砂岩地层中地层因素表征及其与孔喉比关系分析

多孔介质的导电特性主要受其孔隙结构的影响,孔隙结构通常用孔隙和喉道尺寸及迂曲度来描述。为简化运算,现有导电模型通常忽略喉道的影响。为准确描述孔隙和喉道在多孔介质中的导电机理,明确孔隙和喉道尺寸及迂曲度对地层因素的影响,提出基于正弦曲线孔隙结构的正弦模型,并通过该模型推导出地层因素的表达式。构建数字岩心,利用数字岩心数值模拟结果,对模型进行验证。结果表明:基于正弦模型的地层因素表达式能准确反映地层的导电特征,地层因素与孔隙度、孔隙形状校正因子、迂曲度和孔喉比有关,当其他因素基本一致时,地层因素随着孔喉比的增大而增大。

致密油储层岩石孔喉比与渗透率、孔隙度的关系

孔喉比是致密油储层岩石最重要的微观物性之一,对储层的剩余油分布与驱替压力影响很大。利用复合毛细管模型,考虑储层岩石的孔喉比、配位数、孔隙半径和喉道半径等孔隙结构参数,建立了致密油储层岩石的微观物性与宏观物性孔隙度、渗透率之间的理论关系式。并用44组板桥地区长6油层组致密油储层岩心的恒速压汞实验数据进行拟合。结果表明:致密油储层岩石孔隙度φ主要受孔隙半径影响,喉道半径控制岩石的渗透率k,孔喉比与φ0.5/k0.25间具有确定的函数关系。利用2组渗透率接近、孔隙度差异较大的岩心驱油实验,证实φ0.5/k0.25值大的致密砂岩,水驱油阻力大。

恒速压汞法不能确定孔喉比

压汞法是研究岩石孔隙结构的重要方法。前人认为,常规压汞法只能确定岩石的孔隙大小及分布,恒速压汞法扩展了常规压汞法的功能,可以用来确定岩石孔隙的孔喉参数。根据本文的研究,恒速压汞法扩展的功能是对压力数据"噪音"的误读。岩石的孔隙为三维互连网络,不存在孔道和喉道的概念,每一个孔隙周围都有大小孔隙与其相连,汞液不会经过喉道才能进入孔道,而是先进入大孔隙,再进入小孔隙。恒速压汞曲线的锯齿状特征,也不是岩石孔喉特征的反映,而是压汞仪器的机械原因所产生的压力波动。油井从岩石孔隙中采油时压力也产生波动,但波动不是因为岩石孔隙的孔喉特征所致。

孔喉比对地层渗透率的影响

孔隙渗透率是单根孔隙的渗透率,地层渗透率是孔隙渗透率折算到整个地层截面积之上的渗透率。孔隙渗透率通常很大,但地层渗透率却不大。地层渗透率是岩石孔隙特性的综合反映。孔隙半径、孔隙密度和孔喉比对地层渗透率均产生影响。孔喉比对渗透率的影响很大,喉道大小是制约渗透率的重要因素。

引入孔喉比的致密砂岩储层相对渗透率计算方法

相渗曲线对油气开发及瓦斯治理具有重要意义,但致密砂岩储层的相对渗透率不易通过实验方法获得。目前比较成熟的相对渗透率的计算方法基于等径毛管束模型和恒压压汞资料,不能反映致密砂岩储层孔喉比大等微观孔隙结构特征,而恒速压汞资料可以准确反映孔喉比的变化和分布。因此,提出了与恒速压汞测试技术相对应的孔-喉毛管束模型,进而推导出了引入孔喉比的渗透率计算模型。结果表明:当孔喉比D_(i)=1,(10)式为Purcell渗透率计算公式,适用于中、高渗透储层;当孔喉比D_(i)>1时,(10)式适用于低渗透、特低渗透储层。最后,探讨了利用恒速压汞资料计算相对渗透率的方法。

致密砂岩储层微观孔喉结构及其分形特征

孔喉微观结构定量评价一直是致密砂岩储层研究的热点和难点。以分形维数为突破口,在鄂尔多斯盆地子长地区不同井中采集了上三叠统延长组长6段12个岩心样品,通过扫描电镜、铸体薄片、高压压汞等实验方法以及分形理论对致密砂岩样品的孔喉结构及其分形特征进行了研究。结果表明,研究区致密砂岩储层的孔隙类型主要由剩余粒间孔、溶孔和晶间孔组成。总分形维数与孔隙度和渗透率存在良好的负相关性,表明研究区致密砂岩储层孔喉结构的复杂程度和非均质性对物性具有一定的影响。中孔的分形维数与孔喉结构参数的相关性更好,表明中孔的非均质性和表面粗糙度主要影响储集空间和渗流性质。致密砂岩储层的品质与分形维数呈明显的负相关关系,越有利于油气富集的储层,其分形维数越小。

