页岩气储层渗透率测井评价方法研究

页岩渗透率与页岩气产能关系密切,是测井储层评价的重要参数之一.页岩储层岩性复杂致密,孔隙组分多样,导致传统渗透率评价方法受到限制.基于页岩渗透率主控因素,从孔隙结构出发,通过液氮吸附-高压压汞资料及核磁共振实验分析数据,提取控制页岩渗透率的孔隙结构参数,建立页岩渗透率评价模型;利用核磁T2谱构建出伪毛管压力曲线,获得二者之间的定量转换关系,并提取孔隙结构参数;最后利用核磁测井刻度常规测井曲线,并结合页岩岩石相分析,实现了页岩渗透率的较高精度评价.研究成果及应用对于国内页岩气产能建设及高效开发具有重要意义.     

页岩气地球物理测井评价综述

页岩气是指生成、储集和封盖均发生于页岩体系中,或游离于基质孔隙和天然裂缝中,或吸附于有机质和粘土矿物表面,或溶解于沥青和水中,在一定地质条件下聚集成藏并具有商业价值的生物成因和/或热解成因的天然气.在页岩气勘探开发中,地球物理测井是识别、评价页岩气储层并为后期完井提供指导参数的重要手段.页岩气属于极低孔极低渗的范畴,且具有很强的非均质性和各向异性,常规油气藏测井解释评价方法已不再适用,必须建立新的页岩气测井解释评价体系才能够对页岩气藏做出准确评价.评价页岩气藏的潜力涉及对多种因素正反面影响的权衡,包括页岩矿物组分和结构、粘土含量及类型、干酪根类型及成熟度、流体饱和度、吸附气和游离气存储机制、埋藏深度、温度和孔隙压力等.其中,孔隙度、总有机碳含量和含气量等对于确定页岩储层是否具有进一步开发价值非常重要.本文针对国外尤其是美国近期页岩气勘探开发的现状进行了广泛的文献调研,综述当前国外页岩气地球物理测井技术的发展现状,针对勘探开发的不同阶段介绍常用的含气页岩的测井系列,然后总结页岩气测井响应特征,并详细论述了页岩气储层评价方法及储层评价的重要参数,包括有机碳含量、岩石矿物组分及含量、孔隙度、含气量及岩石力学参数,最后提出我国页岩气地球物理测井研究存在的问题和发展趋势.     

砂砾岩储层测井评价研究

砂砾岩储层岩性复杂、非均质性强,储层间非渗透性隔层类型多,储层基质孔隙度有时很低,从而使测井资料准确划分有效储层有很大的难度;砂砾岩体储层母岩类型变化大,岩石骨架参数很难确定,电阻率测量受岩石骨架、粘土含量和孔隙结构影响严重,反映储层孔隙流体性质的信息弱,使储层流体性质难以判断,油、气、干层界限的电性特征极不明显.通过核磁共振和井壁微电阻扫描成像测井,可以直观观察到岩石成分和粒径的变化,通过T2谱分布直观显示核磁测量井段的孔径分布,计算出各种类型孔隙度和渗透率参数,为砂砾岩有效划分储层和测井评价提供了可靠的依据.     

基于核磁共振双截止值的致密砂岩渗透率评价新方法

对比分析致密砂岩岩心在完全含水状态和束缚水状态下的核磁共振T₂谱,明确了致密砂岩孔隙中流体的赋存状态和渗流规律,指出常规核磁共振方法预测渗透率的局限性并提出核磁共振双截止值的概念.基于核磁共振双截止值,将储集空间细分为完全可动、完全束缚、部分可动等三部分,分析不同孔隙组分对渗透率的影响,并应用三组分法建立了核磁共振渗透率表征新模型.研究表明：致密砂岩渗透率与完全可动流体饱和度、部分可动流体T₂几何平均值、核磁孔隙度成正比,与完全束缚流体饱和度成反比.在此基础上,结合完全含水核磁共振T₂谱的二阶差分得到了双截止值的自适应确定方法,可以连续地计算储层双截止值.将该研究成果应用于生产实践,渗透率计算精度有较大的提高.     

