页岩气储层岩心孔隙度测量影响因素分析

在页岩气储层柱塞状岩心孔隙度测量中发现一些特有的现象:用核磁共振法、液体饱和法和波义尔定律双室法三种方法得到的核磁孔隙度、盐水孔隙度和氦气孔隙度不能很好的对应,三者存在较大的差异,而在常规砂岩岩心中三者对应较好.利用不同分析方法研究了差异产生的原因,1)核磁孔隙度偏大的原因是页岩气储层岩心干样具有核磁信号,而干样核磁信号的来源是黏土矿物,主要为蒙脱石所含的大量层间水.2)、氦气孔隙度偏小的原因是页岩具有较强的吸附能力且大量发育纳米级微孔隙,导致其容易吸附空气中的氧气和氮气分子而堵塞,使测量气体未能完全充填页岩的微孔隙.3)洗油洗盐后的岩心具有亲水性,饱和液体法能使岩心完全饱和,充分反映岩心的孔隙空间.因此,在进行类似于页岩等黏土含量高、孔径较小的非常规油气储层岩心孔隙度测量时,应该以盐水孔隙度为准,重视黏土对核磁孔隙度、吸附对氦气孔隙度的影响,在此类非常规储层核磁测井时应充分考虑岩石本身的影响.     

应用CT成像技术研究岩心孔隙度分布特征

清楚地识别岩心内部孔隙度分布特征,并对其进行定量描述,有助于深入研究岩心的渗流特性。应用CT成像技术,通过对干岩心和饱和地层水岩心扫描,重建了岩心不同扫描层面、沿某正交切面以及三维孔隙度分布图。应用孔隙度频率分布和累积频率分布曲线得到了岩心孔隙度分布的统计特征。将岩心孔隙度划分为“层面级”和“岩心级”两个级别,选用7种参数对岩心孔隙度分布的集中趋势、离散程度和分布形态进行表征。研究实例表明,同一岩心不同扫描层面孔隙度分布存在明显差异,其集中程度、离散程度和分布形态均有所不同。采用这7种表征参数可精细刻画岩心孔隙度分布特征。     

用数字化核磁共振测井成果建立孔隙度渗透率模型

发现DK3井14块岩样的核磁共振孔隙度与其岩心孔隙度具有很好的线性相关性,他们的渗透率也是如此;常规测井的孔隙度／渗透率与岩心孔隙度／渗透率也具有很好的线性相关性。于是就假设核磁共振孔隙度／渗透率与常规孔隙度／渗透率之间同样具有很好的线性相关性。据此,以校正后的核磁共振测井的孔隙度／渗透率资料为准,建立起了常规测井的孔隙度／渗透率计算模型。在没有核磁共振测井原始数据时,可通过数字化软件从核磁共振测井成果图读取有关数据。这样建立的测井物性解释数学模型,既避免了取心作业与测井作业之间的深度误差,又不存在因岩心数据的不连续而带来的岩心孔隙度／渗透率值的误差,使该模型适于更准确评价塔巴庙地区上古生界盒3段致密砂岩储层的孔隙度／渗透率。     

页岩气储层岩心脉冲衰减渗透率测量影响因素分析

页岩储层基质渗透率普遍较低,已超出了常规方法的测量下限,需要发展新的渗透率测量方法,脉冲衰减法可满足页岩渗透率测量的要求,因此本文为了研究页岩储层脉冲衰减渗透率测量的影响因素,采用宜宾地区龙马溪组页岩岩心,利用美国NDP-605脉冲衰减渗透率测量仪,在不同测量条件对同一块岩心进行了反复测量,分析总结了脉冲衰减渗透率的变化规律,研究了三种主要因素(长度、有效压力、压差)对渗透率测量的影响,最终形成了"三控制"测量工艺:(1)岩心长度对测量过程影响较大,长度应控制在1 cm以内;(2)有效压力对测量结果影响较大,应控制在地层条件下进行测量;(3)压差太小会产生较大误差,压差较大会产生不可忽略的流动惯性阻力,建议控制为10 psi的压差进行测量(1 psi=0.0068948 MPa).     

