碳酸盐岩非阿尔奇特性的诠释

以碳酸盐岩为主体的复杂储层,其多元的孔隙结构和强烈的非均质性导致经典的阿尔奇方程产生非阿尔奇特性.基于2 028块岩心岩电实测数据,结合三维数字岩心微观数值模拟,深入分析组成碳酸盐岩多元复杂孔隙空间的不同“元素”(基质孔隙、裂缝与溶孔、洞)各自的导电特性及其对m、n值的影响,阐述了它们的分布特点和变化规律.认为碳酸盐岩m值的分布与变化虽然是多种影响因素的交织,但主要受岩石孔隙结构控制,其物理意义在于表征孔隙结构对岩石导电性的影响,可定义为孔隙结构指数.在影响碳酸盐岩n值变化的诸多因素中,主导因素是岩石的润湿性,导致岩石储集空间油气微观分布状态的差异性.n值的物理意义在于表征与描述微观孔隙中油气分布状态的差异性对岩石导电性的影响,应定义为油气饱和度微观分布状态指数(饱和度指数).在此基础上,为拓展阿尔奇方程在碳酸盐岩等复杂储层的应用提出可行的思路与方法.     

基于有效介质与等效岩石元素理论的特低渗透率储层饱和度模型

清水洼陷沙三段储层属于特低渗透率储层,具有含泥质、微孔隙发育、束缚水饱和度较高、孔隙结构复杂的特征。建立该区块饱和度模型时应考虑这些因素对岩石导电性的影响。将含泥特低渗透储层等效成孔隙大小和形状及所含流体性质和含量不变的纯岩石,利用等效岩石元素理论描述孔腔和喉道比对岩石导电性的影响,利用有效介质对称导电理论描述孔隙结构对岩石导电性的影响,分别建立等效纯岩石的导电方程,并联立求解得出等效混合流体介质电导率表达式;再利用有效介质对称导电理论描述泥质附加导电对岩石导电性的影响,将求得的等效混合流体介质电导率代入该方程中,从而建立基于等效岩石元素理论和有效介质对称导电理论的含泥特低渗透储层导电模型。利用清水洼陷沙三段储层的岩电实验测量数据对该模型进行精度分析,测量岩样电导率值与计算电导率值平均相对误差很小,说明提出的模型能很好地描述特低渗透储层岩石的导电规律。利用建立的模型及确定的模型参数值处理了清水洼陷沙三段储层实际井资料,结果表明,所建立的模型适用于清水洼陷沙三段特低渗透泥质砂岩储层评价。     

普光地区缝洞性储层岩电参数影响因素分析

在对普光地区189块岩心岩石物理实验资料分析的基础上,讨论了地层水矿化度、泥质含量、温度以及孔、洞、缝发育程度对孔隙结构指数m值和饱和度指数n的影响.认为,随地层水矿化度的增大,m、n值呈增大趋势;随温度和孔隙度的增大,m增大,n减小.利用岩电实验资料,做出了地层因素-孔隙度关系图版和电阻率增大系数-含水饱和度关系图版,从而计算出m、n值.经过现场实例验证,测井处理计算的含水饱和度与岩心分析含水饱和度相关系数较高,表明利用该规律选择的岩电实验参数m、n值适合缝洞性储层的含水饱和度计算.     

塔巴庙区块上古生界低渗透砂岩气层测井解释技术

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙区块上古生界砂岩天然气储层具有低孔低渗特点，岩石固相部分对测井信息的贡献远大于天然气对测井的影响，增大了储层物性和含气性解释的难度，根据岩心刻度测井的思路，通过多元统计等标定方法，建立了解释岩性剖面和计算储层孔隙度，渗透率的测井解释方程；从储层岩石和孔隙结构入手，通过岩－电关系的综合分析，采用动态法确定胶结指数m和饱和度指数n。按照孔隙度大于5％，5％－10％和大于10％的3个区间，分别求取m,n值，提高了阿尔奇方程计算含气饱和度的精度，并根据岩心分析资料，建立了束缚水饱和度的关系式，在储层参数求取的基础上，探索了利用岩石力学参数，测井参数和气测参数的交会方法进行了气层识别，取得良好效果。     

