储集层孔喉网络场演化规律和剩余油分布

以胜坨油田二区沙二段第 8砂组第 3小层的三角洲储集层为例 ,研究了长期受到开发流体浸泡、驱动的储集层的孔喉网络场的演化机理和演化规律及其与微观剩余油形成和分布的关系。研究结果表明 ,储层孔喉网络演化是由油藏开发流体动力地质作用所造成的 ,孔喉网络场的演化是动态的、持续发生的 ,孔喉网络场总的演化规律是 :颗粒点、线接触关系减少 ;孔喉连通程度提高 ,喉道分选性变好 ;粘土矿物减少 ,各类粘土矿物相对含量变化 ;岩石颗粒的润湿性向亲水转化。孔喉网络场的演化控制和影响了剩余油分布 ,并建立了特高含水率开发阶段微观剩余油的 4种分布模式。

储层微观孔喉网络图形识别方法

通过对大量岩样铸体薄片的图形特征反复观察与实验,设计了一种储层微观孔喉网络图形识别方法。该方法的关键是将原图片由RGB彩色空间转换到受亮度影响很小的YUV空间下,使待识别岩样孔喉网络产生很好的类聚,然后采用形态学分水岭分割方法识别出岩样铸体薄片图片中的孔隙与喉道。将该方法识别出的孔喉网络与RGB空间下一般图像分割技术识别出的孔喉网络对比,结果表明该方法识别出的孔喉网络比较完整与清晰;同时使用德国蔡司公司图像处理系统中的Axiovision4.0软件对待识别岩样薄片进行面孔率测算,结果表明该方法识别效果明显,相对误差降低了0.425%,大大提高了储层微观孔喉网络图形识别的准确度。

微纳米孔隙网络中天然气充注的三维可视化物理模拟

利用微纳米孔隙三维可视化在线天然气充注物理模拟实验,结合孔隙尺度原位叠算技术、孔隙网络模拟技术和视渗透率理论,研究低渗(致密)气充注过程中气水流动与分布规律及其影响因素。通过精确刻画分析微纳米孔隙网络中的气水流动与分布特征及其变化可以发现,低渗(致密)气充注过程分为扩张和稳定两个阶段:扩张阶段形成了大孔喉先于小孔喉,孔喉中央先于边缘的气驱水连续流动模式,半径大于20μm的孔喉是气相充注的主要通道;随充注动力增加,孔隙边缘和更小孔隙中央的可动水持续被驱出,半径为20~50μm和半径小于20μm的孔喉先后主导了气相充注通道的扩张,充注通道的孔喉半径、喉道长度和配位数递减,是气相渗透率与含气饱和度的主要增长阶段;半径为30~50μm的孔喉控制了含气饱和度的增长模式。稳定阶段,气相充注通道扩张至极限,通道的孔喉半径、喉道长度和配位数保持稳定,孔喉网络中形成稳定的不可动束缚水,气相呈集中网簇状、水相呈分散薄膜状分布,含气饱和度和气相渗透率趋于稳定。半径小于20μm的连通孔喉控制了气相充注通道的极限规模,控制了稳定气水分布的形成及最大含气饱和度。连通孔喉非均质性影响了孔喉中气相充注和气水分布的动态变化过程。微纳米孔喉配置及其非均质性控制了低渗(致密)砂岩气充注动态过程及气水分布特征。

