基于分形特征与聚类分析的储层孔隙分类评价

针对霍10井区紫泥泉子组储层孔隙结构特征研究薄弱这一现状,以分形几何理论为基础,以物性测试、扫描电镜(SEM)、X衍射分析、高压压汞测试为手段,开展储层孔隙结构特征分析,建立分形模型,确立评价参数优选原则,应用快速聚类方法对孔隙结构进行分类,最后通过毛管力曲线及贝叶斯判别法验证分类结果。研究表明:霍10井区紫泥泉子组储层孔隙结构复杂,主要发育原生粒间孔及剩余粒间孔,有少量粒内溶孔、微裂缝;整体呈中低孔(特)低渗;根据高压压汞参数建立分形模型,利用分形维数可较好表征孔隙结构非均质性;优选出8个参数进行快速聚类,将孔隙结构分为三类,经毛管力曲线与贝叶斯判别验证,该方法分类效果明显,正确率达98%。

基于煤中甲烷赋存和运移特性的新孔隙分类方法

煤中复杂的多尺度孔隙结构是瓦斯赋存的空间和运移的通道,厘清甲烷在不同孔隙中的赋存和运移特性对煤层瓦斯的抽采利用以及灾害防治具有重要意义。在过去的几十年中,学者们对煤中复杂孔隙结构进行了大量的研究与分类。随着孔隙测试技术的发展,以及对煤中甲烷赋存和运移特性的进一步认识,发现现有的煤孔隙分类方法存在不足。因此,对以往的孔隙分类方法进行全面回顾,并基于最新的煤中甲烷赋存和运移特性的研究成果,提出了一种新的针对煤和甲烷系统的孔隙分类方法。将煤中孔隙结构划分为不可达孔(<0.38 nm)、填充孔(0.38~1.50 nm,吸附相扩散)、扩散孔(1.50~100 nm,游离相扩散)和渗流孔(>100 nm)4类,且煤中不同孔隙(填充孔、扩散孔和渗流孔)形成顺序串联,相同孔隙形成相互并联为主的连接模式。煤中甲烷主要以微孔填充形式吸附于填充孔中,填充孔中的吸附态甲烷作为煤层瓦斯运移的源头,以吸附相扩散的形式为扩散孔中的游离相扩散提供源源不断的甲烷分子,而扩散孔中运移的甲烷也汇总至渗流孔并不断渗流到抽采钻孔或煤壁表面。新的煤孔隙分类方法总结了甲烷分子在不同尺寸孔隙结构中的赋存形式(微孔填充吸附态、单分子层吸附态和游离态)及其运移特性,为从微观和宏观相结合角度进一步研究甲烷在煤中的赋存和运移规律提供了理论基础。

白云岩的残余结构及由此引发的孔隙分类问题

对碳酸盐岩的结构分类方法进行了评述,但目前的分类并未对白云岩的残余结构问题进行充分论述。为了能更准确地恢复岩相古地理和进行精细的成岩研究,有必要对残余结构进行细分。白云岩的残余结构是由于原始粒屑结构的灰岩,经白云岩化、重结晶、溶蚀、胶结等成岩作用之后,岩石原始结构遭到不同程度的破坏,但仍残留有部分原始结构信息而形成的。根据颗粒与胶结物的可识别性和颗粒内部结构的保存程度,把残余结构划分为残余粒屑结构、残余粒形结构和残余影像结构,并分别给出相应的判别标准、鉴定特征、描述方法和相关实例。残余结构白云岩的孔隙分类也与原始粒屑结构灰岩有所不同。在Choquette和Pray(1970)孔隙分类方法的基础上,把残余结++构白云岩的孔隙分为组构选择性孔隙、部分组构选择性和非组构选择性孔隙三大类。其中,组构选择性孔隙包括粒内孔(含铸模孔)、粒间孔和晶间孔三大类,其中前两者还包括不同形态的亚类;非组构选择性孔隙主要包括溶蚀扩大孔;非组构选择性孔隙按孔隙形态和大小划分为溶孔、溶沟、溶洞、裂缝和角砾孔隙。

