延长油田CO2-岩石-地层水相互作用规律

为明确实施CO_2驱油和地质封存可能引起的物理化学变化,利用扫描电镜、X射线衍射仪、电感耦合等离子体发射光谱仪和离子色谱仪分析了延长油田储层的矿物组成,研究了CO_2-岩石-地层水之间相互作用的规律。结果表明,延长油田储层岩石主要组成为:18.7%石英、18.2%钾长石、30.1%斜长石、0.5%方解石、4.4%浊沸石和28.1%黏土矿物。地层水平均矿化度为71.34 g/L,p H值为5.5,水型为CaCl_2型。岩石-CO_2-地层水发生作用后,随着CO_2分压的增大,岩石表面的溶蚀现象愈来愈明显。在油藏温度44℃下,反应压力由0增至20 MPa时,岩石表面C元素含量呈波动上升,Na、K元素含量逐渐降低,地层水矿化度由95210增至107063 mg/L,地层水中Na~+、K~+、Ca~(2+)、HCO_3~-质量浓度呈增加趋势。反应压力由5增至20 MPa时,岩石片溶蚀率先增加后降低,压力为10 MPa时的溶蚀率最大(0.72%)。压力越大,CO_2在水中的溶解度越大,溶蚀率越高;温度和矿化度越高,CO_2溶解度越低。随着反应压力的升高,CO_2对砂岩中的钾长石和斜长石的溶蚀作用逐渐增强。     

CO2-水-岩相互作用对CO2地质封存体物性影响研究进展及展望

CO₂-水-岩相互作用是CO₂地质封存的核心问题,CO₂的注入打破了岩石-地层水化学平衡,引发的地层水化学性质改变、原生矿物溶蚀和次生矿物沉淀,会导致储层和盖层岩石孔隙度、润湿性、力学性质等物性变化并进而影响CO₂的注入能力、封存效率以及封存安全性与稳定性。从CO₂-水-岩相互作用机制出发,系统阐述了CO₂-水-岩相互作用对地层岩石孔隙度、渗透率、润湿性、力学性质的影响研究进展。研究表明,CO₂-水-岩相互作用导致岩石孔隙度和渗透率的变化与其初始孔渗特征和矿物组成密切相关,岩石孔渗特征的改变直接影响储层的注入能力与封存潜力和盖层的封闭能力。润湿性的变化与初始亲水亲油特征有关,CO₂-水-岩相互作用通常会减弱亲水岩石而增强亲油岩石的水润湿性,进而影响多相流体在岩石孔隙中的微观分布与渗流特征。由于胶结物溶蚀以及溶蚀孔的形成,CO₂-水-岩相互作用会引起岩石损伤,抗压强度、抗拉强度、弹性模量等力学参数减小,一定程度上影响封存安全性。碳中和背景下,微纳米尺度孔隙、深地微生物介导、非纯CO₂或工业尾气注入、封存全周期等情景下的CO₂-水-岩相互作用及岩石物性响应仍有待深入研究。     

中高渗砂岩油藏水驱后储层参数变化规律

通过对岔河集油田取心井岩心的分析,发现水驱对中高渗砂岩油藏储层参数有显著影响:孔隙度和渗透率的值随水驱倍数增加而增大,孔隙度变化幅度较小,渗透率增幅比较明显;初始孔隙度和渗透率值越高的样品,水驱后增幅越明显,这反映注入水沿着大孔道推进,对大孔道的影响最大;水驱后,储层出现面孔率和孔隙体积增大、喉道直径增大、泥质等填隙物含量降低、排驱压力和饱和度中值压力降低等变化特征;由于水驱后渗流能力增强的大孔道容易在地层中形成优势渗流通道,注入水沿优势通道推进,影响注入水的波及体积和驱油效率.因此,需要采取深部调驱等措施,封堵已经形成的优势渗流通道,提高注水开发效果.     