含孔隙度混凝土样品受压破裂过程中地震波变化特征的综合实验研究

本文用单轴,三轴不等压和围压下混凝土样品的地震波变化特征实验,对含孔隙度混凝土样品破裂过程中的Vp、V_s、V_p/V_s、A_p、A_s、A_p/A_s进行了综合实验研究。结果表明:1.含孔隙度混凝土样品对地震波振幅的影响较显著。2.样品破裂过程中V_p、V_s、V_p/V_s、A_p、A_s、A_p/A_s有一个明显的变化过程。3.在样品临破裂前地震波振幅变化的各向异性非常明显。4.地震波振幅的衰减与样品强度、性质、结构和受力状态有关,即样品强度高,受力状态为(σ>0,σ₂=σ₃=0)振幅衰减慢,反之振幅则衰减快。5.性质相同的样品,波速随密度的增加而增大,由于密度和孔隙度有关,故波速也受孔隙度的影响。6.含孔隙度混凝土样品与小岩石样品有着某种相似性,因此,混凝土样品的实验结果同样对地震波波速异常有启示。     

孔隙度指数m确定方法研究进展

关于孔隙度指数m值的研究,一直是测井界的热点问题.基于国内外测井研究人员对孔隙度指数m进行的大量探索和研究,对各种方法进行了分析总结.从最初的只有粒间孔隙的砂岩模型的孔隙度指数m值,到后来根据双重孔隙模型确定孔隙度指数m值,现在发展到根据三重孔隙模型确定孔隙度指数m值.可以看出,随着油气勘探形势的严峻,孔隙模型越来越复杂,对储层的描述越来越详细,确定孔隙度指数m值的公式也越来越精确.对孔隙类型的识别是未来研究孔隙度指数m基础.     

高含黏土岩心有效孔隙度实验新方法——以准噶尔盆地玛湖凹陷上乌尔禾组砾岩储层为例

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系砾岩储层黏土矿物含量高,行业标准测量法的烘干温度过高、烘干时间过长、烘干湿度不适宜,会造成高含黏土岩心黏土束缚水被烘干,进而导致有效孔隙度测量不准．为此,通过对比不同测量环境下核磁共振实验结果,明确高含黏土岩心在低温（55℃）、保湿（相对湿度65%）的环境下测量有效孔隙度,黏土束缚水不被烘干．利用烘干过程中电阻增大率的拐点确定可动流体孔隙、毛管束缚流体孔隙的烘干时间,进而确定了岩心的有效孔隙度．与行标测量法相比,本文的方法更能反映目标区地质特征,展现出良好的应用效果．     

静水压力下砂岩孔隙度变化实验研究

本文提供了一组反复加载静水压力下砂岩孔隙度变化的实验数据，结果表明，砂岩孔隙度按幂函数规律随静水压力变化，并具有明显的加载历史依赖性，反复加载有助于形成孔隙度对压力的稳定响应，这种稳定响应可能更能反映地下岩石的性质。     

城市活断层探测中钻孔岩心光释光样品的采集

钻孔岩心测年样品具有较一般地质样品更为复杂的影响因素,样品特征对年龄可靠性有非常重要的影响,且主要受钻进方法和采样过程的制约。采用回转钻进取全心的方法,对光释光测年带来的不确定性影响因素主要有扰动导致软弱土层、砂层的混染;泥浆渗入对样品的污染;挤压和摩擦生热对释光信号的可能影响等。除样品特征外,含水量的变化及放射性平衡状况等对钻孔岩心样品的年龄可能存在影响。释光测年样品的基本要求、测试技术和方法是野外正确采样的依据,针对城市活断层探测工作中钻探任务的一般要求,文中提出了岩心光释光样品采集的建议,并对年代测试时需要考虑的不确定性因素进行了讨论     

数字岩心等效弹性参数模拟研究进展

弹性波在含流体岩石中的传播速度和衰减是油气勘探领域的重要研究内容之一.物理实验与经验关系,理论模型,数值模拟是研究速度和衰减的三种重要方法.从20世纪90年代开始,基于数字岩心的等效弹性参数模拟逐渐发展起来,形成了以有限元静力学模拟,透射波模拟,动态应力应变模拟和准静态应力应变模拟为主的4类模拟方法.它们不但可以计算低频和高频速度,也能计算跨频段的频散和衰减曲线,还能分析数字岩心内部的应力(压力)场和应变场.这对完善理论模型、优化岩石物理建模流程具有重要的指导作用.当前,人工智能技术进入快速发展时期,数字岩心等效弹性参数模拟可以与人工智能结合,提高油气勘探与开发的效率.     

