裂缝-孔隙介质储层渗透率表征及其影响因素分析

含裂缝多孔介质渗透率预测是非常规油气资源勘探开发的一个紧迫问题.现有多孔介质岩石物理模型通常利用圆形孔管模拟宏观岩石孔隙空间,难以定量描述软孔隙/裂缝在压力作用下的闭合情况,缺乏裂缝/孔隙间流量交换的连通机制.本文提出含三维裂缝/软孔隙网络多孔介质模型,将储层岩石裂缝/软孔隙表示为椭圆截面微管,建立了周期性压力作用下微观裂缝流量表达式,通过网络模型和流量守恒条件,得到含有三维裂缝/软孔隙网络的多孔介质渗透率计算方法.数值算例表明,预测结果与实验数据分布范围吻合很好,能够给出不同类型岩心对应孔隙纵横比的分布图.三维裂缝/软孔隙网络模型建立了宏观可观测量与裂缝参数之间关系,能够定量分析岩石渗透率随裂缝体密度、纵横比、孔隙流体类型和围压等因素的变化规律,为复杂条件下储层渗透率预测提供了一种有效方法.     

碳酸盐岩储层常规测井评价方法

碳酸盐岩储层非均质性强、储集空间类型复杂多样,储层中流体性质的识别及有效厚度的划分比较困难,为了完成碳酸盐岩储层的常规测井评价,根据碳酸盐岩储层地质特征,将储层分为三种类型:1)裂缝+孔隙型储层,其孔隙度大于3.5%,其裂缝为规模较大的构造缝,其次是一些宏观裂缝,是碳酸盐岩储层中最好的储层;2)微裂缝+孔隙型储层,其孔隙度大于3.5%,其裂缝主要为储层微观孔、缝以及孔洞.3)裂缝层,其孔隙度小于3.5%,裂缝较发育,基质孔隙度和储层含油饱和度很小,接近于零,为裂缝层.基于以上三种类型的储层来建立测井地质评价模型,由于碳酸盐岩储层是典型的双重介质模型,分别建立两类孔隙空间的几何模型及流体模型,分别建立三种储层的空间几何模型和流体分布模型,每种模型又分为裂缝系统和岩块孔隙系统,在此基础上总结各种测井曲线的响应特征,分别给出储层参数计算的数理模型,基质岩块和裂缝孔隙度、渗透率和储层油气水饱和度,对裂缝的张开度也进行了定量计算,给出了储层流体性质及有效厚度的划分标准,最终完成碳酸盐岩的常规测井评价.     

碳酸盐岩储层孔隙结构对电阻率的影响研究

碳酸盐岩储层孔隙类型多样,各种孔隙的尺寸变化范围可以跨越几个数量级,孔隙结构非常复杂,这种复杂孔隙结构和不均匀分布的多元孔隙空间使得储层电性呈现明显非阿尔奇特性.为了了解影响电阻率变化的控制因素,本次研究选取中三叠世雷口坡组的8块全直径碳酸盐岩岩样,开展了核磁共振、岩电实验、孔渗实验、压汞实验及薄片等实验,并利用数字图像分析法定量分析了孔隙结构特征.研究结果表明：①孔隙度是影响电阻率高低的重要因素,但并非唯一因素,除孔隙度以外,孔隙尺寸和数量、孔隙网络复杂程度远比吼道大小对电阻率的影响大;②在孔隙度一定的条件下,胶结指数m随储层中孤立大孔隙占比的增多而增大,当孔隙度增大到一定程度后,胶结指数m又随大孔隙占比的增多而减小,微裂缝起重要沟通作用;③在给定孔隙度时,以简单大孔隙为主的岩样表现为胶结指数m值较大,而以复杂孔隙网络、细小孔隙为主的岩样表现为胶结指数m值较小,具分散、孤立大孔隙的岩样,胶结指数m值最高;④依据孔隙几何参数与电阻率和胶结指数之间的关系,可以利用测井资料间接判别储层类型,从而提高储层有效性和含水饱和度评价精度.     

