应用物理模拟研究碎屑岩储层物性演化特征:以胜利油区古近系沙河街组为例

为定量恢复地质历史时期碎屑岩储层物性参数的演化特征,以胜利油区古近系沙河街组为例,采用物理模拟实验对纯压实作用下不同的粒度、分选、沉积相类型及不同地层流体性质的砂岩储层孔隙度和渗透率的变化规律进行研究。结果表明:物源相同时,分选、磨圆类似的岩石,随着粒度的增大,孔隙度减小、渗透率则增大;而对于粒径范围相同、分选不同的岩石,其孔隙度和渗透率均同分选呈现较好的正相关性,即分选越好物性也越好。在不同地层流体条件下,储层抗压能力不同,酸性水介质条件下岩石抗压能力最小,且随着埋深增加孔隙度减少的速率相对较快;而在碱性水介质下,其孔隙度随深度的变化速率则相对较慢;当地层流体介质发生改变时,即酸碱度降低至中性水介质条件时,抗压实能力则会得到一定程度的恢复。总体上,碎屑岩储层的孔隙度同埋深基本呈现对数关系,渗透率与埋深均呈指数关系。模拟实验结果与实际埋深相对较浅的碎屑岩储层(小于2500 m)孔隙度演化特征吻合度较高,表明在浅层影响储层物性的因素主要为压实作用;而中深层的储层物性影响因素较多,其定量化研究还需综合考虑其它参数。     

柴达木盆地尕斯库勒油田新近系N_2~1储集层弱胶结砂岩应力敏感分析

油藏应力敏感性是储集层敏感性评价的一项重要内容,对于正确认识储集层的应力敏感性,合理认识、开发油藏具重要意义。通过选取尕斯库勒油田新近系N_2~1储集层不同胶结程度的10块样品进行覆压测试,确定上覆地层压力、储集层孔隙压缩系数,并分析了储集层孔隙度、渗透率与上覆地层压力之间的关系。结果表明,研究区储集层上覆地层压力为26.63～29.14 MPa,孔隙度、渗透率与上覆地层压力呈良好的幂关系,随着上覆地层压力的增大,孔隙度与渗透率下降明显。将地面孔隙度与渗透率校正到真实地层条件下,孔隙度校正量介于2.21%～12.41%,平均为4.43%。校正前后孔隙度最大相差32.28%。渗透率校正量最大为24.03×10~(-3)μm~2,校正前后渗透率差异比例最高为85.29%。尕斯库勒油田新近系N_2~1储集层应力敏感损害率为23.53%～80.17%,整体呈中等-强应力敏感。     

长岭断陷火山岩覆压孔隙度和渗透率实验及校正方法

应用覆压条件孔隙度渗透率自动测量仪(AP608)测量的孔隙度和渗透率是在有效覆压下的三轴孔隙度,而储量计算是要求计算油气藏孔隙中的含油气量,应该使用地层条件下的单轴孔隙度.为解决这一问题,笔者通过对长岭断陷安山岩、角砾凝灰岩和凝灰岩的代表性样品进行多个围压下孔隙度的测量,给出了将三轴孔隙度转换为单轴孔隙度的校正方法,转...     

深部咸水层CO_2注入能力影响因素分析——以鄂尔多斯盆地石千峰组为例

文章采用井筒-储层耦合模拟方法(T2WELL),以鄂尔多斯盆地石千峰组地层资料为基础,研究井口CO_2注入温度、储层咸水盐度、渗透率和孔隙度等因素变化对注入能力的影响。结果显示,储层渗透率对注入能力的影响最大,温度、咸水盐度影响次之。模拟时间内(20 a)孔隙度的变化对CO_2注入能力影响较渗透率小。通过增大渗透率可以显著提高CO_2注入能力,但渗透率越大,CO_2注入总量随时间增加幅度变小;孔隙度的增加也可提高CO_2注入能力,但是效果远没有渗透率显著;储层咸水的盐度和温度变化与CO_2注入能力的变化呈负相关性。     

地层水矿化度对补偿中子测井影响的自动校正方法研究

在以往补偿中子测井的蒙特卡罗模拟研究中,地层水矿化度多设置为0,但实际上地层水矿化度变化会对补偿中子测井造成影响。对此文中利用蒙特卡罗方法模拟研究了地层水矿化度对补偿中子测井的影响并提出其校正方法。先后模拟计算了不同孔隙度条件下,矿化度与计数率、计数比的关系以及矿化度对计数比与孔隙度的关系和孔隙度灵敏度的影响。结果表明,在相同孔隙度条件下,探测器计数率随矿化度增加而降低,远探测器计数率降低速率大于近探测器;近远计数比随矿化度增加呈二次函数线性增加;基于大量模拟数据,建立了适用于不同地层水矿化度条件下孔隙度与矿化度的双变量函数关系式,消除了地层水矿化度对补偿中子测井的影响。此外,孔隙度灵敏度在中、低孔隙度地层受矿化度影响明显。文中建立的孔隙度与矿化度的双变量函数关系式,完成了地层水矿化度效应的自动校正,简化了与地层水矿化度效应相关的后续校正工作,避免了复杂的仪器重新刻度,为准确评价储层孔隙度提供了理论依据。     