塔巴庙区块上古生界低渗透气层测井解释技术

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙区块上古生界砂岩天然气储层具有低孔低渗特点 ,测井信息随岩石固相中石英、岩屑相对含量的高低而变化 ,并且受泥浆滤液侵入影响较为严重 ,增大了储层物性和含气性解释的难度。在研究中 ,根据岩心分析资料将岩石骨架分为石英类、岩屑类和粘土类 ,利用BP神经网络进行岩性反演 ,建立了符合客观实际的岩性剖面 ;在岩性识别的基础上 ,根据各类岩石成分的测井响应 ,利用多元统计方法 ,计算储层孔隙度、渗透率 ;从储层岩石和孔隙结构入手 ,通过岩—电关系的综合分析 ,采用动态法确定胶结指数m和饱和度指数n ,按照孔隙度小于 5 %、5 %～ 10 %和大于 10 %三个区间 ,分别求取m、n值 ,提高了阿尔奇方程计算含气饱和度的精度 ;另外 ,根据岩心分析资料 ,建立了束缚水饱和度的关系式。上述解释方法在塔巴庙区块的实际应用中取得了很好的效果 ,经测试成果验证 ,符合率达到 80 %以上     

基于水流与电流流动相似性的泥质岩石油水相对渗透率与电阻率关系

大庆G地区葡萄花油层具有高泥、复杂孔隙结构特征。建立该区葡萄花油层油水相对渗透率与电阻率之间关系必须考虑泥质对于岩石导电性以及渗流的影响。引入"三水"概念,将泥质岩石总孔隙水分成可动水、微孔隙水和黏土水,将可动水孔隙等效为n根毛细管组成,结合泊肃叶方程和达西定律,推导水相相对渗透率与含水饱和度及可动水流动等效曲折度之间的关系式。利用三孔隙导电模型推导只有可动流体孔隙存在的岩石电阻率增大系数与含水饱和度及可动水导电等效曲折度之间的关系式。再依据可动水水流与电流流动相似性原理建立泥质岩石水相相对渗透率与含水饱和度及电阻率增大系数之间的关系。依据可动流体孔隙各组分体积等量关系以及比面积概念推导出水相相对渗透率与油相相对渗透率关系式,得出泥质岩石油相相对渗透率与含水饱和度及电阻率增大系数之间的关系式。设计了岩石物理实验,保证储层孔隙结构和泥质含量在岩电和压汞实验测量中的一致性。利用泥质岩样的压汞实验数据根据Burdine模型获得水相和油相相对渗透率实验关系曲线,利用同一泥质岩样的岩电实验数据根据三孔隙导电模型获得假定只有流动孔隙存在的岩石电阻率增大系数值。泥质岩石油水相对渗透率与电阻率关系模型实验数据拟合,证明建立的泥质岩石油水相对渗透率与电阻率关系模型能够准确求取储层相对渗透率,可用于高含泥储层产水率测井解释。     

基于相渗分析纯岩石电阻率增大系数与含水饱和度关系

岩石岩电实验表明电阻率增大系数与含水饱和度关系呈现非阿尔奇现象。基于岩石导电与渗流过程的相似性与差异性,分别建立纯岩石渗流与导电模型,尝试结合渗流特征探索岩石电阻率增大系数与含水饱和度的关系。建立岩石渗流模型,通过模型分析、公式推导和渗流实验数据,得到不同含水饱和度条件下水相渗流路径迂曲度比值表达式;建立纯岩石等效导电模型:将岩石孔隙空间划分为参与渗流的孔隙空间与不参与渗流的孔隙空间,2部分并联导电,结合渗流模型结论推导电阻率增大系数与含水饱和度的关系式,提出了差异渗流导电公式。该公式在一定条件下可退化为经典阿尔奇公式,其呈现的电阻率增大系数与饱和度关系趋势解释了岩石中存在的非阿尔奇现象。     

