基于微电阻率成像测井的致密碳酸盐岩孔隙空间参数定量表征技术及其应用

孔隙空间参数测井定量表征是致密碳酸盐岩储层有效性评价的核心难点。基于致密碳酸盐岩地层特征,通过岩心分析孔隙度、分析渗透率,结合铸体薄片数据、压汞孔喉分布资料刻度电成像测井资料,探索建立一套致密碳酸盐岩孔径分布谱的转换方法,并基于此建立了微孔、细孔、中孔、粗孔、洞5种孔隙组分孔隙度及地层渗透率计算方法,实现了致密碳酸盐岩孔隙空间参数定量表征评价。该技术在鄂尔多斯盆地50多口气探井的致密碳酸盐岩储层中得到良好应用,有助于认识储层、判断储层的有效性,能够快速、精准优选试气射孔井段,可助力新领域、新层系勘探获得重大发现和突破。

恒速压汞技术在致密砂岩储层微观孔隙空间刻画中的应用——以鄂尔多斯盆地中部中二叠统石盒子组盒8段为例

运用恒速压汞技术,对致密砂岩储层微观孔隙空间展开深入刻画,并分析了微观孔隙空间分布与储层物性的关系。结果表明,研究区致密砂岩储层孔隙半径的差异不明显,基本分布于75～225μm;孔隙半径与储层物性相关性不显著;物性较好的储层,有效孔隙体积大,储集能力较高。喉道半径分布随渗透率的不同而差异较大,大多数喉道半径小于6μm,当渗透率较低时,喉道半径较小且集中分布,随着渗透率的增大,喉道半径分布逐渐变宽,峰值处的喉道半径逐步变大,且小喉道含量逐渐降低,大喉道含量升高;喉道半径与储层物性的相关性较好,是储层物性的主控因素;随着渗透率的升高,小喉道对渗透率的贡献率逐渐降低,而大喉道对渗透率的贡献率逐步升高。孔喉半径比分布于10～1 400,整体较大,对储层的产出不利。

基于真实孔隙空间分布的酸蚀蚓孔扩展规律数值模拟研究

碳酸盐岩储层酸化、酸压改造中会形成酸蚀蚓孔,蚓孔扩展规律决定储层改造效果,孔隙空间分布对蚓孔扩展影响较大,很多学者进行了酸蚀蚓孔扩展数值模拟研究,都使用人工生成的随机孔隙度空间分布;其分布与真实的孔隙分布有较大差异,特别是有孔洞存在时。基于普光气田岩心真实孔隙空间分布,用数值模拟方法进行了酸蚀蚓孔扩展规律研究。首先通过岩心CT扫描获取岩心孔隙空间分布,用于蚓孔扩展数值模拟;然后建立双尺度蚓孔扩展数学、数值模型,基于该模型和岩心的实际孔隙空间分布进行了蚓孔扩展数值模拟,分析对比了真实孔隙分布下和人工合成孔隙度分布下的酸蚀蚓孔扩展规律。还研究了普光气田岩心注入速度与蚓孔突破孔隙体积倍数间的关系,优化了注入速度及对应的孔隙体积倍数,分析了孔隙度和孔隙空间分布与蚓孔形态和突破孔隙体积倍数间的关系,该研究为普光气田酸化或酸压设计提供了理论依据。

孔隙空间分布规律对酸蚀蚓孔扩展规律的影响

酸蚀蚓孔发育扩展规律除了与注入条件、酸液类型、温度和岩石类型有关外,还与孔隙度大小和孔隙空间分布规律有关。本文研究了普光气田岩心孔隙空间分布规律对蚓孔扩展的影响。采用CT扫描岩心得到孔隙度的三维分布,分析孔隙空间分布规律,然后进行岩心酸化流动实验,得到蚓孔突破岩心需要的酸液孔隙体积倍数,实验完毕后再用CT扫描蚓孔形状。通过对比实验前的孔隙度分布和酸化后的蚓孔形状、分析岩心孔隙度和蚓孔突破岩心需要的酸液孔隙体积倍数间的关系,得到孔隙空间分布规律对蚓孔发育扩展的影响。研究发现,蚓孔趋于沿大孔道分布的地方扩展,蚓孔突破岩心需要的酸液孔隙体积倍数随孔隙度增加而降低,对于普光气田I和II类岩心,突破孔隙体积倍数高的约4,低的约0.4,大多在1左右,较致密的III类岩心在实验压差下没形成蚓孔。