页岩气储层孔隙分类与表征

页岩气储层作为一种非常规储集体,对于其孔隙类型,目前国际上尚没有统一分类方案。由于其孔隙结构的特殊性,常规孔隙表征方法也难以对页岩气储层的孔隙特征进行有效的表征。为此,在充分调研和系统总结国际上有关页岩气储层孔隙分类现状的基础上,结合页岩储层的特殊性,提出了页岩气储层孔隙的产状结构综合分类方案。该方案综合考虑了孔隙定性观察和定量测定的信息。根据定性观察的孔隙产状,把页岩气储层的孔隙类型划分为与岩石颗粒发育无关的和与岩石颗粒发育有关的两个大类。前者即为裂缝孔隙,后者为岩石基质孔隙。岩石基质孔隙大类又进一步分成了发育在颗粒和晶体之间的粒间孔隙、包含在颗粒边界以内的粒内孔隙和发育在有机质内的有机质孔隙。年轻的浅埋藏沉积物中只含有粒间和粒内孔隙,这些孔隙随着埋藏和压实而大大减少。随着埋深的增加,伴随着烃类的热成熟,有机孔隙开始发育,同时,随着烃类热成熟过程中有机酸的排放,导致溶解孔隙的形成。再结合定量测定的孔隙结构信息,把孔隙划分为微孔隙、中孔隙和宏孔隙。综合上述不同产状孔隙类型的结构特征,即构成了文中的产状结构综合分类。同时,鉴于页岩气储层的特殊性以及难以用研究常规油气储层的方法和手段进行表征,文中介绍了目前最常用的页岩气储层孔隙表征的定性半定量观测和定量检测方法。前者包括透射电子显微镜、聚焦离子束抛光和场发射扫描电子显微镜方法,后者包括压汞分析、低压氮气吸附、低压二氧化碳吸附和核磁共振等方法。

碳酸盐岩孔隙分类方法综述

孔隙的分类是系统研究岩石孔隙系统乃至储层研究必不可少的工作。碳酸盐岩孔隙系统复杂,前人按不同的研究目的和生产需要进行不同的分类。碳酸盐岩岩石学家和油气勘探专家常用的是Choquette and P ray的以孔隙是否具有组构选择性为基础的分类。而在油气藏的评价、描述与开发方面,A rch ie按基质结构及孔隙大小的分类、Lucia以岩石结构和岩石物理性质为依据的分类方案,以及Lφnφy以提高孔隙度-渗透率相关关系为目标的分类,应用广泛。在国内,包茨、顿铁军等提出的孔、洞、缝分类系统具有代表性。本文对碳酸盐岩孔隙分类方法研究进行了综述。

双峰土-水特征曲线分形模型及其在孔隙分类中的应用

现有的双峰土-水特征曲线(SWCC)模型大多由单峰土-水特征曲线的经验模型衍生而来,这些模型中的参数一般没有明确的物理意义和取值范围,导致通过拟合方法确定参数大小时出现多解情况,因而从很大程度上限制了双峰SWCC的理论研究。根据毛细管理论,双峰SWCC对应于双峰孔径分布(PSD),基于此,利用Menger海绵模型对双峰PSD进行了分形描述,并以此建立了双峰SWCC的物理模型。利用该模型对20组已发表的双峰SWCC试验数据进行拟合,并与其他学者提出的模型进行对比。结果表明本文模型具有良好的拟合效果。此外,基于建立的双峰SWCC模型提出了一种孔隙分类方法,经验证,该方法所得结果较为准确,且具有应用简便、理论基础明确的优势。

基于孔隙分类理论的自相容模型横波速度预测方法

岩石物理建模是求取横波速度的重要手段之一,针对勘探开发过程中缺少横波速度资料的情况,研发了一种基于等效自相容近似(SCA)模型的碎屑岩地区横波速度计算方法。首先基于孔隙分类理论计算碎屑岩中含束缚水的无效孔隙大小;然后将无效孔隙作为岩石基质成分进行建模;再利用有效孔隙建立岩石骨架并进行流体饱和计算;最后在实测纵波速度约束下,通过调整岩石基质各组分大小迭代计算横波速度。试验结果证明,该方法预测四川盆地碎屑岩地区横波速度的精度较高,有一定的推广意义。

