一种基于数字岩心技术的岩石等效电参数计算方法

研究储层岩石的等效电学参数有助于判断地下油气储藏分布和鉴别油水层,以数字化方法开展精确岩石模型的等效电学参数计算及评价工作对岩石物理理论、实验方法发展及电测井应用等都具有重要的意义。数字岩心技术作为一种新兴的岩心分析方法,已逐渐成为研究岩石等效电学参数的有效方法之一。笔者基于数字岩心及电磁仿真技术,系统性地开展了样本图像数据处理、三维岩石数值模型转化及其等效电学参数计算等工作,对砂岩、页岩等4种岩石样本进行计算和分析,这一套针对扫描岩心图像的数据处理、数值模型转换以及电磁参数计算方法可应用于高效、精确分析不同类型数字岩心的介电常数、电导率等电磁学特性,可为岩石物理、测井解释、储层评价等领域提供重要的参考依据。     

基于岩石颗粒排列方式的低渗透储层应力敏感性分析

以颗粒堆积模型为基础,考虑了低渗透岩心颗粒不同排列方式和不同变形方式,建立了毛管束模型,并通过颗粒Hertz接触变形原理对毛管变形量进行计算,研究毛管和多孔介质应力敏感性定量表征关系,通过有效毛管分数和毛管变形规律探讨了低渗透储层应力敏感性的作用机制。研究表明,低渗透储层的应力敏感性主要表现为渗透率的应力敏感性,相比于渗透率应力敏感性,孔隙度应力敏感性较弱;低渗透储层应力敏感性与岩石颗粒排列方式、颗粒变形方式、岩石微观孔隙结构、固液界面作用力和启动压力梯度效应等密切相关;考虑有效毛管分数和毛管变形量的多孔介质应力敏感性量化模型可从应力敏感性微观作用机制角度解释低渗透储层应力敏感性。     

碳酸盐岩储层渗透率预测

碳酸盐岩渗透率受岩石结构控制,而岩石结构是沉积和成岩共同作用的结果,碳酸盐岩储层渗透率的定量计算和预测是高效开发碳酸盐岩气田的重要依据.同传统指数模型、Winland-Pittman模型、Garman-Kozeny模型、Bryant-Finney模型相比,一般渗透率计算模型更能将岩石渗透率和地质参数有机地联系起来.采用一般渗透率模型,根据岩石原始水饱和度测定数据和薄片孔隙度,再结合钻井岩芯、岩屑和常规测井(自然伽马和深侧向电阻率)等资料,将岩石结构数与岩石物性及沉积旋回联系起来,对四川盆地某探井鲕滩气层的渗透率进行了定量计算,进而分析储层段渗透率垂向变化和沉积旋回间的关系,为在高频层序旋回内精确选定开发层段提供了可靠依据.     

华庆地区长81储层物性下限研究

华庆地区长81储层孔隙结构复杂,非均质性较强,属于典型的低孔—低渗透储层.针对砂岩储层物性孔隙结构特征,结合岩心分析的孔隙度、渗透率与含油岩心饱和度相渗透率的关系等方面进行深入研究,采用经验统计法以及孔隙度、含水饱和度和相渗曲线组合的方法研究得出该储层的物性下限值,孔隙度下限值为6.0％,渗透率下限值为0.08×10-3μm2.     

异常高压气藏储层参数应力敏感性研究

异常高压气藏开采过程中,由于流体的产出,使储层岩石受力发生改变并使储层岩石发生弹塑性变形;而弹塑性变形反过来又影响到储层的孔隙度和渗透率,因此研究储层孔隙度和渗透率应力敏感性具有极其重要的意义。基于岩石力学的基本理论,推导出异常高压气藏岩石变形规律及变形方程,以此理论推导指导试验,将理论研究与实验规律相结合,在模拟地层条件下,对实际岩心样品进行了储层应力敏感性实验研究。实验研究表明,该方法能精确的描述储层孔隙度和渗透率应力敏感性,实验结果与理论推导结果完全吻合,进一步证明了理论推导的正确。     