页岩孔隙空间的形成与演化及孔隙对含气性的影响

虽然页岩气的勘探已经在北美以及中国取得了突破，但是对页岩中孔隙空间的形成与发育仍然存在较大的争议，页岩中是否存在有效的孔隙，这些孔隙与气体的赋存有何联系都需要解答。本文对不同地区、不同岩石类型以及不同热成熟度的页岩进行微观分析，对比前人的研究，同时结合四川盆地龙马溪组页岩的实际分析数据，将页岩划分为富有机质页岩和含粉砂质泥页岩。富有机质页岩中有机质纳米孔是主要的孔隙类型，同时也是气体聚集与吸附的主要空间，有机质孔隙度与有机质含量、热成熟度密切相关；含粉砂质泥页岩中以粒间、粒内溶蚀孔为主，由于有机质含量较少，因而受热成熟影响很小。对页岩的孔隙形成机理分析发现，富有机质页岩孔隙度与有机质含量呈正相关，特别是与初始有机碳含量密切相关，因此恢复初始有机碳的含量是评价页岩含气量与含气性的关键。在热演化程度较低时（Ro〈0．6％），页岩中有机质孔隙不发育，页岩几乎不含气；随着热演化程度升高（Ro=0．8％），页岩微孔隙发育，此时页岩以吸附气为主；随着热演化程度增大（Ro〉1．2％），微孔逐渐向中孔和宏观孔转化，总的比表面积减小，页岩中游离气含量开始增加，吸附气含量减少。

孔隙空间对聚苯乙烯胶体滞留与释放的影响

为加深孔隙空间对胶体运移影响的认识,在不同pH与离子强度下,研究了胶体在经酸洗或水洗后的玻璃珠或石英砂中的迁移行为。结果表明:粒径相同的玻璃珠与石英砂(0.45~0.60mm)相比,形状一致的玻璃珠形成的孔隙空间(孔隙率0.38)小于石英砂(0.45)。酸洗与水洗后的玻璃珠表面成分变化不大(0~0.6%),经酸洗的介质后能提供更多有利吸附位点。在高pH(10)环境下,石英砂经酸洗或水洗后,胶体滞留量增大(72.1%和69.2%)。提高溶液pH到10后出现的胶体吸附增加,是颗粒接触点、非流动区或低流速区和涡流区滞留等孔隙空间滞留机制引起的,用DLVO理论无法解释。在离子强度为0.001mol/L或0.05mol/L环境下,酸洗石英砂中胶体滞留量比酸洗玻璃珠的分别高16.3%和28.0%,表明介质孔隙空间增大可加强颗粒接触点、非流动区或低流速区和涡流区滞留,然而优先流能够削弱孔隙空间滞留机制对胶体的滞留。此外,超纯水解吸时仅使少量胶体(<3.9%)从玻璃珠与石英砂介质的孔隙涡流区中解吸出来,表明涡流区对胶体的保留不是胶体滞留在介质中的主要机制。

描述孔隙介质孔隙空间分布的数学方法

孔隙介质中孔隙的空间结构具有复杂性和高度无序性的特点，定量地描述这些孔隙的空间结构对于研究孔隙介质中的渗流问题具有十分重要的意义。本文总结了描述孔隙介质孔隙空间分布的数学方法，这些方法包括经典的统计学方法、拓扑学方法、分形几何方法、重正化群方法、谱密度分析方法等。