围压和孔隙结构对不同粒级砂岩孔隙度渗透率的影响实验研究

孔隙度和渗透率是储层评价的两个重要参数.岩石毛管压力曲线和核磁共振T2谱图是描述储层微观结构特征的重要参数.通过测量不同压力条件下岩心样品的孔隙度和渗透率,得到了孔隙度和渗透率随压力的变化情况.实验结果表明：孔隙度和渗透率随着压力的增加而降低,并且与压力服从对数函数变化规律.不同孔隙度渗透率区间的砂岩样品,孔隙度和渗透率随着压力变化的趋势不同.通过测量不同粒级砂岩样品的毛管压力曲线和核磁共振T2谱图,证实了孔隙结构对孔隙度和渗透率的影响,微观孔隙结构是决定渗透性好坏的关键因素.     

压实过程中埋深和时间对碎屑岩孔隙度演化的共同影响

在相同埋深条件下,由于经历时间不同,地层压实程度将会存在差别。从粘弹塑性体应力-应变模型（Bingham 模型）推导出均速埋藏条件下地层孔隙度是埋深和经历时间的双元函数。该函数充分表明,在压实作用阶段,埋藏时间和埋深两个因素对地层孔隙度演化的影响都是非常重要的。为了充分证实这一结论,作者首先分析3个代表性沉积盆地地层孔隙度与埋深和埋藏时间的关系,阐明了除了埋深因素的作用,埋藏时间明显影响到了地层孔隙度的改变。另外,利用沉积物实验室压实物理模拟实验结果与实际盆地地层压实特征的差异性,进一步证明了压实过程中承压时间对压实程度起着重要的作用。任一深度地层孔隙度与埋深的表面关系不能掩盖地层孔隙度受埋藏过程控制的实质,即地层孔隙度受埋藏时间和深度的双重影响。     

利用人工神经网络由缆式测井预测孔隙度和渗透率：一个北海实例

在地球物理地层评价和储库工程中遇到由测井资料评价孔隙度和渗透率问题是件困难和重要的任务。在近来人工神经网络(ANN)模拟加拿大东部近海成果的推动下，我们开发了反演北海测井资料为孔隙度和渗透率资料的神经网络。我们利用两个分离反向传播ANN(BP—ANNs)模拟孔隙度和渗透率。该孔隙度ANN是一个用声波、密度和电阻率测井资料为输入的简单三层网络。     

低温对煤岩渗透性影响试验研究

液氮压裂过程向地层注入液氮而产生的低温会对煤层岩石造成破坏,导致煤层渗透率升高。为揭示液氮注入地层过程对煤层渗透率影响的规律,采用压力脉冲衰减法开展了低温处理前、后煤岩渗透率测试试验。对比干燥与饱水煤岩在不同处理温度下的渗透率测试结果,-10、-25、-40℃及液氮(-195.8℃)低温处理30 min都会导致煤岩渗透率升高,饱水煤岩渗透率升高幅度高于干燥煤岩;随着处理温度的降低,煤岩渗透率升高幅度变大,拟合得到了渗透率升高率与煤岩处理温度之间的指数关系。通过试验结果分析,详细论述了低温导致煤岩破坏并提高煤层渗透率的原理。     

储集层非均质性分析的计算机方法:以西弗吉尼亚州下密西西比系油田为例

本文使用几种计算法和统计法研究美国西弗吉尼亚洲中部格兰尼克里克油田大Ｉｎｊｕｎ砂岩储集层的结构及其与采油量的关系。计算机程序根据已出版的资料编写，以适合（ｌ）计算渗透率对孔隙度的回归；（２）标绘三维孔隙度；（３）确定和标绘根据地球物理测井记录推断的相；（４）估算原始储量、累积产量和采油率。因为回归分析显示出测井记录和岩心孔隙度及岩心渗透率间微弱但重要的相关，所以，孔隙度可用干地层渗透率中以构成储集层的模式。也使用定量地层对比和多维定算法来估算在缺乏可用数据的情况下构造的影响。于井间使用克里格法内插绘制的剖面，突出了孔隙度较高的地带。使用地球物理测井资料和岩心描述，用聚类分析确定导电相。原始储量的估算结果与累计产量数据相结合，得出采油率的估算值。这些采油量变量图通常呈现在岩相图上观察到的相同的南北走向。     

