伤害岩电实验参数变化评价特低渗透储层

针对鄂尔多斯盆地陕北斜坡长6特低渗透储层受聚合物泥浆伤害,微电极电阻率曲线在渗透层上的正幅度差异不明显,直观指示油气层和水层的深、中,浅探测电阻率在常规储层的有序排列基本消失.通过注聚合物泥浆驱替前后岩石电阻率与孔隙度及含水饱和度实验关系分析,驱替后岩样电阻率显著增大,岩样电阻率随含水饱和度增大而减小的基本规律不复存在.归纳其岩性系数a、电阻率系数b比驱替前大得多,饱和度指数n由正变负,反映出注聚合物泥浆驱替破坏了储层孔隙结构及其基本特征,测井中造成了范围较小的高侵和特高侵地层电阻率带.从而提出在较为致密的低渗砂、致密砂聚合物泥浆伤害储层中,利用微电极负差异及其电阻率曲线不规则增高变化划分特低渗透油层有效厚度,并以实例阐明了利用岩电实验参数变化评价特低渗透储层的方法.     

流体体积模量计算方法研究

Wood模型、Patchy模型、Domenico模型及Brie的经验公式是常用的流体体积模量计算模型,目前低孔低渗或致密储层一般采用Brie的经验公式来计算流体体积模量.通过深入研究这几种模型,计算出流体体积模量的上下界,将上下界分别带入Gassmann方程反推出Brie干岩石剪切模量模型指数值范围,从指数范围内寻找一个最优值,使得纵横波预测误差最小,这个最优值即为剪切模型中的指数值.Brie剪切模型中采样点的指数值为固定值,将该固定值表示为随深度变化的变量,优化了Brie干岩石模量的计算方法.将优化后的Brie干岩石模型与Gassmann方程相结合反推出流体的体积模量.本文对Weyburn油田常规储层、胜利油田低孔低渗储层及苏里格气田致密储层进行研究,得出如下结论:(1)流体体积模量除了受各相流体的体积模量、含水饱和度、压力的影响外,还与孔隙的连通程度有关,即在有效压力不大的情况下,流体体积模量随含水饱和度的变化规律主要是连通性决定的;(2)低孔低渗、致密储层流体体积模量岩石物理模型与常规储层有很大的区别,Wood模型适用于常规储层流体体积模量的计算,而Wood模型和Domenico模型相结合的形式适用于低孔低渗和致密储层流体体积模量的计算.     

鄂尔多斯盆地东南部长6储层岩电关系特征

鄂尔多斯盆地东南部延长组长6储层以低孔低渗-特低渗为特征,长6岩心岩电实验分析结果表明,岩电关系复杂,其中孔隙度-地层因素(F)关系中,a、m参数变化范围大,具有相对高a值低m值的特点,同时,含水饱和度(Sw)-电阻率增大系数(I)关系除常规直线关系外,相当一部分储层含水饱和度(Sw)-电阻率增大系数(I)表现为分段线性函数关系,n参数大多小于2.0.     

用传输线模型法计算非均匀介质中的电场响应

介绍了一种非均介质中电场响应的数值模拟方法.传输线模型法是以惠更斯原理为基础,通过建立麦克斯韦方程中电场和磁场与传输线方程中电压和电流的等效关系,按时间步进的办法来模拟电磁场响应的一种电磁场数值计算方法.从一维介质中电场传播的物理过程出发,导出了点电流源情形下地质介质中电场响应迭代方程;编程计算了非均匀介质中的电场响应,其结果表明,用这种方法对非均匀介质中的电场响应进行数值模拟是行之有效的.     