西加拿大沉积盆地二白斑页岩孔隙空间对微生物活动的制约

运用激光粒度仪、氮气吸附实验和色谱—质谱联用方法,对西加拿大沉积盆地(西加盆地)阿尔伯塔东南气田(Southeast Alberta Gas Field,SAGF)A井二白斑(Second White Specks)页岩13个生物气源岩样品进行粒度、比表面、孔径分布测试和烃类分子组成分析,探究浅层烃源岩孔隙空间与页岩中烃类生物降解之间的关系。研究样品有机质含量丰富,埋深浅,处于适合微生物活动的未成熟阶段,孔径分布显示样品的孔隙主要集中在中孔(2~50 nm)范围。分子地球化学参数分析表明,页岩中有机质组成主要受有机质输入和沉积环境的影响,烃类生物降解作用不明显。结合页岩孔径分析认为,目前页岩绝大部分孔隙空间都无法为微生物提供可生存环境,仅少量大孔(>200 nm)可能为页岩中的微生物活动提供有限空间。能大规模产生物气的气源岩应具有较大比例的孔径大于200 nm的孔隙。传统的生物气源岩评价标准可能对页岩孔隙空间这一限制微生物活跃性的因素有所忽视。

一种新的基于拓扑结构特征的微裂隙-孔隙空间描述方法

微裂隙在多孔介质储层大量发育并与基质孔隙连通,是流体渗流特别是非常规储层油气渗流的重要通道.高精度无损成像技术以及数字岩心技术的快速发展,为孔裂隙空间描述、孔裂隙模型构建等研究提供了数据支撑.本文基于传统孔隙空间拓扑学,分析裂隙拓扑结构特征,充分考虑三维裂隙空间区别于普通孔隙的面状特征以及与基质孔隙之间的相互连通关系,提出"特征点化"的思路,将裂隙空间点进行分类,形成了适用于多种孔裂隙空间的描述以及结构特征分析方法.首先基于传统孔隙拓扑结构分析方法,提出"线面共存"的新骨架模型,提取裂隙中轴骨架面、中轴骨架线,精细刻画裂隙轮廓以及孔裂隙连通关系;其次,基于各类空间点的拓扑结构共性分别提取相应点集,分割孔隙、裂隙空间,构建微裂隙-孔隙骨架模型;第三,基于新的孔裂隙骨架模型提取孔裂隙空间的几何-拓扑结构特征参数,获取裂隙孔隙度、开度、倾角等重要裂隙几何参数,以及孔裂隙配位数、裂隙发育范围等拓扑参数;最后基于上述骨架提取描述方法,对理想与真实孔裂隙空间的数字岩心进行了骨架提取和分析.从微裂隙拓扑形态开展研究进而对裂隙-孔隙空间描述,可简化此类孔隙介质的建模过程,为后续气、液流动模拟提供准确数据基础,促进缝洞介质油气开发的进展.

孔隙数量及空间分布对砂岩三轴抗压强度影响分析

为了弥补三轴压缩状态下孔隙岩石三维建模的缺陷,以砂岩为研究对象,通过对取样砂岩加工的标准圆柱试样进行试验,得到砂岩的力学参数及孔隙率,使用FLAC3D软件及自带的FISH语言建立与实际砂岩孔隙率相等的砂岩标准圆柱试样随机孔隙模型。以此模型为基础,应用数值模拟试验方法,通过三轴模拟试验进行孔隙数量和孔隙空间分布对孔隙砂岩强度影响的研究。结果表明:随着孔隙数量增加,孔隙率增大,砂岩三轴抗压强度降低,同一围压下的三轴抗压强度呈现指数递减趋势,并得出了拟合公式;孔隙率不变时,不同孔隙空间分布模型的三轴抗压强度误差在5%以内,即可认为孔隙空间分布对砂岩三轴抗压强度没有明显影响。研究结果可为孔隙岩石三轴抗压强度评价提供参考。

利用碳酸盐岩孔隙空间的岩石组构描述储层特征

本文定义了描述和绘制精确的岩石物理定量化的碳酸盐岩地质模型。重要的地质参数，所有的孔隙空间被划分成粒间孔（粒间和晶间孔）和晶洞。在没有晶洞的碳酸盐岩中，要根据颗粒大小和分选作用粒间孔隙度（总孔隙减去晶洞）描述其渗透率和毛细管性质。灰岩颗粒大小和分选中使用修正过的Ｄｕｎｈａｍ的方法来描述，根据粒间孔存在与否把泥粒状灰岩分为颗粒为主或泥晶为主两大类。为了更好的描述白云岩的颗粒大小和分选作用。