塔河油田碳酸盐岩缝洞型储层的测井识别与评价方法研究

塔河油田奥陶系以碳酸盐岩为主，油气的主要储渗空间为裂缝和溶蚀孔洞，具有很强的非均质性．本文利用常规及成像测井资料，对碳酸盐岩缝洞型储层的识别与评价方法进行研究．为了综合各种测井方法识别裂缝，建立了综合裂缝概率模型，计算综合裂缝概率指示裂缝的发育程度．利用地层微电阻率扫描成像测井资料进行裂缝和溶蚀孔洞的定性、定量解释．定量计算的裂缝参数为：裂缝密度、裂缝长度、裂缝平均宽度、平均水动力宽度、裂缝视孔隙度；定量计算的溶蚀孔洞参数有：面孔率、孔洞密度．根据缝洞型储层孔隙空间类型及其中子孔隙度、补偿密度、声波、双侧向电阻率的测井响应物性特征，建立缝洞型碳酸盐岩储层复杂孔隙介质解释模型，用于确定裂缝、溶蚀孔洞孔隙度和评价储层．     

基于弹性阻抗的孔隙结构与物性参数非线性同步反演

碳酸盐岩储层具有复杂的孔隙结构,其显著影响了岩石的弹性和地震响应特征,也影响物性参数预测精度.现有的岩石物理反演方法主要是针对碎屑岩储层,反演的对象主要是孔隙度和饱和度,采用的数据主要是弹性参数,使用的算法主要是线性近似法,缺少针对碳酸盐岩储层的孔隙结构与物性参数反演方法.针对这些问题,文章首次提出了一种基于弹性阻抗的适用于碳酸盐岩复杂孔隙储层的孔隙结构和物性参数贝叶斯非线性同步反演新方法,该方法把多孔介质岩石物理模型、Gassmann方程、AVO理论、贝叶斯理论和非线性反演算法结合起来,实现复杂孔隙储层的孔隙结构和物性参数的定量同步预测.模型正演揭示,孔隙结构参数即孔隙扁度对AVO反射系数和弹性阻抗的贡献度仅次于孔隙度,远远大于含水饱和度的影响.实际资料应用表明,文章提出的从叠前道集中直接反演物性参数和等效孔隙扁度新方法可以准确预测储层孔隙度和饱和度及其空间展布,并可评价有效储层的孔隙结构.     

微晶结构对碳酸盐岩地震弹性与储层物性特征变化规律的影响（英文）

碳酸盐岩储层是油气勘探的重要储层类型,不同地区的碳酸盐岩储层在沉积、成岩过程都存在着明显的差异,这种差异是引起其物性及地震弹性性质变化的的主要因素。为认识这种机制,在本文中我们对取自塔里木盆地不同地区碳酸盐岩储层不同层位的98块样品进行了岩石学特征、岩石微观结构特征、物性特征和地震弹性特征识别分析,并研究了样品物性对地震弹性性质的影响及其变化规律。研究结果表明,碳酸盐岩样品物性与地震弹性性质整体变化规律受微晶方解石结构特征的控制,而传统的岩石结构及孔隙结构分类不能完全反应上述特征的变化。依据形态特征可将样品微晶结构分为多孔微晶、紧密微晶体和致密微晶三种类型,随着上述三种微晶中晶体边界紧密缝合接触的程度增加,其微晶晶间孔隙度与孔喉半径逐渐减小,同时方解石晶体颗粒边界刚度特征与弹性均匀性的逐渐增强,致使样品渗透率与速度等地震弹性特征表现出随孔隙增大而逐渐减小的总体趋势。对于以致密微晶为主的低孔隙度样品(孔隙度φ5%),微晶孔隙对样品孔隙及渗透率贡献较小,同时微晶弹性性质接近岩石基质,致使岩石宏观物性特征与弹性性质受裂隙、溶蚀孔隙等的影响更为明显,样品物性与地震弹性性质的特征表征孔隙结构的控制作用。孔隙纵横比对孔隙类型也具有明显的指示作用,溶蚀孔隙的体积模量纵横比高于0.2,粒间孔体积模量纵横比介于0.1~0.2之间,多孔微晶与紧密微晶体积模量纵横比小于0.15,而致密微晶的体积模量纵横比接近于0.2。研究结果可为碳酸盐岩储层的分类以及相关储层的岩性及烃类地震检测提供依据。     

