碳封存砂岩储层的孔隙迂曲度分形特征研究

目前“双碳”减排的背景下,砂岩咸水层是最具潜力的二氧化碳封存介质,其孔隙结构特征决定了流体的运移及封存效率,对其进行研究具有重要的科学意义。分形维数常用于定量表征砂岩孔隙结构在三维空间中的分布规律,但以往对砂岩孔隙迂曲度分形特征进行研究时,多依赖于孔隙率、平均孔隙半径、平均迂曲度等特征值计算分形维数,并不能很好的反映岩石孔隙排列分布及孔隙连接的非均质性。文章将砂岩孔隙结构概化为具有迂曲度的毛细管,首先通过核磁共振成像（MRI）技术获取岩石片层图像,以盒维数法获得孔径分布分形维数;随后以孔径分布分形维数为目标值,结合不同迂曲度下的毛细管数量与孔径的分形标量关系,迭代计算迂曲度分形维数。与传统的分形维数计算方法相比,该研究确定的迂曲度分形维数更能体现岩石内部不同孔隙排列方式引起的迂曲度差异。     

陆相致密油与页岩油藏特征差异性及勘探实践意义:以渤海湾盆地黄骅坳陷为例

陆相致密油和页岩油同属低孔低渗油气藏,二者具有很大相似性,常具有共生关系,然而其成藏特征存在较大的差异,不加区分极易误导油气勘探.利用系统取心、测井、录井和各类测试化验分析资料,综合分析渤海湾盆地黄骅坳陷孔店组、沙河街组,梳理致密油和页岩油的成藏条件及其富集规律差异性,进一步探讨致密油与页岩油勘探选区评价方法.研究结果...     

基于数字岩心分形特征的渗透率预测方法

基于数字岩心技术,对岩心CT扫描图像进行处理,结合分形理论求取数字岩心的分形特征参数并通过构建数字岩心的等效分形介质模型对岩心渗透率进行预测。首先对两块砂岩岩心进行了微米CT扫描,提取岩心孔隙网络模型,分析岩心孔隙结构特征,结果表明岩心的孔喉半径分布与孔喉配位数分布对岩心渗透率有一定影响;其次利用MATLAB、Image J等软件对CT扫描得到的数字岩心及帝国理工学院网站公开的数字岩心进行处理,基于分形理论求取数字岩心分形维数、迂曲度、迂曲度分形维数和最大孔隙直径等参数;最后基于分形渗透率模型对岩心渗透率进行预测。结果表明：预测渗透率与岩心渗透率具有良好的相关性,相关系数大于0.97。因此,基于数字岩心技术,通过构建数字岩心等效分形介质模型,可以有效预测岩心渗透率。     

鄂尔多斯盆地延长组深水岩相发育特征及其石油地质意义

鄂尔多斯盆地湖盆中部地区三叠系延长组长7油层组广泛发育深水沉积。沉积物的粒度、沉积结构与构造、有机地球化学等特征研究表明,深水沉积岩可划分为四种岩相类型,分别为油页岩岩相、暗色泥岩岩相、砂质泥岩与泥质砂岩岩相和砂岩岩相。其中,油页岩岩相有机碳含量高,有机质类型好,测井曲线具有高阻、高伽马、低电位和时差跳跃频繁等特征;暗色泥岩岩相具有富含有机质、中低阻、中高伽马、高密度和高时差等特征;砂质泥岩与泥质砂岩岩相具有中电阻、低伽马、高密度、时差跳跃频繁等特征,泥质含量 20~70%;砂岩岩相表现出低的电阻、时差和伽马、泥质含量小于20%的特征,并刻画了各种深水岩相的剖面发育特征。深水斜坡带和湖底平原区的岩相组合存在较大的差异。深水岩相对非常规油气资源意义重大,其中油页岩岩相和暗色泥岩岩相为盆地中生界主力烃源岩,深水砂岩岩相是盆地大规模致密油的重要储集体,砂质泥岩与泥质砂岩岩相、暗色泥岩岩相富含丰富的页岩油资源,也具有潜在经济价值。     