CO2-水作用下页岩微观孔隙结构变化特征

为明确注CO₂提高页岩气开采过程中CO₂与水作用后对页岩微观孔隙结构的影响，采用X射线衍射、低温N₂吸附和低场核磁共振等实验方法，研究了原始页岩及纯盐水、注入压力为6和12 MPa的CO₂水溶液浸泡后页岩的矿物组成、孔径分布和微观孔隙结构变化特征，并结合分形理论，获取了孔表面和孔体积的分形特征，明确了页岩中吸附孔隙和渗流孔隙的变化特征。结果表明：CO₂水溶液浸泡后，页岩中石英含量增大，黏土矿物和碳酸盐含量降低；随着CO₂注入压力的增加，微孔比表面积和总比表面积减小，平均孔径、核磁孔隙度和大孔孔体积比例增大，表明在CO₂水溶液的溶解作用下微孔和介孔逐渐向大孔转化；低温N2吸附和核磁共振(NMR)获得的分形维数均随CO₂注入压力的增加逐渐降低，表明页岩在CO₂水溶液浸泡后孔隙结构的非均质性和复杂性降低；孔表面分形维数DL1、DN1和孔体积分形维数DL2、DN2与总比表面积和总孔质量体积呈正相关性...     

CO2与吉木萨尔储层岩石相互作用实验研究

CO₂前置蓄能压裂焖井期间,CO₂持续与储层岩石发生作用。为探索CO₂对吉木萨尔页岩作用效果及变化规律,明确提高采收率机理,分别对浸泡前后的吉木萨尔页岩进行渗透率测试实验、X射线衍射实验和扫描电镜实验,在分析渗透率宏观变化规律的基础上,对矿物组成、微观表面形态和孔喉结构变化规律进行解释。实验结果表明:使用CO₂水溶液对吉木萨尔页岩长期浸泡后,其渗透率增大,浸泡7天增大约65%,浸泡14天增大约1.4倍;CO₂水溶液对碳酸盐岩矿物有明显的溶蚀作用,在地层条件下使用CO₂水溶液对岩样碎块浸泡5天后,碳酸盐岩溶蚀率可达到45.2%;从微观表面溶蚀情况来看,经CO₂水溶液浸泡后,原有孔隙被溶蚀扩大或出现新的孔隙,从而提高了渗透率。现场试验结果表明,通过增加裂缝复杂度、增加焖井时间和使用“CO₂₊水基压裂液”复合压裂的方法对增强碳酸盐岩矿物溶蚀及提高地层渗透率有显著影响。      

基于核磁共振新参数的致密油砂岩储层孔隙结构特征——以鄂尔多斯盆地延长组7段为例

以核磁共振技术为基础,结合高压压汞、扫描电镜等实验资料,对鄂尔多斯盆地合水区块延长组7段致密油砂岩储层的66个岩心样品进行了分析,提出了一种新型孔隙结构参数--可动流体有效孔隙度。该参数不仅克服了核磁共振实验所测孔隙度偏小的影响,还将孔隙内的可动流体同时受到孔隙表面亲水性颗粒的黏滞及临近细小喉道的束缚这2个因素的影响考虑在内,对可动流体占据的有效孔隙空间的大小定量化标定出来,更加准确地反映了致密油储层的孔隙结构特征,弥补了可动流体孔隙度等现有参数对储层孔喉有效性评价的不足。研究孔隙结构特征与新参数影响关系发现,孔喉的连通性越好,可动流体有效孔隙度越大;孔喉分选系数介于1.4~1.9时,可动流体有效孔隙度达到最高;不同级别的孔喉配置关系是致密油砂岩储层孔喉有效性的关键。以可动流体有效孔隙度为主要标准,将研究区孔隙结构类型划分为3类：I类孔隙结构的可动流体有效孔隙度大于2 % ,II类孔隙结构的可动流体有效孔隙度介于1 % ~2 % ,III类孔隙结构的可动流体有效孔隙度小于1 % 。据此建立了适合致密油砂岩储层孔隙结构的分类评价标准,以指导油田的勘探开发。     