基于弹性阻抗的孔隙结构与物性参数非线性同步反演

碳酸盐岩储层具有复杂的孔隙结构,其显著影响了岩石的弹性和地震响应特征,也影响物性参数预测精度.现有的岩石物理反演方法主要是针对碎屑岩储层,反演的对象主要是孔隙度和饱和度,采用的数据主要是弹性参数,使用的算法主要是线性近似法,缺少针对碳酸盐岩储层的孔隙结构与物性参数反演方法.针对这些问题,文章首次提出了一种基于弹性阻抗的适用于碳酸盐岩复杂孔隙储层的孔隙结构和物性参数贝叶斯非线性同步反演新方法,该方法把多孔介质岩石物理模型、Gassmann方程、AVO理论、贝叶斯理论和非线性反演算法结合起来,实现复杂孔隙储层的孔隙结构和物性参数的定量同步预测.模型正演揭示,孔隙结构参数即孔隙扁度对AVO反射系数和弹性阻抗的贡献度仅次于孔隙度,远远大于含水饱和度的影响.实际资料应用表明,文章提出的从叠前道集中直接反演物性参数和等效孔隙扁度新方法可以准确预测储层孔隙度和饱和度及其空间展布,并可评价有效储层的孔隙结构.     

胜利油田核磁共振测井技术应用回顾与展望

核磁共振测井以全新的原理,提供了一套全新的信息和响应关系,能够对地层油气评价的基本问题,进行全新的解答.胜利油田自1996年开始使用核磁共振测井以来,至今已经积累10余年的测井应用经验.总结核磁共振测井技术在胜利油田的发展应用,其发展经历了三个阶段:初步探索阶段,研究应用阶段和完善深化阶段.在初步探索阶段主要是以储层识别以及孔隙度、渗透率、饱和度等岩石物理参数为主;在研究应用阶段主要是利用T2分布形态进行流体识别和孔隙结构研究;完善深化阶段则是提高解释评价精度,针对勘探开发中的评价难题深化地质应用.目前,核磁共振测井技术在胜利油田的应用已经逐步完善成熟,已成为提高油田勘探开发效益必不可少的手段.在储层评价、参数计算、流体识别中发挥了重要作用,尤其是在单纯依靠常规测井难以进行流体识别的低电阻率/电阻率低差异、低孔隙度、低渗透率、砂砾岩体、复杂岩性等油气藏评价中发挥了独特的作用.     

基于扫描电镜的页岩有机孔隙空间定量表征

对于富含有机质的页岩储层来说,孔隙度是评价油气储量的关键参数之一,有机孔隙的存在又对岩石孔隙空间具有重要贡献,因此,研究页岩储层有机孔隙空间是有必要的。本文结合氩离子抛光扫描电镜（SEM）资料和图像分割技术,以川南永川区块YY2井龙马溪组页岩储层为例,对纳米有机孔隙的形态特征和有机孔隙度进行分析研究,研究表明:YY2井龙马溪组有机孔隙较发育,SEM图像中有机孔隙直径差异很大,对龙马溪组6块岩样的SEM图像进行处理,得到的有机质面孔率在0.97％～8.90％之间,个别样品孔径较小,面孔率在1％以下。利用面孔率和有机质含量计算有机孔隙度,计算得到的有机孔隙度在0.12％～0.75％范围内,均值为0.39％,占据岩石孔隙度的10.66％。      

特低渗储层可动流体饱和度研究——以甘谷驿油田长6储层为例

特低渗储层油水分布关系复杂、微观孔喉网络分布模式及油水微观渗流机理复杂多变、水驱效率低、开发矛盾突出.可动流体饱和度是精细评价特低渗储层的关键因素,因此,利用铸体薄片、扫描电镜、X衍射、常规压汞、恒速压汞、核磁共振等实验手段,研究分析甘谷驿油田长6储层可动流体饱和度的分布特征及主控因素.结果表明:研究区长6储层的可动流体饱和度偏小,平均值为37.42%.微观孔隙结构是控制可动流体饱和度大小的主要因素,粘土矿物次之,储层物性的影响最弱.渗透率对可动流体饱和度的敏感性显著强于孔隙度.孔隙连通性好,孔喉比小,喉道半径粗、残余粒间孔保存较好、次生孔隙发育,粘土矿物含量小,可动流体饱和度相对较高.粒间孔的剩余程度、溶孔及喉道的发育程度等对储层的好坏及可动流体饱和度的大小具有至关重要的作用.孔隙特征参数中,喉道半径,孔隙半径,孔喉比、单位体积总有效孔喉体积与可动流体饱和度的关系更为密切.     