2.5维电导率正交各向异性海洋可控源电磁等参有限元数值模拟

本文实现了2.5维电导率正交各向异性海洋可控源电磁等参有限元数值模拟.利用傅里叶变换导出了电导率正交各向异性2.5维海洋可控源电磁法波数域电磁场耦合方程,采用伽里金加权余量法推导了相应的有限元方程;采用任意四边形单元对研究区域进行剖分,在单元中进行双二次插值,将有限元方程化为线性代数方程组;最后,求解线性方程组并进行反傅里叶变换获得空间域电磁场值.这个方法可以模拟海底起伏地形条件下地下任意形状电导率正交各向异性的复杂模型.与一维模型的数值模拟结果对比表明,电磁场数值解与解析解吻合.二维模型的计算结果与二维自适应非结构有限元模拟结果也吻合.水平海底二维地电模型考察了不同各向异性系数对海洋可控源电磁响应的影响特征.海底起伏地形地电模型的数值结果表明,电导率各向异性对海洋可控源电磁响应影响明显,有可能淹没海底地形和高阻油气藏引起的异常.     

基于数字岩心岩石电性数值模拟方法综述

以致密砂岩为代表的非常规油气储层,由于具有低孔低渗、孔隙结构复杂及岩心致密等特点导致岩石物理实验测量周期长、成本高、岩心驱替困难,难以定量研究微观参数对电阻率的影响.以X射线CT扫描为基础发展起来的数字岩心岩石物理属性模拟技术则弥补了这种不足.本文系统总结了基于数字岩心电性数值模拟基尔霍夫、随机游走、格子玻尔兹曼、有限元等方法的优缺点;列举了国内外学者的研究实例及取得的进展;探讨了目前电性数值模拟研究中存在的主要问题;同时指出了数字岩心电性数值模拟的发展方向.     

基于数字岩心和孔隙网络模型的微观渗流模拟研究进展

孔隙级的渗流数值模拟是研究岩心渗流的重要方法,随着近年来CT扫描等微观成像和数字岩心的发展,渗流模拟研究能更好的贴近真实微观结构,而孔隙网络模型长久以来就是研究孔隙级渗流的经典平台,因此数字岩心和孔隙网络模型两者结合是目前微观渗流研究的重要发展方向之一.从数字岩心中提取孔隙网络信息的两种主要方法,居中轴线法和最大球法均可以有效的获取真实岩心的孔隙结构参数,两者在可靠性等方面各有优劣.以孔隙结构信息构建的孔隙网络模型与逾渗理论相结合是经典的渗流模拟方法和渗透率计算方法,具有计算效率高、可控性强、易于理解的优点.随着技术的发展,孔隙网络模型的应用也更加广阔和深入,包括在页岩、碳酸岩等的渗流研究.     

应用恒速压汞定量评价特低渗透砂岩的微观孔喉非均质性——以鄂尔多斯盆地西峰油田长8储层为例

为定量评价特低渗透砂岩的微观孔喉非均质性,以鄂尔多斯盆地西峰油田长8储层为例,利用先进的恒速压汞技术对孔喉参数进行了测试.结果表明,不同渗透率级别的样品,孔隙参数的差异小,非均质性弱,孔隙半径介于80～300 μm范围内;微观孔喉的非均质性主要体现在喉道特征参数上,喉道参数制约储层品质影响开发效果;样品渗透率越大,喉道半径越大,分布范围越宽,大喉道含量越高,同时大喉道对渗透率的贡献也随之增加,渗透性主要由占少部分的较大喉道来贡献;平均喉道半径和主流喉道半径与渗透率表现出了非常好的相关关系,渗透率越小,受喉道参数的影响程度越强.较大的孔喉比和较宽的分布区间是特低渗透砂岩储层的显著特点,也是开发效果差的主要原因,不同渗透率级别的储层,开发过程中应根据喉道大小及其分布范围区别对待.     

核磁共振技术在特低渗砂岩微观孔隙结构评价中的应用

特低渗透砂岩储层微观孔隙结构变化复杂,且随机性强,利用核磁共振技术对取自鄂尔多斯盆地延长组的特低渗砂岩样品进行了测试分析.结果表明,实验样品的T2截止值小,T2谱分布表现出双峰态;可动流体参数差异较大,主要受孔隙(尤其是次生孔隙)的发育和连通程度、微裂缝的发育程度、粘土矿物含量及其赋存形式、孔隙的比表面大小及重结晶程度...     

