高原寒区地表土壤冻融作用的空间参数化表征研究

在全球气候变暖背景下,寒区季节冻土环境变化对陆地表面与大气之间的物质与能量交换、陆地景观格局演化的影响十分剧烈。摸清季节冻土的分布格局及其时空变化对开展寒区自然科学研究、保障生态环境和人类生产活动安全均具有重要意义。经过数十年的发展,冻土遥感技术和冻土物理学取得了长足的发展。然而,当前冻土研究成果在区域尺度下灾害风险评估与防控领域中的应用仍处于较低水平。针对冻土研究成果在应用中的短板,以青藏高原东南缘的高山峡谷区及其周边地区为研究区,重点解决地表土壤冻融循环及其水热传输过程的系统性表达,建立了适用于青藏高原高海拔冻土区的空间全分布式的冻土水热耦合过程数值模型,分析了研究区2010—2020年的冻土系统演化过程。在此基础上,构建了地表土壤冻融作用的空间参数化表征方法,提出冻融作用对土体抗剪强度的损伤系数。研究表明,青藏高原东南缘季节冻土随气温升高变化剧烈,表现出较强的空间异质性。季节冻土除了周期性冻融循环外,总体呈退化趋势,为冻融作用下岩土体结构抗剪强度的变化增加了更多不确定性。最后,利用土体抗剪强度损伤系数,从时间变化和空间分布角度揭示了地表土壤冻融作用对冻土边坡稳定性的影响程度。土体抗剪强度损伤系数可以有效刻画地表季节冻土水热过程及其冻融作用特征,为冻融灾害相关研究提供新思路,也为寒区灾害风险评估与灾害防治等领域的研究提供了冻土系统动态演化数据和技术支撑。

基于压汞实验的致密油储层孔隙分形特征分析--以鄂尔多斯盆地定边油田延长组长7油层为例

为准确评价致密油储层参数,为资源量评价及有效开发方式制定提供依据,以鄂尔多斯盆地定边油田延长组长7致密油储层为例,利用高压压汞实验和分形原理分析了目的层砂岩的分形特征,探讨了岩石分形特征参数对岩石渗透率的影响。结果表明:砂岩样品的分形维数(D_f)分布在2.759~2.987,平均2.890;毛细管平均迂曲度分维值(D_T)分布在1.194~1.553,平均1.391,D_f>D_T。D_f与D_T与岩样的渗透率间均存在较好的负相关性,致密砂岩的D_f和D_T值要大于中砂岩,表明与中砂岩相比,致密砂岩内部微孔的分布较为杂乱,孔隙间的连通性差,且其毛细管迂曲度较大。因此,致密砂岩中流体渗流所需通过的路径更长,这是造成其渗透率低的重要原因。利用分形模型对砂岩岩样的渗透率进行了预测,预测效果非常好,表明利用分形理论预测致密油储层渗透率是有效的。

塔中南缘断裂坡折带成因演化及对奥陶系优质礁滩体的控制作用

塔中南缘断裂坡折带发育的良里塔格组优质礁滩体储层是塔中地区奥陶系碳酸盐岩油气勘探的重点,但目前未获得重大突破。利用岩心、镜下薄片、测井、地震资料,并结合地震反演及构造解析等方法,对塔中南缘断裂坡折带的地质结构特征进行了精细刻画,分析了其构造演化并探讨了其成因模式,明确了其上发育的台地边缘礁滩复合体的结构特征并预测了优质礁滩体的分布。研究结果表明:塔中南缘断裂坡折带为一条近EW向展布、分割了卡塔克隆起和塘古孜巴斯凹陷的高角度逆生长边界断层。断裂坡折带沿走向的构造样式、活动方式及演化模式具有明显的分带性和多期性特征,由西向东划分了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ段。坡折带于加里东中期Ⅰ幕开始发育并在加里东中期Ⅲ幕定型,加里东中期Ⅰ幕(T47)坡折带的古地貌奠定了礁滩体发育的基础,而其后的演化影响了礁滩体的垂向生长结构。优质礁滩体储层在纵向上主要发育于良里塔格组上段,而横向上则主要分布在断裂坡折带Ⅲ段。