考虑储层复杂孔隙结构泥质附加导电的致密砂岩饱和度模型

徐家围子地区深层致密砂岩储层孔隙结构复杂、含泥、非均质性强的特点给储层饱和度的准确求取带来了一定的困难。针对这一难题,将致密砂岩等效成孔隙大小和流体分布特征不变的纯岩石,利用改进等效岩石元素理论描述岩石孔腔和喉道比、孔隙弯曲程度对岩石导电性的影响,利用有效介质对称导电理论描述岩石不同组分连通性、分布特征对岩石导电性的影响,求取混合流体的电导率。利用有效介质对称导电理论描述由骨架、泥质和混合流体3组分组成的岩石的导电规律,建立了考虑储层复杂孔隙结构的饱和度模型。利用徐家围子地区深层致密砂岩岩样的岩电实验数据对模型进行了实验验证,模型计算的电阻率值与实验测量值的相对误差仅为3.8%。建立的考虑储层复杂孔隙结构的饱和度模型能够准确描述研究区致密砂岩的导电规律。利用该模型及其确定的模型参数值对研究区实际井资料进行了处理解释,并将解释结果与试油结果相对比,结果表明该模型适用于研究区致密砂岩储层饱和度的评价。     

复杂孔隙结构储层地震岩石物理分析及应用

致密砂岩、碳酸盐岩气藏等多以低孔低渗储层为主,孔隙成因和类型复杂多样,孔隙度及渗透率对地震弹性模量和速度产生重要影响,为含气性预测带来很大困难。针对低孔低渗复杂孔隙介质,借助孔隙结构表征及地震岩石物理分析,评价孔隙结构的复杂性及孔隙流体分布的非均匀性对地震波速度的影响,揭示低孔低渗储层中地震波速度随物性、含流体性的变化规律。修正White模型描述低孔低渗储层地震频段纵波速度随含气饱和度的变化规律,建立低孔低渗储层含气饱和度定量预测模板,推动地震定量解释技术研发。研究成果在四川盆地须家河组致密砂岩气层含气饱和度地震定量预测应用中取得了良好效果。     

低孔低渗砂岩储层特征及岩石物理实验分析

随着石油勘探和开发程度的延伸,低孔渗油田储量所占的比例越来越大。低孔低渗储层压实程度高,成岩作用复杂,地质解释模型和测井解释模型拟合复杂。低孔低渗储层孔隙的形成和演化受成岩作用的控制,主要成岩作用有机械压实作用、胶结作用和溶蚀作用。压实作用、胶结作用不利于孔隙的演化,而溶蚀作用有利于次生孔隙的形成。从岩石物理实验的角度开展研究,分析了低孔低渗岩石地层因素与孔隙度、电阻增大率与含油饱和度的关系以及核磁共振横向驰豫(T_2谱)特性等。对低孔低渗砂岩与常规砂岩物性进行了对比分析。指出了低孔渗储层岩石物理特征的特殊性,为准确测井解释油气层提供了依据。     

川西马井气田蓬莱镇组致密砂岩储层可动水饱和度计算方法

马井气田主力产气层段为侏罗系蓬莱镇组地层,该地层主要是具有复杂岩性、复杂孔隙结构、低孔隙度低渗透率等特点的致密砂岩储层,储层岩电参数之间表现出明显的非阿尔奇现象,使得常规阿尔奇模型难以准确计算储层含水饱和度;现有的建立在常规砂岩储层中的束缚水饱和度模型在复杂孔隙结构致密砂岩储层中应用效果较差,利用阿尔奇含水饱和度与常规束缚水饱和度的差值难以准确确定储层可动水饱和度.在储层基本特征分析的基础上,结合岩电实验数据研究认为双孔隙导电体积模型能较好表征储层的导电规律;在双孔隙导电体积模型的基础上,推导建立了可动水饱和度计算模型.基于岩电实验、核磁共振束缚水饱和度测试结果以及常规测井数据,分析了模型中的各个参数,提出确定束缚水饱和度的新方法,进而确定了模型中微孔孔隙度这一关键参数.现场实例应用表明,可动水饱和度计算结果与储层产水特征相符,利用计算的可动水饱和度判别储层中流体的可动性运用效果较好.     