陆相页岩热演化过程中孔隙分形特征

分形维数可定量表征储层孔隙结构的复杂性,为页岩储层评价提供思路。以热模拟获得的不同热演化阶段的鄂尔多斯盆地长7段页岩为研究对象,应用场发射扫描电镜观察了各演化阶段孔隙变化特征,并通过低温液氮吸附实验,研究各个演化阶段页岩孔隙分形特征,运用FHH模型计算页岩孔隙分形维数,探讨了分形维数与有机碳、矿物成分、孔隙结构参数的关系。研究结果表明:低成熟阶段页岩中纳米级有机质孔发育有限,随着成熟度的增加,在有机质内部开始逐渐发育孔隙,同时黏土矿物颗粒间的有机质也开始分解,出现纳米级层间孔,主要发育墨水瓶状孔和少部分的平行板状孔;孔径峰值主要在2~4 nm和40~50 nm,随着成熟度增加,上述2个孔径段的孔隙相对数量增加,分形维数依次增大,分形维数为2.592~2.717,孔隙非均质性增强。分形维数随着有机碳含量的减少而增加,而与石英、黏土矿物含量相关性不明显;随着成熟度增加,微孔和中孔比例增加,平均孔径减小,孔隙表面越复杂,比表面积和分形维数增加;分形维数与总孔隙体积、微孔体积、中孔体积具有很好的正相关性,而与大孔体积相关性较差。      

Numerical Simulation of the Influence of Pore Structure on Resistivity,Formation Factor and Cementation Index in Tight Sandstone

Tight sandstone,with severe diagenesis and complex pore structure,differs greatly from conventional sandstone in terms of rock electrical parameters.In subsurface rock electrical experiments,various electrical parameters are confounded and can only be analyzed qualitatively.The lack of quantitative analysis for each individual electrical parameter presents a challenge for the evaluation of oil and gas saturation in tight sandstone.Based on the 2D pore-throat model and the features of pore structure in the tight sandstone of the Penglaizhen and Shaximiao Formations in the upper and middle Jurassic of the Western Sichuan Depression,this paper presents 3D micro pore-throat models for three types of tight sandstone.It proposes a finite element-based rock electrical simulation method to analyze the influence of pore structure parameters,such as throat radius and throat tortuosity,on electrical parameters such as resistivity,formation factor,and cementation index quantitatively.The research revealed the following results:(1)Throats of tight sandstone usually have lamellar or curved lamellar shapes that are slender and narrow.The lamellar throat used in the proposed porethroat model is more consistent with the features of tight sandstone than the tubular throat used in the original model.(2)The throat determines the conductivity of tight sandstone.The throat parallel to the electric potential has the greatest influence on conductivity,and the throat perpendicular to the potential has the least influence.(3)In tight sandstone grades I to III,as the porosity decreases,the formation factor increases and the cementation index decreases.(4)The results of the rock electrical simulation are consistent with the results of the rock electrical experiment,which indicates that the proposed rock electrical simulation method of tight sandstone is effective and accurate.     

油页岩测井识别技术及应用

传统的油页岩资源勘查与识别主要依靠野外地质调查、钻井取心及测试分析。在对松辽盆地野外地质勘查、岩心描述、测井和测试资料分析及综合研究的基础上,提出了油页岩定性和定量测井识别技术,并在松辽盆地进行了应用。在测井响应上,油页岩表现为高电阻率、高自然伽马、高声波时差和低密度特征;油页岩含油率与测井响应的一元线性回归关系好于二元线性回归关系和三元线性回归关系;油页岩的含油率与电阻率的相关性最好。利用ΔlgR技术不但可以求得油页岩的含油率,还可以求得总有机碳含量。试算结果表明,利用油页岩含油率与电阻率的线性关系和ΔlgR技术计算出的油页岩含油率与实测含油率误差相对较小。     