鄂尔多斯盆地东南部上古生界致密砂岩储层特征及主控因素分析

鄂尔多斯盆地上古生界是我国致密砂岩气勘探开发的代表层位,盆地东南部相比于盆地北部勘探程度较低,但也显示出良好的油气勘探前景。本溪组、山2段、山1段和盒8段为研究区上古生界主要的致密砂岩发育层段。结合大量的钻井资料、岩芯观察、岩石薄片、扫描电镜以及储层物性测试数据,对鄂尔多斯盆地东南部上古生界致密砂岩储层主要储层段的沉积环境与分布规律、储层岩石学特征、储集空间、成岩作用、物性特征等进行了分析研究,最终得出研究区从本溪组到盒8段,砂体发育规模逐渐增大;砂岩储层的岩石类型以中~粗粒石英砂岩和岩屑石英砂岩为主,岩屑砂岩次之;储集空间主要为溶蚀孔、残余粒间孔与微裂缝,其中溶蚀孔是最主要的储集空间;主要的成岩作用类型主要有压实作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用及破裂作用。成岩作用,沉积环境和物源等因素共同控制着致密砂岩储层的发育。

渝东南—黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩裂缝发育特征与主控因素

依据渝东南—黔北地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩露头、岩心、薄片和扫描电镜下裂缝系统的观察描述、特征参数和对应样品分析测试数据,深入分析并探讨了牛蹄塘组页岩裂缝的发育特征与主控因素及其对页岩含气性的影响。结果表明:牛蹄塘组页岩中发育不同类型的宏观裂缝和微裂缝,宏观裂缝以构造缝为主,主要为高角度的剪切缝、张剪性裂缝、压扭性裂缝及低角度滑脱缝;微裂缝主要为非构造成因的层间缝、粒间缝和粒内缝。岩心中宏观裂缝大部分被充填,充填物主要为方解石、泥质及黄铁矿。裂缝的发育主要受构造应力及构造部位、有机质含量、矿物成分及含量、岩性与岩石力学性质等多种因素的影响,其中构造因素是裂缝发育最主要的控制因素,脆性矿物与有机质含量对页岩岩石力学性质与裂缝的发育具有重要影响。在良好保存条件下,裂缝的发育对牛蹄塘组页岩含气性与渗透性均具有贡献,而对渗透性的改善是其最主要的贡献。压扭与滑脱性裂缝缝面糜棱状矿物内部孔隙、裂缝发育,有效改善了页岩的孔渗能力。裂缝中方解石、石英等充填物内部发育开启的次级裂缝和溶蚀孔缝亦增加了充填裂缝的有效性。

基于岩石破裂特征及能量演化的致密砂岩脆性指数优选

脆性参数是致密油"三品质"评价中完井品质评价的重要敏感参数之一。采用岩芯三轴岩石力学参数测试方法,基于岩石破裂特征及岩石破裂过程中的能量演化优选出适用于鄂尔多斯盆地定边油田长7段致密砂岩储层的脆性指数计算方法。首次应用裂缝体积密度计算方法对岩石破裂复杂程度进行了定量表征,表征结果与岩石的弹性模量、抗压强度呈正相关;与泊松比、峰值应变呈负相关。通过对岩石力学参数各向异性系数C_1和C_2的分析,认为弹性模量和泊松比对各向异性更为敏感,两者构建的脆性参数更能体现岩石的脆性特征。基于岩石破裂的能量演化过程,将峰值强度前后能量变化大小与变化速率相结合,构建脆性评价新指标B_(EC),其与裂缝体积密度及前人提出的脆性评价指标均具有较好的相关性。以B_(EC)为衡量标准优选出适合研究区致密砂岩储层的脆性指数E/μ,该指数与研究区直井试油试采的初周日产液呈正比关系。研究结果为研究区水平井水力压裂施工时指示有利压裂层段提供了科学依据。

