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。     

甲烷在页岩上的吸附等温过程

为了从热力学角度研究页岩吸附甲烷的机理,通过容积法测定35,50和65℃时,0~12MPa下甲烷在页岩上的吸附等温线,采用考虑吸附相体积的修正Langmuir模型处理实验数据,并根据Clausius-Clapeyron方程和vant Hoff方程计算甲烷在页岩上吸附时的等量吸附热和极限吸附热。结果表明:甲烷在页岩上的吸附等温线具有Ⅰ型吸附等温线特征,修正Langmuir吸附模型较好地拟合了吸附数据,拟合的平均相对误差小于4.1%。根据等量吸附线计算的等量吸附热为11.67~16.62 kJ/mol,平均14.58 kJ/mol,说明页岩对甲烷的吸附为物理吸附,并且等量吸附热随甲烷吸附量的增大而非线性递减,表明页岩表面能量的不均匀性,甲烷分子优先吸附在页岩表面的高能吸附位。由vant Hoff方程计算甲烷在页岩上的极限吸附热为23.91 kJ/mol。     

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。     

低渗透油气藏压裂水平井产能计算方法

在前人研究的基础上,应用复位势理论、叠加原理和矩阵方程的数值分析求解方法,并考虑裂缝内的渗流阻力及压力损失,对压裂水平井产能预测公式进行了重新推导和修正,使计算结果更加合理和符合实际;利用所推导的计算公式,结合我国一实际的低渗透气田,对影响压裂水平井产能的几个重要因素进行了对比和分析,并得出有益的结论,其结果对实际低渗透油气田压裂水平井的设计具有一定的指导意义.     

页岩等温吸附理论模型对比分析

为了更好地研究页岩气吸附解析规律,对国内外页岩气等温吸附模型进行广泛调研,分别归纳总结了Herry吸附式、Freundlich经验公式、Langmuir模型、扩展的Langmuir模型等6种单组分等温吸附模型以及负载比关联式、理想吸附溶液等4种多组分等温吸附模型。分别列举单组分与多组分等温吸附模型表达式,讨论各个模型的优势与不足。选择精确的吸附模型进行等温吸附线拟合,可以准确了解吸附能力与储层压力的关系,并间接认识等温吸附机理。     

基于改进BP神经网络的页岩吸附量预测模型

页岩吸附是受TOC(总有机碳质量分数)、Ro(镜质体反射率)、T(温度)和p(压力)等多重因素共同作用的复杂过程,常规的等温吸附模型无法对多因素同时作用及随机耦合的页岩吸附情况进行分析。为此,文中总结分析了影响页岩吸附能力的主要影响因素,通过遗传算法和核密度估计法改进了BP神经网络,利用试错法确定隐含层最优节点数为12,从而构建了吸附量预测模型。基于4个岩样、80组吸附实验数据,对BP网络进行训练和检验。其中:75组训练数据的预测相对误差处于±2%,平均相对误差为2.480%;5个检验组的预测相对误差处于±10%,平均相对误差为4.999%,预测值与实际值的相关系数为0.978 9。另外,利用正交试验分析了4个影响因素对吸附量的敏感性,发现其敏感性排序为pTTOCRo。实验结果表明,该模型具有较高预测精度,可用于分析多因素同时作用下的页岩吸附情况。     

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