三维非均匀介质不稳定态渗流方程的交替方向隐式超松弛迭代解

将二维差分方程交替方向隐式迭代解法改进成为三维差分方程交替方向隐式超松弛迭代解法,从而提高了计算的速度,并用这一方法实现了三维非均匀介质不稳定态渗流方程的数值解.用二维各向同性均匀介质的理论解进行了计算验证,结果表明这一解法与理论解吻合得很好.文中还给了三层不均匀层状介质及三维非均匀油藏的压强分布实例.     

饱和多相流体岩石导电规律的数值实验

储层储量评价是石油勘探开发中的关键问题,而饱和多相流体岩石的电传输特性是储层储量评价的基础.通常这种电传输特性表现为Archie公式,但是在低孔、低渗复杂储层的研究中发现大量不符合Archie公式的非Archie现象.针对这一问题,利用数值模拟的方法,从微观角度研究孔隙结构、流体特性等因素对电传输特性的影响,揭示非Archie现象的成因.研究表明Archie公式中的饱和度指数是饱和度、孔隙度的函数,通过结合岩石物理实验,提出新的岩电关系模型,新模型与实验数据吻合得很好,表明新模型的有效性.     

双变参数标量纵波方程正演模拟方法

常见弹性波动理论的建立是基于介质均匀这一基本假设,实际介质的非均匀性非常普遍.为研究连续介质中波的传播特征,本文从弹性力学中建立弹性波动方程的三个基本方程出发,考虑连续介质弹性参数的空变特征,建立非均匀介质的弹性波动方程,利用Alkhalifah声学近似思想建立位移表征的纵波波动方程,利用本征值问题求解方法建立标量波频率-波数域传播算子,从而建立描述纵波传播的标量波方程,其中波函数为纵波位移的散度,不同于均匀介质标量波方程的波函数为位移势.随后推导含PML边界波动方程差分格式并建立不同模型数值模拟进行数值试算,与均匀假设标量波方程和变密度方程对比证明本方法的准确性和稳定性.     

龙马溪组页岩数字岩芯超声响应数值模拟及散射特征分析

超高频（几百兆赫兹）超声数值模拟微米至纳米尺度的龙马溪组页岩数字岩芯及其强非均质性严重挑战数值模拟算法的精度和数值稳定性.本文利用图像阈值分割算法将龙马溪组页岩数字岩芯主要成分分解为石英类、黏土类、黄铁矿及孔隙四种类型,假定液相（油）均匀分布在整个介质模型中,根据岩芯的孔隙度、渗透率和各类矿物的岩石物理参数,建立了精细的非均质双相介质模型.采用基于Biot双相介质方程的不分裂卷积完全匹配层与高精度旋转交错网格有限差分方法精确模拟超声波在页岩岩芯中传播的散射衰减.通过精确控制匹配层吸收边界数来模拟边界反射量及其对尾波的干涉强度,并与超声实验尾波散射Q值进行比较,估算超声实验中的边界反射量及其对尾波的干涉强度.对不同超声子波主频的数值模拟试验,结合L/a-ka散射态式图分析表明：本文采用的龙马溪组页岩数字岩芯的非均质强度与600 MHz波长尺度相当,产生的散射衰减达到最大.开展页岩岩芯超声波散射数值模拟研究,据此评估页岩岩芯的非均质性,为页岩储层声学非均质预测提供依据.     