有效压力对低渗透多孔介质孔隙度、渗透率的影响

以低渗透多孔介质为研究对象,通过实验得出孔隙度、渗透率随有效压力变化曲线。研究表明,流体在低渗透多孔介质中渗流时,流固耦合效应十分显著。这是因为低渗透多孔介质的孔隙很小,而孔隙度的微小变化,都会对渗透率产生大的影响,因此低渗透介质随有效应力的变化十分明显。由于流固耦合效应的存在,在低渗透油气藏的开发中,不宜采用降压开采,进行油藏数值模拟时,也应进行油藏流固耦合数值模拟。      

某工程蚀变岩孔隙特征及其软弱程度研究

孔隙作为岩体的初始损伤,对岩体的强度及变形特性的影响尤为明显,而孔隙发育是研究区内一类力学性质较软弱岩石的显著特征。对蚀变岩孔隙特征的研究是了解蚀变岩的软弱程度及孔隙度对其软弱程度的影响的有效方法。针对此蚀变岩进行岩矿及铸体薄片分析得出蚀变岩孔隙有原生、浅表生及构造3种成因,其中以原生为主。从饱水蚀变岩的常规单轴压缩试验应力-应变全过程曲线上求取蚀变岩的饱和单轴抗压强度及割线模量,再与相应试样的孔隙度进行相关性分析,结果显示出蚀变岩的饱和单轴抗压强度及割线模量均随孔隙度的增加而减小,且呈幂函数关系。由于蚀变岩的饱和单轴抗压强度(R c)及割线模量(E s)作为软硬岩评判标准具有一致性,且两者与孔隙度(n)存在较好的相关性,以此将3者共同作为蚀变岩软弱程度的划分标准,并得出软硬岩分界处n为12%、R c为30 M Pa、E s为5 GPa。     

Order of diagenetic events controls evolution of porosity and permeability in carbonates

The properties of carbonate rocks are often the result of multiple, diagenetic events that involve phases of cementation (porosity occlusion) and dissolution (porosity enhancement). This study tests the hypothesis that the order of these events is a major control on final porosity and permeability. A three-dimensional synthetic model of grainstone is used to quantify trends that show the effect of early cementation, non-fabric selective dissolution, and then a second-generation of (post-dissolution) cement. Models are 3 mm³ with a resolution of 10 μm. Six simple paragenetic sequences are modelled from an identical starting sediment (without accounting for compaction) where the same diagenetic events are placed in different sequences, allowing for quantification of relative changes in the resultant porosity and permeability for each diagenetic event, the trajectory through time, as well as for each final rock. All modelled paragenetic sequences result in reductions in porosity and permeability, but the order of diagenetic events controls the trajectory and final rock properties. Differences in the order of early cement precipitation alone produce variable final values, but all follow the porosity–permeability relationship as expressed by the Kozeny-Carman equation. However, final values for the sequences which include a phase of dissolution fall on a new curve, which departs from that predicted by the Kozeny-Carman relationship. This allows an alternative form of porosity–permeability relationship to be proposed: κ = 2280ϕ–30,400, where ϕ is porosity (%) and κ is permeability (mD). Hence while the Kozeny-Carman relationship predicts porosity–permeability changes that occur with cementation, it is unable to capture accurately changes within the pore network as a result of dissolution. Although the results may be dependent on the properties of the initial carbonate sediment and simplified diagenetic scenarios, it is suggested that this new porosity–permeability relationship may capture some generalized behaviour, which can be tested by modelling further sediment types and diagenetic scenarios.     

塔里木盆地阿克库勒地区石炭系卡拉沙依组成岩作用

阿克库勒地区卡拉沙依组碎屑岩储层的成分成熟度和结构成熟度均较低．储层的次生溶蚀孔隙所占比例远高了：原生孔隙，次生孔隙是储层的主要储集空间．样品数据统计显示，卡拉沙依组储层属于低孔、低渗储层类型．根据岩石薄片、铸体薄片观察及储层样品的扫描电镜和阴极发光分析结果，本区石炭系储层主要经历的成岩作用有压实（压溶）作用、胶结作用、溶蚀作用和交代作用，其中碳酸盐矿物的沉淀和溶蚀作用是本区卡拉沙依组储层所经历的最重要的成岩作用．成岩作用已达到晚成岩B期，早期方解石交代石英颗粒并发生大量溶蚀，生成大量次生孔隙，晚期方解石没有发生溶蚀．     