湖相致密油资源地球化学评价技术和应用

湖相致密油或页岩油资源量和可采性评价关键问题:一是在什么地方;二是有多少;三是有多少可采出。本文讨论了解决这3个问题的关键性地质技术和理论。湖相致密油勘探层空间分布识别的关键是高有机丰度源岩层段和含油夹层精细识别。利用源岩测井地球化学评价技术可识别出湖相地层中不同w(TOC)区间的源岩层段,利用氢指数(I_H)与w(TOC)的相关性,可实现湖相源岩层非均质性精细表征。湖相致密油勘探层油的赋存形式分为两类:一是致密油勘探层中砂岩、粉砂岩和碳酸盐岩夹层中的油,呈游离态;二是富有机质源岩中的油,包括了吸附态和游离态。吸附油在目前的技术条件下难以开采,现阶段真正有工业价值的是游离油。根据实际地球化学数据可标定出源岩中游离油量和吸附油量模型,从而可计算出游离油量、吸附油量和总原地油量。致密油流动性控制了其可采性,而源岩成熟度和生烃转化率是控制烃类流动性的关键。利用湖相高丰度源岩(w(TOC)>2%)I_H演化可较高精度地标定源岩的成熟度和转化率。以泌阳盆地为例展示了如何从源岩生烃模型和实际岩石热解数据预测页岩油的流动性。     

自然伽马拟声波曲线构建技术探讨

声波测井曲线在地震反演中起着约束和控制模型反演的作用,当其不能反映地层岩性变化时,通常会将现有的非声波测井曲线按照一定的经验公式或统计方法来重构新的声波曲线。但是,这些拟声波曲线构建技术并没有考虑到地层岩石孔隙及孔隙中流体的影响。在考虑到岩石孔隙和孔隙中流体的情况下,拟声波曲线构建技术可以先利用岩石基质的声波速度与自然伽马之间的关系来重构具有声波量纲的新曲线,然后结合原声波曲线中能够反映背景速度的低频信息,构建出新的声波曲线。该方法在鄂尔多斯盆地镇泾地区取得了不错的应用效果。     

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.      

不同岩石破裂全过程的声发射序列分形特征试验研究

通过对不同岩性的岩石进行单轴压缩声发射试验,获取岩石破裂全过程中的载荷-轴向变形曲线及声发射参数,观察试件破裂失稳时的破坏情况,分析破坏过程的载荷变化关系。着重对比了不同岩石的不同力学性质、岩石声发射序列的时域特征和声发射序列的分形特征。研究结果表明,采用声发射率、能率可以很好地描述岩石破裂损伤的整个阶段;计算岩石声发射率、声发射能率的关联维数,可得出岩石破裂过程的声发射序列具有分形特征;岩石破裂过程的声发射分维值D反映了岩石内部微裂隙的统计演化规律;不同岩性的岩石破裂过程的声发射参数序列的分形特征具有一定的共性;归纳总结出岩体声发射序列分维曲线的演化模式,即波动→持续下降演化模式,提出可以将分维值的持续下降作为岩体破裂失稳的前兆。     

鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩孔喉结构与油藏物性表征

基于高压压汞和核磁共振测试方法,结合分形理论对鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩孔喉结构与油藏物性进行了表征。采用毛管束模型和润湿相模型计算了高压压汞孔喉分形维数,利用核磁共振测试T₂谱分别计算了大孔、中孔、小孔以及总孔隙的分形维数;对各分形维数与油藏物性之间的关系进行了对比分析。研究表明：基于高压压汞曲线计算岩心分形维数时,相比于润湿相模型,毛管束模型计算得到的分形维数与油藏物性之间具有更好的相关性,随着分形维数增加,平均半径减小,孔喉结构非均质性增强,油藏物性变差。核磁总孔隙分形维数与油藏物性相关性较差,大孔和中孔的分形维数与油藏物性具有较好的相关性,其中随着大孔和中孔分形维数增加,岩心渗透率降低,油藏物性变差;与小孔相比,大孔和中孔的分形维数与油藏物性的相关性更强,表明致密砂岩储层物性主要受大孔和中孔控制,分形维数可以有效表征致密砂岩小孔、中孔和大孔对油藏物性的影响。     

