双组份裂缝岩石非线性有效应力模型研究

为认识黏土矿物和裂缝对岩石有效应力的影响,提出了双组份裂缝岩石椭圆模型.同时,将双组份裂缝岩石椭圆模型等效为共聚焦的椭圆岩石环与椭圆黏土环的叠加;基于复变函数和保角变换,分别得到了黏土环内椭圆长半轴和短半轴与压力间的关系式.进而结合椭圆孔渗透率计算式和岩石有效应力表达式,计算与分析了岩石孔隙度、黏土矿物含量、硬度比以及椭圆孔截面纵横比等参数对有效应力系数的影响.结果表明,当岩石中不含黏土矿物时,有效应力系数随纵横比的减小而增大,且小于1.0,这与Bernabé的观点一致.当岩石中含有易于压缩的黏土矿物,且纵横比为1.0(孔隙截面为圆形)时,有效应力系数随硬度比和黏土矿物含量的增大而增大,甚至远大于1.0,这与Al-Wardy等的研究结论一致;当纵横比小于1.0时,有效应力系数表现出了明显的非线性特征,随硬度比的增大而增大——甚至远大于1.0,而随黏土矿物含量的增大而减小,纵横比对有效应力系数的影响受黏土矿物含量大小的影响.易于压缩组分和裂缝的存在使得岩石有效应力系数变化特征更为复杂.

自然条件下石窟岩石裂缝宽度的变化规律

以北京周口店猿人洞遗址侧壁上的钙质胶结砾岩为研究对象,通过12个岩石测缝计连续7年监测数据和周边环境监测数据的统计分析,得出自然条件下石窟岩石裂缝的变化规律。研究表明:(1)自然条件下,岩石裂缝宽度呈现出季节性、周期性变化规律,采用适宜于非平稳季节的差分自回归滑动平均模型(autoregressive integrated moving average model,简称ARIMA模型)对裂缝宽度进行预测,其中ARIMA(2, 1, 1)模型的拟合精度最高。(2)岩石裂缝宽度与环境温度、湿度呈负相关性关系,与环境温度的相关性明显高于湿度;岩石裂缝宽度变化滞后于环境温度和湿度的变化,与温度的滞后相关性高于湿度,与温度的滞后时间远小于与湿度的滞后时间。(3)岩石裂缝宽度与环境温度的相关性及滞后相关性程度为常温>高温>低温>极端低温;滞后时间为极端低温>低温>高温;周边环境相对湿度越稳定,它们的相关性越高。(4)相同温度下,岩石裂缝宽度随时间呈缓慢增长趋势,近似呈指数增长或指数渐近式分布。(5)环境温度相同条件下,湿度越稳定,岩石裂缝宽度随时间的增长越缓慢;天然状态下,环境温度越低,岩石裂缝宽度随时间的增长越快。该研究成果有助于深入了解石窟岩石裂缝在自然条件下的扩展规律,为温带季风气候地区岩石古遗址、石窟、石刻等的预防性保护提供了裂缝变化的参考依据。

流体饱和度对裂缝—孔隙岩石频变纵波速度及其各向异性的影响

流体饱和度会改变裂缝性储层的纵波速度,从而影响地层速度的频散特性及各向异性程度,导致储层地震响应特征复杂,储层预测多解性强,流体识别难度大.本文根据多相流体饱和裂缝性储层的特点,借助于Norris和KG模型,建立部分饱和裂缝-孔隙等效介质模型,给出频变地震波速度随流体饱和度变化的精确关系式.数值模拟结果表明,当气、水两相共存时,随着含水饱和度的增加,高频段纵波相速度逐渐增大,各向异性程度逐渐减小;低频段纵波相速度逐渐减小,各向异性程度不变;相速度频散及其各向异性程度逐渐增强.组合已有的孔隙弹性理论模型,对实验室人工裂缝-孔隙砂岩岩样的纵波速度进行拟合,计算得到的曲线与实验室测量散点值吻合度较高,表明组合模型在给定参数下的有效性.该研究能够为多相流体饱和裂缝性储层的地震响应特征分析奠定扎实的理论基础,为提高储层预测的确定性和流体识别的准确性提供可靠的理论依据.

