数字岩芯微观结构特征及其对岩石力学性能的影响研究

岩石本质上是一种非均质材料,其力学性质受到微观孔隙结构的影响。通过计算不同岩石微米CT图像的分形维数、孔隙半径分布和孔隙形状因子分布,分析了岩石的微观孔隙结构特征。基于数字岩芯表征单元,用有限元方法开展孔隙尺度下微观变形模拟试验,研究微观孔隙结构对岩石变形的影响。结果表明:岩石孔径分布各异,骨架和孔隙都具有分形特征,浑圆孔隙占比相对较少。岩石变形模拟试验中,由于端部束缚作用强,出现了严重的端部效应,在中部了形成X形的共轭塑性剪切带,会不断发展直至岩石破坏;不规则孔隙的存在,使得岩石内部应力集中现象明显,塑性变形区域分布极不均匀。岩石轴向上具有整体平移的特点,侧向变形严重,变形带之间过渡区域位移梯度较大;X形剪切带的下部,形成位移较小的拱形弹性变形区。岩石有效弹性模量与孔隙度和孔隙分形维数具有良好的相关性。随着孔隙度的增加,有效模量几乎呈指数递减,孔隙度对岩石力学性质影响巨大。孔隙分形维数越大,有效弹性模量大体上逐渐变小。研究从孔隙尺度揭示了岩石微观结构的变形机制,对岩石宏观性质的研究具有重要的指导意义。     

低渗致密气藏压裂水平井产能预测新方法

水平井分段压裂是低渗致密气藏增产改造的关键手段,压裂水平井的产能预测和影响因素分析对气藏的高效开发具有重要指导意义。基于气体流动中的压降分析,通过对地层段、裂缝段、射孔孔眼段和井筒段的压降进行耦合,综合考虑裂缝应力敏感性、孔眼周围气体汇聚效应和井斜角的影响,建立了压裂水平井产能预测新模型,并分析了速度系数、井斜角、应力敏感系数等因素对产能的影响。实例计算表明新模型预测精度较高,便于工程应用。垂直裂缝产量沿井筒呈中部低、端部高的"倒钟形"分布,且跟端方向裂缝产量略高于趾端方向。随速度系数减小,气井产量先增加后稳定不变,增加幅度随裂缝条数增加而加大;气井产量随井斜角增加而增加,且增加幅度随水平段长度增加而加大;生产后期,裂缝应力敏感会显著降低气井产量,应力敏感系数越大,产量越低。     

鄂尔多斯盆地苏东地区下古生界马五5亚段白云岩成因及特征

为研究苏东地区下古生界马五5亚段主力含气储层白云岩成因及特征,利用铸体薄片、X衍射、扫描电镜、阴极发光和微量元素分析等方法对研究区白云岩岩样进行分析。结果表明,研究区具有典型的白云石化特征:马五5亚段白云岩可分为准同生型白云岩、回流渗透型白云岩和深埋藏型白云岩3种类型;白云岩储层原生粒间孔发育,储集空间类型以晶间孔和晶间溶孔为主,可见部分非组构性溶孔和少量的膏模孔,偶见残余粒间孔;阴极发光可见泥微晶砂砾屑白云岩发光特征,说明研究区发育泥质砂砾白云岩;准同生型白云岩有序度不高,平均仅为0.443,回流渗透型白云岩具有中等有序度,平均为0.574,深埋藏型白云岩有序度高达1;白云石成分简单,经电镜分析认为Ca~(2+)和Mg~(2+)配置接近化学计量表达式CaMg(CO_3)_2的理想状态,证实X衍射所测白云岩有序度的准确性,主要微量离子特征表明回流渗透型白云岩主要发育在海水成岩介质中。     

页岩应力敏感实验与机理

为了研究页岩渗透率的应力敏感现象及其机理,从毛细管、平板裂缝和双重孔隙介质的渗透率应力敏感机理出发,得到了多孔介质渗透率应力敏感系数的通用表达式,并结合下志留统龙马溪组、下寒武统牛蹄塘组页岩岩心的覆压孔渗联测实验,分析了页岩应力敏感的机理。实验结果表明:渗透率应力敏感系数为孔渗幂指数与孔隙压缩系数的乘积,孔渗幂指数表示孔隙的几何特征,孔隙压缩系数反映岩石力学参数和孔隙形状的影响。页岩岩心微裂缝较发育,微裂缝尺度与孔隙尺度相当的岩心孔渗幂指数小于3,微裂缝尺度远大于孔隙尺度岩心的孔渗幂指数大于3;与砂岩相比,实验所用页岩具有较低的孔渗幂指数,但孔隙压缩系数较高,因此页岩的应力敏感较强。     

