孔隙含气压力对不同孔隙结构砂岩声学属性的影响

为研究孔隙含气压力对不同孔隙结构砂岩声学属性的影响,以大港油田3块不同孔隙结构砂岩为研究对象,利用自研的实验装置在多个含水饱和度点测量了砂岩纵波波形、幅度和速度随孔隙含气压力的变化。定义了1个声波幅度衰减变量I来表征首波幅度的衰减。结果表明:随着孔隙含气压力的增加,声波幅度下降,波形后移,中高孔渗砂岩在低含水饱和度下的声波波形甚至发生一定程度的畸变。变量I与含气压力呈线性负相关,且孔隙结构越好,含水饱和度越低,线性负相关关系越好,随着孔隙结构变差,含气压力降低,声波幅度的衰减减弱。砂岩的纵波速度随孔隙含气压力的增加而降低,在含气压力小于5 MPa时,纵波速度随含气压力的增加缓慢下降,含气压力大于5 MPa后,纵波速度随含气压力的增加而快速下降。岩心孔隙含气压力增大后,与声波幅度衰减相比,纵波速度变化不明显,纵波幅度的衰减对含气压力更敏感。砂岩孔隙含气压力增大所造成的声波衰减主要由黏滞性吸收衰减所引起,含气压力的增加对岩石体积模量和体积密度影响较小,纵波速度的变化主要是由有效应力减小造成岩石孔裂隙张开和颗粒接触刚度减小所引起。实验结果可为砂岩地层的含气性评价和孔隙含气压力预测提供借鉴。     

页岩层理与含水率对声波传播影响的实验研究

岩石声学特性研究是开展测井岩石力学及储层性质评价的基础工作,而页岩的声波特性受层理及水化程度影响尤为突出。为此,对层理性页岩在不同含水率条件下进行了超声波透射实验,以研究声波的传播速度及能量衰减特征。研究认为,层理倾角越大,纵、横波速度及纵横波速度比越低,而纵、横波衰减系数越高。另外,纵波速度随含水率的增加先减小后增大,纵波衰减系数反之;横波速度在含水率较低时有所减少,含水率较高时基本不变,而横波衰减系数与含水率的关系并不显著。对比分析归一化结果可知,层理倾角对纵、横波速度的影响皆大于含水率的影响。     

利用弹性参数识别气、水层

摘要：对于复杂孔隙结构储层而言,孔隙结构对电阻率的影响程度可能远大于流体类型对电阻率的影响,这就使得气、水层的电阻率特征差别不明显,利用电阻率不能有效区别气、水层。基于孔隙中天然气与油、水体积模量的显著差别,根据孔隙流体体积模量的大小来识别气、水层。研究采用了纵横波速度比（vp/vs）和孔隙流体的体积模量这两个与电阻率无关的弹性参数来判别储层的流体类型。理论模拟表明含有少量气体时可使纵波速度及其纵横波速度比显著减小,横波对气体含量不敏感,水层的 vp/vs显著大于气层。采用 vp/vs与横波交会法识别气、水层可消除孔隙和岩性的影响而突出流体类型的影响。     

塔南凝灰质火山碎屑岩储层岩石物理试验研究

在模拟地层温度、压力条件下,试验观测塔南白垩系南屯组、铜钵庙组的凝灰质砾岩、凝灰质岩屑砂岩储层的纵、横波速度,考察岩性、矿物含量、胶结方式和接触类型、密度、孔隙度、泥质含量、含水饱和度对火山碎屑岩声波速度的影响。在试验考查的范围内,发现:①致密凝灰质砾岩的声速明显高于储油物性较好的凝灰质砾岩和凝灰质岩屑砂岩的声速;②纵、横波速度随岩浆岩岩屑含量的增加而增大,随石英、长石含量的增大而减小;③相同孔隙度条件下,孔隙式胶结、线性接触岩石的纵、横波速度最大,基底式胶结、不接触-点接触岩石的纵、横波速度最小,纵波速度较横波速度对胶结类型、接触方式更敏感一些;④纵、横波速度随密度增大而增大,凝灰质岩屑砂岩的声波速度与密度存在较好的幂函数关系,纵横波速度随孔隙度、泥质含量增大而减小,凝灰质岩屑砂岩的声速与孔隙度和泥质含量有很好的负线性函数关系,但泥质(主要为凝灰质)的影响仅为孔隙度影响的1/5～1/10,可以忽略不计;⑤随着含水饱和度增加,纵波速度对流体变化比横波速度更为敏感,且声速变化幅度与孔隙度存在正相关关系。     