川中磨溪地区嘉二段碳酸盐岩储层物性下限值确定及控制因素分析

川中磨溪地区嘉二段碳酸盐岩储集空间类型以孔隙性储层为主,储层孔喉配置关系较为复杂,储层非均质性强,给物性下限值的确定带来一定困难.基于嘉二段孔隙结构差异,分为两部分(嘉二1与2A小层、嘉二2B和2C小层)对研究区嘉二段碳酸盐岩储层物性下限值进行确定,通过前人对沉积、储层等的研究及现有岩心分析与动态生产资料确定储层物性下限值.结合物性下限值的研究结果探讨沉积与成岩等作用对储层的控制,研究区储层有效性主要受沉积微相和成岩作用的控制,沉积严格控制着储层的分布,成岩影响着原生孔隙的保留程度和次生孔隙的发育程度.     

碳酸盐岩跨频段岩石物理测量与理论建模——不同孔隙结构对碳酸盐岩频散与衰减的影响研究

碳酸盐岩孔隙结构类型复杂多样,当地震波经过含有不同孔隙结构的流体饱和岩石后往往会产生不同的波频散和衰减特征,这使得根据波的不同响应特征来推断碳酸盐岩的孔隙结构类型,甚至孔隙流体性质信息成为可能.本文针对白云岩、灰岩以及人工碳酸盐岩样品开展了跨频段（超声+低频）实验测量和理论建模,探索碳酸盐岩的孔隙结构类型和孔隙流体对模量频散和衰减的影响机制.首先根据铸体薄片、扫描电镜的图像对碳酸盐岩样品进行了孔隙结构类型分析,并将样品主要分为裂缝型、裂缝-孔隙型、孔洞型三类,然后测量了相应样品完全饱和流体后在不同围压下的模量频散与衰减.在完全饱和甘油并处于低围压时,裂缝型与孔洞型样品均出现一个衰减峰,分别位于1 Hz与100 Hz附近,而裂缝-孔隙型样品则具有两个衰减峰,一个在1 Hz附近,另一个在100 Hz附近.裂缝型样品（裂缝主导）的衰减峰相比孔洞型样品（中等刚度孔隙主导）对应的衰减峰在低围压下幅度更大,且对围压变化更敏感.在测量数据的基础上,建立了考虑纵横比分布的软孔隙和中等刚度孔隙的喷射流模型,认为该模型能一定程度上解释裂缝型、裂缝-孔隙型、孔洞型三种类型碳酸盐岩在测量频带的频散.以上研究加深了对不同孔隙类型主导的碳酸盐岩储层地震响应特征的认识,对储层预测工作的进一步精细化具有重要意义.     

裂缝性储层孔隙指数、饱和度及裂缝孔隙度计算研究

裂缝性储层的裂缝孔隙度、饱和度和孔隙指数等参数的计算一直是测井界亟待解决的难题,它直接关系到对裂缝性储层的发育程度、含油气性、储量规模等方面的评价,前人已在这些方面做了大量的研究工作,但仍需进一步提高和深化对裂缝性储层参数计算的认识.基于考虑裂缝倾角和裂缝曲折度问题的Aguilera孔隙指数计算模型,研究了裂缝性储层孔隙指数的变化规律,研究表明裂缝性地层的孔隙指数受裂缝倾角、岩石总孔隙度、裂缝孔隙度和裂缝曲折度影响大.单组系裂缝性储层饱和度的计算采用将复合系统的孔隙指数代入阿尔奇公式的方法来计算,计算结果与目前国内仍广泛使用的基于串、并联关系建立的双重孔隙饱和度模型计算结果存在较大差别.对比分析了利用成像测井和三种基于双侧向资料的裂缝孔隙度计算模型计算的裂缝孔隙度,表明不同裂缝孔隙度模型计算的裂缝孔隙度大小差别较大.基于双侧向的裂缝孔隙度计算模型只适用于特低孔或致密地层,在由非裂缝因素引起的电阻率降低段使用该模型计算裂缝孔隙度时会出现错误,引入校正系数可拓宽模型的使用范围.     

