川东南页岩气储层的岩石物理特征分析

四川盆地志留系龙马溪组页岩因富含有机质、埋藏深度适中的特点,已成为国内页岩气勘探的主要层位之一。页岩气储层非均质性强,物性参数所表现出的各向异性及脆性特征会受到多种因素的影响,不利于勘探中的测井解释和地震“甜点”的预测。基于以上原因,在四川长宁双河、重庆华蓥山三百梯等野外地质露头剖面采集页岩样品,利用X射线衍射分析页岩的矿物成分及含量,在实验条件下研究围压和温度的变化对地震速度的影响,确定地震速度与矿物成分的关系,以及页岩各向异性参数的变化规律。研究成果在一定程度上揭示了川东南地区含气储层黏土含量对页岩各向异性和脆性的控制作用,并总结出各向异性参数变化的经验关系,从而为岩石物理建模、各向异性参数反演以及脆性评价等提供地质依据。

“双创”背景下能源特色高校专创融合实施路径探索——以岩石物理学基础课程为例

岩石物理学基础是能源特色高校勘查技术与工程专业最重要的专业基础课程之一。随着“双创”国家政策的提出,“双创”教育融入岩石物理学基础的教学活动中是必然趋势,也是提高勘查技术与工程专业学生综合创新能力的重要抓手。该文对“双创”背景下岩石物理学基础课程教学现状存在问题进行阐述,并对改变教育观念、丰富教学内容、改进教学方法和考核方式等方面进行课程改革的研究与探讨。

基于储层砂岩孔隙结构的地震岩石物理模型

在实验室内对新疆车排子地区春光油田沙湾组储层砂岩样品进行了系统地震岩石物理实验,在确定储层砂岩中不同孔隙类型组成条件下,基于非接触模型综合考虑储层砂岩孔隙度以及孔隙形状对于干燥岩石骨架弹性性质的影响,并利用实验结果对模型参数进行标定进而建立表征目标储层岩石骨架地震弹性性质的岩石物理模型,模型结果与实验结果吻合良好。依据实验及模型结果,利用喷射流作用模型替代传统Gassmann方程进行流体替换,同样能够较好地对超声频率实验结果进行解释。

基于创新能力培养的能源特色高校专业实验教学改革——以岩石物理学基础课程为例

岩石物理学基础是油气能源特色高校勘查技术与工程专业的核心专业基础课之一,且实验教学是该课程的重要实践环节。针对岩石物理实验教学的现状,梳理和总结该课程实验教学中存在的问题,提出增加实验项目的综合性和改进实验报告模式等措施手段,提高学生的创新能力及分析问题、解决问题的能力,利于实现该课程的教学目标。

利用机器学习与改进岩石物理模型预测页岩油层系横波速度

传统的横波速度预测方法包括经验公式法和岩石物理模型法。前者适用于岩石矿物组分相对单一的储层,且受区域限制等因素的影响,不具有普适性,预测精度较低。后者需要根据不同的实际情况选择合适的岩石物理模型,才能达到预期的目的。大多数机器学习横波速度预测方法基于纯数据驱动,数据集的质量和数量将直接决定横波预测模型精度,并缺乏充分的物理内涵。为此,基于深度神经网络(DNN)的方法,假设研究区储层波传播方程的数学形式已知,通过测井数据训练DNN得到未知的弹性参数,以确立目的层的波传播方程。利用平面波分析法得到相应的纵波、横波速度,实现神经网络与理论模型的结合。此外,针对传统Xu-White模型的不足,考虑随深度变化的孔隙纵横比,提出了改进横波速度预测岩石物理模型。利用研究区较丰富的测井数据,分别采用构建的DNN模型和改进横波速度预测岩石物理模型预测横波速度,并与传统的Xu-White模型预测结果进行对比、分析。结果表明,由DNN模型和改进岩石物理模型均可获得较高精度的横波速度预测结果,且前者的预测效果更好。

岩石物理驱动的储层物性参数非线性地震反演方法

叠前地震反演和岩石物理反演分别是获取弹性参数和物性参数的重要手段,两者结合有助于实现储层参数预测并精细刻画储层特征.储层物性参数的反演依赖于岩石物理模型,在进行物性参数反演时可以将复杂的岩石物理模型做泰勒展开,进而得到其一阶或高阶的近似表达式,然而这会降低模型的精确性并增加反演的误差.为了提高储层物性参数反演的稳定性和准确性,本文以碎屑岩储层为例,提出了岩石物理驱动的储层物性参数非线性地震反演方法.首先,基于贝叶斯框架和高斯分布约束条件,从叠前地震数据中实现纵、横波速度及密度等弹性参数的反演.其次,通过碎屑岩岩石物理模型建立起弹性参数与物性参数之间的联系.最后,利用粒子群算法进行全局寻优获得较为准确的孔隙度、泥质含量和含水饱和度等物性参数.合成数据和实际资料测试结果验证了所提方法的可行性和准确性,反演结果与测井数据吻合较好,可有效指示含气储层区域,本文方法在储层预测和评价方面具有广泛的应用前景.