页岩气地球物理建模方法和应用实例分析

页岩气作为分布比较广泛、产量相对稳定及清洁的能源,是石油资源的接替型能源.该文以焦石坝地区龙马溪组页岩地层为研究对象,采用地质沉积学、统计学等理论知识和方法,通过随机建模对研究区域的层段展开分析.结果表明:龙马溪组下部页岩地层主要包含石英、粘土、黄铁矿和碳酸盐4类,7种岩性页岩的密度和纵横波速度会由于TOC(总有机碳百分比)增加有所减小.当TOC自1%增加至2%时,这些参数均会从减小向较小幅度的增大,随之再转向减小的趋势发展.此外,7种岩性页岩地层的密度、纵波、横波速度都会随着孔隙度的增大呈现出单调减小的趋势.     

三相流体非均匀饱和多孔岩石声学模拟与分析

多孔岩石岩性、孔隙度、渗透率变化,导致流体饱和度在储层中非均匀分布.传统的基于流体均匀混合的双相介质模型不能用于计算流体非均匀饱和岩石的声学性质（纵、横波速度）.依据三相流体Brooks-Corey模型、Gassmann理论和边界理论提出了有效计算中观尺度下非均质多孔岩石三相流体非均匀饱和时岩石声学性质的方法,为研究三相流体非均匀分布对岩石声学性质影响提供理论与方法,并建立了在毛管压力平衡状态下非均匀饱和多孔岩石声学性质与总含水饱和度的定量关系.揭示了不同流体饱和状态下纵、横波速度随总含水饱和度的变化规律.实例模拟分析表明,多种岩性岩石组成的多孔岩石储层三相流体非均匀饱和时,纵波速度随总含水饱和度的变化趋于连续变化,而流体均匀饱和岩石,仅在接近完全含水时,纵波速度有明显变化.流体饱和度分布均匀与否对横波速度没有影响,但岩石三相流体饱和与两相流体饱和时相比,横波速度随总含水饱和度的变化特征更加复杂.     

酸化作用下页岩超声波透射试验研究

为了探索碳酸（H2CO3）对页岩酸化作用引起的声学特性变化特征,以修武盆地海相页岩为研究对象,通过超声波透射试验方法研究了页岩试样被H2CO3处置后的时域信号、频域信号、波速、衰减系数等特征。研究结果表明,页岩试样被H2CO3处置后,超声波纵波和横波在页岩中的传播时间延长,纵波与横波幅值均呈现明显的下降特征;超声波频域内最大振幅下降,主频向低频方向发生偏移,部分页岩试样主频发生畸变;超声波纵波与横波波速均下降,纵波与横波衰减系数均增大。页岩试样被H2CO3处置后呈现的声波特性变化特征,反映出H2CO3酸化作用导致页岩孔隙度增大或者产生了破坏裂隙。     

页岩声学参数与力学参数相关性的试验研究

用实验方法探讨了页岩的波速和衰减系数与抗压强度、弹性模量,泊松比的相关性。结果表明:1纵波波速建立的力学参数模型比横波波速模型的相关性要好;2除纵波波速与弹性模量模型的相关性较好外,纵波波速反演抗压强度、泊松比的误差较大;3纵波衰减系数与弹性模量、泊松比、抗压强度分别呈正相关指数、负相关线性和负相关多项式关系,且纵波衰减模型比波速模型的拟合效果好;4综合考虑波速和衰减系数建立的抗压强度模型、弹性模量模型、泊松比模型比单一因素模型反演精度更高,纵波波速和衰减系数。综合模型的相关性系数均大于0.85,完全能满足工程需要。其中横波的波速、衰减系数的抗压强度模型与纵波的波速、衰减系数模型预测结果相近,可用以验证纵波抗压强度预测效果。     