一种基于Kozeny-Carmen方程改进的渗透率预测新方法

在计算复杂孔隙结构储层渗透率时,常规采用的孔渗指数方法或流动单元分类方法几乎很难准确评价渗透率。针对这一问题,本文提出一种引入修正迂曲度因子的改进的Kozeny-Carmen方程渗透率计算新方法。首先引入迂曲度因子修正Kozeny-Carmen方程,迂曲度因子可以表达为孔隙度与岩电参数的函数;然后对改进的Kozeny-Carmen方程进行推演变换,得到新的流动单元指数,能够更好地将储层进行分类;最后利用自适应神经模糊推理系统建立取心段岩心渗透率与测井曲线的模型,并将此模型应用到非取心段的渗透率评价中。岩心渗透率与预测渗透率的对比验证了该方法的正确性与有效性,且渗透率计算精度较常规孔渗指数方法和流动单元分类方法有较大提高。该方法在南海西部海域莺歌海盆地东方气田储层评价中应用效果良好。     

基于CT扫描的三维数字岩心孔隙结构表征方法及应用——以莫北油田116井区三工河组为例

为真实、精确、直观地表征储集层岩石的孔隙结构特征,对不同岩性的岩心样品进行CT扫描成像并构建三维数字岩心,应用最大球算法提取数字岩心的孔隙网络模型,最终实现岩心孔隙结构特征的三维显示和定量表征。该方法在莫北油田116井区三工河组储层应用取得良好效果,研究表明:该区储层孔隙类型以粒间孔、溶蚀孔和少量晶间孔为主,平均孔隙半径33.11μm,平均喉道半径1.47μm,喉道细小是造成研究区储层渗透率低的主要原因;与核磁共振Coates模型渗透率计算结果相比,数字岩心技术对于渗透率的计算更加精确;数字岩心孔隙结构表征结果与常规压汞资料对比,一致性较好,该技术还可定量识别孔隙和喉道,并具有形象直观、样品无损等特点,对于岩石孔隙结构的表征具有更大的优势。     

利用毛管压力曲线分形分维方法研究流动单元

利用取心井铸体薄片获得的图像资料和毛管压力曲线,通过图像分形几何学方法以分维数的形式定量地表征出了复杂的微观孔隙喉道结构特征,发现能够很好地划分和评价孔隙岩石中油、气、水的渗流差异,可以用于储层微观流动单元表征。文中阐述了岩石微观孔隙喉道结构分形的理论基础、计算方法和应用于表征流动单元的依据。建立了中国西部砾岩低渗透油藏微观孔隙喉道分维数与孔隙度、渗透率之间计算图版,据此在油藏中利用常规测井资料获得的孔隙度、渗透率参数计算微观孔隙喉道分维数,开展全油藏流动单元划分与评价,取得了良好的效果。研究结果表明,利用毛管压力曲线分形分维方法研究储层微观流动单元是一种很有效的途径。     

松辽盆地三肇地区扶、杨油层储集层孔隙结构及评价

根据岩心、岩石图像、毛细管压力曲线分析和核磁共振测量T2弛豫时间曲线等方法,对三肇地区白垩系泉头组扶、杨油层低渗透储集层的孔隙结构进行评价及综合研究,讨论3个问题：(1)储层中孔隙度和渗透率的关系;(2)孔隙结构的微观特征及其对渗透率的影响;(3)储层的渗滤能力、可动流体饱和度及储层评价。结果表明：低渗透砂层中储层物性的好坏以及流体在储层中的可流动程度取决于孔隙数量多少、孔喉大小、几何形态、分布和连通程度。     

低渗储层可动流体核磁共振研究

以低磁场核磁共振岩心分析技术为主,辅助以岩石薄片、环境电镜扫描、高分辨率CT、成像测井等常规测试手段,对国内3种不同岩性的典型低渗储层共计277块基质岩样进行可动流体评价研究,分析储层可动流体分布规律和影响因素,计算可动流体的T₂截止值和孔喉半径下限值。研究表明：低渗储层可动流体参数变化范围较宽;岩样渗透率越高,其与可动流体参数的相关性越强;低渗透砂岩储层可动流体百分数与孔隙度、渗透率之间相关性均较好,利用非线性最优化方法得到的计算值与实测值吻合很好;微裂缝的发育程度、孔径分布、粘土矿物含量及其充填程度等微观孔隙结构特征是低渗储层可动流体的主要影响因素。     