松辽盆地古龙页岩纳米孔喉体系中页岩油组分及成熟度分异效应

陆相页岩油储层中石油的微运移效应会导致微观孔隙空间中赋存的页岩油性质发生分异,然而页岩储层孔隙半径较小,孔喉结构复杂,很难通过常规手段对其进行精细刻画,导致对页岩油的微观富集机理认识不清。通过对松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩岩心样品进行分步-接力抽提、低温氮气吸附实验,并开展全烃气相色谱、族组分定量、饱和烃气相色谱质谱和金刚烷双质谱等地球化学分析,揭示出页岩储层纳米孔喉体系内的石油组分和成熟度分异效应。结果表明,古龙页岩孔隙以介孔为主,随着页岩样品粒径的逐级减小,更多初始连通性较差的孔隙会被释放出来,同时微观纳米孔喉中烃类的重质组分相对增加,极性更强,页岩油的成熟度也相对更高,这与不同连通性孔隙空间中页岩油的排烃和微运移效应具有一定的相关性。研究成果可为精细表征页岩油的微观赋存特征,阐明页岩油储层烃类微观差异富集机理提供有效的技术手段,同时也为页岩油的可动性评价和甜点优选提供可靠的理论依据。

致密砂岩孔喉结构分析与渗透率预测方法——以川中地区侏罗系沙溪庙组为例

致密砂岩储层孔喉结构精细表征和渗透性预测是优质储层评价和开发的关键。以川中地区侏罗系沙溪庙组为例,利用高压压汞实验和分形理论,对孔喉结构进行静态表征,探讨孔喉结构、分形维数、储层物性之间的关系,进而分析孔喉结构对渗透率的贡献,建立渗透率预测模型。沙溪庙组样品可分为4种类型:Ⅰ类样品排驱压力低、物性好、孔隙连通性好、平均分形维数为2.11,孔隙以半径大于0.1μm的大孔和中孔为主,半径大于1μm的孔喉贡献了90%以上的渗透率;Ⅱ类样品排驱压力在0.4~1.0 MPa之间,平均孔渗分别为9.72%、0.375×10^(-3)μm^(2),分形维数为2.20,半径大于0.1μm的中孔含量上升,并贡献了大部分渗透率;Ⅲ、Ⅳ类样品排驱压力与分形维数明显高于Ⅰ、Ⅱ类样品,孔隙度低且缺乏大孔导致渗透率较低。半径大于0.1μm的大孔和中孔贡献了沙溪庙组98%以上的渗透率。分形维数是指示孔喉结构的良好标志,分形维数与孔喉半径、最大进汞饱和度、渗透率均呈现明显的负相关关系,而与排驱压力、孔喉相对分选系数呈正相关关系。分形维数与孔喉组成有着强相关性,基于分形维数、孔隙度、最大孔喉半径建立了“孔隙型”储层渗透率定量预测模型。

玛湖凹陷风城组储集层孔喉结构及流体赋存特征

为了揭示和对比玛湖凹陷北部风城组砂岩和泥页岩2类岩性储集层微观结构及不同尺寸孔隙内流体赋存特征,基于高压压汞、核磁共振、大视域拼接电镜扫描等实验,定量表征2类岩性储集层的孔喉尺寸和流体赋存特征,并对比原始样品和加压饱和原油样品的核磁共振以及抽提前后的高压压汞实验结果,揭示不同尺寸孔喉系统内束缚态流体和可动流体的分布。研究表明:2类岩性储集层孔隙和喉道尺寸差异均不明显,主要发育直径为0.01~10.00μm的孔隙和半径小于10.00 nm的喉道,以中孔-细喉为主,其中,泥页岩孔隙直径略大于砂岩,喉道半径略小于砂岩。泥页岩多发育晶间孔、蜂窝状溶孔等导管状孔,砂岩导管状孔和球形孔各占一半,且随着孔径增大,粒间孔、粒间溶孔等球形孔占比增大。流体赋存及可动性受矿物组分、孔径等多种因素影响,有机质、白云石以及黄铁矿的偏油润湿性以及黏土矿物晶间孔的强毛细管束缚致使页岩油可动性降低,可动流体主要分布在直径大于300 nm的中—大孔隙内。综合储集层物性和可动流体分布特征,研究区页岩油有利区块为东部的玛51X井区,该井区泥页岩和砂岩均可作为有利的开发对象。