基于岩石物理模型的碳酸盐岩物性参数替换方法

碳酸盐岩的物性参数在油气勘探和开发的过程中起着重要的作用,且碳酸盐岩为具有多重孔隙类型的岩石,复杂的孔隙类型使得孔隙度与弹性参数之间的关系非常离散。本文基于岩石物理模型,提出一种碳酸盐岩物性参数替换的方法,首先对碳酸盐岩储层进行岩石物理建模,对模型中的等效孔隙纵横比进行反演,在进行替换时,保持其他参数不变,只改变孔隙度、方解石含量、含水饱和度和孔隙形状的体积分数中的一项。再结合AVO理论,进行正演模拟,正演模拟揭示孔隙度与孔隙形状的变化对地震响应的影响更为强烈,远远大于方解石含量、含水饱和度变化的影响,方解石含量和含水饱和度的变化对于地震响应的影响较微弱。实际资料应用表明,文章提出的碳酸盐岩物性参数的替换方法可以有效地分析物性参数及孔隙形状变化的影响,表征岩石的物理性质并判断岩石的孔隙类型。

鄂尔多斯盆地陇东地区太原组铝土岩跨频段岩石物理实验及认识

鄂尔多斯盆地西南部陇东地区二叠系太原组铝土岩天然气勘探已实现突破,多口探井获得高产工业气流,铝土岩天然气勘探成为该区热点领域。但针对该区铝土岩频散特征的基础研究尚未开展,为了进一步探索铝土岩的地震波频散特征及其油气勘探意义,通过跨频段实验分析了太原组铝土岩的岩石物理特性,明确了铝土岩的频散特征,并运用改进的Gurevich喷射流模型解释了实验结果。研究结果表明:①铝土岩主要矿物成分为—水硬铝石和黏土矿物,储集空间类型主要包括粒内溶蚀孔洞、晶间溶孔和微裂缝,储层类型为裂缝—孔隙型储层,孔隙度为0.2%~28.7%,平均值为10.7%,渗透率为0.004~38.550 mD,平均值为4.040 mD,储层物性条件好;②孔隙度大小是决定含铝岩石频散特征的主要因素之一,饱和水铝土岩和铝土质泥岩均存在频散现象,孔隙度较高的铝土岩样品频散特征明显强于孔隙度较低的样品,1~10 Hz范围内频散特征较强;③孔隙度是影响岩石压力敏感性的主要因素之一,高孔隙度铝土岩样品随着压力增加,超声波测试的纵波速度与低频应力—应变计算的速度相近,纵波速度变化范围超过700 m/s,远大于低孔隙度样品;④含水饱和度与超声波速度之间呈现震荡变化关系,存在多个局部极值点。结论认为:①高孔隙度铝土岩样品速度测试结果与频散理论模型计算结果一致,而低孔隙度样品频散主要出现在10 Hz以上,超声频段实验结果与频散理论模型计算结果不符;②通过跨频段实验探索了铝土岩的频散岩石物理特征,为采用频散理论预测铝土岩储层分布及含气性奠定了理论基础。