东营凹陷增压减压条件下砂岩储层物性参数的变化规律实验研究

为了研究砂岩储层孔隙度、渗透率、压缩系数与压力的关系以及压缩系数与孔隙度的关系,选取东营凹陷6个砂岩样品进行了增压减压实验,结果表明:砂岩孔隙度和渗透率随压力的升高而降低,随压力的降低而升高,但不会恢复到原始孔隙度和渗透率水平。低渗透储层比中高渗透储层具有更好的应力敏感性,但是降压后其渗透率恢复能力却不如中高渗透储层。砂岩的孔隙体积压缩系数随着压力的增大而降低,孔隙体积回弹系数随着压力的降低而增大,并且压缩系数随着孔隙度的增大而增大,随孔隙度的降低而降低,岩石压缩系数与孔隙度之间的关系呈二次多项式,该公式对东营凹陷油藏工程研究具有一定的指导意义。     

基于岩石物理模型的页岩孔隙结构反演及横波速度预测

准确预测储层的等效孔隙纵横比对页岩储层岩石物理建模及横波速度预测具有重要意义。为分析页岩储层孔隙纵横比及预测横波速度,提出了基于岩石物理模型的页岩孔隙纵横比反演及横波速度预测方法。本文首先通过岩石物理模型建立岩石的纵、横波速度与孔隙纵横比、孔隙度和矿物组分等参数之间的定量关系,寻找最佳孔隙纵横比;然后通过使理论预测与实际测量的纵波速度之间误差达到最小的方式反演孔隙纵横比,并以此为约束预测横波速度。实际测井数据反演结果表明,龙马溪组页岩地层的孔隙纵横比稳定,而围岩的孔隙纵横比变化范围较大;说明与围岩相比,页岩的孔隙结构更为稳定。同时,预测得到的页岩横波速度与实测横波速度的误差较小,另外对于缺少矿物组分资料的页岩层段,用平均矿物组分预测得到的横波速度误差仍较小;说明与矿物组分相比,龙马溪组页岩的纵、横波速度对孔隙纵横比参数更敏感。综上所述,利用该方法可预测到较为准确的等效孔隙纵横比和横波速度。     

基于机器学习和测井数据的碳酸盐岩孔隙度与渗透率预测

准确预测碳酸盐岩储层孔隙度和渗透率对于碳酸盐岩油气藏储层评价具有重要意义。碳酸盐岩储层裂缝与溶孔广泛发育,基于经验公式从测井曲线预测储层孔隙度和渗透率具有较大误差。以中东某碳酸盐岩油藏为研究对象,选取914块取心井岩心,测定孔隙度与渗透率,利用随机森林（RF）、K-近邻（KNN）、支持向量机（SVM）和长短期记忆网络（LSTM）4种不同机器学习方法,通过测井数据进行孔隙度与渗透率预测,优化机器学习参数,筛选出适用于碳酸盐岩油藏的测井孔隙度与渗透率预测方法。研究结果表明：4种机器学习方法预测储层孔隙度结果差异不大,通过调整输入参数种类,可进一步提高孔隙度与渗透率预测效果,当以补偿中子（NPHI）、岩性密度（RHOB）和声波时差（DT）3种测井参数数据作为输入时,基于LSTM的储层孔隙度预测精度最高,孔隙度预测结果均方根误差（RMSE）为4.536 2;由于碳酸盐岩储层的强非均质性,基于机器学习的测井储层渗透率预测效果较差,相对而言,仅以NPHI作为机器学习输入参数时,基于RF的储层渗透率预测精度最高,渗透率预测结果的RMSE为45.882 3。     

利用BP网络技术预测碳酸盐岩储层孔隙度

利用径向基函数(RadialBasisFunction,RBF)神经网络的原理对储层参数(孔隙度、渗透率)进行了预测,运用有效测井数据和岩心测试资料作为网络模型的学习样本,通过网络的学习、训练,建立了测井解释的RBF神经网络模型。应用此模型定量计算了鄂尔多斯盆地杭锦旗地区多口井的碎屑岩层的孔隙度和渗透率。与用传统的统计方法比较,神经网络的方法显示出了更好的精度和更强的实用性。     

致密储层应力敏感性研究

在油田开采过程中,地层压力逐渐下降,作用在岩石颗粒上的有效应力增加,这种效应使岩石发生形变,产生应力敏感,使得岩石的渗透率减小,从而影响到流体的流动及产能,给高效、合理地开发带来许多困难和问题。为此,对大庆油田低渗透致密岩心进行了应力敏感性试验,考虑其微观孔隙结构特征及黏土矿物的赋存状态,提出了新的毛管模型,并研究了单毛管在应力作用下的变形规律。研究表明：应力敏感程度与岩心的渗透率初值具有较好关系,随着渗透率降低,应力敏感性变强,渗透率损失率与渗透率初值具有乘幂递减关系。基于弹性力学理论,应用新的毛管模型,通过对单毛管在应力作用下的变形规律研究,从应力敏感性微观作用机制角度解释低渗透储层与中高渗透率储层在应力敏感性上的差异。这些研究对该低渗透致密储层的合理开发及合理生产工作制度的确定具有重要意义。     