渤中凹陷深层特低孔特低渗砂砾岩储层储集空间精细表征

利用自动矿物定量识别系统(QEMSCAN)、二维大尺寸背散射图像拼接技术(MAPS)、多尺度微米CT、铸体薄片、恒速压汞等实验技术,对渤中凹陷深层孔店组特低孔特低渗砂砾岩储层的储集空间进行了二维、三维多尺度精细表征,并系统研究了砂砾岩储层渗流能力影响因素。实验结果显示,研究区砂砾岩孔隙毫米-微米-纳米级多尺度连续分布,孔隙度相对大的储层,孔径分布范围较宽,储层粒间原生孔、粒间溶蚀孔等大孔隙占比较高,粒内溶蚀孔、晶间孔占比较低。基于三维孔喉网络模型,孔隙主要半径分布区间为1.5~60μm,喉道半径分布在0.5~8.0μm之间,孔喉连通性的分布形态有条带状、连片状、孤立状,储集性较好的储层孔喉在三维空间多为连片状,渗透率相对较差的储层孤立状的大孔较多。孔隙型储层的渗透率与孔喉形态、喉道半径、配位数等参数密切相关。裂缝明显改善了砂砾岩的物性,也为酸性流体对储层的溶蚀提供了有效通道,导致溶蚀孔隙相对发育。综合研究认为,渤中凹陷深层砂砾岩储层的渗流能力受裂缝发育程度、孔喉连通性双重控制,储层中黏土矿物和碳酸盐矿物胶结对孔隙结构、储层渗流能力有重要影响。

基于CT的数字岩心三维建模

为研究储层微观孔隙结构和建立微观渗流模型,本文通过对东营凹陷沙三中亚段H152井区的典型低渗透储层岩样进行CT(computed tomography)扫描及图像处理,建立了微观尺度的数字岩心模型;继而经过对该模型进行分析和计算,提取了储层孔喉网络模型,在三维空间上直观、清晰地显示了不同尺度的孔隙及喉道的形态、大小和分布;最后通过对孔隙结构特征、孔隙度、渗透率和压降等动静态参数的分析和计算,建立了储层岩样的微观渗流模型。根据算法对比和参数分析结果认为:与传统中值滤波相比,非局部均值滤波算法可在相似性比较的基础上进行滤波处理,从而提高模型的准确性;基于CT的数字岩心建模可为地质研究提供可靠的数字模型;根据近似等压面假设的微观渗流数值模拟分析了流体渗流特征,为揭示低渗透储层流体渗流规律提供了一种新的途径。

油藏开发流体动力地质作用对储集层的改造

东濮凹陷濮城油田南区沙二上亚段2+3砂层组属中低渗透储集层,开发20余年,已进入特高含水开发期。依据该油田不同开发阶段的丰富岩心资料,在流动单元研究的基础上,研究油藏开发流体动力地质作用对储集层的改造。根据岩石薄片镜下观察和含油薄片压汞、铸体、扫描电镜、图像分析、计算机层析测试等分析,在综合含水达81％时,储集层中的游离、漂移颗粒约占30％,沿骨架颗粒(长石、岩屑等)的解理面、接合面的溶蚀产生次生溶孔,一些溶蚀后散落的晶屑成为地层微粒堵塞孔喉,方解石沿孔洞自生,石英次生加大,使原生孔喉网络复杂化,特高含水期形成许多不规则游离孔。在注入水长期浸泡和冲刷作用下,借集层的渗流参数总体变差,非均质性和亲水性增强,相对渗透率曲线的两相流跨度较小。

长期注水冲刷储层参数变化规律及对开发效果的影响

研究对象是注水开发39 a、含水已高达96%以上处于特高含水阶段的胜坨油田二区沙二段12层。通过对不同含水阶段储层中地层微粒、渗透率、孔喉网络及润湿性变化规律的研究,定量得出了渗透率随含水率变化的数学表达式,并分析了储层参数变化对开发效果的影响。研究表明:长期注水冲刷使砂岩储层中的地层微粒被冲出,孔喉网络的连通性变好,渗透率升高,储层润湿性由亲油转变为强亲水。储层参数变化使油藏最终采收率增加,开发效果变好,有利于剩余油的的采出。