多阶段成岩作用对深层碳酸盐岩岩石物理性质的影响——以四川盆地震旦系灯影组四段为例

国内深层-超深层碳酸盐岩储层普遍经历多阶段、多期次的成岩作用改造,非均质性极强,致使脱离地质背景的岩石物理分析方法难以准确地给出岩石物理变化规律与储层特征之间的联系.本文通过对合川地区震旦系灯影组四段深层白云岩岩石物理性质的测量,并结合岩石学特征分析、多尺度孔隙结构分析及沉积环境的划分,在成岩作用过程框架下分析岩石物理特征的变化规律.研究结果表明,目标层段白云岩差异性成岩过程形成了不同的岩石孔隙结构特征与微观结构特征.丘滩相高能微生物白云岩分别经历同生期微生物白云岩化与渗透回流白云岩化作用、准同生期选择性溶蚀作用、埋深白云岩化作用以及构造-热液白云岩化,形成的晶粒白云岩主要为致密"焊接"型和紧密型白云石晶体接触边界,溶蚀孔隙发育,微裂隙与孔喉共同作为流体渗流通道.滩间海低能硅质、泥质与灰质云岩主要经历弱毛细管浓缩白云岩化作用、强机械压实致密化与埋深白云岩化作用,形成的晶粒白云岩存在致密"焊接"型、黏土型、石英胶结型与方解石型晶体接触边界,孔隙以残余原生粒间或晶间孔为主,以微裂隙作为主要的流体渗流通道.晶粒边界性质与孔隙结构共同控制了样品的宏观物性及地震弹性性质,相同晶粒边界的样品具有一致的纵波-横波速度和纵波速度-速度比变化关系.微裂隙等软孔隙对纵、横波速度影响程度的差异造成有效压力-速度、纵波-横波速度、纵波速度-速度比、孔隙度-速度关系以及孔隙尺度流体相关频散作用的强弱发生明显变化.研究结果可为深层碳酸盐岩的储层特征地震预测提供岩石物理依据,并可作为示例形成在地质过程中研究岩石物理特征演化的新方法.

潜江组页岩弹性性质分析及各向异性岩石物理建模

岩石物理建模是定量描述页岩油气储层弹性性质的重要手段,然而不同地质成因、不同相态油气藏的弹性响应机理存在差异,需要结合岩石物理实验与地质特征分析予以明确,进而合理地开展理论建模研究.本研究针对江汉盆地潜江组盐间页岩油储层,综合数字岩心微观结构表征与岩心测试分析,在考虑研究区地质背景、岩石学特征、孔隙结构特征与弹性各向异性规律的基础上,提出了一套各向异性岩石物理建模流程,联合岩心数据与测井资料对本文构建的岩石物理模型以及由此获得的岩石物理解释量版进行了验证.进一步,基于该各向异性岩石物理模型与Metropolis-热浴算法提出了一种各向异性参数反演策略,并在潜江凹陷B井潜四下段展开应用,预测的纵、横波速度平均相对误差分别为-1.32%和-2.39%.研究结果表明,矿物的纹层特征、黏土的定向排列以及水平层理缝的存在共同影响着潜江组页岩的各向异性,将各向异性SCA、Backus平均、T-matrix理论组合后建立的岩石物理模型能够比较准确地描述潜江组页岩弹性响应规律.此外,基于该各向异性岩石物理模型的反演可以获得不同类型的孔隙含量、层理缝纵横比及各向异性,结果可为页岩储层力学性质评价、精确的速度建模以及工程地质参数分析提供依据.

基于线性贝叶斯和改进的典型相关分析法的地震岩石物理反演

岩石物理反演作为一种直观的定量解释手段,是储层表征的一个重要研究课题,其中岩石物理模型是联系储层物性参数与弹性参数的桥梁.传统岩石物理反演往往需要在井位处校准岩石物理模型,而在地下介质复杂时,常规的岩石物理模型难以准确描述二者之间的关系,极大地影响了岩石物理反演的准确性.为降低岩石物理模型校准带来的误差,本文引入改进的典型相关分析(BP-CCA)法来构建储层物性参数与弹性参数之间的统计岩石物理关系,从而获得地下储层物性参数的空间展布信息.此外,该方法采用线性贝叶斯理论从叠前地震数据反演得到纵、横波速度及密度等弹性参数,具有较高的反演精度和计算效率.本文对提出的方法进行了合成数据实验和实际数据应用测试.结果表明,该方法可实现对储层参数的准确刻画,验证了其可靠性.

基于高斯混合模型的碳酸盐岩储层物性与孔隙参数地震岩石物理同步反演

碳酸盐岩储层是我国油气资源增储上产的重要领域,然而此类储层通常发育复杂的孔隙结构,极易影响物性参数地震预测结果的精度.本文提出一种基于高斯混合模型的物性与孔隙参数地震岩石物理同步反演方法.基于微分有效介质模型和Gassmann方程,推导定量关联孔隙度、流体饱和度及孔隙纵横比与弹性参数的线性正演算子.引入了高斯混合模型表征物性与孔隙参数的联合先验概率分布,进而表征岩相统计差异特征.基于贝叶斯线性反演理论及线性正演算子,构建目标参数后验概率的解析表达式,然后根据测井数据反演井旁孔隙纵横比,以提供可靠的孔隙参数先验约束,并利用迭代贝叶斯反演算法,提高线性正演算子的模拟精度.本方法将孔隙纵横比作为反演目标参数,表征碳酸盐岩孔隙结构的空间变化特征,结合贝叶斯线性反演方法,以提高物性参数地震反演结果的精度与运算效率.数据测试表明,所提出的方法物性参数反演结果对比常规方法精度有明显改善,且在一定程度上,新方法受初始模型和弹性参数的影响较小.三维地震数据的应用验证了本方法的有效性,其孔隙度反演结果能够有效的指示有利储层的空间分布.