基于岩石导电效率理论建立碳酸盐岩储层饱和度的计算方法(英文)

由于孔隙型碳酸盐岩储层的复杂孔隙结构和强非均质性,岩石导电效率与含水孔隙度之间理想的线性关系相对复杂或并不存在,故前人基于岩石导电效率理论建立含水饱和度的计算公式并不完全适用于碳酸盐岩储层。基于岩石导电效率理论,推导了岩石导电效率的计算公式,阐明了岩石导电效率与含水孔隙度之间线性关系相对复杂或并不存在的根本原因,发现了岩石导电效率与电阻率之间的幂函数关系,分析了所建立含水饱和度计算公式误差的主控因素,得出了岩石导电效率的计算精度是该方法是否能推广应用的关键。与Archie公式相比,基于岩石导电效率理论建立的含水饱和度计算公式能更准确地计算研究靶区孔隙型碳酸盐岩储层的含水饱和度。在伊拉克某油田和印尼某气田3口井碳酸盐岩储层中的应用,表明当计算岩石导电效率的相对误差不大于0.1时,所计算储层含水饱和度的绝对误差不大于0.1,基本满足孔隙型碳酸盐岩储层精细评价的需求。     

A modified Archie’s law for two conducting phases

Many types of mixing model are used widely within the earth sciences to determine the electrical properties of porous media consisting of solid and fluid phases of known conductivities, volume fractions and distributions (i.e. phase connectivities). Most models are valid for two or more conducting phases. However, of the simple models only Archie’s law includes a variable term, the Archie cementation exponent m, that describes the connectivity of the phases. Unfortunately, Archie’s law is only valid for one conducting phase distributed within a non-conducting phase, which makes it inapplicable in instances where the rock matrix has a significant conductivity such as for clay-rich rocks and in calculations involving partial melting. More complex models exist which account for multiple conducting phases and control over phase conductivity. We have adapted the conventional Archie’s law to produce a simple modified Archie’s law that can be used with two conducting phases of any conductivity and any volume fraction, while retaining the ability to model variable connectivities within those phases that result from variations in their distribution. The modified model has two exponents (m and p) that describe the connectivity of each of the two phases. The exponents are related through an equation that depends also on the volume fractions of the two phases. The modified and the conventional versions of Archie’s law have been tested on a granular analogue porous medium with a conducting matrix and a pore space saturated with a range of saline fluids with different salinities and conductivities. The new model describes the experimentally determined electrical behaviour of the system extremely well, improving greatly on the conventional Archie’s law.     

基于核磁共振实验的低渗透砂岩岩电参数分类及应用——以东营凹陷南坡沙四段为例

低渗透砂岩储层孔隙结构复杂,储层有效性识别及饱和度准确计算难度较大.笔者以东营凹陷南坡沙四段（Es₄）低渗透砂岩为研究对象,根据压汞、物性、薄片及核磁等资料,将研究区孔隙结构分为三大类、五小类.在岩样孔隙结构分类基础上,明确了孔隙结构类型与岩电参数之间存在确定的关系,而核磁共振T₂谱定量特征参数在一定程度上能够表征孔隙结构类型及其细节信息,通过提取T₂谱中T₂几何平均值（T_2g）、T₂均值（T₂）、峰度（K_G）、可动流体分量（S_mf）及区间孔隙分量等孔隙结构参数,建立了基于核磁T₂谱特征参数的孔隙结构识别图版,显示核磁T₂谱孔隙结构参数对不同类型的储层有较好的识别效果,进而探讨核磁孔隙结构参数和岩电参数之间的关系,结果表明,T₂谱峰度值与孔隙胶结指数（m）值相关性较高,进一步确定了岩电参数m的核磁计算公式.最终,将该套方法应用于研究区井筒剖面中,有效地提高了饱和度计算精度,也为东营凹陷南坡低渗透砂岩油藏储量估算与高效开发提供了依据.     