页岩与煤岩等温吸附模型对比分析

采用Freundlich经验公式、Langmuir模型、扩展的Langmuir模型、Toth吸附模型和Langmuir-Freundlich吸附模型等5 种单组分模型对煤与页岩CH4吸附实验数据进行拟合,分别检验了实验数据的拟合程度。结果表明,无论是煤岩还是页岩,三参模型拟合度均高于二参模型。二参模型中,Langmuir 模型对煤岩与页岩拟合精度较高,约是Freundlich经验公式模型的8倍以上。三参模型拟合精度都很高,其中对于页岩来说,Langmuir-Freundlich模型在平均温度下的拟合度最好,扩展的Langmuir模型拟合度较差;对于煤岩来说恰恰相反,扩展的Langmuir模型拟合度最好,而Langmuir-Freundlich模型拟合度较差。总体来看,页岩与煤岩分别对Langmuir-Freundlich模型、扩展的Langmuir模型拟合最好,Freundlich经验公式拟合最差。研究结果对煤岩与页岩等温吸附模型的精确选择具有一定的指导意义。     

页岩储层微观孔隙结构特征

为了研究页岩储层的微观孔隙结构特征,应用场发射环境扫描电子显微镜观察了页岩表面纳米级孔隙微观形态,并通过低温氮吸附法测定了页岩的氮气吸附等温线,同时结合高压压汞实验对页岩储层孔隙结构进行了深入研究。研究结果表明：页岩储层孔隙处于纳米量级,孔隙类型可分为有机质纳米孔、黏土矿物粒间孔、岩石骨架矿物孔、古生物化石孔和微裂缝5种类型,其中有机质纳米孔和黏土矿物粒间孔发育最为广泛;页岩孔径分布复杂,既含有大量的中孔（2～50nm）,又含有一定量的微孔（<2nm）和大孔（>50nm）;孔径小于50nm的微孔和中孔提供了大部分比表面积和孔体积,是气体吸附和存储的主要场所;页岩阈压非常高,孔喉分选性好,连通性差,退汞效率低,中孔对气体渗流起明显贡献作用,微孔则主要起储集作用。     

低渗透气藏提高采收率方法研究现状及发展趋势

通过调研,总结了优化布井方式和压裂技术、高低压分输技术、完善采气工艺、钻特殊井、地震振动法、电渗法六种提高低渗透气藏采收率的方法。在此基础上,指出了每种方法目前存在的问题及解决方法。阐述了低渗透气藏提高采收率方法的发展趋势和方向,对该类气藏开发及提高采收率具有重要意义。     

混沌理论及其在流体力学中的应用

概述了混沌理论在非线性科学中的地位，阐述了该理论的基本原理，研究方法及其在解决复杂自然规律中的作用，重点介绍了该理论在流体力学中的广泛应用，最后分析了将混沌理论引入渗流系统中的可能性，认为以混沌理论为指导，可以深化渗流力学的研究，把渗流力学的研究提高到更高的层次。     

异常高压碳酸盐岩油藏应力敏感实验评价——以滨里海盆地肯基亚克裂缝-孔隙型低渗透碳酸盐岩油藏为例

根据滨里海盆地肯基亚克盐下异常高压碳酸盐岩油藏储集层特征,制备人造岩心,研究基质岩心、不充填裂缝性岩心、半充填裂缝性岩心以及全充填裂缝性岩心的应力敏感特征.实验采取气测法,实验中首先逐级增加人造岩心样品围压,然后逐级降压,稳定后测定每个压力点的孔隙度和渗透率,以分析岩心的应力敏感性.结果表明,4种岩心应力敏感性由强到弱依次为:不充填裂缝性岩心、半充填裂缝性岩心、全充填裂缝性岩心、基质岩心.随着岩心裂缝充填程度降低,岩心渗透率的应力敏感性增强,渗透率恢复程度降低;随着压力的恢复,基质岩心和全充填裂缝性岩心孔隙度和渗透率恢复程度较高,岩心表现为弹塑性特征,而半充填和不充填裂缝性岩心孔隙度和渗透率恢复程度较低,表现为塑性特征;随围压的增加,孔隙度、渗透率变化呈现较好的指数变化规律.图9表6参20     

滨岸相底水油藏高含水期剩余油分布规律研究

结合某油田某油藏的岩心、地质、测井、动态、监测等资料,以小层划分与对比、储层沉积微相、储层非均质性、储层微观特征研究为基础,开展储层流动单元研究,进而通过流动单元约束建立油藏三维地质模型,并开展了基于三维地质模型的油藏数值模拟研究,得到研究区剩余油分布规律,分析了影响剩余油分布的主控因素。结果表明,流动单元和夹层的分布是某油田某油藏剩余油分布的关键因素。