核磁共振成像岩心分析方法研究

利用核磁共振成像技术、图像处理技术进行了岩心分析方法研究。阐述了核磁共振成像原理及图像处理软件功能。通过岩心测试分析计算方法研究,建立了核磁共振成像测试分析计算岩心内部结构,岩心孔隙度参数和孔隙度分布图像、渗透率分布图像,可动流体百分数图像,油水识别图像方法。表明:核磁共振图像不仅能够给出岩心总孔隙度,渗透率物性参数,而且能够给出岩心孔隙度,渗透率分布信息。根据可动流体百分数图像,可观察到可动流体在岩心中的分布情况。核磁共振成像油水识别方法,给出了油水在岩心中的分布情况,并可计算油、水饱和度。建立的岩心磁共振成像分析研究方法,可应用于油田储层评价,开发试验以及提高采收率研究。     

用核磁共振测井资料评价碳酸盐岩等复杂岩性储集层

对于碳酸盐岩等复杂岩性油气藏,由于其储集空间复杂、非均质性强等因素,用常规测井技术难以进行准确描述.核磁共振测井测量的对象是储层空间中的流体,因而可以直接用来划分储集层,而且能提供几乎不受岩性影响的孔隙度和渗透率等参数;同时,由于其T2分布表征了岩石的孔隙结构,所以可以根据T2分布形态判断有效裂缝和溶蚀孔洞.通过多口井的岩心对比和成像测井对比,研究出了一套用MRIL和CMR 的T2分布形态评价储集空间的方法;此外,在特定条件下,根据核磁计算的有效孔隙度和可动流体体积给出了一个计算含油饱和度的公式.利用这些核磁测井技术及其分析方法对车古20古潜山碳酸盐岩储集层裂缝及溶蚀孔洞发育特征进行准确描述,还计算了埕北潜山复杂复杂岩性油气藏的饱和度,对于储量计算具有重要意义.     

川中侏罗系自流井组大安寨段致密灰岩孔隙结构实验研究

川中侏罗系自流井组大安寨段致密油灰岩储层的孔隙结构极为复杂,却是致密油勘探开发需要解决的关键问题。本文应用扫描电镜、氮气吸附、高压压汞、核磁共振来研究致密灰岩的孔隙结构。结果表明灰岩储层以狭缝型孔隙为主;介孔和宏孔是孔隙体积和比表面积主要贡献者,孔隙结构特征参数排驱压力、平均孔径、均质系数与孔隙度及渗透率相关性较好,可以综合应用于评价储层孔隙结构;将氮气吸附得到的孔径分布与高压压汞得到的孔径分布相结合构造全尺度孔径分布,发现储层主要发育2～50nm的介孔;基于幂函数转换方法,将T_2谱转换为孔径分布,转换结果与全尺度孔径分布的一致性较好,表明了T_2谱与孔径分布存在幂函数关系;T_2几何平均值与岩心全孔径孔隙结构参数具有相关性,可作为评价储层孔隙结构特征参数。     

鄂尔多斯盆地延长组页岩油储层岩石物理特征（英文）

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段中低成熟度陆相页岩油储层是国内页岩油勘探开发的主力层位之一。为了查明研究区延长组7段陆相页岩的岩石物理特征及变化规律,开展了目标层段页岩油样品系统声学测试工作,本文结合X射线衍射分析、光学薄片以及扫描电镜（SEM）等分析手段,总结地震弹性性质变化规律。研究结果表明,延长组7段页岩油样品主要为岩屑长石砂岩,发育长石溶孔和粒间孔,分布广泛的微米级孔隙、喉道,孔隙度与渗透率呈正相关关系。样品速度受孔隙度和矿物组分的影响,速度随钙质含量增大而增大,随粘土含量增加减小,在相同的岩石结构情况下（石英骨架或粘土骨架）,与孔隙度+TOC含量成负相关。岩石弹性性质横向各向同性（T1介质）,黏土的定向排列方式控制岩石速度各向异性,TOC主要赋存于原生粒间孔隙中,对各向异性无贡献。研究结果可为延长组7段陆相页岩油储层的地震预测提供参考。     