陇东合水地区长6油藏成岩作用对孔喉结构的影响探析

在充分了解合水地区长6油藏储层主要勘探成果和勘探难点的基础上,本着对信息进行综合判断、解释和分析的原则,运用沉积岩石学、储层沉积学、实验储层沉积学等方法与原理,对合水地区长6油藏储层孔喉结构类型特征进行了研究。研究结果表明,研究区长6储层主要发育粒间孔、长石溶孔、岩屑溶孔三种孔隙类型;主要发育的喉道类型以片状、弯片状喉道类型为主;主要发育的孔隙组合类型为中孔微喉型和小孔微喉型。还进一步研究了该区长6油藏储层成岩作用对孔喉结构的影响,研究发现该区发育的成岩作用中溶解作用对储层岩石的储集性能起着建设性作用,而压实作用、压溶作用、胶结作用则起着破坏性作用。该研究对研究区孔喉微观结构的认识及油藏的高效开发均具有重要的指导意义。

安塞油田坪桥区长6储层微观孔喉结构特征研究

针对坪桥区三叠系延长组长6储层,进行了岩心铸体薄片、扫描电镜、压汞等方法,系统研究了长6储层岩石学特征、孔隙类型、孔喉结构对储层物性的影响。区域长6储层主要发育溶蚀粒间孔,其次残余部分原生粒间孔,溶蚀粒间孔以浊沸石溶孔最为发育,面孔率主要分布为0.5%~15.5%,平均4.54%。排驱压力一般在0.09~7.29 MPa之间,平均1.24 MPa,表现为属于中等排驱压力。孔喉结构是影响储层物性的关键性因素,孔喉均值大小与储层的储集性能具有正相关性,即孔喉均值越大,储层储集空间就越大,有效孔隙度值就越大,孔喉均质与渗透率也呈正相关。

致密砂岩储层微观孔喉结构及可动流体分布特征:以鄂尔多斯盆地东部神木地区盒8段储层为例

致密砂岩复杂的孔喉结构导致多变的可动流体分布,而微观孔隙结构和可动流体分布又是研究致密砂岩储层的重点。基于核磁共振可动流体测试原理,采用离心试验、高压压汞、扫描电镜、X射线衍射及铸体薄片等方法,建立了神木地区盒8段储层孔隙结构分类标准,明确了3类岩石孔隙结构参数及孔隙、喉道类型,提出了适用于目标储层转换系数的新方法,并定量评价了3类岩石可动流体分布特征。研究结果表明,目标储层中Ⅰ、Ⅱ类岩石孔隙以孔径大于10μm的残余粒间孔和孔径大于1μm的溶蚀孔为主,喉道以缩小型和弯片状喉道为主,孔隙结构参数较好,大孔隙发育程度高、孔喉间连通性好、可动流体赋存量大,大部分可动流体赋存于T_(2)谱右峰对应的大孔隙中,而左峰对应的小孔隙中可动流体含量低。Ⅲ类岩石孔隙结构参数差、可动流体百分比低、孔喉以晶间孔和管束状喉道为主。目标储层平均转换系数为0.029μm/ms,但Ⅰ、Ⅱ类岩石转换系数小于Ⅲ类,转换后的Ⅰ、Ⅱ类岩石T_(2)谱的右峰与压汞孔隙半径分布的主峰相对应,而Ⅲ类岩石T_(2)谱的左峰与压汞孔隙半径分布的主峰相对应。Ⅰ、Ⅱ类岩石孔径大于1μm的孔隙中可动流体百分比高,是未来勘探开发的主要方向。研究成果为提高致密油藏采收率提供了参考和借鉴。

基于孔喉分布碳酸盐岩储层类型划分

针对储集空间多样、非均质性强的碳酸盐岩储层,由于内部孔隙结构复杂,常规的岩石物理分类方法难以准确地划分储层类别,特别是对孔喉半径呈现双峰、三峰等多峰分布的复杂多孔隙系统。本文以中东某油田M组碳酸盐岩储层为研究对象,明确了岩石内部孔隙结构决定孔喉半径分布特征,进而影响岩石的类型划分。因此从孔喉大小分布入手,考虑多峰样品中每个峰对应孔隙组分对岩石储集空间及渗流作用的贡献,以累积渗透率曲线为依据,提出了结合孔喉大小及其占比的组合孔喉半径参数(Rmax^(*))来表征岩石的孔隙结构,并对选取的114块双峰及43块三峰岩样进行分类。结合物性、压汞、薄片、测井等资料,对每类储层特征展开了深入研究。结果表明,相比于利用单一孔喉半径(Winland R35)的分类结果,Rmax^(*)可以更好地表征储层孔隙结构,提高储层的分类效果。

