有效应力变化对致密砂岩孔隙结构及弹性波响应的影响规律

致密砂岩气藏具有裂缝发育和有效应力高的特征,研究不同有效压力下孔、裂隙介质地震波传播特征,有利于地震解释与地下储层的识别.但是前人的研究较少考虑岩石内部微观孔隙结构特征与孔隙、裂隙间流体流动的关系.本文首先通过选取四川盆地典型致密砂岩岩样,在不同有效压力下对岩石样本进行超声波实验测量.然后基于实验测得的纵、横波速度进行裂隙参数反演,得到不同有效压力下致密砂岩样本的裂隙孔隙度.再将裂隙孔隙度和样本岩石物理参数代入双重孔隙介质模型,模拟得到不同有效压力下饱水致密砂岩样本纵横波速度频散和衰减的变化规律.结果表明模型预测的速度频散曲线与纵波速度实验测量结果能够较好的吻合.最后统计分析了致密砂岩裂隙参数,得到了致密砂岩储层裂隙参数随有效压力及孔隙度变化特征.依据实际岩石物理参数建立模型,其裂隙参数三维拟合结果能够较好描述致密砂岩裂隙结构与孔隙度、应力的关联,可为实际地震勘探中预测储层裂缝性质提供基础依据.     

基于有效流动孔隙的低孔渗泥质砂岩储层渗透率确定方法

针对低孔渗储层渗透率主要受孔隙结构影响致使利用常规孔隙度和束缚水饱和度等参数预测渗透率精度低的难题,依据低孔渗岩石孔隙中流体渗流的特点,考虑岩石孔隙空间中对流体渗流贡献最大的那一部分孔隙,引入有效流动孔隙概念,以提高低孔渗岩石渗透率计算精度.考虑岩性、物性、电性变化,设计岩石物理实验,根据压汞实验数据计算岩样对应不同孔隙半径的进汞孔隙度与渗透率之间的相关系数,制作相关系数与孔隙半径交会图,将相关系数达到某一值(如0.8)对应的孔隙半径确定为有效流动孔隙半径下限,其对应的进汞孔隙度确定为有效流动孔隙度实验分析值.依据水流与电流流动相似性原理,从导电角度推导有效流动孔隙度的计算公式.对于含水低孔渗泥质岩石,将束缚水和粘土水看成不导电干骨架,采用能够描述孔喉比的等效岩石元素模型推导出只有可动水孔隙存在的低孔渗岩石地层因素的公式;根据有效流动孔隙的含义,只有可动水孔隙存在的低孔渗岩石的有效流动孔隙可以等效为具有相同岩石体积和地层因素且由骨架和弯曲毛细管组成的岩石结构中的毛管孔隙,根据弯曲毛管模型推导出地层因素与有效流动孔隙度关系式,结合两式可得到有效流动孔隙度的表达式.根据实验数据采用最优化方法确定公式中参数,从而给出有效流动孔隙度计算式.统计有效流动孔隙度实验值与岩心分析渗透率关系,回归得到低孔渗泥质岩石渗透率的计算式.对B区X1、X2井低孔渗储层进行处理,从实际应用效果方面证实该方法提高了低孔渗泥质储层渗透率计算精度.     