非常规油气藏的形成及其分布特征*

非常规油气领域是目前油气勘探和开发的热点领域, 也是石油工业的发展趋向, 非常规油气的成藏研究对非常规油气勘探具有重要指导意义。非常规油气与常规油气成藏的最本质区别在于非常规油气是非浮力驱动聚集, 这主要是由于致密储集层中微纳米级孔隙发育导致毛细管阻力较大, 同时缺乏提供强大浮力的有利条件。根据烃源岩演化与非常规油气成藏的关系, 将非常规油气资源分为油页岩、页岩油、致密油、页岩气、致密气和煤层气6种类型。油页岩、页岩油、煤层气和页岩气的源储组合特征都是“源储一体”, 而致密油气源储组合有2种类型：一种是源储叠置的临源型致密油气, 另一种是与常规油气藏类似的源储不相临、但距离不远的近源型致密油气。成藏动力学上的差异使非常规油气藏在地质上表现为大面积分布、局部富集、油气赋存具有明显的“滞留”或短距运移特征、没有明显的圈闭边界和无统一的油水界面等特点。     

克拉美丽气田石炭系火山岩复杂岩性岩电特征

准噶尔盆地东部克拉美丽气田石炭系火山岩岩石类型复杂多样,且同一岩性由于结构、构造和成分的差异,电性特征差异亦较大,岩性识别困难。本文通过对该区14口井取心段岩电关系研究,认为自然伽马、电阻率、密度三种曲线岩性特征响应明显; 电阻率、中子、密度、声波四条曲线对火山岩岩石构造特征响应明显。并编制了岩性和岩石构造测井识别交会图版11张。进而利用电测资料识别出该区11种火山岩岩石类型: 正长斑岩、二长斑岩、玄武岩、粗面岩、英安岩、流纹岩、霏细岩、沉凝灰岩、熔结凝灰岩、火山角砾岩和熔结火山角砾岩; 识别出5种岩石构造类型: 正长斑岩中气孔及块状构造和玄武岩中杏仁、碎裂及块状构造。通过本区12口钻井取心后验,测井识别结果与钻井岩心分析结果吻合良好,可作为地区性火山岩测井岩性、岩石构造识别模式。     

陆相湖盆细粒岩油气的概念、特征及勘探意义:以渤海湾盆地沧东凹陷孔二段为例

陆相湖盆致密油气与传统致密油气和页岩油气有相关性,也体现出较大的差异性.通过对渤海湾盆地沧东凹陷孔店组二段（孔二段）优质"生油岩"开展岩性、物性、生烃特性、含油性、脆性综合分析及勘探实践,发现了一种赋存于陆相湖盆细粒沉积岩（粒径小于62.5 μm）之中的油气,并提出了细粒岩油气的概念.细粒岩油气不同于传统的致密油气和页岩油气,具有以细粒沉积为主,主要发育碳酸盐岩、细粒长英沉积岩、细粒混合沉积岩3种岩类;纵向上表现为纹层状或块状沉积,平面上稳定分布;3种岩性均具备良好的生烃条件,均具有一定的储集空间,均有明显的含油气特征,脆性矿物含量均较高,具有较好的可压裂性.该类油气藏在空间上连续稳定分布,整体含油气,甜点段富集高产,通过分段分簇大型压裂改造,具备长期稳产的有利条件,是陆相湖盆非常规油气勘探的重点领域.      

宁武盆地山西组过渡相页岩孔隙特征及影响因素

为了研究宁武盆地山西组过渡相页岩的孔隙特征和影响因素,对宁武盆地山西组过渡相页岩进行了系统采样,并针对性地进行了扫描电镜分析、低温氮吸附实验、TOC含量测试、有机质成熟度（R_max）测试、全岩矿物X衍射分析和孔隙度测试,探讨了页岩孔隙类型、孔隙特征及影响因素。结果表明:研究区页岩孔隙类型主要以粒间孔、晶间孔、有机质气孔、有机质原生孔、溶蚀孔及裂缝为主,大小以2~50 nm的介孔为主,孔隙形态包括开放的尖壁形孔、平行壁孔、锥型管状孔、墨水瓶孔等;页岩平均孔隙度为3.64%,平均孔径为7.78 nm,BET比表面积平均为11.70m2/g,总孔体积平均为0.022 2 cm3/g,具有较强的储集性和吸附性;页岩孔隙具有分形特征,分形维数为2.61~2.77,分形维数与微孔体积分数表现出良好的正相关性;页岩孔隙发育受TOC含量、成熟度（R_max）和矿物组成的影响。      