两相流下岩石电性的三维网络模型模拟

为进一步认识岩石电阻率的影响因素及非阿尔奇特征,建立具有不规则孔隙截面的三维网络模型来反映储层岩石的孔隙空间,并通过流动模拟研究了岩石孔隙的空间拓扑特性、孔隙形状、润湿性以及孔隙尺寸分布等对电阻率的影响.观察到了I-Sw曲线的凹型非阿尔奇现象,分析讨论了饱和度指数n的变化规律,并给出了定性关系,为实际应用提供了理论指导.     

低孔低渗碎屑岩储集层双孔隙饱和度模型

低孔低渗储集层岩电关系存在大量的"非阿尔奇"现象,经典的阿尔奇模型在这类储集层的饱和度定量评价中存在一定不适用性。根据低孔低渗储集层孔隙结构特点,提出了一种新的考虑孔隙结构的双孔隙饱和度模型,即将岩石总的电阻视为自由水和微孔隙水两部分电阻的并联,综合考虑大孔隙与微孔隙对岩石电性的影响。利用该模型模拟岩样岩电关系,所得计算值同实测结果吻合很好。在中国东部和中部两种不同成因低孔低渗储集层评价中的应用效果表明,与阿尔奇模型相比,双孔模型同时考虑了岩性、物性、孔隙结构和含油性对电性的多重影响,因而利用其计算的含油饱和度更符合油藏的实际规律和岩石物理特征,更接近地层的真实含油情况。图9参20     

铸体薄片微观参数提取及其与岩石电学参数的关系

微观孔隙结构及电阻率指数确定是复杂砂岩储层测井评价的重点难点问题。应用三维阈值分割及形态学滤波技术对铸体薄片进行处理,得到高信噪比的孔隙-骨架二值图像,结合几何学算法,得到形状因子、孔隙纵横比、等效直径和圆度等微观参数的特征及平均值;通过实验分析了地层因数、胶结指数和迂曲度与这些孔隙微观参数之间的关系。研究表明,地层因数、胶结指数和迂曲度与平均形状因子成幂函数关系,且幂为负数;与平均等效直径成幂函数关系,且幂为正数;岩石孔隙形状越规则,平均等效直径越小,则岩石电阻率越低,地层因数、胶结指数和迂曲度越小。认识孔隙微观参数对电学性质的影响,可以提高测井解释准确率及流体饱和度计算精度。     

Numerical simulation of non-Archie electrophysical property of saturated rock with lattice Boltzmann method

The electrophysical property of saturated rocks is very important for reservoir identification and evaluation. In this paper, the lattice Boltzmann method （LBM） was used to study the electrophysical property of rock saturated with fluid because of its advantages over conventional numerical approaches in handling complex pore geometry and boundary conditions. The digital core model was constructed through the accumulation of matrix grains based on their radius distribution obtained by the measurements of core samples. The flow of electrical current through the core model saturated with oil and water was simulated on the mesoscopic scale to reveal the non-Archie relationship between resistivity index and water saturation （I-Sw）. The results from LBM simulation and laboratory measurements demonstrated that the I-Sw relation in the range of low water saturation was generally not a straight line in the log-log coordinates as described by the Archie equation. We thus developed a new equation based on numerical simulation and physical experiments. This new equation was used to fit the data from laboratory core measurements and previously published data. Determination of fluid saturation and reservoir evaluation could be significantly improved by using the new equation.     

法国巴黎盆地枫丹白露砂岩电性响应特征

获取准确的电性特征参数是进行储层含油气饱和度评价的基础。选取不同物性范围内的9块法国巴黎盆地枫丹白露砂岩样品,开展岩石电性参数室内测试,并基于逾渗理论分析,提出了能表征储层岩石电性特征的新模型,并采用阿尔奇（Archie）公式和新模型对实验数据进行拟合分析。研究表明：高孔渗岩样的电性关系与经典Archie线性关系匹配较好,呈线性关系;中、低孔渗岩样在低含水饱和度条件的电性关系与Archie线性关系均出现一定程度偏离,表现为明显的非Archie特征,分析认为复杂的微观孔隙结构是诱发储层的电性关系与Archie线性关系为非线性关系的主要因素;基于Archie公式得到的饱和度指数n为0.948~1.820,与渗透率的平方相关性较好,与孔隙度的平方相关性较差;胶结指数m为1.6~1.9,岩性系数b为1.003~1.036,二者与孔隙度、渗透率的相关性均较差。研究认为新模型能更准确地表征复杂岩石电性的非线性特征,进一步丰富了储层含油气饱和度的评价方法。     