碳酸盐岩岩心孔隙空间的三维成像和特征描述，预测单相流和两相流性质

岩石储存和流动流体的能力取决于孔隙体积、孔隙几何形状及孔隙连通性。许多沉积环境中的碳酸盐岩本身是非均质的，并且经历过明显的成岩作用。这些碳酸盐岩尤其难以描述，其原因是它的孔隙大小的变化可达几个数量级，不同尺度的孔隙的连通性对流动性质有极大影响。例如，骨架孔隙系统中单独的孔洞孔隙会使孔隙度变大，而不是渗透率，会因圈闭在单个孤立孔洞中的油气导致残余油饱和度大。接触型孔洞网络可对渗透率有极大影响，导致采收率更高。 在本文中，我们对采自露头和储集层的一组碳酸盐岩岩心以微计算层析X射线成像（μCT）方式进行三维（3D）成像。不同岩心的孔隙空间的形态显示了多种布局和连通性。分辨率低（样品尺寸大）的图像可降低不连通孔洞孔隙度的大小、形状和空间分布。这组岩心中的某些岩心的分辨率高（分辨率小于2微米）的图像可以探测3D粒间孔隙。通过微层析X射线成像的一种局部对比，实现消除具有亚微米孔隙的区域。对成像的岩心进行MICP实验测量，其测量值与基于成像的MICP模拟值一致性好。这些结果指示了能探测几种尺度数量级的孔洞／大孔隙／微孔隙空间分布的成像方法质量。 对求解的数字图像数据进行单相流和溶解物运移的高分辨率数值模拟。研究出一种混合数值方案，它包含了微孔隙对总岩心渗透率的影响。这些结果表明：在许多情况下，有几个流动通道对岩心渗透率有重要影响。用3D可视化、局部流速测量和溶解物运移结果图示说明了流场中微孔隙的作用。 由图像得到的孔隙网络模型说明了在碳酸盐岩样品中所观察到的孔隙布局和几何形状变化大。孔隙网络的图像和定量数据都说明了变化大。说明所得到的两相自吸驱替残余饱和度与孔隙网络不同的布局性质和结构性质有很大关系。比较了碎屑岩和碳酸盐岩岩心的与实验室测量速度有关的残余油饱和度和数值模拟残余油饱和度，结果喜人。 这些结果说明：当用岩心描述参数（Lucia，1999）、孔隙度-渗透率、MICP（Skalinski等，2005）和相对渗透率（Hamon，2003）分类时不同岩心的岩石物理特性差异，3D成像和分析有助于不同岩石分类方法的综合。

长期水洗后储层孔隙结构变化特征

我国许多老油田已相继进入高含水期开发阶段。由于长期水洗 ,储层微观孔隙结构发生了很大变化 ,其非均质性较开发初期更加严重 ,开采难度增加 ,常规的“控水稳油”措施面临现实的严峻挑战。以双河油田核三段油藏为例 ,应用大量取心和室内实验资料 。

复杂孔隙结构储层渗透率评价方法研究

介绍核磁共振测井(NMR)在复杂孔隙结构储层评价中的应用。详细分析利用核磁共振的弛豫特性和扩散特性计算渗透率的模型优缺点。Coates模型和SDR模型比常规经验公式计算渗透率更准确,但大量岩心实验数据表明它们并不适用于特低渗透储层。提出一种新的定量评价物理函数——孔隙空间集中分布模型,它通过描述T2分布中可动流体体积分布的均一性,准确计算出低孔隙度低渗透率储层的渗透率。岩心数据计算表明,孔隙空间集中分布模型系数C与岩心渗透率具有很好的负相关关系,C值越小,表明孔径分布的集中程度越低,渗透性越好。岩心数据分析比较表明,该模型比经典核磁共振测井渗透率评价模型精度更高,对于定量描述复杂孔隙结构储层的渗透性具有很好适用性。