应用分形理论研究鄂尔多斯MHM油田低孔渗储层孔隙结构

基于岩样的毛管压力分析数据,讨论了岩石孔隙结构的分形特征。用孔径小于某一值r的孔隙体积百分比S与r的拟合关系,计算了鄂尔多斯盆地西部MHM油田三叠系延长组和侏罗系延安组低孔、低渗储层孔隙结构的分形维数。计算结果表明,两个层段的毛管压力曲线都存在一个标度区间,在该区间内孔隙结构表现出分形特征。同一块样品的大孔隙段与小孔隙段表现出多重分形,延10段储层孔隙结构的分形维数在大孔隙段比小孔隙段小,而长6段储层的分形维数分布特征却与延10段储层相反。在大孔隙区间延10段的分形维数比长6段小,反映出长6段储层孔隙结构比延10段复杂。研究分析认为,利用孔隙结构分形维数并结合其他孔隙特征参数,可以很好的反映出储层微观孔隙结构的复杂性,为研究储层孔隙结构微观非均质性提供了一个方便有效的手段,并为进一步的储层评价奠定了基础。     

东营凹陷第三系水-盐作用对储层孔隙发育的影响

东营凹陷第三系流体-岩石相互作用对储集孔隙发育有影响.研究结果表明(1)泥岩(烃源岩)-孔隙流体系统的有机/无机相互作用及其产生的有机酸和CO₂的数量是砂岩层孔隙形成和发育的关键;(2)砂岩层中的碳酸盐和铝硅酸盐矿物的溶解作用,是控制砂层孔隙形成的主要流体/岩石相互作用;(3)泥岩中碳酸盐含量大小影响着砂岩孔隙的发育规模;(4)流体-岩石相互作用过程中的流体输入和输出能力控制着砂岩孔隙的发育强度和规模.在地质-地球化学因素和流体-岩石相互作用影响下,东营凹陷从上往下有序地发育三个区域性的致密带与三个孔隙带相间.     

盐湖沉积储层孔隙结构特征及演化模式——以马王庙油田为例

盐湖沉积条件下的沉积环境及储集层特征等具有与淡水沉积不同的特征，通过对江汉盐湖盆地马王庙地区储层孔隙结构特征的研究，揭示了孔隙结构的宏观及微观特征。该区新沟咀组下段砂岩储层孔隙类型以粒间溶孔为主，喉道主要为片状、弯片状及点状喉道。Ⅱ、Ⅲ油组的物性比Ⅰ油组好，平面上孔隙分布具分区性。孔喉配置主要为大孔中喉，次为大孔粗喉及中孔中喉。孔隙结构受沉积环境及成岩作用的影响。以马36井Ⅱ油组砂岩为例，建立了孔隙演化定量模式。     

饱和CO2地层水驱过程中的水-岩相互作用实验

为了研究CO₂注入后储层岩性和物性的变化情况,利用室内岩心驱替装置,模拟了地层条件下(100℃,24MPa)饱和CO₂地层水驱过程中的水-岩相互作用,并对CO₂注入后,组成储层岩石的矿物溶蚀、溶解和沉淀情况以及渗透率变化的原因进行了研究。通过对实验前后反应液离子成分变化、岩心扫描电镜和全岩X-射线衍射(XRD)资料的分析表明：实验后砂岩岩心中的碳酸盐矿物出现明显的溶解现象,且方解石溶解程度最高,片钠铝石次之,铁白云石最低;反应液中K⁺质量浓度的变化主要是由碎屑钾长石颗粒溶蚀造成的;实验后有少量的高岭石和中间产物生成,其中间产物的成分主要为C、O、Na、Cl、Al和Si,并有向碳酸盐矿物转变的趋势;新生成的高岭石、中间产物和由碳酸盐胶结物溶解释放出的黏土颗粒一起运移至孔喉,从而堵塞孔隙,降低了岩心渗透率。通过以上实验再现了CO₂注入后,短时期内储层岩石中长石和碳酸盐类矿物的溶蚀和溶解过程以及新矿物沉淀情况,并且揭示了储层渗透率变化的原因,从而为CO₂的地下捕获机制提供了地球化学依据。     

应用毛细管压力曲线研究储层孔隙结构：——以卫在油田Es4储层为例

应用压汞毛细管压力曲线可定必研究储层孔隙结构类型，定量研究储层孔隙结构物征参数，以卫城油田Es4储层为例，研究结果表明，该储层岩岩颗粒分选性差，孔隙喉道为细孔喉，储层渗透性差，为该储层的进一步合理开发提供了可靠的地质依据。     

应用毛细管压力曲线研究储层孔隙结构——以卫城油田Es4储层为例

应用压汞毛细管压力曲线可定性研究储层孔隙结构类型,定量研究储层孔隙结构特征参数.以卫城油田Es4储层为例,研究结果表明,该储层岩石颗粒分选性差、孔隙喉道为细孔喉、储层渗透性差,为该储层的进一步合理开发提供了可靠的地质依据.     