涪陵页岩气储层含气性测井评价

针对涪陵页岩气泥质含量高、电阻率测井响应识别气层存在偏差的问题,开展了含气性测井定量表征方法及应用研究。涪陵地区页岩储层的黏土矿物主要为伊利石、伊蒙混层和绿泥石;随深度增加,黏土矿物含量减少,但伊蒙混层占的比重增大。利用有机碳-密度测井曲线交会法、有机碳-铀测井曲线交会法以及声波-电阻率曲线法等三种方法计算TOC含量;对比岩心实验结果,密度曲线拟合的相关系数最高。利用测井曲线计算得到的含气饱和度、流体压缩系数、岩石弹性模量、游离气量、吸附气量等参数可以实现对储层含气量的定量表征。涪陵地区页岩气纵向、横向含气量测井评价实践表明,龙马溪组下部——五峰组页岩气储层自下而上可划分为中、高两个含气段,且该区页岩气储层横向含气量稳定,具备应用水平井开采技术等增加单井产量的地质条件。     

东河砂岩水淹后岩石物理特性变化规律研究

为了准确确定东河砂岩水淹后储层的含油饱和度,进而判断油藏的水淹程度,以岩石物理实验为基础,系统 分析了油驱水与水驱油过程中岩电参数的变化规律,研究结果表明,东河砂岩水淹后a、m 不变化,只与岩石自身特性 有关;水淹后岩性系数（b）也基本不变,但饱和度指数（n）发生了变化,物性差时n 变小,物性好时n 变大。根据岩电 参数的变化规律,建立了变岩电参数计算模型,提高了物性较差储层的饱和度计算精度。利用不同矿化度下水驱油岩 电实验,分析了储层水淹后电性特征的变化规律,污水水淹后储层电阻率随含水饱和度的增加而降低,淡水中低水淹 时储层电阻率随含水饱和度的增加而降低,淡水高水淹或强水洗后储层电阻率随含水饱和度的增加而升高。     

含甲烷水合物多孔介质的复电阻率频散特性与模型研究

在获得3.5%Nacl溶液-海砂-甲烷水合物体系阻抗谱参数的基础下,通过计算得到了该体系的复电阻率数据,分析了复电阻率参数的频散特性以及水合物饱和度对其频散特性的影响,进而建立了复电阻率模型。结果表明：在0.1 Hz~1 MHz测试频率范围内,含甲烷水合物多孔介质的复电阻率存在明显频散现象;甲烷水合物饱和度与复电阻率频散特征参数密切相关,饱和度越小复电阻率频散特性越显著,当测试频率范围为0.1 Hz~10 Hz时,复电阻率幅值、实部和虚部与测试频率在双对数坐标系下成线性关系,其斜率的绝对值与水合物饱和度之间成递减的近似线性关系,而当测试频率范围为10 Hz~1 MHz时,复电阻率幅值和实部的频散度与水合物饱和度符合递减的近似线性关系;在本研究的测试条件下,含水合物多孔介质体系的阻抗谱可以用电阻和电容的串联等效电路模型来拟合,基于此建立的复电阻率模型可用来计算水合物饱和度。     

非均质油藏水驱后剩余油分布实验研究及潜力评价

为更好揭示非均质油藏水驱后剩余油分布规律和动用条件,在冀东油田非均质性强的不同区块中,通过改进电阻率测试含油饱和度的方法,研究了影响电阻率与含油饱和度对应关系的主要因素,开展了在不同非均质性岩心中水驱后聚合物驱的不同位置含油饱和度对比实验。结果表明:渗流速度对饱和水的岩心电阻率曲线影响不大;地层水矿化度对水驱中岩心电阻率影响较大,矿化度从1 629 mg/L增加到3 847 mg/L时,岩心电阻率下降了10~10~2数量级;在矿化度一定条件下,渗透率越低,喉道间彼此连通的概率越小,宏观上的岩心电阻率越高;对于纵向非均质油藏,水驱后开采潜力区域为正韵律分布下中渗层的远井地带和低渗层;且随非均质程度的增强,水驱后该区域开采潜力越大;对于纵向非均质油藏水驱后聚合物驱,使高渗层的含油饱和度从0.55~0.58降低到0.28~0.38,使中渗层含油饱和度从0.87降低到0.58~0.63,降低幅度为33.33%~49.09%;使低渗层的含油饱和度从0.92~0.95降低到0.66~0.83,聚合物驱能很好的携带中高渗层的残余油滴,对低渗层远井地带动用效果较差。     