陕西南部海相页岩气与陕西北部陆相页岩气储层特征对比分析

利用X射线全岩衍射分析、扫描电镜观察等技术手段,对岩石矿物组份、储集空间类型及储层物性参数分析,陕西南部四川盆地海相页岩气储层脆性矿物含量较高,约占45%—60%,孔隙度较高,渗透条件较差;陕西北部鄂尔多斯盆地陆相页岩气储层粘土矿物含量高,孔隙度低,渗透率较高。     

储层岩石基于物性参数的孔喉体积分布反演模型

体育场支孔喉分布是储层评价的重要研究内容。储层孔隙度和渗透率参数是储层微观孔隙结构特征的宏观综合表现。本文通过对来自我国吐哈、辽河、胜利、鄂尔多斯、四川和加拿大等地区油气田的６５０个砂岩和碳酸岩样品压汞测度资料及物性数据的分析研究,成功发现了对于孔隙性岩石（无论是砂岩还是碳酸盐岩）,岩石孔隙度和渗透度（特别是渗透率）与岩样不同孔喉大小的体积分布有密切的相关性,并首 建立了储层孔喉体积分布反演预测模     

山东渤南油田古近系沙河街组沙二段及沙三段低渗透储层成岩储集相

渤南油田位于济阳坳陷的渤南洼陷内,是山东省胜利油田储量最大的亿吨级深层低渗透断块岩性油藏,主要含油层系为古近系沙河街组沙二段和沙三段,属中孔低渗透砂岩储层。低渗透砂岩储层的成因机理十分复杂,为了更精确地预测有效储层的分布及其内部储集性能的差异,应用成岩储集相的概念在渤南油田三区古近系沙河街组开展了低渗透储层质量评价的研究。该项研究是建立在储层沉积相、成岩作用研究的基础上,通过分析低渗透储层成岩作用对储集物性的影响及成岩作用阶段划分,认为造成本区储层砂岩渗透率较低的主要原因是成岩期各种自生矿物的充填和胶结作用。选用流动层带指标、孔隙度、渗透率、粒度中值、泥质含量、孔喉半径均值和变异系数等七项参数,采用聚类分析和判别分析方法,将渤南油田三区古近系沙河街组划分为四类成岩储集相,阐述了各类成岩储集相的特征,并结合沉积相,实现了成岩储集相的时空展布。研究成果将对低渗透砂岩储层的开发起到指导作用。     

普光地区碳酸盐岩储层孔隙类型测井识别及孔渗关系

普光地区长兴组和飞仙关组碳酸盐岩储层孔隙度与渗透率之间没有严格通用的数学关系,导致储层渗透率计算具有很大困难.通过对该地区测井资料、常规薄片、铸体薄片和岩心物性等资料进行分析,表明碳酸盐岩孔隙类型是影响孔渗关系的主要因素.基于常规测井资料构造出对孔隙结构比较敏感的测井特征:声波时差与密度比值和深浅侧向电阻率比值,可用于对该地区碳酸盐岩孔隙类型进行识别,再针对不同的孔隙类型建立相应的孔渗关系模型,用于计算该地区储层渗透率.实例资料处理结果表明,模型计算渗透率与岩心分析渗透率符合较好,且井间规律具有一致性,基于孔隙结构建立的储层孔隙度与渗透率模型能较好地确定储层渗透率.      

围压和孔隙结构对不同粒级砂岩孔隙度渗透率的影响实验研究

孔隙度和渗透率是储层评价的两个重要参数.岩石毛管压力曲线和核磁共振T2谱图是描述储层微观结构特征的重要参数.通过测量不同压力条件下岩心样品的孔隙度和渗透率,得到了孔隙度和渗透率随压力的变化情况.实验结果表明：孔隙度和渗透率随着压力的增加而降低,并且与压力服从对数函数变化规律.不同孔隙度渗透率区间的砂岩样品,孔隙度和渗透率随着压力变化的趋势不同.通过测量不同粒级砂岩样品的毛管压力曲线和核磁共振T2谱图,证实了孔隙结构对孔隙度和渗透率的影响,微观孔隙结构是决定渗透性好坏的关键因素.