考虑软矿物纵横比的页岩岩石物理建模及其应用

以往针对页岩储层的岩石物理建模常忽略孔隙类型与软矿物纵横比对弹性模量的影响。本文同时考虑孔隙类型、孔隙形状与软矿物纵横比,建立横向各向同性页岩岩石物理模型:将固体矿物分为硬矿物与软矿物两类,考虑软矿物的各向异性特征与形状变化;基于储层实际情况将孔隙分为粒内孔、有机孔与粒间孔三类,孔隙形状分为硬孔隙与软孔隙两种;最后,利用粒子群法反演输入参数,进一步计算纵横波速度、各向异性参数与岩石力学参数。结合实际资料应用,用已知测井横波速度与各向同性岩石力学计算结果进行对比,结果表明该模型的应用效果较好。

南堡4号构造东营组岩石物理相特征及其分类评价

南堡凹陷4号构造晚期成岩作用强烈、储层非均质性强、孔隙结构复杂,导致优质储层岩石物理特征不清及储层有效性评价难.针对这一难题,综合利用岩心薄片鉴定、扫描电镜、X全岩衍射、毛管实验及测录、试油等数据对储层的沉积特征、成岩特征及孔隙结构特征开展相控研究,研究结果表明研究区东二、东三段沉积相主要发育辫状河三角洲相,沉积微相主要发育水下分流河道、分流间湾、河口坝等;依据成岩作用及矿物类型将成岩相划分为弱溶蚀相、黏土矿物充填相、碳酸盐胶结相、压实致密相四类;根据储层物性及压汞等数据将孔隙结构相划分为Ⅰ类大孔粗喉型、Ⅱ类大孔中喉型、Ⅲ类中孔细喉型、Ⅳ类小孔微喉型.基于沉积、成岩、孔隙结构三种特征单元叠加聚类分析将储层岩石物理相划分为PF1-PF4四类,其中PF1为油气及油水产能高的优势储层,PF2为产能一般的含油储层,PF3为需要储层改造才有产能的较差储层,PF4为无效储层,通过测井响应规律建立岩石物理相分类评价标准,为研究区储层有效性评价、优势储层预测以及后续的滚动开发提供了技术支撑和坚实的理论基础.

含天然气水合物储层衰减岩石物理研究进展

衰减是储层的重要基础物性,正确认识天然气水合物储层的吸收衰减机制对于准确预测水合物饱和度具有重要意义.天然气水合物以不同形态赋存在粗粒砂岩或细粒黏土质沉积物中,而这两种水合物储层对应的衰减特征存在显著差异.为了阐明其内部的衰减机理,近年来学者们提出了多种岩石物理模型.其中,砂岩水合物层的衰减模型大致有两类,其中一类以三相Biot理论为基础,模型中包含多种描述水合物颗粒与砂岩颗粒间接触作用的衰减机制,如颗粒胶结、摩擦、微裂隙导致的喷射流等.这类模型可以较合理地再现实际声波测井资料中衰减随水合物饱和度增加而增加的情况,但在地震频段无法产生有效的衰减强度.另一类模型的衰减主要以等效颗粒模型所描述的水合物内部孔隙水与自由孔隙水之间的交换作用为主导,其能够解释砂岩水合物在地震频段的衰减现象.黏土质沉积物中的水合物衰减研究则是首先基于等效颗粒模型模拟黏土矿物附着水的衰减机制建立背景沉积物的衰减模型;接着在其基础上通过量化纯水合物的物性和水合物赋存对背景沉积物性质的改变来完成建模.该模型也已成功应用于地震频段的反射地震资料中.以上衰减模型的提出使水合物的衰减研究取得了实质性进展,使研究人员能够定量化分析观测资料中的衰减现象,并通过衰减约束水合物饱和度.然而这些模型的应用仍存在不同程度的限制:研究发现砂岩水合物储层的衰减模型无法匹配实际资料中观测到的横波衰减强度;以及黏土质水合物储层衰减模型缺少对裂隙参数的表征,在声波频段的模型结果有待验证.为了提升模型的预测精度和应用范围,未来需对水合物赋存形态与衰减的关系加深理解,结合更多实际资料进一步深入细致地开展岩石物理研究.