高温影响下页岩岩石的声学特性实验研究

以四川盆地龙马溪组页岩为研究对象,研究了高温处理后页岩岩样物理性质的变化规律,讨论了温度对页岩岩石声波特性的影响,同时,也研究了高温影响下页岩岩石动弹性参数的变化规律。研究结果表明,当作用温度低于400℃时,温度对页岩表观颜色和物理性质影响较小,而当作用温度超过400℃时,页岩表观颜色逐渐由黑色变为灰白色,且页岩质量下降快、体积膨胀率上升快,造成页岩密度下降快;随着温度增加,页岩声波速度不断下降,且声波主频不断下降,而页岩声波衰减系数不断增大,且声波衰减系数对页岩热损伤效应的敏感性更强;随着温度增加,页岩损伤因子增大,同时,页岩动态泊松比也呈增大趋势,而页岩动态弹性模量、体积模量、剪切模量呈下降趋势。     

圆柱表面电渗驱动液体薄膜流动特性

以Debye-H¨uckel假设近似下线性化的Possion-Boltzmann方程和黏性不可压缩流体运动的Navier-Stokes方程为基础, 采用漏电介质模型, 分别研究了直流(direct current, DC)稳恒电场和交流(alternating current, AC)周期电场驱动下柱体表面电渗驱动液体薄膜问题, 得到了流场的电位势、速度分布的精确解. 结果表明, 定常解的流速与电位势仅相差一个常数, 而自由面上流速只与自由面电位势和圆柱固壁电位势的比值α有关. 周期电场下的流速振幅、流场中与固壁双电层中的流速相位差, 均与雷诺数有密切的关系: 当雷诺数较小时, 周期电场下流速振幅与定常解相近; 随着雷诺数的增大, 固壁附近流速振幅减小, 相位差增大. 当α较小时, 自由面上流速振幅随着雷诺数的增大而减小; 当α较大时, 流速振幅随着雷诺数的增大而增大.     

强烈段塞流特征参数试验研究

为了寻求强烈段塞流特征参数的变化规律,在高4 m、内径50 mm的管线中利用双平行电导探针测试了强烈段塞流的持液率信号,并用互相关法对其进行了分析,得到了强烈段塞流的液塞速度、液塞长度随气、液相折算速度及下倾管倾角的变化规律。结果表明,当气相折算速度恒定时,随着液相折算速度的增大,液塞速度、液塞长度均线性增大;当液相折算速度恒定时,随着气相折算速度的增大,液塞速度线性增大,而液塞长度呈双曲型减小;当气、液相折算速度恒定时,随着下倾管倾角的增大,液塞速度、液塞长度都稍有增大。     

含水富有机质页岩重复升温热激增渗实验

水力压裂可提高页岩气井产量,但改造尺度多集中于毫米级裂缝,难以沟通微纳孔隙和天然微裂缝,且压后大量压裂液滞留易形成水相圈闭损害,阻碍气体多尺度传输。选取四川盆地下志留统龙马溪组富有机质页岩,模拟水力压裂后页岩储层热处理,开展了加热速率为5 ℃/min干燥页岩重复升温与加热速率为10 ℃/min含水页岩重复升温热激实验,监测了富有机质页岩加热过程中颜色、质量、渗流能力和纵横波速率。研究表明,加热过程中富有机质页岩表观颜色变浅;干燥页岩在600～700 ℃渗透率改善较为明显,渗透率增加了3～5倍;含水页岩渗透率在加热至200～300 ℃时显著提高,纵横波速率整体呈降低的趋势,降低幅度比干燥页岩更大。水岩相互作用、热蒸气压和加热速率引发的空间应力是降低含水页岩热致裂增渗阈值温度的有利条件。     

水合物海脊ODP204航次天然气水合物测井评价

在天然气水合物勘探中,地球物理测井是一种重要的资源评价方法。针对卡斯凯迪亚大陆边缘水合物海脊的天然气水合物储集层,利用ODP 204航次的测井数据,对水合物脊天然气水合物储层常规测井响应特征进行总结,并采用密度法和标准阿尔奇公式对储层孔隙度和水合物饱和度进行评价。结果表明,ODP 204航次的水合物测井响应以高电阻率、高声波速度异常最为明显,密度测井和自然伽马测井出现小幅度的低异常。密度法和标准阿尔奇公式的初步计算结果显示,ODP204航次1247B和1250F孔天然气水合物储层孔隙度分别介于51.6%-58.9%和53.2%-60.6%,水合物饱和度分别介于0-18.0%和0-33.0%。