致密砂岩储层应力敏感性实验研究

研究的背景:在油田开采过程中,随着地层压力的下降,作用在岩石颗粒上有效应力的增加,均会使岩石颗粒发生变形,产生应力敏感,降低储层的孔隙度和渗透率,影响流体在多孔介质中的渗流特征,给油田的合理开发带来诸多困难.研究方法及目的:利用美国Core Laboratory公司的仪器进行孔隙度、渗透率的测定,结合扫描电镜、铸体薄片以及核磁共振技术分析鄂尔多斯盆地延长组长7段低孔、低渗储层的应力敏感性.研究结果:(1)在定覆压变孔压和定孔压变覆压条件下,孔隙度、渗透率均随着孔隙压力的减小、上覆压力的增大而减小,属于"先快后慢"型的应力敏感性损害模式.孔隙度相对损失率1.21%~3.28%,渗透率相对损失率44%~70%,渗透率应力敏感性较强.(2)在有效应力压差相同情况下,渗透率相对损失率小于40%时,定孔压变覆压引起的渗透率损失率较大;渗透率相对损失率大于40%时,定覆压变孔压引起的渗透率损失率较大.(3)孔隙度应力敏感性与岩石的微观孔隙结构、孔隙大小及岩石颗粒的抗压能力有关,而渗透率主要与岩石的孔喉、孔隙尺寸分布有关.研究意义:为致密油勘探开发中保持合理的生产压差,减轻储层应力敏感性损害,为提高油井产能和采收率提供一定的实验依据.     

围压对低渗砂岩渗透率有效应力系数的影响

多孔岩石渗透率有效应力系数的取值至今仍没有一致的认识,影响取值的因素较为复杂.为了探索围压对低渗砂岩渗透率有效应力系数的影响,实验上采用较大的围压范围(10MPa～50MPa),选取两块低渗致密砂岩岩样,进行渗透率测试,并利用二元线性回归方法,计算了不同围压组合下的渗透率有效应力系数值,获取了该系数随围压的变化趋势.实验中,两块岩样的渗透率有效应力系数随围压的增加而减小,但各自的减小趋势略有不同.利用Bernabé和Berryman提出的模型,理论上解释了围压对渗透率有效应力系数的影响,并得到渗透率有效应力系数的下限值为岩样孔隙度.尽管渗透率有效应力系数不是一个常数,但可以表示为压差的函数,进而起到简化分析的作用.     

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).     

碳酸盐岩储层孔隙结构对电阻率的影响研究

碳酸盐岩储层孔隙类型多样,各种孔隙的尺寸变化范围可以跨越几个数量级,孔隙结构非常复杂,这种复杂孔隙结构和不均匀分布的多元孔隙空间使得储层电性呈现明显非阿尔奇特性.为了了解影响电阻率变化的控制因素,本次研究选取中三叠世雷口坡组的8块全直径碳酸盐岩岩样,开展了核磁共振、岩电实验、孔渗实验、压汞实验及薄片等实验,并利用数字图像分析法定量分析了孔隙结构特征.研究结果表明：①孔隙度是影响电阻率高低的重要因素,但并非唯一因素,除孔隙度以外,孔隙尺寸和数量、孔隙网络复杂程度远比吼道大小对电阻率的影响大;②在孔隙度一定的条件下,胶结指数m随储层中孤立大孔隙占比的增多而增大,当孔隙度增大到一定程度后,胶结指数m又随大孔隙占比的增多而减小,微裂缝起重要沟通作用;③在给定孔隙度时,以简单大孔隙为主的岩样表现为胶结指数m值较大,而以复杂孔隙网络、细小孔隙为主的岩样表现为胶结指数m值较小,具分散、孤立大孔隙的岩样,胶结指数m值最高;④依据孔隙几何参数与电阻率和胶结指数之间的关系,可以利用测井资料间接判别储层类型,从而提高储层有效性和含水饱和度评价精度.     

热处理饱水致密砂岩的水相自吸与返排

致密砂岩气藏在开发过程中由于水相的侵入或滞留会在近井带或水力裂缝面造成水相圈闭损害,严重影响开发效益.储层高温热处理作为一种新型储层改造技术,已应用于解除近井地带水相圈闭损害.选取鄂尔多斯盆地典型致密砂岩岩样,分别采用干岩样、饱和蒸馏水、饱和3%KCl溶液以及饱和地层水的岩心开展了100～600℃的热处理实验;进行了超过阈值温度的高温热处理前后的岩心自吸、返排实验,并对热处理前后岩心的水相圈闭损害程度进行评价.研究表明,饱和蒸馏水和饱和3%KCl溶液的岩样在热处理后的增渗率明显大于干岩样和饱和地层水的岩样,且岩样热致裂的阈值温度明显降低,从干岩样时500℃降低到300℃;高温热处理增加致密砂岩孔隙度与渗透率,不仅使水相自吸量与自吸速率明显提高,而且岩心渗透率恢复率显著提升.致密岩石热致裂阈值温度可以降低,热增渗后不仅解除水相圈闭损害,而且可以预防后期作业储层水相圈闭损害.     