致密油孔隙结构表征方法——以川中致密油储层岩心为例

致密油孔隙结构表征是该类储层评价的核心,直接制约其规模开发。由于传统方法的局限性,文中运用医用CT、场发射扫描电镜、微米CT和纳米CT 4种技术相结合的方法,从毫米级、微米级和纳米级3个尺度综合描述致密油孔隙结构。以川中致密油岩心为例进行研究,结果表明,川中致密油储层具有多尺度多类型孔隙连续分布的特征。基于医用CT扫描分析,储层连通性较差,孔隙空间分布也极度分散,其孔隙度主要分布范围在0.5%以下;在SEM图像上,观察到大量的微米级粒间残余孔道和纳米级粒内溶蚀孔道,但孔隙网络重建表明,基质孔道在微纳尺度的连通性都很差;除基质孔道外,在渗透率较高的岩心SEM图像中观察到粒间缝和方解石颗粒解理缝2类微裂缝,其存在能较好地改善储层连通性。实验分析认为,在孔隙结构表征中,开展微米级孔道和微裂缝的基础研究是致密油规模勘探开发的关键。     

致密砂岩储层微观孔隙结构特征——以鄂尔多斯盆地延长组长7储层为例

运用物性分析、扫描电镜、铸体薄片及恒速压汞等技术,对致密砂岩储层进行了微观孔隙结构定量分析。研究结果表明：鄂尔多斯盆地长7油层组为典型的致密砂岩储层,渗透率小于0.3mD,孔隙类型以次生溶孔为主,平均孔隙半径为162μm,与渗透率无相关性;平均喉道半径为0.33μm,与渗透率具有很好的正相关性,是影响渗透率的主要因素;孔喉半径比大,平均为602,大孔隙被小喉道所控制,从而造成储层非均质性强、渗流能力差。致密砂岩储层的规模开发需采用先进的储层改造工艺,充分扩大喉道半径,降低孔喉比,提高储层渗流能力,这样才能取得更好的开发效果。     

基于贝叶斯分类的图像分析方法在孔隙结构参数表征中的应用 ——以姬塬油田长9油层组为例

致密砂岩储层具有低孔、低渗透及非均质性强的特点,造成其孔隙结构复杂。深入研究孔隙结构参数对提高低渗透储层的油气采收率、改善储层开发效果具有重要意义。岩石铸体薄片分析是研究孔隙结构最基本的方法,但其通过人工鉴定,随机误差较大且耗时费力。为充分挖掘岩石铸体薄片中丰富的孔隙结构参数信息,选取姬塬油田长9油层组6个岩石铸体薄片样本,采用基于RGB彩色空间的贝叶斯分类方法,根据得到的高信噪比孔隙-骨架二值化图像进行孔隙提取,并通过统计学方法获得样品的孔隙直径、孔隙形状因子和孔隙度。基于贝叶斯分类的图像分析方法计算的孔隙度与实测的孔隙度和渗透率呈较好的线性关系;与压汞法测试的结果对比,二者也具有较高的相关性,相关系数超过0.8。因此,该方法可以得到较准确的孔隙结构参数,提升了岩石铸体薄片图像分析的效率,是针对致密砂岩储层孔隙结构参数表征的有效方法。     