基于岩石物理模型的裂缝型储层AVOA反演方法

纵波各向异性裂缝预测方法是目前应用比较广泛、效果较好的一种裂缝预测方法;但传统椭圆拟合方法的准确性受到一系列因素的影响,致使裂缝密度反演结果不准确。本次研究根据Ruger方程精确式推导各向异性介质中储层裂缝密度的计算方法,该方法首先利用入射角、方位角、Thomsen各向异性三参数以及介质弹性参数的函数来计算纵波反射系数,然后根据纵波反射系数计算待测储层中裂缝的切向各向异性系数,最后根据各向异性系数计算待测储层的裂缝密度。利用该方法在四川盆地正坝南地区通过实际纵波AVOA数据反演法向和切向裂隙弱度预测裂缝密度,裂缝参数反演结果与钻井信息吻合;表明该方法能够用于裂缝储层预测,确定研究区裂缝发育情况。

裂缝性岩石低频下复电阻率与饱和度关系研究

储层中裂缝的发育影响着油气运移和储存,因此识别裂缝以及得到裂缝性储层的表征参数与物理性质对于预测天然气的产量有重要的意义.本文主要通过实验和数值模拟研究了低频段(100 Hz~1 MHz)内均质岩样和不同裂缝参数的裂缝性岩样的复电阻率频散特性.利用有限元模拟计算简易岩样模型的复电阻率,研究了完全饱和水状态下均质岩样与裂缝岩样复电阻率频散特性的区别.并重点研究了100 Hz、1 kHz和10 kHz下均质岩样以及不同裂缝宽度、密度、倾角岩样含水饱和度S_(W)与电阻增大率I_(R)、含水饱和度S_(W)与介电常数变化率Iε的变化关系.实验结果显示完全饱含水的情况下裂缝的出现,使得岩样的复电阻率实部降低,复电阻率虚部的幅值减小;不同频率(100 Hz、1 kHz和10 kHz)下I_(R)-S_(W)曲线发生分离.裂缝密度和裂缝倾角的增加,导致岩样的复电阻率实部降低,复电阻率虚部的幅值减小;并使得不同频率下的I_(R)-S_(W)和Iε-S_(W)分离程度变大.讨论了阿尔奇公式中饱和度指数n与系数b以及仿阿尔奇公式中介电饱和度指数n′与系数b′与裂缝参数的关系,说明在高含水饱和度时,导电与介电的幂指数规律基本一致.通过对裂缝性岩石上述参数的研究,为多频复电阻率测井仪的研发提供理论与实验支撑,进而提高裂缝性储层含气性识别以及定量评价含气饱和度的可靠性.

利用声成像测井数据实现岩石裂缝特征的自动识别

通过不同成像测井方法的对比，认为声成像测井是探测裂缝的最佳选择，根据小波分析和模糊模式识别理论，分析了条纹噪声产生的原因，建立了一个有效的提取条纹背景噪声的算法模型，从而排除了井壁图像中垂直分布的阴影对裂缝识别的干扰，实现了对岩石裂缝特征的自动识别和较精确的定量分析，对阿特拉斯的井周声波成像仪（CBIL）测井数据进行了有效的处理。

华北裂缝油藏岩石相对渗透率的计算

本文应用裂缝岩心资料以及将相对渗透率普遍方程引入裂缝—基质双重孔隙系统的方法,对华北裂缝油藏岩石的相对渗透率进行了计算。计算结果比华北油田提供的试验结果更能表达该油田裂缝岩石的特征。

利用声成像测井实现对岩石裂缝的自动识别及定量分析

对岩石裂缝的研究是石油工作者们非常关心的课题，并壁成像测井是研究岩石裂缝的有效手段，然而由于设备及数据处理技术的限制，目前对岩石裂缝只能进行人工识别做半定量分析。声像测井是探测裂的最佳选择，作者利用近期在数字图象处理方面取得的成果，了对岩石裂缝的自动识别，从而进行比较精确的定量分析。通过对阿特拉斯的ＣＢＩＬ数据进行处理给予验证。

岩石裂缝参数及裂缝容积和渗流性质的关系

根据模拟实验，通过数学的推导，提出一种编制裂缝渗透率指示图的方法。根据在已知裂缝参数条件下编制的这种指示图，可确定地层条件下液体渗流的主要的方向，即裂缝发育方向。

不同处理工艺下微生物对岩石裂缝加固效果影响

随着微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术在岩石裂缝修复领域研究的深入,该技术在实际工程中的应用也日渐广泛。为深入研究不同处理工艺条件、胶结液浓度对MICP技术加固岩石裂缝效果的影响,采用蠕动泵注浆和浸泡灌浆两种不同工艺对岩石裂缝加固进行室内试验,确定最优微生物加固岩石裂缝工艺。经试验得出最优的处理工艺条件参数,并在此基础上开展不同胶结液浓度(0.5、0.7和1.0 mol/L)条件下微生物浸泡灌浆加固岩石裂缝试验,进行胶结液浓度对加固效果影响的量化分析。结果表明:相同胶结液浓度条件下,蠕动泵注浆工艺和浸泡灌浆工艺加固岩石裂缝后界面抗剪强度分别为0.28和0.89 kPa,后者约为前者的3.2倍;浸泡灌浆处理工艺条件下胶结液浓度对加固后岩石试样界面抗剪强度影响显著,随着胶结液浓度的增大,加固与未加固裂缝界面黏聚力的比值呈线性增长。不同形状岩样的试验结果表明,圆柱体岩样加固后裂缝界面黏聚力增长速度要明显高于长方体岩样。