超声激励低渗煤层甲烷增透机理

超声激励增透煤层是一种不受甲烷储层地质条件和气源特性限制,具有普遍应用价值的增采技术.但由于煤岩致密、裂隙发育,煤岩孔隙度存在多尺度效应,受储层介质尺度效应影响的增透促吸机理尚不明确.本文通过CT观测实验和渗透率测定实验,对超声波作用下煤样不同尺度裂隙发展规律进行了分析,对比测定超声作用煤样渗透率变化规律,建立了超声增透煤层甲烷渗透率的修正公式.研究结果表明:CT观测实验很好地证明了超声的机械震碎作用;在声场衰减范围内,煤体损伤和机械震碎作用明显;超声波作用后的煤层渗透率有平均135%～169%的提高.研究工作为超声激励增加煤层的渗透率提供了实验基础.     

火成岩核磁共振数值模拟与影响因素分析

核磁共振(NMR)在储层孔隙结构评价和孔隙度计算方面具有明显的优势,但是在某些火成岩地层核磁共振孔隙度比实际孔隙度偏低,这就限制了核磁共振测井在该类储层的应用.针对这一问题,首先开展了核磁共振的弛豫机理研究,从理论上分析了磁化率引起的附加内部磁场梯度是核磁共振孔隙度偏小的主要原因.然后,模拟了不同磁化率、含不同流体岩石以及不同回波间隔的核磁共振横向弛豫时间(T2)分布,分析了磁化率对核磁共振孔隙度的影响.模拟结果表明,对同一流体的孔隙模型来说,磁化率越大,其引起的扩散弛豫在总弛豫中的比重越大,T2分布前移也越明显,计算的孔隙度就越小.此外,岩心实验也证明磁化率核磁共振的影响较大.此项研究剖析了火成岩核磁共振影响因素,为该类储层的核磁共振测井解释提供了依据.     

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K_S和电渗压力系数K_E,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.     

一种超高压致密油气藏地层压力条件渗透率的实验室测量新方法

实验观测超高压致密油气藏的地层压力条件的渗透率对于定量表征储层物性以及制定开发方案具有重要意义．常规的方法采用在岩心的出口端设置回压阀的方式实现孔隙压力的控制和流量的计量,存在回压阀控制孔隙压力精度低、灵敏度低、流量计量不准确的技术缺陷,渗透率测量精度低．在岩心的出口端使用高精度恒速恒压泵代替回压阀,开发了一种基于高精度恒速恒压泵双泵联动控制孔隙压力及流量/压力计量技术的渗透率测量新方法,通过岩心的入口端和出口端的两台高精度恒速恒压泵做进液、退液的联动操作计量恒压模式的进液/退液体积或者恒流量模式的上游压力/下游压力实现超高压渗透率的测量．在最高为138 MPa的超高压条件下,实验观测了准噶尔盆地白垩系清水河组的超高压致密油气藏的5块岩样的地层压力条件的渗透率,结果发现：低地层压力条件下的渗透率测量结果与相同有效压力的覆压渗透率吻合较好,超高压条件下的渗透率重复性好并且符合渗透率随有效压力变小而变大的一般规律．     

饱和储层砂岩中流体粘度引起的超声波速度频散实验研究(英文)