致密砂岩储层渗透率预测技术研究进展

对于致密砂岩储层而言,渗透率是评价储层物性、渗流特征的重要参数,也是储层产能挖潜和提高采收率的关键.致密砂岩储层孔隙类型多样,孔隙结构复杂,非均质性强,孔渗关系变化复杂,并非简单的线性关系.利用孔渗统计回归和测井解释方法预测精度较低,致密砂岩储层渗透率预测成为一项重要而艰巨的任务.本研究基于孔喉结构是致密砂岩储层渗透率的主控因素,重点利用毛管压力(MICP)、核磁共振(NMR)、岩心物性实验数据及测井资料,对基于统计回归理论、流体流动单元划分(FZI)储层分类理论、分形几何理论及人工智能理论的渗透率预测方法进行综述.最后指出,基于MICP、NMR及常规测井,将流体流动单元划分(FZI)储层分类技术、分形几何数字岩心技术以及人工智能机器学习技术相结合,可形成一套具有岩石物理学意义的致密砂岩储层渗透率评价和预测的有效方法.     

基于岩心室应力应变和不确定度分析的致密储层氦孔隙度测量方法

致密油气层的物性(孔隙度和渗透率)较差.针对致密储层,目前常用的氦气法孔隙度测量方法存在两个不足:器壁压变性参数G定义不明确;膨胀前压力设置普遍偏小.本次基于氦气法孔隙度测量装置岩心室的应力应变力学分析和不确定度理论分析,开发了一种面向致密储层的氦孔隙度测量方法.本次提出的方法给出了器壁压变性参数G的解析式,并基于G的解析式推导出了新的孔隙度计算公式,将刻度系数减少到1个,简化了刻度过程.其次,基于不确定度理论得到的孔隙度测量不确定度表明:氦气法测量致密储层孔隙度的膨胀前压力大于2 MPa基本可以将孔隙度绝对误差控制在0.5%以内.与高压压汞法孔隙度测量结果对比发现,该方法测量孔隙度的相对偏差在14%以内,远低于常规氦气法测量孔隙度的相对偏差(50%).     

含裂面岩石渗透率的实验研究

本文在实验室中采用定常压力差法在围压10—20MPP、注水压力为2.5—12.SMPS条件下对新丰江水库区花岗岩及刘家峡水库区变质岩进行了渗透实验,观测到了岩石渗透率随围压、注水压力及时间变化的结果,并且得到了渗透率随时间衰减的经验关系l。(t)=k。XEXP(一、t)。实验结果表明:完整岩石、自然裂而中含填充物岩石、自然裂面岩石的渗透率依次增大两个数量级。在实验中,恒定注水压力时渗透率明显地随着围压的增大而减小,当国压变化发生循环时,渗透率产生了不可恢复的减小;当恒定因压时,渗透率随着注水压力的变化取决于流体水对裂面的冲刷、溶解及沉淀堵塞作用而不可预测。最后根据该实验结果讨论了水库地震中水沿断裂系统渗透过程中渗透水的前锋形成高孔隙压力而触发地震的机制。     

三维数字岩心技术岩石物理应用研究进展

三维数字岩心可在孔隙尺度上对岩石的微观结构进行精细表征,以数字岩心为载体的岩石微观结构分析与岩石物理属性模拟研究已成为岩石物理分析的重要发展方向之一.本文从数字岩心建模、数字岩心图像分析及岩石物理属性模拟三个方面对数字岩心技术进行了介绍.将数字岩心技术在岩石物理领域的应用分为两大类:基于三维数字图像的直接分析和基于三维数字岩心的岩石物理属性数值模拟.通过三维图像分析可获得孔隙结构、矿物成分、粒度分布等信息;通过岩石物理属性模拟可以研究储层岩石电性、弹性、渗流和核磁共振特征.多种手段相结合建立多尺度、多组分数字岩心,突破分辨率与样品尺度的矛盾限制是数字岩心技术未来的发展趋势.数字岩心技术已发展成为岩石物理实验的重要组成部分,如何将孔隙尺度得到的岩石物理参数升尺度到数字井筒、数字油藏中是数字岩心技术发展亟需解决的难题.     