复杂孔隙储层三维岩石物理模版

复杂孔隙储层往往同时发育孔缝洞等多种孔隙类型,这种孔隙结构的复杂性使得岩石的速度与孔隙度之间的相关性很差.经典的二维岩石物理模版只研究弹性参数与孔隙度和饱和度之间的定量关系,而不考虑孔隙结构的影响,用这样的模版来预测复杂孔隙储层的物性参数时带来很大偏差.本文首先证明多重孔隙岩石的干骨架弹性参数可以用一个等效孔隙纵横比的单重孔隙岩石物理模型来模拟;进而基于等效介质岩石物理理论和Gassmann方程,建立一个全新的三维岩石物理模版,用它来建立复杂孔隙岩石的弹性性质与孔隙扁度及孔隙度和饱和度之间的定量关系;在此基础上,预测复杂储层的孔隙扁度、孔隙度以及孔隙中所包含的流体饱和度.实际测井和地震反演数据试验表明,三维岩石物理模版可有效提高复杂孔隙储层参数的预测精度.     

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.     

多孔可变临界孔隙度模型及储层孔隙结构表征

碳酸盐岩、致密砂岩和页岩等储层具有孔隙类型多样、孔隙结构复杂和非均质性强等特征,属于典型的多重孔隙储层,孔隙结构表征是多重孔隙储层预测和流体识别的关键.现有的孔隙结构表征方法大多利用孔隙纵横比或者构建一种新参数来描述孔隙结构.岩石临界孔隙度模型是一种常用的岩石物理模型,具有一定的物理意义和地质含义.本文推导了岩石临界孔隙度与岩石孔隙结构(孔隙纵横比)之间的关系,进而利用极化(形状)因子建立临界孔隙度与弹性参数之间的关系,构建了能够包含多种孔隙类型的多孔可变临界孔隙度模型.利用多孔可变临界孔隙度模型由储层的弹性参数反演不同孔隙类型的体积含量.实验室测量数据和实际测井数据表明,多孔可变临界孔隙度模型能够适用于多重孔隙储层岩石物理建模和孔隙结构表征.     

花岗岩储层测井解释方法研究及应用

针对花岗岩储层非均质性特点,采用了三重孔隙结构解释模型对其进行解释评价.该模型的储集空间包括基质、裂缝和孔洞三部分,随着储集空间的变化,可将该模型转化为孔隙型储层解释模型、孔洞型储层解释模型和裂缝型储层解释模型,这样就可适应多种储层性质的解释需要.由此利用常规测井资料计算了花岗岩储层的总孔隙度、基质孔隙度、孔洞孔隙度和裂缝孔隙度,利用岩心和电成像测井对裂缝孔隙度和孔洞孔隙度的计算结果进行标定和验证,并根据这些参数划分储层类型,计算含油气饱和度,划分油气水层.含油气饱和度的计算是采用反映储层孔隙结构变化的孔隙结构指数变m值,使阿尔奇公式适用于非均质花岗岩储层含油气饱和度的计算.应用上述测井解释方法,对目标井进行精细处理解释和综合评价,取得了很好的应用效果.     

渝东南黔江地区龙马溪组页岩气储层测井解释评价研究

渝东南黔江地区地质构造复杂,广泛发育海相沉积的黑色页岩.区内龙马溪组页岩气储层地球物理响应具有高伽马、低密度、低孔隙度、低渗透率的特征.综合岩心分析、常规测井和特殊测井资料建立了测井解释模型,对研究区龙马溪组页岩气储层的有机碳含量(TOC)、储层物性、裂缝特征等进行了解释评价.研究表明,该区龙马溪组共发育3套优质页岩储层,总厚度达74.8m.孔隙类型以基质孔隙为主,脆性矿物含量达58%～66%,TOC含量较高,顶部发育微裂缝,具有较好的开发潜力.     