松辽盆地向斜油藏特征及成藏机理探讨

向斜区低-超低渗透油藏油水关系复杂, 重力分异作用不明显, 由坳陷中心向两侧表现为油藏-油水过渡带-正常油藏的特点. 通过对松辽盆地低-超低渗透储层中油气水运移方式、动力学条件和非达西渗流状态三方面的探讨, 认为滞留效应是石油在向斜低部位成藏的关键. 油气在低-超低渗透储层中运移时, 气、水以单个或几个分子结合的状态运移, 能够自由通过喉道, 而油珠的最小直径一般要大于喉道直径, 必须通过变形才能通过, 导致气、水优先运移, 而油珠运移滞留, 聚集成藏; 流体压力差和浮力是石油运移的主要动力, 毛细管力是石油运移的主要阻力. 当动力小于阻力时, 石油滞留成藏; 向斜油藏内部浮力小于毛细管阻力, 油水不能发生正常的重力分异. 这种在向斜区成熟烃源岩范围内低-超低渗透储层中形成的油藏属于非常规油藏.     

河道油藏的数值模拟

以河道观测深度为硬性数据,用贝叶斯理论通过随机建模的方法建立河道砂体横截面为抛物线形状的河道油藏地质模型.用差分方法将三维各向异性非稳定态渗流方程离散化,并用迭代解法求解包含河道区域在内的差分方程.以三种不同的非均匀渗透率场分别计算了压强的空间分布,算例表明符合实际情况.     

特低渗储层测井评价技术综述与展望

特低渗储层的测井响应特征与常规储层不同。测井响应值难以有效表征孔隙中的油气,不同品质储层间的差异性不明显.利用单一的测井解释方法容易引起多解性和模糊性,测井参数解释难度大,油气识别非常困难.为了更好地实现特低渗储层的测井精细评价,提升测井解释的符合率,本文在大量文献调研的基础上,依托前人的研究成果,详细归纳总结了裸眼井和套管井的测井系列之后,对其特低渗储层的常规测井评价方法及其优缺点进行了系统梳理和深入剖析,并探讨了核磁共振测井、高分辨率阵列感应测井、电阻率成像测井等新技术和非线性数学方法在特低渗储层中应用状况.最后基于特低渗储层地球物理测井技术的发展现状,指出了当前测井评价技术面临的困难和问题,并展望了特低渗储层地球物理测井技术的发展趋势.     

基于PML边界条件的二阶电磁波动方程GPR时域有限元模拟

完全匹配层(PML)作为一种稳定高效的吸收边界条件,广泛应用于基于一阶电磁波动方程的探地雷达(GPR)数值模拟中.为解决基于二阶电磁波动方程的GPR数值模拟的吸收边界问题,本文借鉴二阶弹性波动方程的PML边界条件构建思想,提出了一种适合二阶电磁波动方程GPR时域有限元模拟的PML边界条件.从二阶电磁波动方程出发,基于复拉伸坐标变换,推导了PML算法的频域表达式;通过合理构造辅助微分方程,得到了PML算法的时域表达式,并以变分形式(弱形式)加载到GPR时域有限元方程中,实现了PML边界条件在二阶电磁波动方程GPR时域有限元模拟中的应用.在此基础上,对比了无边界条件、Sarma边界条件和PML边界条件下均匀模型的波场快照、单道波形、时域反射误差和能量衰减曲线,结果表明:PML边界条件的吸收效果要远优于Sarma边界条件,具有近似零反射系数.一个复杂介质模型的正演模拟验证了PML边界条件在非均匀地电结构中电磁波传播模拟的良好吸收效果.     

含方形凹陷半无限非均匀介质波动问题FDM模拟

采用规则网格有限差分方法对二维平面弹性波动方程进行差分离散,得到相应的弹性波动方程的有限差分方程,再将弹性波动方程的差分格式与吸收边界、自由边界的离散形式结合形成弹性波动方程有限差分方程解决问题的主体,将其应用于含方形凹陷半无限非均匀介质的模型中进行数值模拟,得到此离散化模型中不同时刻不同节点的位移值。针对具体算例,运用上述方法结合科学计算软件MATLAB和结果后处理软件DIFEM ISOLINE PLOTER得到不同时刻的水平方向位移等值线图与接收器测量点处的合成位移记录,讨论非均匀介质、吸收边界、方形凹陷等对波动特性的影响。