基于有效应力影响的岩石物理建模研究

研究工区W区块位于四川盆地南部,目标储层埋藏较深,普遍大于3500m,自北向南深度逐渐增加,地层压力系数较高。从有效应力与孔隙纵横比的关系出发,结合测井资料、实验数据等进行岩石物理建模,最后通过建立的岩石物理模型进行速度预测,预测结果与实际测井资料吻合较好,验证了模型的有效性和准确性。

岩石物理建模引导的低渗储层参数预测方法

【背景】准确预测储层参数对地下储层表征、气藏模式构建、产能释放及流体运移理解具有关键意义。传统基于岩心测量或数学−岩石物理建模的方法受限于弹性参数反演结果的多解性和低精度,难以满足现代勘探需求。【目的和方法】为提升低渗储层参数预测的准确性,提出了一种岩石物理建模引导的低渗储层参数预测方法。将卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)作为深度学习框架,从实际地震数据中直接预测含水饱和度、泥质含量及孔隙度;为解决标签数据稀缺问题,结合岩石物理建模与弹性参数随机扰动技术,生成高质量训练样本,有效扩充了数据集。【结果和结论】理论模型测试表明:在储层参数对岩石物理敏感性较低的情况下,也能实现低渗储层参数的空间分布预测;相比纯数据驱动的深度学习,仅需少量测井数据即可获得高精度的储层参数预测结果。在莺歌海盆地东方区的应用实践表明,该方法优化了钻井部署,助力了低渗领域的重大勘探突破和储量发现。

岩石物理模型约束下声波测井数据评价及处理

声波测井数据是石油天然气勘探开发中最为重要的基础资料,其数据质量受井壁环境、频散等因素影响较大,且部分钻井并未采集声波,这对后续开展速度分析、储层识别和烃类检测都带来较大影响。因此需要对声波测井数据进行环境校正、补齐、预测等处理。目前,主要依据研究区域内已钻井的统计规律对声波测井数据进行评估和预测。而在深水区,因钻井距离远、地质条件差异较大等原因,不同地区的声波变化较大,依据统计方法评估数据存在较大的多解性。该文提出采用岩石物理模型来评估声波质量和预测声波数据。基于Xu&White岩石物理模型,采用密度曲线反演计算泥岩孔隙度,改善了岩石物理模拟在储层段和非储层段的拟合效果,且在多口井的适用性更好。基于新方法,建立了可在区域内稳定适用的岩石物理模型,可计算多口井在不同岩性、不同深度下的速度,为在不同地区和不同深度的声波质量评估和预测提供依据,指导后期储层预测和含气性检测。

石臼坨凸起西段C区块古近系东三段岩石物理相特征及储层分类评价

利用岩芯、铸体薄片、扫描电镜、常规物性及动态监测等资料,以渤海C区块东三段砂砾岩储层为靶区,开展沉积相、成岩相及孔隙结构相综合作用下的岩石物理相研究,并基于岩石物理相进行储层分类评价。研究区东三段以扇三角洲前缘亚相沉积为主,发育近岸水道、碎屑流、远岸水道和分流间湾4种沉积微相。成岩相划分为泥/砂质杂基充填相、压实致密相、不稳定组分溶蚀相和碳酸盐胶结相。孔隙结构相划分为大孔粗喉、中孔中喉、大孔细—中喉和小孔细喉。选取储集层品质指数(RQI)值表征不同沉积相、成岩相及孔隙结构相对储层的影响,通过计算储集层岩石物理相的定量参数值,表征不同相的综合作用下对储层物性和产能的影响,并将研究区东三段岩石物理相划分为3类,对应Ⅰ-Ⅲ类储层。利用东三段生产井投产初期所获得的产出剖面测试资料,验证了通过岩石物理相静态参数划分储集层类别的合理性。研究成果可为下一步注采优化调整及潜力调整井位优选提供一定的地质依据。

基于孔裂隙理论的岩石物理实验研究与理论应用

地下地质构造中含有一系列不同尺度的孔隙和裂缝,相比于裂隙,孔隙不易发生形变而裂隙在压力作用下易于变形闭合,这一特性显著影响着岩石中弹性波的传播。在此背景下,提出的新理论模型,就裂隙对弹性介质的影响进行了分析,引入了“挤喷流”(squirt flow)效应的贡献.