核磁共振技术在二氧化碳地质封存与利用中的应用研究前景综述

二氧化碳地质封存与利用是推动“碳达峰、碳中和”的关键技术之一,研究CO₂注入-运移-封存全过程储层孔隙率、渗透率、饱和度、孔隙结构及岩石力学参数的变化规律是监测CO₂地质封存状态和泄露风险的核心工作.以分析核磁共振技术在研究孔隙结构、CO₂运移特征及岩石力学参数变化的应用现状和发展趋势为目标,在简要介绍核磁共振仪器设备和应用领域基础上,分析核磁共振技术在CO₂地质封存与利用中的应用现状和发展方向.分析表明：核磁共振技术在致密油、页岩气等非常规油气资源开发中应用广泛,在表征储层物性、饱和度和三维孔隙结构方面优势明显.目前,利用核磁共振技术研究原位CO₂封存条件下岩心动态参数成果较少,无论是CO₂驱油还是CO₂置换CH₄,均通过测量氢核的核磁共振特征或核磁成像特征来反推CO₂分布状态;在CO₂-EOR、CCS先导性实验中,时移测井资料十分有限,制约了原位CO₂     

深层砂岩油藏储层孔喉特征参数及预测模型

储层微观孔隙结构是影响油气富集与油气田开发效果的内在因素.为探讨深层砂岩油藏储层孔喉参数特征及分布规律,应用铸体图像分析技术、高压压汞技术对渤海湾盆地东濮凹陷濮城油田沙河街组深层砂岩油藏储层孔喉特征参数进行了研究.铸体图像分析技术研究表明,储层物性与孔隙半径、喉道宽度呈正相关关系;面孔率参数与孔隙度、渗透率相关性较好,面孔率较相应的孔隙度参数小;比表面、形状因子与其储层物性参数不相关,储层孔隙、喉道形状无规律;由特低渗至高渗储层,孔喉比参数无明显变化趋势,孔喉配位数呈增大趋势,孔喉均质系数、分选系数、变异系数规律性不强.高压压汞资料分析研究表明,储层最大喉道半径、平均喉道半径、主流喉道半径、主流喉道半径下限值、最小可流动喉道半径等均与储层岩石的渗透率参数呈正相关关系;平均水力半径与平均喉道半径呈正相关关系;储层岩石比表面与渗透率参数呈负相关关系.基于高压压汞资料,建立了渤海湾盆地东濮凹陷濮城油田沙河街组深层砂岩油藏储层孔喉参数预测模型.     

龙马溪组页岩微观结构、地震岩石物理特征与建模

龙马溪组页岩是目前国内页岩气勘探的主要层位之一.由于岩石物理实验结果具有区域性,龙马溪组页岩的岩石特征与其地震弹性性质的响应规律需要开展相关的实验和理论研究工作予以明确.本研究基于系统的微观结构观察(扫描电镜和CT成像技术)和岩石物理实验来分析龙马溪组页岩样品地震弹性性质的变化规律,并依据微观结构特征建立相应的地震岩石物理表征模型.研究结果表明,石英含量对龙马溪组页岩的孔隙度以及有机碳(TOC)含量具有一定的控制作用,TOC和黄铁矿主要赋存于孔隙中;岩石骨架组成亦受控于石英或粘土含量,在石英含量大于40%(对应粘土含量小于30%)时,以石英、粘土共同作为岩石骨架,而粘土含量大于30%时,则以粘土作为岩石的骨架.因此,岩石骨架组成矿物、TOC含量、孔隙度共同制约龙马溪组页岩的地震弹性性质,富有机质储层岩石通常表现出低泊松比、低阻抗和低杨氏模量的特征,但由于支撑矿物的转换,某些富有机质页岩亦可表现为高阻抗特征.粘土矿物的定向排列仍然是造成页岩样品表现出各向异性的主要原因,各向异性参数与粘土含量具有指数关系.基于龙马溪组页岩的岩性特征及微观结构特征,可以利用自洽模型(SCA)、微分等效模量模型(DEM)和Backus平均模型的有效组合较为准确地建立龙马溪组页岩的地震岩石物理模型,实验结果和测井数据验证了模型的准确性.研究结果可为龙马溪组页岩气储层的测井解释和地震"甜点"预测提供依据.