在实验室对5块储层砂岩进行了模拟地层压力条件下的超声波速度测试。砂岩样品采自WXS凹陷的W地层,覆盖了从低到高的孔隙度和渗透率范围。实验选用了卤水和4种不同密度油作为孔隙流体,结合温度变化,实现了对流体粘度引致的速度频散研究。对实验结果的分析表明:(1)对于高孔隙度和渗透率的样品,无论是哪种流体饱和,观察到的超声波速度测试值和零频率Gassmann预测值的差异较小(约2-3%),基本上可以用Biot模型解释;对于中等孔隙度和渗透率的样品,低粘度流体(<约3mP?S)的频散效应也可以用Biot模型得到合理解释;(2)对于低、中孔隙度和渗透率样品,当流体粘度增加时,喷射流机制起主导作用,导致严重的速度频散(可达8%)。对储层砂岩的微裂隙纵横比进行了估计并用于喷射流特征频率的计算,当高于该特征频率时,Gassmann理论的假设条件受到破坏,实验室测得的高频速度不能直接用于地震低频条件下的W地层砂岩的Gassmann流体替换研究。     

储层渗透性与地层因素关系的实验研究与分析

本文对渤海湾盆地不同孔隙结构样品的孔、渗、核磁、岩电、压汞、X衍射及铸体薄片等配套岩石物理实验数据进行了综合分析,通过逐一考察同一套岩芯样品的地层因素与渗透率、压汞喉径均值、储层品质指数之间的实验关系,并分别与地层因素-孔隙度交绘图进行对比分析,发现储层渗透性与地层因素之间并非简单的单调函数关系,孔隙度相近但孔隙结构类型不同、渗透率差异明显的岩芯可以具有相近的地层因素,导电能力接近.在实验数据分析的基础上通过理论分析证明了这一实验关系的合理性,并指出孔隙度及导电能力相近的岩芯,其渗透率差异与喉径均值的平方比、孔隙曲折度及几何形态相关.     

致密砂岩孔隙度-电阻率关系与地层因素计算方法研究

致密砂岩电阻率与孔隙度关系存在"非阿尔奇"特征.为明确致密砂岩电阻率与孔隙度的关系及规律,并建立适用于致密砂岩的地层因素计算方法,基于多个致密砂岩油气区实验数据对电阻率随孔隙度变化的规律及地层因素计算方法进行了研究.通过对来自3个盆地8个油气田的岩石物理实验数据分析,证实了致密砂岩地层因素与孔隙度在双对数坐标下呈现分段线性关系,孔隙度约等于10%处出现明显拐点;拟合了孔隙度小于10%时具有通用性的阿尔奇公式参数.红河油田致密砂岩压汞实验数据表明,孔隙度小于10%的岩样与孔隙度大于10%的岩样孔喉半径分布有显著差异,由此将孔隙分为大孔径孔隙和小孔径孔隙,假设其分别具有不同比例的"宏导电孔隙",并定义了"伪宏导电孔隙度"变量,岩电-压汞联测实验数据表明,伪宏导电孔隙度与地层因素在双对数坐标下表现为良好的单一线性关系,由此建立了阿尔奇公式改进式,改进式在不同孔隙度条件下形式和参数均保持统一,计算地层因素效果更好.利用红河油田及塔里木盆地志留系致密砂岩岩样岩电实验数据检验改进式计算效果,证实了改进式的可靠性.     

利用热-孔隙流体耦合有限元数值模拟研究干热岩开发温度下降过程——以青海共和盆地恰卜恰地区干热岩开发为例

水力压裂是干热岩(HDR)开发最常用到的压裂方式，水力压裂形成的裂缝网络为增强地热系统的运行(EGS)提供了高渗透率的人工储层.本文在系统总结前人关于共和盆地水力压裂实验、数值模拟资料和现场水力压裂监测结果的基础上，引入了离散裂缝网络(DFN),利用多物理场模拟软件COMSOL Multiphysics建立了共和盆地恰卜恰地区干热岩开采过程中的二维裂缝-基质热-孔隙流体耦合模型，并讨论了裂缝开度和基质渗透率对干热岩开采温度下降过程的影响.结果表明，裂缝网络是流体运移的主要通道.温度下降和早期压力变化范围沿着裂缝延伸，并向周围被裂缝分割的基质扩展.裂缝开度和基质渗透率是影响干热岩地热开采过程中温度下降的重要因素.当裂缝开度越大时，流体运移范围就越大，储层温度和产出水温下降就越快，储层下降范围就越广，热突破时间和运行寿命就越短.当基质渗透率越大时，越有利于流体进入基质进行热量交换，越容易从干热岩中提取热量，产出水温下降越快，运行寿命越短.     

