基于注汞法的液冷花岗岩微观特性实验研究

在开采高温储层的过程中,微观特征变化重要影响深部热储层人工裂隙网络的建立。因此,研究该过程中微观特征的变化对深部地热能的安全高效开采具有重要意义。采用液体冷却(包括酸冷却和水冷却)处理高温花岗岩,模拟向高温储层注酸情况,以获取相应条件下的花岗岩试样。随后,使用扫描电子显微镜-能量散射谱(SEM-EDS)和高压注汞法对样品进行测试。SEM-EDS结果显示,水冷却几乎不会影响元素的组成,酸冷却导致氧、硅和金属元素减少。在两种情况下,都观察到了孔隙和裂缝的形成。此外,与水冷却相比,酸冷却的样品表面更加不平整、疏松和粗糙。注汞法测试结果显示,随着处理温度的升高,液冷花岗岩样品的孔隙率、孔隙体积和比表面积有增加,但分形维数呈相反的趋势。研究结果表明,与水冷却相比,酸冷却条件对花岗岩的腐蚀作用使各项参数的变化更加显著,在酸冷却过程中产生更多的孔隙,提供更好的运输空间,使孔隙结构的复杂性降低。在高温储层的地热能有效提取方面,酸冷却具有更大应用潜力。

冻土未冻水含量与其微结构相关试验分析研究

在既定负温下冻土中未冻水和固相冰的动态关系与其初始含水率密切相关,冻土中未冻水含量的改变直接影响了其微观结构的变化,加强不同初始含水率下冻土的未冻水含量与微观结构的定量关系研究对于揭示冻土特殊的物理力学性质具有重要的意义。本文利用新型冷冻扫描电镜对既定负温不同初始含水率(11.8%、23.1%、32.2%、42.2%、54.1%、64.2%、74.8%)下的冻结黏土进行微观结构测试,揭示了不同初始含水率下冻土微观结构的演化特征。同时,利用核磁共振技术测试不同初始含水率和不同温度下冻土的未冻水含量变化过程,探讨了既定负温下初始含水率对冻土未冻水含量与其微结构之间的定量关系。研究结果表明:冻结黏土含水率在液限范围内,随着初始含水率的增加,孔隙结构由集合物间孔隙向粒间孔隙发育,含水率超过液限后,随着初始含水率增加,超集合物间孔隙开始发育,并且在同一负温条件下,随着初始含水率的增加,孔隙分形维数和孔隙面积随之增大;对于高温冻土,随着初始含水率的增加,孔隙分形维数随未冻水含量的增加而增加,对于低温冻土,孔隙分形维数随未冻水含量的减少而增加;最后,建立了不同试验条件下冻土微观结构与其未冻水含量的经验方程,为揭示冻土特殊物理力学特性提供理论基础。

喇嘛甸油田高含水后期储集层孔隙结构特征

针对大庆喇嘛甸油田高含水后期低效、无效循环注水开发状况,利用恒速压汞和恒压压汞法研究了喇嘛甸油田储集层岩样水驱前后的孔隙结构特征。恒速压汞分析表明,岩样经过长期水驱后流体主要渗流通道喉道半径增大,对渗流的贡献率增加,水驱前后孔隙半径分布没有明显的变化,说明喇嘛甸油田储集层控制渗流特征的主要是喉道特征,而不是孔隙特征。恒压压汞分析表明,经过长期水驱后,喇嘛甸油田储集层砂岩孔喉尺寸明显变化,孔喉半径中值增大,最大孔喉半径增大,渗透能力增强;水驱后大孔喉数量增加,对应的分布频率、孔喉渗透率贡献率增加。两种方法均表明,岩样在长期水驱后孔喉增大,大孔喉是流体渗流的主要通道。

软土中结合水与固结、蠕变行为

采用宏观力学行为和微观结构定量分析相结合的方法,论文探讨了饱和软土中结合水对其固结、蠕变的影响。首先,采用SEM、压汞及最大吸水量等量测技术,对各级荷载下软土的孔隙级配进行了分析,并对淤泥土固结变形过程中微观结构变化特征进行定量研究,发现伴随着结构强度逐渐丧失和固结过程中不同类型孔隙水的排出,并对软土孔隙中的自由水及结合水进行了划分。其次,通过高压固结试验发现软土的固结过程明显存在两个阶段,前者主要与自由水有关,而后者则与结合水的行为有关。通过蠕变试验,分析了软土的黏滞系数η与结合水膜的厚度相关关系。