水力压裂岩石裂缝形态及形成扩展机理研究

在油气层改造过程中,水力压裂是油气水井增产增效的一种良好的措施,目前在国内得到了非常广泛的应用和较快的发展。本文立足水力压裂的应用现状,对水力压裂岩石裂缝形态及形成扩展机理进行了研究分析,希望对相关的工作者有所启示。

识别水力裂缝参数的曲线自动拟合法

本文对国外水力裂缝油藏的数学模型进行了改进和完善,并通过差分方法求解,绘制出样板曲线;改变了过去的手动曲线拟合为自动拟合,便于解释地下水力裂缝参数。

储层裂缝发育带的地震综合预测

裂缝发育带的准确预测对致密储层的勘探开发具有重要意义。裂缝发育带的多尺度性和岩性变化造成的多解性,增加了储层裂缝发育带的预测难度。文章综合地质、测井、地震等资料进行沉积相分析,预测了储层的空间展布;然后在储层分布区,利用反射强度、边缘检测、相干技术等叠后裂缝检测方法对宏观尺度裂缝发育带进行预测;基于GSM地区的宽方位三维P波地震数据,采用了适用于裂缝检测的分方位处理方法,获得了6个方位的高品质数据,然后利用P波频率属性的方位差异等叠前裂缝检测方法对相对小尺度定向裂缝发育带进行预测。叠前、叠后裂缝检测方法相结合,可以对储层的宏观和微观裂缝发育带作出较好预测,从而降低岩性变化造成的多解性。

四川盆地元坝地区长兴组礁滩相储层天然裂缝有效性评价

研究裂缝的有效性对认清储层类型和性质、明确储层渗流机制及确定合理的开发技术政策界限等都具有重要的意义。为此,以四川盆地东北部元坝地区上二叠统长兴组礁滩相储层为例,利用岩心、薄片、成像测井及生产动态等资料,在评价天然裂缝特征的基础上,对不同类型裂缝的有效性进行了研究,分析影响裂缝有效性的主要地质因素并阐明有效裂缝的开发意义。研究结果表明:(1)元坝地区长兴组碳酸盐岩储层主要发育构造裂缝和成岩裂缝,其中构造裂缝包括剪切裂缝和张性裂缝,成岩裂缝包括溶蚀缝、构造—溶蚀缝以及压溶缝;(2)高角度构造缝有效性最好,其次为水平缝,再次为斜交缝,压溶缝有效性最差;(3)构造裂缝中NW—SE向及近E—W向裂缝的有效性要好于NE—SW向裂缝;(4)裂缝形成时间越早,越容易被方解石或白云石充填而成为无效裂缝;(5)在油气充注之前或与之同时形成的裂缝易被有机质充填成为无效裂缝,在油气充注之后的晚期裂缝大多为有效裂缝,对储层贡献最大;(6)与现今地应力最大主应力方向近平行的裂缝张开度大,有效性好。结论认为,天然裂缝的充填特征和开度特征决定了裂缝是否有效,而有效裂缝的发育程度、裂缝分布及组合特征、缝洞的匹配关系等进一步决定了有效裂缝的开发意义;当有效裂缝较为发育且相互连通形成较大范围的裂缝网络,才能对储层中分散、孤立的孔隙和溶蚀缝洞起到较好的连通作用,极大地改善储层物性,使得气井获得高产。

塔中碳酸盐岩裂缝综合预测技术及应用

针对塔中地区碳酸盐岩裂缝具有形式复杂多变、多期成因、多期改造、多期充填的特点,应用相干体、应变量分析和数值模拟新技术对塔里木盆地塔中16-30井区奥陶系碳酸盐岩裂缝发育带进行了预测分析,认为在地震属性上低相干、高应变量及裂缝密度较高的区域为碳酸盐岩裂缝发育区。根据这三项新技术裂缝预测结果,结合测井资料和观察岩心裂缝特点,综合研究认为可将裂缝分为三期,裂缝发育带主要沿断裂和构造转折端的高应变区分布。该预测结果与塔中16-30井区多口实际钻井奥陶系碳酸盐岩岩心裂缝参数统计值相吻合,实钻多口高产油气流井均处于预测裂缝发育区,其应用结果表明裂缝综合预测结果较为可靠,可作为井位部署和储量计算的依据。