基于储层物性参数的毛管压力曲线和孔喉分布表征

为了开展毛管压力曲线和储层孔喉分布表征研究,通过对渤海油田压汞实验资料进行分析,对已有毛管压力曲线进行线性插值、分段拟合及多元回归方法建立了预测模型,并对模型的合理性进行了验证。结果表明,储层孔隙度和渗透率与毛管压力和孔喉分布具有较强的相关性;对汞饱和度为5%~90%的毛管压力曲线进行拟合,显示进汞饱和度为10%时拟合相关性最好,拟合精度随着进汞饱和度的增大而逐渐降低,表明进汞饱和度较大时对应的细小孔喉与孔隙度和渗透率的相关性减弱,不是影响的主控因素;对模型合理性进行检验,最大进汞饱和度拟合平均误差为5.1%,样本毛管压力曲线的主要部分及孔喉分布预测值与实验值较为吻合。建立的预测模型能够较准确地表征区域内储层毛管压力曲线和孔喉分布,研究结果具有统计学意义,可为储层研究提供技术支持。

孔喉微观润湿性对页岩油赋存的控制作用——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组纹层状页岩为例

针对页岩不同类型储集空间中孔喉微观润湿性对其控制作用仍不明确的问题,以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储集层为例,综合运用扫描电镜、多阶热解、储集层定量荧光、核磁共振等分析方法,开展纹层状页岩储集空间特征及孔喉微观润湿性对页岩油赋存控制作用的研究。结果表明:芦草沟组主要发育“富火山物质+陆源长英质”纹层状页岩和“富火山物质+碳酸盐”纹层状页岩,其中“富火山物质+陆源长英质”纹层状页岩发育长石溶蚀孔隙和粒间孔隙,孔喉周缘矿物组分主要为长英质矿物组分,呈亲水性特征,主要控制游离态页岩油。“富火山物质+碳酸盐”纹层状页岩发育碳酸盐晶间孔和有机质孔隙,孔喉周缘矿物组分主要呈亲油性特征,控制吸附态页岩油。孔喉周缘主要为油润湿碳酸盐组分时,利于原油的聚集,但使得游离态的油含量比例下降。芦草沟组页岩游离油主要赋存于“富火山物质+陆源长英质”纹层组合的陆源长英质纹层中,成熟度较高、油质较轻。

基于合金注入与大视域图像技术的致密储层孔隙与喉道表征

致密油气是我国油气资源的重要组成部分,对其孔喉结构的研究有利于推进致密油气地质理论的丰富和完善。以鄂尔多斯盆地三叠系延长组致密储层为例,通过高温高压合金注入装置,结合大视域图像拼接技术与图像孔隙提取方法,建立了致密储层孔隙结构表征新方法。结果表明,将合金注入致密储层孔隙中可以较好地反映孔隙连通性特征,使孔隙形貌和结构更加容易辨别。大视域图像拼接方法解决了孔隙分布非均质性强、小视域观察代表性差的问题。鄂尔多斯盆地延长组致密储层主要发育粒间孔、粒内孔和粒间—粒内混合孔,其中粒间孔最为发育。孔隙缩小型喉道、缩颈型喉道、管束型喉道、片状喉道和弯片状喉道是其发育的5种喉道类型,其中弯片状喉道最为发育。石英和长石的孔隙明显大于其他矿物孔隙,对致密储层面孔率的贡献率达74%,是致密油气重要的赋存空间。