Generalized conceptual modeling of dimensionless overland flow hydrographs

The rising and recession limbs of conceptual dimensionless overland flow hydrographs are calculated for specific values of the rating exponent in the range 1 ≤ m ≤ 3, including a linear reservoir (m = 1); 100% turbulent Chezy friction (m = 3/2); 100% turbulent Manning friction (m = 5/3); 67% turbulent Chezy (or 75% turbulent Manning) (m = 2); and 100% laminar flow (m = 3). These conceptual overland flow hydrographs show finite amounts of diffusion, increasing with decreasing rating exponent, unlike the kinematic wave hydrograph, which is nondiffusive.     

岩石加速破裂行为的物理自相似律

掌握岩石变形破坏过程中体积膨胀点至峰值强度点之间加速破裂行为的演化规律,是实现地质灾害物理预测的关键.本文考虑裂纹张开和闭合两种情况,基于断裂力学建立了三轴应力作用下裂纹扩展临界尺度与等效应力的关系.对微元体破坏概率,分别采用以等效应力表达的Weibull分布函数和裂纹尺度分形函数,通过对比导出了形状参数m与裂纹分布分维D_f关系的表达式.一个有趣的发现是,岩石峰值强度点与体积膨胀点应变比仅与m或D_f有关.对岩石蠕变或准蠕变破坏,合理的m值范围为[1.0,4.0],在此范围内应变比近似为常数1.48,该常数是描述不同尺度岩石加速破裂规律的物理自相似常数.实例分析表明,基于岩石加速破裂规律构建的多锁固段脆性破裂理论,其适用性广,尤其在崩滑和大地震预测领域,具有良好应用前景.此外,本文给出了b值与m值定量关系,以解释b值的物理意义,并探讨将其用于地震预测的可行性.     

碳酸盐岩孔隙结构参数构建与储层参数反演(英文)

碳酸盐岩储层孔隙结构相对碎屑岩更复杂,常用的岩石物理模型不能较好的描述其孔隙结构的变化规律,且岩石孔隙结构的差异较大程度上会影响岩石的弹性性质。本文首先利用岩石薄片分析了碳酸盐岩的微观孔隙结构。然后基于Gassmann方程和Eshelby-Walsh椭球包体裂缝理论,在合理的假设前提下给出了一种新的岩石物理建模方法,并且从中提取了一个参数来表征孔隙结构的变化规律。最后,基于全波列测井数据,我们利用该方法计算了单井的孔隙度,并与用常规方法预测的结果进行了比较,同时进行了地震储层参数反演。研究结果表明,孔隙结构对岩石的弹性性质的影响较大,且新的建模方法预测的孔隙度误差仅为0.74%。因此,该方法可有效的减小孔隙结构对计算各岩石弹性参数的影响并提高孔隙度的预测精度。     