深埋海相页岩储层特性及其原位条件下脆性评价

储层压裂改造是非常规能源开发的关键核心技术,近年来我国川西南页岩气区块储层埋深已经突破了4000 m,部分储层埋深已经接近5000 m的深度范畴,这些深埋海相页岩储层的开发与3500 m以浅区相比差异较大,其独有特性对于储层改造工程形成挑战。储层压裂改造中起到控制性作用的是储层岩石的物理力学特性,岩石脆性是其中之关键指标。国内外学者提出多个岩石脆性指标评价方法,矿物成分、力学性质、应力-应变曲线特征、硬度测试以及能量理论等等,但是对于深埋储层岩石在原位条件下的脆性评价,则由于实现难度较大而鲜见相关成果。在实验室模拟储层温压条件下在原位钻取岩石样品实施三轴压缩力学试验获得全应力-应变曲线,其峰前与峰后的应力-应变信息有效反映了原位条件下储层岩石的峰值破坏前后的内在材料属性以及变形破坏过程,通过获取多个储层岩芯峰前以及峰后的弹模计算获得脆性指数K₁和K₂,其值能够反映应力-应变后的弹性变形能量、峰后破裂能量以及冗余能量的关系,该脆性指数的最显著特点是能够反映出深埋页岩储层在原位条件下的温度和压力条件下的材料行为属性,从而能够对深埋海相页岩储层进行...     

准噶尔盆地中央坳陷莫索湾地区侏罗系三工河组深层致密砂岩气储集层特征及成因*

综合利用岩心、薄片、扫描电镜以及测井资料,对准噶尔盆地中央坳陷莫索湾地区侏罗系三工河组一段致密砂岩气储集层特征及致密化成因进行研究。结果表明: (1)三工河组一段储集层平均埋深超过4500 m,具低—特低孔、低—特低渗特征,属于典型深层致密砂岩气储集层;(2)沉积类型为浅水三角洲—湖泊相沉积,三角洲前缘水下分流河道砂岩为主要储集层;(3)岩石类型以细砂岩、粉—细砂岩为主,主要为低成分成熟度的岩屑砂岩,具有岩屑和塑性岩屑含量高及胶结物含量低的“两高一低”特征;(4)储集层孔隙类型以混合孔为主,孔隙-孔喉组合类型以中细孔-细喉型为主,孔喉分选性、连通性和渗流能力相对较差,微观孔隙结构总体较差;物质成分、压实作用及胶结物充填是3个导致储集层致密化的因素,从而形成三工河组一段深层致密砂岩气储集层。     

页岩气资源量计算:以鄂尔多斯盆地中生界三叠系延长组长7为例

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7暗色泥页岩是重要的烃源岩。最近的勘探表明,长7具有良好的页岩气开发前景。重点利用鄂尔多斯盆地279口测井资料、18口取心井的347块岩样实验室多种分析测试资料,开展了鄂尔多斯盆地中生界延长组长7页岩气的岩性、岩相、孔隙类型、有机碳含量、热演化程度、含气性、气体储存方式及其在测井曲线的反响研究;在页岩气形成条件的研究基础上,建立了岩性、含气性、有机质含量与自然伽马、声波时差、电阻率之间的关系,有效地识别含气泥页岩;选择容积法对延长组页岩气资源量进行计算,为未来页岩气的勘探和开发奠定基础。     

分形理论在汶南煤矿红层微孔隙结构特征定量评价中的应用探讨

运用分形理论对汶南煤矿红层的微孔隙发育规律进行了研究,结果表明,该岩层的孔隙分布具有自相似性,分维值是真实地反映孔隙特征的一个综合指标,分形统计方法是岩石孔隙定量描述的有效途径。有关方法、结论等可供进一步探讨。