测井地质学前世、今生与未来——写在《测井地质学·第二版》出版之时

测井地质学以地质学和测井学的方法理论为指导,综合运用各种测井信息,来解决基础地质和石油地质的地质问题。经过数十年发展,测井地质学在油气勘探开发各个环节得到广泛应用。非常规油气的兴起使得测井地质学正面临多重挑战和全新探索,亟需建立针对非常规油气的测井地质学综合方法理论体系。本文以《测井地质学·第二版》出版为契机,系统归纳了测井地质学的起源及发展历程、主要研究内容和研究方法流程。然后总结了测井资料与地震、地质信息的匹配性,并分析了不同探测特性测井方法纵向分辨率区间特征。在此基础上评述了测井地质学在井旁构造解析、沉积学特征研究、层序地层划分、地应力方向判别及大小计算、井壁裂缝识别与评价、烃源岩评价以及非常规油气“七性关系”综合评价当中的应用。但由于测井资料的负载能力有限性、测井与地质信息属性不对应性以及测井资料本身的多解性,使得测井地质学在测井—地质转换、非常规油气测井评价及其与人工智能融合方面还存在一定的问题。因此加强基础岩石物理研究,挖掘测井曲线中包含的地质信息,并与人工智能相结合,将拓展测井地质学研究的精度和广度,从而使其未来可更好地应用至非常规油气测井评价等实践工作中。     

低渗储层裂缝发育期次研究

低渗储层中的裂缝是不同时期构造应力场的产物,具有不同的裂缝样式,确定裂缝形成期次对裂缝研究和油气聚集研究具有重要意义。岩心观察法:适用于存在明显切割关系、限制终止和组系关系的裂缝,低渗储层裂缝不发育,组系性差,这种方法通常受限。产状分析法:除分析裂缝的走向外,还需要重视倾向和倾角,并结合区域和局部构造应力场对裂缝进行期次划分。充填物分析法:需结合充填物类型、特征,以及充填物形成时的沉积、构造、油气充注特征,以达到准确划分的目的。声发射方法:可能提供裂缝发育的期次,需要结合区域声发射资料及区域构造演化史,才能准确判断裂缝的具体形成时期。综合运用上述方法,得出渤海湾盆地东营凹陷牛35块沙三中裂缝的发育期次分为4期:沙三中—沙二期、沙一—东营期、东营末期和明化镇期。     

低渗砂岩储层裂缝发育及演化特征

随着石油工业的发展,低渗透油气藏所占比例越来越大,低渗透砂岩储层中的裂缝能够起到很好的储集和导流作用,对裂缝的研究具有十分重要的意义。牛庄洼陷牛35断块沙三中发育低渗透砂岩,为主要含油层系,前人对研究区低渗砂岩储层中的裂缝研究较少。运用岩心观察、镜下薄片观测及CT扫描技术对牛35块沙三中低渗致密砂岩储层裂缝的发育及演化规律进行研究,得出牛35块宏观裂缝主要发育低、高角度斜交剪切缝,长度在2～20 cm之间,分布间距大,但整体裂缝密度仅为0.27条/m,裂缝很不发育,难以构成有效的裂缝系统;微观裂缝较发育,包括粒内缝和粒间缝,改善了储层的连通性,有助于油气的储集和运移;与牛104井、河125-1井相比,牛35井岩石矿物接触关系更加不稳定,胶结程度更低,更容易在荷载作用下产生裂缝,裂缝由上到下呈辫状发育,裂缝体积随着施加荷载的增大呈线性增加。     

冻融损伤与围压对层状岩石强度各向异性的影响北大核心CSCD

层状岩石具有显著的层理面结构,层理面结构的方向决定了岩石的各向异性,相邻层面的岩石物理力学性质差异和连接强度决定了各向异性的强弱,此外,层状岩石的层理结构使其易受冻融循环(FT)等风化作用的影响。为了研究冻融损伤与围压对层状岩石强度各向异性的影响,分别在0、10、20、30和40次的冻融循环和0、5、15、25和40MPa的围压条件下,使用岩石三轴试验系统(GCTS)对五种不同层理倾角的层状砂岩试件进行试验。试验结果显示,冻融循环会使岩石层理面产生裂隙,更易发生沿层理面的剪切滑移破坏,冻融40次后,β=0°的试件单轴抗压强度降低14.5%,而β=67.5°的试件单轴抗压强度降低57.9%,使层状岩石的固有各向异性增强。围压对岩石的各向异性影响与其固有各向异性有关,表现为随着冻融次数的累积,围压对岩石的应力诱导各向异性由起初的增强逐渐转变为抑制。本研究可为寒区层状岩石工程的设计、施工和安全运行提供理论支持。     

Macro fracture systems of the granites controlled by the tectonism: A case study of the Dangjiasi pluton in the northeastern margin of the Gonghe BasinSCIEI北大核心CSCD