应力对超深层碳酸盐岩气藏孔喉结构的影响

超深层碳酸盐岩气藏埋藏深,应力状态复杂,非均质性极强,应力变化前后孔喉结构的变化规律尚不明确。选取高石梯-磨溪区块台内灯四气藏储层岩心,通过CT扫描得到应力实验和压裂实验前后不同类型储层的孔喉尺寸分布、缝洞占比和连通性等,研究应力和压裂对超深层碳酸盐岩储层孔喉结构的影响规律。结果表明:在受压恢复后,孔洞型和缝洞型岩心的孔隙和喉道个数均大幅度下降且主要集中在半径在1 mm以下的微孔、中孔和0.04mm以下的微喉,孔隙平均半径、喉道平均半径和喉道平均长度均大幅度增加,缝洞比例大幅度增加,孔隙和喉道总体积趋于减小;孔洞型岩心连通孔喉体积占比大幅下降,而缝洞型岩心由于裂缝发育,其连通孔喉体积占比维持原有水平。压裂后,孔洞型岩心孔隙个数大幅度下降,减少的孔隙半径主要集中在0.5 mm以下的微孔和中孔,孔隙平均半径大幅度上升,增加的孔隙半径主要集中在0.5~0.8 mm,孔隙体积总体呈上升趋势,喉道个数、喉道平均半径、喉道平均长度和喉道总体积均趋于增加,缝洞比例大幅度增加,连通孔喉体积大幅度提高。实验表明超深层碳酸盐岩储层受压恢复后,渗流能力不降反而大幅度提升,压裂主要通过提高孔喉空间中裂缝占比来改善孔喉连通性。

基于CT扫描受压注浆体试块三维孔裂隙结构参数表征

目的为研究注浆体试块单轴压缩过程中孔裂隙结构演化特征,方法以级配砂砾注浆体试块为研究对象,对其单轴压缩过程分阶段进行工业CT扫描,并采用AVIZO对CT切片进行分析,重构孔裂隙结构三维模型,定量表征孔裂隙与孔喉特征参数。结果结果表明:单轴压缩下,试块依次经历孔裂隙萌生、发育、扩展与贯通阶段,孔裂隙演化特征比较明显,萌生阶段孔隙数增幅为14.41%,无明显贯通;发育阶段孔隙数增加326.91%,伴有一定数目孔隙贯通;扩展阶段孔隙数减少了57.79%,孔隙等效直径最大值增幅为223.45%,大部分孔隙贯通为裂隙;贯通阶段孔裂隙数目几乎不变,孔隙等效直径最大值增幅为92.83%,裂隙贯通后形成多个破裂面。峰值后试块出现连通孔隙,该阶段注浆体孔隙与喉道发育完全,试块破坏。结论研究结果可为后续破碎岩石注浆工程实践提供参考。

基于核磁共振的天然气驱储集层孔喉动用下限

依据核磁共振原理,推导岩心核磁共振弛豫时间与孔喉半径的关系,结合岩心高压压汞孔喉半径分布,利用数值差值和最小二乘法,将核磁共振T2谱转换为孔喉半径分布。在此基础上,利用岩心驱替过程中含油饱和度和核磁共振信号幅度同步逐渐降低的规律,分析不同注气速度、注气压力和位置下不同孔喉半径的核磁共振信号幅度变化,确定不同开发方式下的孔喉动用下限。研究表明,微米级孔隙中的原油是水驱采收率的主要贡献者,低注气速度下孔喉动用下限为0.04μm,高注气速度下孔喉动用下限为0.01μm;注气压力由5.0 MPa升高到17.0 MPa时,孔喉动用下限从0.05μm下降到0.01μm;注气压力较高时,岩心整体孔喉动用较均匀;随着注气压力的升高,主要动用半径小于0.01μm孔隙内的剩余油。

致密砂岩气藏不同岩石相孔喉结构对气水相渗特征控制机理:以鄂尔多斯盆地东胜气田J72井区下石盒子组储层为例

为了明确致密砂岩气藏储层微观孔喉对气水相渗特征的控制机理,更好地指导气田增储上产,以东胜气田J72井区下石盒子组储层为研究对象,综合多种分析化验资料并细分岩石相探究了微观孔喉参数对气水渗流能力的影响,揭示了不同岩石相对含气性及产能的控制作用。研究结果表明:J72井区下石盒子组岩石相可以归纳为砾岩相、砾质砂岩相、含砾粗砂岩相、中细砂岩相、泥岩相五大类,其中含砾粗砂岩相、砾质砂岩相为优质岩石相;孔隙类型主要为次生粒间溶孔,平均占比达48.5%,含砾粗砂岩相、砾质砂岩相、中细砂岩相的粒间溶孔比例依次减少,三类岩石相均具有多重分形的特征,大孔比例逐渐降低,其中优质岩石相的物性好、综合分形维数小;优质岩石相的黏土矿物含量低、平均孔喉半径大,气体渗流时的可动气体孔隙度和最大有效气相渗透率较大,含气性好。综合研究认为优质岩石相是控制气井高产稳产的关键因素,深入剖析岩石相的微观特征可以为致密砂岩气藏的高效开发提供有力指导。