储层裂缝综合表征与预测研究进展

裂缝性油气藏在世界石油和天然气的产量、储量中均占有十分重要的地位.天然裂缝一方面可以显著改善储层的渗透性,甚至可以为油气聚集提供一定的储集空间,另一方面对储层的压裂改造和石油工程方案优化设计有重要影响.通过调研储层裂缝近年来的研究热点,总结了储层裂缝表征方法、表征参数以及预测方法的研究进展,分析了储层裂缝的主控因素,最后讨论了储层裂缝研究中面临的实际问题.目前,裂缝识别与表征方法主要包括地质与岩石学法、测井方法、钻井与录井以及生产动态资料分析法.伴随着非常规油气开发,裂缝的充填特征、连通性、有效性、开启压力、封闭性、动态参数以及裂缝面粗糙度等参数日益得到研究人员的关注.在裂缝预测方法中地震法、应力场数值模拟法是目前主流的裂缝反演、正演预测方法.通过鄂尔多斯盆地周缘野外地质考察,将裂缝与结构面组合样式分为终止型、穿透型、变换型以及复合型四大类.提高测井与地震识别、预测裂缝的精度,建立精细的有限元地质力学模型以及准确预测油藏裂缝开度是目前储层裂缝表征、预测的瓶颈制约.

非饱和致密砂岩储层含气饱和度测井评价

川西须家河组致密砂岩储层经历了复杂沉积、成岩及构造演化过程,储层物性及含气性在纵横向上均具有较强的非均质性。加强致密储层含气饱和度(S_g)测井对比研究,对深入研究储层气水分布、寻找优质储层及井间含气性对比具有重要意义。基于常规及特殊测井资料,从电学及声学角度出发,分别基于Archie公式及三相Biot-type方程(TPE)对川西须家河组致密砂岩储层岩石含气饱和度进行精细测井解释。研究结果表明,当模型参数选取适当条件下,2种方法均可获得良好的评价效果;确定了电学Archie公式(及其修正公式)方法的Archie常数,可为同类研究提供参考,泥质含量对该方法评价效果具有一定影响。利用TPE对S_g进行测井解释时,通过自适应方法获取地层固结参数α值,发现α值与电阻率的对数值之间满足幂指数关系,利用该定量关系可以对地层α进行预测;TPE评价方法受泥质含量影响较小,但会受地层真实S_g的影响,当真实S_g低于60%时S_g预测效果较好,而高于此值时,预测结果略微偏低。由于高含气饱和度不是导致声波频散和衰减的主要原因,因此该现象与岩石自身因素,即基质矿物组成、内部颗粒微观接触型式及孔—裂隙结构等方面因素有关。基于以上认识,根据实际资料掌握程度,可以优选适当方法对非饱和致密砂岩储层S_g进行精细测井解释。

弧形断裂构造带的表征、成因机制及其控油作用研究进展

弧形弯曲的构造形迹是现今陆-陆汇聚造山体系中最普遍的构造特征之一,它是解释陆内造山运动和构造动力学的关键钥匙,也是大型油气藏和众多金属矿床富集的高效场所.因此,对其研究具有非常重要的意义.本文在对国内外大量弧形构造带研究成果全面系统的调研和深入分析总结的基础之上,认为依据弧形构造带平面几何形态学和内在运动学特征对弧形构造带的系统分类具有更重要的应用价值.深部地球物理、古地磁测量、多重年代学、应力-应变分析、沉积记录及构造解析等是精细刻画弧形断裂带的几何学与运动学特征、限定弧形变形时间和方式及揭示其形成动力学背景的关键技术,但各自有其优缺点和适用性,应着眼于多学科方法的交叉融合.强调基于多种现代化监测手段的砂箱物理模拟和离散元数值砂箱结合应用在弧形构造带成因机制解译和再现盆山耦合关系研究中的重要作用.弧形构造带形成演化过程中往往受多因素控制,包括基底性质的、滑脱层规模、楔入体形状、孔隙流体超压以及物质迁移等,这极大地丰富了弧形造山体系形成的动力学成因模式.弧形构造带中同生褶皱-逆冲构造复合叠加带是最有利的油气聚集带,而目前对叠加构造带中,形成的转换构造调节带控制优质储层的分布及与有利控油模式的关系尚缺乏足够的研究.