页岩气储层孔隙分类表征研究现状

页岩储层中的孔隙类型、结构及其连通性是页岩气储层评价的关键,直接影响着页岩气资源的勘探评价与开发。本文基于已有研究,总结目前孔隙分类研究手段下得到的研究成果,同时对页岩孔隙表征研究从定性阶段到定量阶段的过程进行介绍。

分析页岩气储层孔隙分类与表征

页岩气储层孔隙类型及特征,对页岩气储层的勘察和开发,有着非常重要的作用和意义,运用统计方法及压汞曲线分析方法,对页岩气储层孔隙压裂改造中的一些影响,进行相应的了解和分析,这样才能有效提升相关行业良好的经济效益。因此,文章以川南页岩气储层为例,对页岩气储层孔隙的特征以及改造等相关内容,进行了简要的分析和阐述,主旨就是为其相关行业的发展,给予一定的支持。

过渡相页岩储层纳米矿物孔隙的成因-形貌类型及系统分类——以太原西山古交矿区山西组页岩为例

以太原西山古交矿区山西组过渡相页岩代表性储层样品为例,利用氩离子抛光-场发射扫描电镜、X射线衍射、能谱测试以及图像数字化处理等技术手段,对过渡相页岩纳米尺度矿物孔隙的形貌特征、成因和类型进行系统观测,建立纳米尺度矿物孔隙的系统分类方案。结果表明:过渡相页岩储层纳米尺度矿物孔隙发育类型丰富,成因复杂,根据孔隙发育的矿物、空间位置和成因等,可以将储集空间进一步划分为脆性矿物孔隙、黏土矿物孔隙及其他矿物孔隙、微裂隙,主要呈现圆孔状、狭缝状、平直状以及曲折状等形貌特征。通过对成因-空间位置-形貌特征的系统对比,建立了过渡相页岩储层矿物纳米孔隙系统分类方案。应用图像数字化处理技术,获得各类孔隙类型的相对比例。对比表明,过渡相页岩不同类型矿物孔隙与海相页岩差异显著,对页岩储层的物性及非均质性影响显著。

海相页岩储层微观孔隙体系表征技术及分类方案

页岩储层作为一种非常规油气储集体,对其孔隙体系的研究备受重视。通过充分调研和系统总结国际上关于页岩储层微观孔隙体系的研究现状,综述了孔隙表征技术并指出了存在问题;以客观性和普适性为基础提出了两套分类方案;定性探讨了孔隙演化的一般规律。目前最常见定性观测页岩储层孔隙的方法为高分辨率电子显微镜结合氩离子抛光技术,聚焦离子束扫描电镜系统(FIB-SEM)和纳米CT技术可用于孔隙三维模型重构。高压压汞法结合气体吸附法用于定量分析页岩孔隙结构特征,此外核磁共振也是有效测试手段。分别根据孔隙发育位置与岩石基质关系以及孔隙发育成因与岩石基质关系,将页岩储层孔隙划分为粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝以及骨架矿物孔、黏土矿物孔、有机质孔和微裂缝。无机矿物成岩作用与有机质热成熟作用是控制页岩储层孔隙演化的重要因素。

基于压汞实验的煤孔隙系统分形分类

基于9个煤样的常规压汞测试，绘制了各个煤样In（dSPr／dPr）和lnPr的散点图。在此基础上，结合分形理论，根据散点图在各个阶段的不同趋势特征，定量划分了煤中的微小孔，过渡孔和大孔。研究结果表明，半径小于75．6nm的孔为微小孔，半径为75．6～512．8nm的孔为过渡孔，半径大于512．8nm的孔为大孔。三类孔的孔容百分比数据表明孔隙系统主要由微小孔组成，其孔容百分比一般高于70％；Y3，Y4，Y5和Y6的过渡孔和大孔的孔容百分比约为30％，其渗流能力最强。