储层微观动态模型研究

长期注水开发油田的开发流体长期对储集层进行浸泡、驱动,使得整个储集层的众多微观孔隙与喉道相互连通的极其微小的空间范围内动态改变,岩石骨架、孔喉网络、粘土矿物等方面都发生动态变化。这些变化影响了地下剩余油的分布。该文针对胜坨油田沙二段8砂组三角洲储层,从岩石骨架、孔喉网络、粘土矿物3方面分析并建立了储层微观动态模型,研究了微观变化与剩余油的关系。研究认为这些变化是动态的、持续发生的,使得剩余油的分布更加复杂。

陆相断陷湖盆油藏微观流场演化规律及演变机理

利用对比井在不同含水期岩心的分析化验和物理模拟试验,研究了陆相断陷湖盆内不同类型储层在不同含水期内微观参数的变化特征,并揭示了其演变机理。研究结果表明,在陆相断陷湖盆中发育的不同成因类型储层的微观流场参数随油田含水率的提高发生各自有规律的变化,微观骨架场中颗粒支撑方式由紧密变松散、粘土矿物和地层微粒含量逐渐减少和局部富集,微观孔喉网络场的非均质性增强,渗流场中控制流体流动能力的参数变好,储层岩石的亲油性减弱,而其变化机理相同。

松科二井深层沙河子组泥岩三维显微CT成像及对深部油气预测的启示

为深化认识松科二井深层页岩气垂向变化规律,选取沙河子组3500~5700 m层段开展了X射线三维计算机断层扫描(X-ray 3D Computed Tomography,简称CT)成像实验。对19块直径2 cm的柱状岩心进行X射线CT扫描,获取了无损岩心扫描数据,并将其转化为灰度值信息。灰度值信息反映了样品中不同的组分,灰度高值代表骨架和矿物,灰度低值代表孔隙和裂缝。在此基础上,建立分辨率高达15μm的岩心三维图像空间结构,对重建岩心孔隙模型的孔隙形态、空间展布和配位数进行了对比,对样品孔隙度和连通性在垂向上的分布规律进行了统计分析。结果表明,等效孔隙直径大的区域孔隙度高,配位数大的区域连通性好,孔隙度和连通性的垂向分布规律与传统认识相符,与测录井信息可以相互印证。实验证明,基于三维CT成像的数字岩心技术具有数据分辨率高、信息丰富的优势,可作为今后深部油气预测与评价的重要辅助手段。

稠油油藏蒸汽驱过程中储集层微观变化——以辽河盆地西部凹陷欢曙上台阶齐40块为例

在高温高压强碱性蒸汽的长期作用下,辽河油田莲花油层受到了较大的损伤,导致总体产量下降。以齐40块为例,从岩石骨架场、孔喉网络场和黏土矿物三个方面分析了储集层内部微观变化规律。研究结果表明,随着蒸汽的注入孔隙形态向着利于油气驱出的方向发展;与蒸汽驱前相比,距注气井40 m范围内的储集层宏观物性变好,颗粒点-线接触关系减少;喉道半径增加,孔喉连通性变好,喉道分选程度提高。随着注采井距的增加,储集层孔渗性能逐渐变差。井距达到120 m时,储集层的物性明显差于汽驱前,颗粒点-线接触大面积增加,蒸汽对孔隙连通性和喉道半径呈破坏作用。黏土矿物形态变化情况为高岭石由汽驱前的蠕虫状转变为汽驱后的零乱片状并堵塞喉道,影响了油气的运移。根据储集层蒸汽驱前后的微观变化规律,提出了调整井位井网的布置,以减小储集层伤害的技术对策。

浅议储层地质研究中的CT技术

CT技术具有无损、三维并可与计算机应用模拟相结合等特点,使其在储层地质研究中作用独特。本文从CT技术特点入手,总结分析其在储层地质研究中的应用发展历程:储层岩石组构识别、储层表征、微观流体输运过程的在线监测及剩余油分布研究等。随着高分辨率工业CT及数字岩心技术的发展,CT扫描三维数据体与数字岩心相结合,不仅可以提取岩石物理属性参数,如储层岩石的孔渗、地层因子、弹性模量、横纵波分析等,建立三维孔喉网络模型,还可以直接对复杂的孔喉系统进行定量化的结构表征和微渗流数值模拟。最后,本文作出展望,随着计算机技术的提高和油气勘探需求的增长,其应用会越来精细,越来越广泛。