城华油田华152井区外围长3储层孔隙结构类型及特征

华152井区外围是鄂尔多斯盆地城华油田重要的产油和扩建井区,其主力产层为延长组长3油层组。研究该区长3储层的孔隙发育特征,对于石油储层评价,乃至认识油藏的形成和预测油藏分布具有重要的意义。文中通过薄片观察、扫描电镜及孔喉图像分析得出,研究区长3储层砂岩中与油气流体活动有关的孔隙以残余原生粒间孔为主,其次为各种次生溶蚀孔隙;喉道以片状为主,其次为缩颈型和管束状。同时,发现砂岩的沉积环境与孔隙特征具有一定的相关性,水下分流河道储层砂岩以中—细喉为主,而河口砂坝储层砂岩以中喉居多。利用压汞法对长3储层毛细管压力特征进行了分析,发现孔喉分布既有较复杂的单峰型,也有简单的双峰型,毛细管压力曲线大致可分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ3种类型。长3储层孔喉分选程度总体相对较好,孔喉体积差别较大。总体上,砂岩孔隙结构及分布特征反映出该区长3储层具有较好的储集能力,有利于油气聚集成藏。     

基于核磁共振T2谱分布的储层岩石孔隙分形结构研究

结合前人在储层岩石分形结构与利用核磁共振(NMR)T2谱分布评价孔隙结构这两方面的研究成果,推导出NMR T2值的分形几何表达式,建立了利用NMR T2谱进行储层孔隙分形结构研究的方法.该方法较常规的岩石孔隙分形结构研究方法具有快速、无损坏等特点,且进一步拓展了核磁共振资料的应用.应用此方法对A地区X井的10块岩心进行了分形结构判断与分形维数的求取,其判断结果与毛管压力判断结果一致,但其分形维数普遍低于应用毛管压力法求得的分形维数,此差异是由于二者所反映的孔喉空间不同造成的.研究结果同时表明:利用NMR T2谱分布求取的分形维数可以较好地表征岩石物性,可为储层特征研究、储层分类等提供一定的参考依据.     

致密油储层岩石孔隙结构特征的聚类分析——以吉木萨尔凹陷芦草沟组储层为例

为了优选出适合于致密油储层孔隙结构分类的最佳聚类分析方法,根据195个致密油储层岩心的高压压汞分析资料,分别选用系统聚类、快速聚类与二阶聚类三种聚类分析方法,对孔隙结构进行了分类评价。结果表明:二阶聚类分析方法是适合于致密油储层孔隙结构分类的最佳方法;芦草沟组致密油储层的孔隙结构分为三类,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类孔隙结构分别属于中孔中细喉、中孔微细喉和过渡孔微喉,平均毛管半径的聚类中心值分别为0.88μm、0.14μm和0.03μm,渗透率分别为1.696×10^-3μm²、0.289×10^-3μm²和0.025×10^-3μm²;致密层是吉木萨尔凹陷芦草沟组储层的主要类型;二阶聚类分析方法可有效地评价致密油储层孔隙结构的分类特征,具有重要的实用价值。     

盐湖沉积储层孔隙结构特征及演化模式--以马王庙油田为例

盐湖沉积条件下的沉积环境及储集层特征等具有与淡水沉积不同的特征,通过对江汉盐湖盆地马王庙地区储层孔隙结构特征的研究,揭示了孔隙结构的宏观及微观特征.该区新沟咀组下段砂岩储层孔隙类型以粒间溶孔为主,喉道主要为片状、弯片状及点状喉道.Ⅱ、Ⅲ油组的物性比Ⅰ油组好,平面上孔隙分布具分区性.孔喉配置主要为大孔中喉,次为大孔粗喉及中孔中喉.孔隙结构受沉积环境及成岩作用的影响.以马36井Ⅱ油组砂岩为例,建立了孔隙演化定量模式.     

基于岩石物理与核磁测井的储层分类方法研究——以冀东油田某区块为例

通过对岩心物性、铸体薄片、压汞以及核磁共振等进行岩石物理试验分析,利用压汞资料所反映的岩石孔喉半径大小信息以及喉道分类标准对岩心核磁测量的τ2(横向弛豫时间)谱进行刻度,划分为小孔、中孔和大孔共3部分;利用其3部分所占整个孔隙空间的比例进行了基于微观孔隙结构特征的岩心分类标准方法研究。以冀东油田某区块为例,建立了研究区块的储层分类方法和标准,实现了对储层连续地、有效地分类,在该区块取得到了较好的应用效果。