基于实验条件下的低孔低渗岩心饱和度指数影响因素研究

依据常规岩电及核磁共振实验,分析了饱和度指数的影响因素,对其影响机理进行了定性研究,并根据分析结果建立饱和度模型,对实际井资料进行了处理。结果表明,储层岩石的孔隙结构是影响饱和度指数的最主要因素,而地层水矿化度对饱和度指数的影响较小。精确计算储层的饱和度指数,对储层流体定量评价具有重要意义。     

基于分形理论的导电模型及应用

理论与实验研究证明,岩石的组成成分以及孔隙的几何形状对其电导率的影响很大,然而实际岩石的微观结构和传导机制十分复杂,影响其电性特征的因素复杂多样,很难对其准确表征。储层岩石孔隙具有分形特征,其分形维数与孔隙度有着较好的一致性,一定程度上能够反映岩石的内部孔隙结构特征,这是定量描述复杂孔隙结构特征的基础。本文基于分形理论,建立了适用于多孔介质的导电模型,并以岩心数据和测井数据为基础,开展了实际应用。实际资料处理结果表明,基于分形导电模型计算得到的饱和度与岩心分析数据一致性很高,说明了该方法的可行性与有效性。     

鄂尔多斯盆地超低渗透油藏渗吸特征及其影响因素——以渭北油田三叠系延长组三段储层为例

鄂尔多斯盆地渭北油田属于超低渗透油藏,具有孔隙细小、孔喉结构复杂的特点。在前期的注水开发中存在明显的渗吸现象,对油田开发效果有一定的提高,但渗吸作用特征以及通过渗吸作用提高采收率的幅度认识不清。选取渭北油田三叠系延长组三段(长3)储层样品,通过物性测试、铸体薄片分析、扫描电镜、高压压汞和各类渗吸等实验,分析了研究区储层物性和孔喉结构特征,进行了不同介质类型以及不同含油饱和度下的渗吸实验。结果表明研究区储层溶蚀孔、粒间孔以及晶间孔三类孔隙比较发育,不同孔隙类型为主储层对应的孔喉结构特征差异较大,溶蚀孔、晶间孔为主的储层其孔喉结构逐渐变差。直接渗吸实验表明,裂缝型储层渗吸驱油效率均高于基质型储层,平均渗吸驱油效率分别为34.8%和23.2%;残余油下渗吸作用可以提高储层驱油效率,但幅度有限(5.3%~6.7%)。储层物性、介质类型、孔喉结构、渗吸时机等是影响渗吸驱油效率的主要因素,当储层物性越高、孔喉结构越好、含油饱和度相对较低时,储层渗吸作用相对较弱,渗吸驱油效率相对较低。      

M6断块中低孔隙度渗透率砂岩储层饱和度模型优选方法

通过M6断块19块中低孔隙度渗透率砂岩样品的岩电实验结果得出,地层因素和孔隙度总体表现出非阿尔奇关系的特征,直接沿用Archie公式计算含水饱和度不准确。在Archie公式的基础上,分析了岩电参数m、n的变化规律,当n为定值时,认为m是影响饱和度精度的关键参数,在实验结果中归纳出m受无效导电孔隙(有效孔隙与有效导电孔隙的差值)的影响较大,提出利用无效孔隙求取m,进而提高Archie公式求取饱和度的精度。基于等效岩石组分理论对岩石导电性的影响,利用遗传算法求解方程组中每块样品的比例系数k和临界饱和度Swc,总结出变化规律,依据EREM模型采用迭代法得到相应的饱和度。通过对比3种方法求取的结果,结合试油层段的束缚水饱和度,表明EREM模型得到的含水饱和度最接近实际地层情况,而变参数Archie公式计算的结果次之。研究认为EREM模型更适合于中低孔隙度渗透率砂岩储层的饱和度计算。