海相页岩气储层孔隙表征、分类及贡献

以渝东南彭水地区五峰组-龙马溪组页岩气为例,开展低温二氧化碳吸附(LTCA)、氮气吸附(LTNA)、核磁共振(NMR)、压汞、扫描电镜以及氦测孔隙度等孔隙表征实验,全面刻画页岩孔隙结构,建立全孔径表征及分类方法,研究它们在页岩气赋存和渗流等方面的差异贡献。结果表明,氦测孔体积最大;其次为LTNA和NMR,两者分别在刻画较小孔(<10nm)和较大孔方面优势明显,联合二者可表征页岩全孔径分布。全孔径分布揭示页岩气孔隙分布范围宽,但70%孔体积集中在孔径小于25 nm。结合分形特征,以5,25和100 nm为界,将其划分为微孔、小孔、中孔和大孔。微孔、小孔和中孔主要受有机质含量和粘土矿物含量的影响;此外,中孔还受粒内溶蚀孔的影响,而大孔主要由粒间孔和粘土层间缝构成。微孔和小孔分别为页岩吸附气、游离气提供主要场所;小孔和中孔相互连接,为页岩气在基质中渗流提供通道。研究成果对页岩气储层分类、渗流机理认识等具有指导意义。

川南富集区龙马溪组页岩气储层孔隙结构分类

运用压汞法测定川南龙马溪组页岩气储层孔隙特征,结合有机碳含量（TOC）、矿物成分进行多元回归分析,探讨孔隙主要影响因素,并对孔隙进行分类。结果表明,孔隙度平均为4.71%,发育程度中等;储集空间由超大孔、大孔、中孔、小孔和微孔组成;中孔、小孔和微孔为主要孔径,6~120 nm的孔隙占有重要比例;TOC和脆性矿物对孔隙形成有积极意义,且TOC影响最显著;黏土矿物相反,且其影响程度远小于TOC和脆性矿物含量。基于退汞曲线-TOC成因,将龙马溪组孔隙结构划分为3种类型：Ⅰ型（退汞曲线上凸型,高TOC）,Ⅱ型（退汞曲线先凸后凹型,低TOC）和Ⅲ型（退汞曲线凹型,中TOC）,其中具有Ⅰ型孔隙结构的页岩气储层为最有利储层。

横山地区长6储层孔隙结构特征及分类

据大量岩石薄片及扫描电镜分析,长6砂岩储集层的孔隙类型主要有残余粒间孔隙、溶蚀粒间孔隙、溶蚀粒内孔隙、填隙物内微孔隙和微裂缝孔隙等。在定性基础上进行定量分析研究,参考砂岩毛管压力曲线形态特征,并依据排驱压力和中值半径交会图,将横山地区长6储层分为三种孔隙结构类型。

基于信息熵-模糊谱聚类的非均质碎屑岩储层孔隙结构分类

提出基于信息熵-模糊谱聚类算法的孔隙结构自动分类技术,应用谱聚类算法解决凸分布聚类问题,实现全局收敛,有效避免"维数灾难"。根据信息熵理论对谱聚类算法中的尺度参数进行优化,得到孔隙结构类型。在此基础上,结合模糊数学算法得到每个样本对孔隙结构类型的隶属度,根据隶属度最优法则(样品对某一类孔隙结构的隶属度大于70%)确定不同样本所属孔隙结构类别。研究结果表明:该算法所得孔隙结构分类结果与试油、试采等生产测试结果十分吻合,工程应用效果十分明显。

鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩孔隙类型划分方案及其油气地质意义

鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩储层作为一种非常规储集体,对于其孔隙类型划分,当前国内尚无针对性的划分方案。为此,充分调研了国内外页岩储层孔隙类型分类方案,并从中优选出Loucks和于炳松的分类方案,结合延长组陆相页岩孔隙类型扫描电镜观察结果,对Loucks和于炳松的分类方案适当修改,提出了针对性更强的延长组陆相页岩孔隙类型划分方案,以期为延长石油陆相页岩气的发展提供理论支撑。此外,通过氩离子抛光扫描电镜观察,分析了延长组陆相页岩储层孔隙类型发育特征,系统研究了各类孔隙的形成机制、发育规模及油气地质意义。实验结果表明,延长组陆相页岩中粘土集合体内矿物片间孔隙油气地质意义最大;其次为黄铁矿晶间孔隙、有机质孔隙、裂缝孔隙和粘土矿物片间孔隙;再次为刚性颗粒粒间孔隙及边缘孔;石英颗粒溶孔孔径小、连通性差,油气地质意义最小。

基于支持向量机的Q_3黄土孔隙微观结构研究

为了解决利用黄土SEM图像提取孔隙参数的问题,将孔隙区域的提取问题转化为孔隙像素点的分类问题,通过把整个图像的像素点分为孔隙点和骨架点,从而实现孔隙的提取。利用这种方法,对潼关Q3黄土震陷试验前后的微结构图像进行处理,得到了动力作用前后的孔隙分布图,并计算了孔隙面积、面孔隙度、孔隙分形维数等参数,结果表明:震陷试验后大孔隙数量减小,中、小孔隙数量有所增加,震陷主要是由大孔隙破坏所致。

不同埋深马兰黄土孔隙结构试验

本文采用"注胶法"制得用以观察分析和定量研究的黄土微观结构试样,借助扫描电子显微镜和数字化图像分析系统,观察并讨论黄土孔隙结构特征及其随黄土埋深增加的变化规律。结果表明,不同埋深马兰黄土依据孔隙率或孔隙面积率分类均属于疏松多孔性土。黄土孔隙连通性随埋深增加逐渐减弱;埋深由小到大,马兰黄土孔隙的主要结构特征由相对不稳定的大、中架空孔隙,过渡为相对稳定的微、小镶嵌孔隙,定量表现为大、中孔隙面积率之和随黄土埋深的增加减小约63.04%,而小孔隙面积率增加约40.57%,微孔隙面积率增加约22.47%。通过对孔隙形状分布的分析,上述不同类型孔隙面积率的增加或减少主要源于细长形和不规则形孔隙面积的改变。此外,不同埋深马兰黄土中细长孔隙的面积在微、小、中、大孔隙的面积中均占主导地位。就孔隙数量而言,马兰黄土中微、小、中、大孔隙的数量随深度增加依次急剧减少,此现象主要由4种孔隙中圆孔数量的显著差异引起,表明圆孔的孔径多偏小。

基于分形建模的高煤级煤孔隙结构特征量化表征——以阳泉矿区山西组煤样为例

以阳泉矿区山西组煤样为例,根据高压压汞及分形建模,获取高煤级煤孔隙结构特征参数,结合氩离子抛光—场发射扫描电镜,识别微—纳米尺度的孔隙发育类型及结构特征,明确储集空间构成及孔隙结构对煤中气体的影响,构建气体行为与孔隙结构的关系。结果表明:阳泉矿区山西组高煤级煤储层孔隙结构复杂,在不同发育尺度具有不同的分形特征;基于孔隙结构特征、分形特征和多孔介质甲烷的分子动力学特征,将孔隙划分为3个大类(超微吸附孔隙、纳米扩散孔隙和微纳米渗流孔隙)和5个小类(超微孔隙、分子扩散孔隙、Knudsen扩散孔隙、层流滑移孔隙和紊流滑移孔隙),将基质孔隙气体的运移方式划分为吸附相—固溶相扩散场、Knudsen扩散场、层流场及紊流场,多数高煤级煤样品层流滑移孔隙的不发育表明层流场的弱势发育。量化高煤级煤储层微观储集空间,建立孔隙结构与煤层气渗流、运移的关系,为高煤级煤层气勘探开发、地质理论研究提供依据。