低渗砂岩储层渗透率各向异性规律的实验研究

应用1摩尔/升的盐水作为孔隙介质,采用液体压力脉冲法对采自鄂尔多斯盆地某油田三叠系延长组低渗砂岩样品进行了渗透率随有效应力的变化规律实验研究.在围压0～100MPa,孔隙压力0～12MPa范围内,样品的渗透率变化范围在0～60×10-18 m2之间,实验结果表明样品的渗透率随有效应力的增加而减少.通过拟合实验结果,得到渗透率随有效应力的变化规律较好的符合幂函数关系,相关系数介于0.903～0.984之间.同时对同一样品的X,Y,Z相互垂直三个方向的渗透率随有效应力的变化进行了比较,结果表明渗透率的各向异性同样是压力的函数,且随着有效应力的增加,不同平面内的渗透率各向异性表现出了不同的变化规律.但在实验压力范围内,渗透率各向异性皆为正值,表明在有效应力为100MPa范围内孔隙内流体的流动方向未发生改变.研究结果为鄂尔多斯盆地低渗(超低渗)油气田开发,特别是对深部油气田开发过程中开发方式的选择与设计,充分利用渗透率各向异性的特点,提高采收率提供了新的岩石物性资料.     

基于动电效应的岩芯渗透率实验测量

根据孔隙介质的动电耦合理论设计了一套岩芯渗透率测量系统.实验采用交流锁相放大技术,在低频12~42 Hz范围内完成了砂岩岩样流动电势和电渗实验,得到了流动电势系数KS和电渗压力系数KE,进而计算出岩样动电渗透率,对于中、高渗透率岩样,测量得出的动电渗透率与常规气测渗透率差异较小,两者具有很好的相关性.实验表明,动电测量可作为岩样渗透率测量的一种方法,同时揭示了利用地层动电测井信号反演地层参数的可能性,实验结果对于分析天然地震动电效应也有参考意义.     

动电测井实验研究Ⅰ:渗透率的评价

本文针对流体饱和孔隙介质的动电效应,在砂岩模型井中开展了动电测井实验研究. 记录到渗透率不同模型中单极源动电测井的全波波形,清晰地观测到了伴随纵波、横波和斯通利波的动电转换信号,给出了本文实验条件下,动电测井全波中各分波的幅度,并通过电声比的大小说明了各分波的动电转换能力. 实验结果表明:孔隙介质动电效应与渗透率密切相关,动电信号的幅度随着地层渗透率的增大而增加,在高渗透率地层中记录动电信号的幅度较大,这一特性可用于地层渗透率的井下动电评估. 本文实验结果还验证了动电测井的可行性,同时指出:与声波测井相比,动电测井信号对地层渗透率更加敏感,这为渗透率等地层参数的井下动电测量奠定了实验基础.     

汶川地震断层岩气体和液体渗透率实验研究

以N2和水为孔隙流体在20-180 MPa围压范围内详细测量了汶川地震断裂带断层岩的渗透率,并同时测量了作为参照的砂岩的渗透率.实验结果表明,气体和液体渗透率均随围压增加而幂次衰减.在相同围压和孔隙压条件下,N2渗透率高于水渗透率接近1个数量级.将Klinkenberg效应校正后的气体渗透率（绝对渗透率）与水渗透率进行了比较.对比结果显示,砂岩的绝对渗透率与水渗透率基本一致;但断层岩绝对渗透率显著高于水渗透率,表明断层岩气体渗透率与水渗透率之差别不能完全由Klinkenberg效应解释.对实验数据的拟合分析表明,滑脱因子b值与绝对渗透率kl存在幂律关系（b=λkld）.断层岩符合b=0.2×10–3kl–0.557关系（R2=0.998）,显示绝对渗透率在10^–16-10^–20 m2范围内,控制断层岩渗透率的因素是一致的.另一方面,断层岩的d值明显小于砂岩的d值,暗示二者的滑脱效应存在差异.分析表明,断层岩中的粘土矿物颗粒表面吸附水及粘土矿物吸水膨胀导致有效孔隙尺寸减小是造成断层岩渗透率显著低于绝对渗透率的主要原因.研究结果显示,对于富含粘土矿物的断层岩,经Klinkenberg校正后的气体渗透率与水渗透率并不一致,因此采用相应的液体作为测量介质才能够更为准确和真实地揭示地下流体的渗流状况.