裂缝气藏物质平衡方程

在均质气藏物质平衡方程的推导过程中,假设之一是气藏的储层物性和流体物性是均匀分布的,对于基质和裂缝具有相似的储集能力的裂缝气藏,这个假设不再成立,由于裂缝的压缩性比基质要高,裂缝和基质的孔隙度值随压力的变化不相同,裂缝和基质中的束缚水饱和度也不相同,所以在裂缝气藏的物质平衡方程的建立过程中,必须考虑双孔隙系统,分别考虑裂缝和基质的储层物性和流体物性。据此推导了一种新的裂缝性气藏物质平衡方程,实例计算表明,采用该方程可有效计算气田储量,方法简单易行。

成像测井图像中的裂缝信息智能拾取方法

海相碳酸盐岩储层中,裂缝是重要的流体储集空间和油气运移通道,研究裂缝参数的智能拾取方法对有效评价碳酸盐岩储层具有重要的意义。成像测井数据经处理后可得到全井壁高分辨率的图像,而裂缝面与井筒的交线在图像上的形态特征呈现为单周期的正弦曲线,应用哈夫变换的点—线对偶性拾取图像中的裂缝角度等信息,可得到较好的处理结果。同时针对图像中待检测对象(正弦曲线)自身的特点,探讨了改进的哈夫变换算法,在不降低拾取精度的基础上,极大地提高了程序的运算速度,为快速、准确地评价裂缝性碳酸盐岩储层井壁的地质特征提供了技术支持。

裂缝型底水气藏水侵动态分析方法

对有水气藏水侵动态和储量核实的研究是气藏开发动态分析的基础工作,而针对裂缝型底水气藏相关分析方法的研究还较少,如何利用底水气藏的开发动态数据来研究水体性质及水侵动态,对底水气藏的开发后期实施有针对性的排水采气措施具有重要的实际意义。在参照底水气藏数学模型的基础上,结合针对边水气藏的AIF模型,运用水体影响函数理论,建立了底水驱AIF和压力动态分析模型,得到水体影响下的裂缝型底水气藏水侵动态分析方法,并引入非线性最优化法以获得气藏的水侵动态。利用VisualBasic语言编制气藏水侵动态分析程序,并依据一个实际典型裂缝型底水气藏——川南威远气田的生产数据进行了水侵动态验证分析。实例研究结果表明,该方法可以较为准确获得裂缝型底水气藏动态储量、水体性质和水侵动态,是裂缝型底水气藏水侵动态分析的好方法。

深层火山岩气藏储层裂缝发育程度评价

深层火山岩储层以裂缝—孔隙型为主,裂缝起着连通孔隙、改善储层渗流能力的作用。为此,以裂缝的测井响应机理为基础,采用FMI成像测井与常规测井有效结合的方法,分低阻储层和高阻致密层建立了深层火山岩裂缝发育程度的评价标准,对徐深气田多口井进行了单井解释和评价,并应用多属性相干分析和特征参数反演的方法预测了裂缝的平面分布。多种资料综合分析结果表明:针对火山岩储层特点建立的裂缝发育程度评价参数和评价标准是合理的,裂缝发育带受断裂和构造作用控制,在平面上呈条带状分布。研究结果形成了一套深层火山岩储层裂缝发育程度的评价技术,有助于提高储层产能预测精度、增强新井配产的可靠性、提高高产开发井部署的成功率。

裂缝性致密砂岩储层气体传质实验

致密砂岩储层天然气投产一般需要采取水力压裂等增产措施。由于天然气在产出过程中需要通过致密基块—天然裂缝—水力裂缝等多尺度介质,故而在渗流中存在多尺度效应,需要经过一系列串联耦合过程,其中任何一个环节都可能影响天然气的高效产出。为此,通过自行设计"串、并联"气体传质实验方法及装置,探讨了裂缝宽度、裂缝—基块的配置关系等对致密砂岩气体传质效率的影响。"并联"气体传质实验表明,裂缝宽度是影响气体传质效率的关键参数,相同数量级裂缝宽度的天然裂缝传质效率高于人工裂缝。裂缝—基块岩样"串联"气体传质实验表明,裂缝—基块多尺度配置关系中,裂缝—基块—裂缝的配置关系最优,气体传质效率最高。结论认为,合理开发致密砂岩气藏需贯彻"储层保护与改造并举"的方针,实现致密基块—天然裂缝—水力裂缝的合理配置,才能有效开发致密砂岩气藏。