储层微观非均质性及其在致密油运移与聚集中的研究进展

随着致密油研究进入开发阶段,以往宏观上的工作不能满足现生产与科研的需求。通过大量文献调研,从储层微观非均质性入手,总结致密油在此空间中运移与聚集过程中的机理与特点,然后总结了储层微观非均质性的研究手段,如:孔隙结构模型重建技术,流体特征可视化研究技术等。通过结合致密油成藏特征,分析其新兴技术对致密油运移与聚集的影响,同时也讨论了致密油运移与聚集在微观储层研究中所存在的问题。为进一步的成藏研究奠定了理论与技术基础。

致密储层油气成藏机理研究现状及其关键科学问题

致密油气是世界上近20年来勘探、开发和研究的热点。在大量文献资料调研的基础上,首先总结了前人对致密储层特征及成因、致密储层油气形成和分布特征以及致密储层油气运移和聚集机理等方面的研究现状;然后分析了目前国内外有关致密储层油气成藏研究的主要特点;最后提出微米—纳米级孔喉网络系统油气充注、运移和聚集机理是致密储层油气成藏机理的核心科学问题,具体体现为油气由烃源岩向致密储层的充注机理、致密储层微米—纳米级孔喉网络系统油气运移的渗流机理以及致密储层微米—纳米级孔喉网络系统油气的赋存和聚集(滞留)机理3个具体的关键科学问题,而这将是致密储层油气成藏机理下一步研究的重点。

页岩型与粉砂岩型“页岩油系统”甜点段判识——以鄂尔多斯盆地长7段为例

中高成熟度页岩油是中国陆相页岩油获得规模突破的最现实领域.中国陆相页岩油存在3个“美中不足”:油质偏重、甜点区偏小、连续分布偏差.在页岩油储层中找准“甜点段”是陆相页岩油高效勘探开发的关键.文章针对鄂尔多斯盆地长7段夹粉砂岩型(Ⅱ类页岩油)与纯页岩型(Ⅲ类页岩油)开展研究,识别出源内容烃层、供烃层和滞烃层三类地层单元,构成源内“页岩油系统”.源内容烃层岩性以粉砂岩为主,容留外部运移来的烃类,孔隙连通率32~57%,孔喉网络连通性较好,构成粉砂岩型甜点段.源内供烃层主要由高TOC含量泥页岩为主,为源内生、排烃主力层段,孔隙连通率28~30%,孔喉网络模型显示三维连通性较好,存在纵向路径向外排烃.源内滞烃层具有较低的TOC含量,以泥页岩自生滞留和接受外部运移烃类为主,孔隙连通率17~42%,孔喉网络连通方向不均一,轻质及低碳数烃倾向优先滞留甚至封闭在小孔中,是泥页岩型甜点段.页岩油在烃源岩内部发生运移、产生组分分馏效应,使源内容烃层和滞烃层相对于供烃层聚集了更多页岩油形成甜点段的过程,称为源内运移.运移路径包括页岩油从泥页岩向粉砂岩夹层、从高TOC泥页岩段向低TOC泥页岩段运移.页岩油源内聚集,表现出“高TOC段生烃、低TOC段滞烃、粉砂岩段容烃、源内多路径运移”的差异富集模式.低TOC泥页岩型层段(TOC含量1~3%)是鄂尔多斯湖相泥页岩段页岩油富集的甜点,聚集更多的中等-短链烃,流动能力较好,经压裂改造后,生产条件可能优于粉砂岩型甜点段,改变了以往参照页岩气在高TOC段寻找甜点段的思路.