致密砂岩储层微观孔隙结构对可动流体赋存特征的影响

鄂尔多斯盆地安塞油田杏河地区长6储层微观孔隙结构复杂,渗流规律研究相对薄弱。针对该问题利用常规镜下测试、恒速压汞、高压压汞、核磁共振实验、真实砂岩模型等资料,对安塞油田杏河地区长6低渗透储层微观孔隙结构与可动流体赋存特征之间的关系进行讨论。研究结果表明:喉道的大小、分布、非均质性与可动流体赋存空间关系密切,影响储层的渗流能力,而物性、面孔率参数并不能精确解释可动流体饱和度的高低。通过真实砂岩微观水驱油模型对样品进行模拟分析,可将储层分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类,其驱油效率随渗透率下降而下降,驱替类型由均匀网状转变为尖峰指状。通过室内实验与矿场数据相结合进行分析,可以更好地认知储层孔隙空间特征,以指导油田高效开发。

基质孔隙型碳酸盐岩储层预测技术及应用

利用均方根振幅等常规地震属性预测以缝洞为主要储集空间的碳酸盐岩储层,是一项比较成熟的碳酸盐岩储层预测技术。但对以基质孔隙为主要储集空间的碳酸盐岩储层,至今还没有一套相应的成熟预测技术。本文以中东阿曼盆地D油田为例介绍了基质孔隙型碳酸盐岩储层的岩电特征及有利岩相分布特征,提出只有综合运用多种手段进行储层预测的方法,才能最大限度地提高预测结果的可信度;进而总结出以基质孔隙为主要储集空间的碳酸盐岩储层的地震预测方法,取得了较好的应用效果。其具体研究思路是:基于测井、录井资料确定目的层段,建立目标储层发育模式;应用地震属性分析技术和反演技术开展储层分析研究;结合地质、测井资料发现和落实圈闭,进行综合评价,指导钻探部署。

中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所实验地质技术之有限空间生排油数值模拟技术

在盆地(或凹陷)持续沉降过程中,烃源岩最大生油空间即为烃源岩的孔隙空间,根据烃源岩中有机质热演化与成岩过程中孔隙度变化之间的关系,提出了烃源岩有限空间生油的定量模型。整体剥蚀抬升阶段,油从烃源岩的高压区排出,排烃后烃源岩的孔隙空间被上覆地层进一步压实,因此烃源岩排出油与孔隙度的减小量、孔隙内含油饱和度以及烃源岩的体积有关[1]。

吐哈盆地碎屑岩储集层孔隙划分

根据吐哈盆地碎屑岩储集层的具体特点,对其孔隙及空间类型进行划分,在原有剩余粒间孔的基础上提出残余粒间孔的概念。按孔隙的产状分布将孔隙类型分为粒间孔、粒内孔、填隙物内孔和缝状孔隙四类,并细分为十二个亚类;按孔隙的成因、溶蚀特征等将孔隙空间类型分为三类十六亚类,并对溶蚀粒间孔和成岩缝进一步细分。

一种基于核磁十组分的储层孔隙结构评价方法

研究背景在石油和天然气勘探测井领域的常规储层评价中,人们一般以孔隙度、渗透率作为储层物性的表征。而低渗储层的束缚流体存在于极微小的孔隙和较大孔隙的壁面附近,孔隙空间的这一部分流体受岩石骨架的作用力较大,为毛管力所束缚而难以流动;而在较大孔隙中间赋存的流体受岩石骨架的作用力相对较小,这一部分流体在一定的外加驱动力作用下流动性较好。关于可动流体的测试评价以及特低渗透岩心驱替实验表明,对于低渗透储层而言只以孔隙度、渗透率来判断储层物性的好差存在很大的欠缺,而孔隙结构是影响可动流体的重要因素,是与孔隙度同等重要的储层评价参数。在油田开发实践中也证明物性相同而孔隙结构有较大差异的低渗透储层实际开发效果也相差很大。如何通过连续深度表征储层孔隙结构,实现储层的有效评价,进而进一步高效合理的开发低渗透储层,一直是一个重要的难题。