Prediction of dilation and permeability changes in rock salt

A numerical procedure has been developed for predicting dilation (porosity) and gas permeability changes in rock salt. The hierarchical single-surface constitutive model of Desai and co-workers is used a finite element program to calculate the state of stress and strain surrounding excavations in rock salt. The elastoplastic constitutive model accounts for strain hardening, a non-associative volumetric response and stress-path-dependent behaviour. The calculated stress and strain fields are used in a flow model based on the equivalent channel concept to predict permeability. Parameters for both the mechanical and permeability models are developed from laboratory test results. Two field experiments adjacent to underground excavations are modelled. The extent of the dilated rock zone around the excavation is predicted well, but the magnitude of the porosity and gas permeability is underpredicted very near the excavations. This discrepancy is attributed to model parameters derived from loading-only laboratory tests, whereas significant unloading occurs in the field. The shape of the yield surface was found to be an important factor in dilation and permeability predictions. Similar stress, strain and permeability fields were obtained with different model types (plane strain or axisymmetric) and initial stress states, and with instantaneous and progressive excavation.     

松辽盆地北部中——深层砂岩的次生孔隙研究

松辽盆地北部中——深层砂岩的次生孔隙主要是由不稳定的骨架颗粒组分溶解而成,按结构系列,次生孔隙可划分为八种类型。斜长石的溶解是造成次生孔隙的主要原因,它可以在埋藏浅处开始溶解,在1000-1500m 深处溶解变得集中和剧烈。钾长石的溶解一般发生在埋藏较深处。钾长石溶解和浊沸石溶解大大丰富了深层砂岩的孔、渗条件。次生孔隙的形成不仅取决于酸性介质环境,而偏碱性的孔隙溶液对长石的溶解亦具有重要意义。     

On computation of strain‐dependent permeability of rocks and rock‐like porous media

Determination of transport properties of geomaterials is an important issue in many fields of engineering analysis and design. For example, in petroleum engineering, in situ permeability of an oil reservoir may be crucial in establishing its viability for exploitation, whilst prevention of leakage from underground storage facilities for oil and gas, nuclear waste as well as viability of CO₂ sequestration projects crucially depends on its long‐term values. Permeability is indirectly related to the porosity, pore‐size distribution and pore architecture of the porous media. These parameters evolve when a strain field is imposed. Physical measurement of permeability under a strain field in laboratory conditions is difficult, expensive and prone to a number of uncertainties. In the past, pore network models have been used to compute permeability of materials under stress/strain‐free conditions. In this paper, we propose an enhanced pore network model to compute permeability of rocks and rock‐like porous media under a stress/strain field. Data of pore‐size distribution obtained from mercury intrusion porosimetry are used to compute permeability of rock samples from various unspecified oilfields in the world. It is shown that the two permeabilities can be predicted from the model with sufficient accuracy. A hypothesis for change in porosity, pore‐size distribution and pore architecture as a result of imposed mechanical strains is then proposed. Based on this, permeability is computed again for one of the rock samples under uniaxial and triaxial compressive and tensile strain fields. It is shown that depending on the state of strain field imposed, permeability evolves in an anisotropic manner. Permeability under tensile strain field increases dramatically compared with the reduction that takes place under compressive strain field of the same magnitude. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

砂岩三轴循环加卸载条件下的渗透率研究

渗透率是地下工程的流-固耦合分析中的一个关键因素。对多孔红砂岩进行了三轴压缩试验,在不同变形阶段实施了轴向应力循环加卸载,并在试验全过程中测量轴向渗透率,得到了试样破坏全过程的渗透率演化规律。从平均应力和循环加卸载对渗透率的影响等两方面进行了深入分析,结果表明,（1）随着轴向变形的增加,初始压密阶段和弹性变形试样渗透率均匀减小;进入塑性变形阶段,渗透率与轴向变形的曲线逐渐趋于水平,低围压条件下渗透率略有增加。（2）轴向加载使骨架颗粒被压缩,引起孔隙减小,造成渗透率减小;采用经验公式定量描述了渗透率和平均应力之间的关系。（3）轴向应力循环加卸载过程中,骨架颗粒的不可恢复变形引起渗透率产生不可恢复现象。（4）峰值后渗透率只发生少许突跳,说明对于多孔砂岩,孔隙和裂隙对渗透率的影响相当,且渗透率的突跳程度随着围压的升高而降低。     

核磁共振测井在低孔低渗油气层识别中的应用

核磁共振测井具有常规测井无法比拟的优势，它可直观准确地提供储集层的孔隙度、渗透率，区分可动流体和束缚流体．根据差谱分析可以定性的识别油水层．通过求解地层的束缚流体饱和度，结合电阻率测井，采用阿尔奇饱和度解释模型，进行了油(气)层的识别和含油(气)饱和度的计算，从而拓宽了核磁共振测井资料的应用范围，为低孔低渗油(气)层的评价提供了一种新的途径．