骨架导电的混合泥质砂岩通用孔隙结合电阻率模型研究

在水介质中顺序添加分散粘土颗粒、油珠、导电骨架颗粒、层状泥质,并对每一种成分进行连续积分,建立了一种适用骨架导电及含有分散粘土和层状泥质的泥质砂岩通用电阻率模型.通过对该模型的影响因素分析,发现泥质分布形式对模型计算的含水饱和度有很大影响;对应两个不同粘土颗粒电阻率或骨架颗粒电阻率的地层电导率之差,几乎与总含水饱和度无关,而对应两个不同层状泥质电阻率的地层电导率之差,随总含水饱和度增大而增大;骨架胶结指数变化对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响最大,而粘土胶结指数变化对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响最小;饱和度指数对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响随总含水饱和度的增大而减小.通过一组骨架导电的人造岩样的试验,表明当地层水电阻率.小于颗粒电阻率时,该模型可以用于不含粘土的骨架导电的岩石.通过两组分散泥质砂岩岩样实验测量数据和一组层状泥质砂岩测井资料及实际测井资料的计算,表明本文给出的电阻率模型既适用于分散泥质砂岩地层解释又适用于层状泥质砂岩地层解释,同时,还适用于含有分散粘土和层状泥质的混合泥质砂岩地层解释.     

Nonlinear simultaneous inversion of pore structure and physical parameters based on elastic impedance

Carbonate reservoirs have complex pore structures, which not only significantly affect the elastic properties and seismic responses of the reservoirs but also affect the accuracy of the prediction of the physical parameters. The existing rockphysics inversion methods are mainly designed for clastic rocks, and the inversion objects are generally porosity and water saturation. The data used are primarily based on the elastic parameters, and the inversion methods are mainly linear approximations. To date, there has been a lack of a simultaneous pore structure and physical parameter inversion method for carbonate reservoirs. To solve these problems, a new Bayesian nonlinear simultaneous inversion method based on elastic impedance is proposed. This method integrates the differential effective medium model of multiple-porosity rocks, Gassmann equation,Amplitude Versus Offset(AVO) theory, Bayesian theory, and a nonlinear inversion algorithm to achieve the simultaneous quantitative prediction of the pore structure and physical parameters of complex porous reservoirs. The forward modeling indicates that the contribution of the pore structure, i.e., the pore aspect ratio, to the AVO response and elastic impedance is second only to that of porosity and is far greater than that of water saturation. The application to real data shows that the new inversion method for determining the pore structure and physical parameters directly from pre-stack data can accurately predict a reservoir's porosity and water saturation and can evaluate the pore structure of the effective reservoir.     

一种评价致密砂岩储层孔隙结构的新方法及其应用(英文)

致密砂岩储层的孔隙结构对其渗透性和电性影响显著,是此类复杂储层岩石物理研究的关键。针对仅从连通喉道半径评价渗透率的多解性以及储层孔隙结构与电性关系研究欠缺等不足,综合影响物性的主要因素,提出了一种同时考虑孔隙度、最大连通喉道半径及分选性三种因素的新型孔隙结构参数δ的计算公式。利用岩心及实测数据对比分析表明,δ值能够较连通喉道半径等传统方法更精确地刻画致密砂岩储层渗透性,同时它与储层电性具有密切关系,可用于估算地层因素F和胶结指数m。据此提出将孔隙结构对电阻率的影响进行归一化校正以及基于核磁共振测井预测储层完全含水电阻率R0的评价方法,从而突出储层流体性质变化引起的电性变化,并提供了一种新的致密砂岩储层流体识别思路,研究结果得到了实验资料和实际测井试油资料的验证。     

水平层状非均质TI地层中仪器偏心情况下三维感应测井响应高效数值模拟与响应特征分析

本文针对中国石油集团测井有限公司(CPL)三维阵列感应测井仪器(Three Dimensional Induction Tool,TDIT)的真实结构与参数,利用2.5维数值模式匹配技术研究建立水平层状非均质TI地层中仪器偏心情况下三维感应测井响应的高效数值模拟算法.首先,利用2.5维数值模式匹配技术给出水平层状非均质TI模型中偏心磁流源并矢Green函数的半解析解.在此基础上,结合三维阵列感应测井仪器参数以及测量过程中出现的仪器偏心与旋转等实际情况,通过叠加原理推导出该仪器响应的有效计算公式.最后,通过数值模拟结果分析考察仪器偏心、仪器自旋角等参数对测井响应的影响以及变化特征,为多分量感应资料处理与解释提供理论基础.