储层岩石流动电位频散特性的数学模拟

利用储层岩石流动电位的频散特性评价复杂储层已经成为勘探地球物理领域关注的热点,但是目前还没有形成基于储层岩石储渗特性及电化学性质的具有普遍指导意义的理论方法和数学模型.本文利用微观毛管理论,通过随时间谐变条件下渗流场和电流场的耦合模型,建立了描述储层岩石流动电位频散特性的数学方法,定量分析了频率域储层岩石动态渗透率、动电耦合系数和流动电位耦合系数随储层岩石孔隙度、溶液浓度和阳离子交换量的变化规律.研究结果表明:储层岩石流动电位频散特性是储层流体惯性力与流体黏滞力相互作用的结果.储层岩石孔隙度越大,储层维持流体原有运动状态的能力越大,临界频率越小;储层岩石的溶液浓度和阳离子交换量对临界频率没有影响.储层岩石的孔隙度越大,流体流动能力越强,流动电位各耦合系数的数值越大;溶液浓度越小或阳离子交换量越大,孔隙固液界面的双电层作用越强,各耦合系数的数值越大.     

克拉2气田储层应力敏感性及对产能影响的实验研究

克拉2气田是目前我国探明的最大整装干气气藏, 是西气东输的主力气田, 地层压力高(74.35 MPa)、压力系数高(2.022)、产能测试和评价的难度大. 为正确评价在开采过程中储层岩石随着地层压力的下降而发生的弹塑性形变, 开展了异常高压气田储层应力敏感性实验等研究, 通过对研究区5口井共329个岩心样品的岩石力学性质及在不同的温压条件下的孔隙度、渗透率的测试, 分析了储层岩石物性随压力的变化规律, 总结出适用的检验关系式; 在此基础上结合全气田产能方程作出了考虑应力敏感性后的平均产能曲线. 所获得的认识和关系为确定该气田气井产能、制定气田开发规划奠定了基础, 也为类似气田的开发基础研究提供了有效的技术方法和手段.     

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%).     

考虑动态克林伯格系数的煤储层渗透率预测模型

随着储层压力的降低,克林伯格效应对渗透率的影响越来越大.现有的煤储层渗透率预测模型大都忽略了克林伯格系数的变化,其预测结果与实际生产存在一定的差异,尤其是在低储层压力阶段.本文以体积不变假设为基础,基于火柴棍模型给出在储层压力降低过程中动态克林伯格系数的计算公式,并建立考虑动态克林伯格系数的渗透率预测模型;深入分析在煤储层压力降低过程中,煤储层渗透率和克林伯格系数的变化规律.研究结果表明：随着储层压力的降低,克林伯格系数呈先增大后减小的变化趋势;在相同储层压力下,克林伯格系数随渗透率增加呈指数减小趋势,随温度增加呈线性增大趋势.本文建立的渗透率模型参数简单易获取,预测结果与实际煤储层渗透率变化规律符合性较好,尤其是在低储层压力阶段,能准确预测煤储层渗透率变化.     

不同物性参数的岩石电性参数频散特性实验

岩石电性参数的频散特性不仅受孔隙流体性质及其分布的影响,与岩石的物性参数也关系密切.本文通过不同孔隙度、不同渗透率的岩石电性参数频散特性的实验研究,依据Maxwell-Wagner界面极化理论,分析了岩石物性参教对岩石频散特性的影响规律及物理机理,同时建立了岩石电性参数频散特性与孔隙度和渗透率的关系模型,验证了利用岩石的电性参数频散特性评价储层物性参数的可行性.