花岗岩中先存裂缝系统的识别、评价与建模,关系到干热岩热能提取的有效性、规模性、安全性,是地热能勘查、开采的难点与关键点。本文对共和盆地东北部干热岩勘察开采示范区紧邻的当家寺岩体开展了详细地质野外调查及综合分析,观测了花岗岩体内裂缝的产状、类型和样式,详细解剖了岩体裂缝系统组成及空间分布,探讨了构造作用对裂缝系统形成的时限、动力学成因的控制。研究发现其宏观裂缝系统以构造破裂缝为主,同时还发育少量的成岩缝。构造缝主要由小尺度断裂、火成岩脉、石英脉、方解石脉及多期节理缝共同构成;在岩体不同分区部位的断裂、脉体及节理等裂缝体系发育差异明显,脉体、节理受临近断层控制,其三者走向具有较好的相似性,且存在明显的多期次性。根据产状、交切关系及应力机制可以划分为5种构造破裂类型:单一应力场形成的节理系、叠加先期形成单向滑移的共轭节理组、持续走滑剪切形成的雁列石英脉与共轭节理组合、拉张形成的岩脉及脉内雁列节理组、多期次叠加形成的网状裂缝。宏观裂缝系统的形成与三叠纪末期碰撞后伸展、侏罗-白垩纪区域性隆升、渐新世-中新世中期走滑断裂活动、中新世晚期以来走滑-逆冲转换等有关。现存大量共轭剪节理形成应力场与现今最大主应力方向(NE)有差异,反映了古走滑剪切构造作用的影响。宏观裂缝系统的差异分布,不仅对花岗岩型干热岩热储层规模、质量、分布有约束,也控制着后期的建储与改造。     

微生物诱导碳酸钙沉淀改性膨胀土试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀（microbial induced calcite precipitation,简称MICP）技术可能是有助于解决膨胀土胀缩行为的一种潜在方法。用细菌浓度和脲酶活性作为控制指标,研究了在不同培养条件下的巴氏芽孢杆菌的生长特性,确定了最有利于细菌生长的温度、pH和摇床震荡速率。用MICP技术对两种不同的膨胀土进行处治,通过比较处治前后土样的自由膨胀率、无荷膨胀率、黏聚力、内摩擦角以及抗剪强度等物理力学指标,验证处治效果,从微观角度解释了改性膨胀土的作用机制。结果表明：培养温度为30℃、pH为7、摇床震荡速率为200 r/min时,最适宜细菌生长。MICP处治后的膨胀土自由膨胀率和无荷膨胀率均有明显下降,黏聚力、内摩擦角以及抗剪强度均有明显增强,MICP过程中生成的碳酸钙起到了孔隙填充和土颗粒胶结作用,同时钙离子对低价阳离子的置换和碳酸钙对土颗粒的包裹效应,共同作用改善了膨胀土特性。研究可为微生物处治膨胀土技术和工程应用提供参考。     

浅谈砼施工裂缝及麻面处理的方法

无论在任何一个地灾治理项目中,都会遇到施工裂缝、麻面等问题。虽然这是常见的小问题,但也是影响一个工程好坏的关键,因此,需寻求其原因,有针对性的处理,在此,本人结合施工现场浅谈砼施工裂缝、麻面的处理方法。     

基于深度学习的页岩扫描电镜图像有机质孔隙识别与比较

将深度学习模型引入地质图像分析中,可以大幅提高工作效率,增加研究定量化程度,开拓图像研究新领域。本文以上扬子鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩的离子抛光扫描电镜图像为例,通过对图片二值化等预处理后,利用Mask-RCNN、FCN和U-Net 3种深度学习模型对页岩中主要矿物、有机质及孔隙等进行识别,比较运行时间与识别结果的准确度,讨论了不同深度学习模型在地质图像识别和处理过程中的适用性和差异性。并优选效果最优的U-Net模型与JMicroVision、Adobe Photoshop等通用图像处理软件识别结果进行孔隙识别对比。结果显示：FCN模型能够基本识别图像中的主要矿物、有机质与孔隙,但对颜色相近的组分和裂缝识别效果较差;Mask-RCNN模型可识别分割性强的主要矿物,但对分辨率较低的孔隙和裂缝识别效果较差;U-Net模型对主要矿物、有机质及孔隙识别效率大大提高,在页岩地质图像识别方面具有优势。相较于通用图像处理软件,U-Net模型识别速度提高了300多倍。基于深度学习U-Net模型识别结果,研究区牛蹄塘组页岩孔隙结构类型可分为矿物内圆状孔、矿物间随机不规则孔、有机棱角状孔和有机密集微孔。...     

天然裂缝复杂程度对致密储层破裂特征的影响

地层内部总存在孔隙、裂隙、层理、裂缝、断层等结构特征从而体现为地层地质非均质性,并在人工注采过程中发生不同尺度的破裂而体现为跨尺度的裂缝时空延展特征和致裂机理。以致密油为代表的非常规油气藏开采开发在我国油气产能中占比越来越大,并往往利用水力压裂储层改造技术产生人工裂缝以增强油气渗流而实现其规模经济开发;同时,这类低渗透油气藏亦是CO₂压裂、注入和封存的重要对象。文章基于真三轴大型物理模型水力压裂实验和工程尺度下水力压裂微地震监测结果,通过不同尺度裂缝/裂隙活动所致声发射和微地震事件的时空展布研究岩体多尺度裂缝的破裂特征。研究表明,无论是相对稳定的真三轴水力压裂,还是实际地质工程尺度下的水力压裂微,岩石原生裂缝、裂隙分布趋势和方位对裂缝扩展具有主控作用。     

基于微地震连续裂缝网络模型的SRV研究

在干热岩的开发和改造阶段,需要对储层进行水力压裂改造,储层改造体积(stimulated reservoir volume, SRV)是评价压裂效果的主要标准。微地震监测作为水力压裂的技术环节之一,可以对储层改造体积进行有效估算。本文探讨了基于微地震连续裂缝网络模型的SRV计算方法,以指导干热岩的水力压裂工作。首先,基于微震事件时空分布特征与多项震源参数进行连续裂缝网络建模;其次,提取裂缝网格长度,并选取适当的裂缝高度与裂缝宽度以计算储层改造体积;最后,选取某双井型干热岩微地震监测数据对该方法进行实际应用。实例应用结果表明,该方法可有效估算储层改造体积,为干热岩后续开发与改造提供依据。