混凝土渗透性与微观结构关系的研究

根据混凝土的渗透性大小与其孔结构参数直接相关的观点 ,采用压汞试验测定了水化60d的水泥浆体孔结构和孔分布情况 ,并采用扫描电镜研究了混凝土的微观结构与形貌。结果表明 ,水胶比对混凝土的总孔隙率和孔径分布的影响都很大 ;掺入20 %的粉煤灰的混凝土的累积孔隙体积率有所减少 ,孔径分布偏向于凝胶孔 ,且其微观结构均匀密实 ,Ca(OH) 2 的晶粒含量较少。

水泥膨润土泥浆固结体渗透性与微观结构的关系

采用压汞试验测定了水泥-膨润土泥浆固结体的孔隙结构特征,通过室内渗透试验测定了固结体的渗透系数.在试验结果基础上,分析了水泥、膨润土用量及固结体微观孔隙特征参数与其渗透性之间的联系.研究结果表明:水泥-膨润土泥浆固结体的渗透性主要受其临界孔径的控制,临界孔径越小,抗渗性越好.其余孔隙结构特征参数与固结体的渗透特性关系不大.随着水泥、膨润土用量的增加,固结体的临界孔径会逐步减少,并且,水泥用量对临界孔径的影响比膨润土更显著.

大庆油区强碱三元复合驱后储层孔喉结构变化

为了了解强碱三元复合驱后储层孔喉结构变化规律,利用常规压汞、恒速压汞、扫描电镜和铸体薄片分析方法,对大庆油区强碱三元复合驱前、后岩样孔喉结构变化进行定性和定量研究。结果表明:强碱三元复合驱后颗粒边界经过强碱溶蚀呈锯齿状,颗粒去棱角化明显,长石溶蚀严重,同时能够观察到大量溶蚀孔隙,粘土矿物中大量的书架状高岭石被溶蚀,且在粘土矿物表面出现次生石英。白色云雾状垢沉淀充填在孔隙中造成孔喉结构发生变化,部分孔隙阻塞,使强碱三元复合驱后岩心喉道半径平均值均较水驱岩心下降6.528%,孔隙半径平均值下降3.360%,孔喉比分布范围更大,平均增加12.839%,最终含油饱和度较水驱岩心低,最终含油饱和度系数较小,且强碱损害前、后残余油饱和度和最终含油饱和度的变化率均随着岩心渗透率的增加而减小。强碱三元复合驱后渗透率级差由水驱的5.567增加到5.691,岩心非均质性增强使发生指进和窜流的可能性增大。强碱三元复合驱后的储层孔喉结构变差将极大地影响后续水驱和进一步提高采收率方法的实施,也使得薄差层的动用难度进一步增加。

高邮凹陷南断阶特低渗透油藏储层微观孔隙结构特征及分类评价

针对高邮凹陷南断阶特低渗透油藏储层物性较差、不同区块开发难易程度差异较大等问题,综合应用恒速压汞、核磁共振、离心实验及油水驱替等实验技术对储层微观孔隙结构、油水渗流机理及核磁共振可动流体百分数等进行了系统研究,并根据五元分类系数法对不同区块进行了储层评价和分类优选。结果表明,南断阶特低渗透油藏泰州组储层物性优于阜宁组,不同渗透率储层喉道发育特征差异较大而孔道分布特征基本相同,渗透率越小则微孔隙越发育;储层主流喉道半径与渗透率之间具有较好的指数关系。泰州组和阜宁组储层可动流体百分数平均值分别为67.2%和32.9%,阜宁组可动流体百分数从大到小依次为陈2、竹墩、许庄、方巷和徐31区块。水驱过程中油相渗透率随含水饱和度的增加而急剧减小,但水相渗透率增加幅度很小,水驱油效率平均值为54.1%;水驱后储层较大孔隙空间仍含有一定量残余油,而微小孔隙中的原油基本未被驱替出来。研究区特低渗透油藏不同区块储层开发难易程度从低到高依次为:竹墩区块泰州组,陈2、许庄、竹墩、方巷和徐31区块阜宁组。

渤海岐口油田低阻油气层饱和度解释模型研究

孙建孟王景花等：渤海岐口油田低阻油气层饱和度解释模型研究，测井技术，１９９６（４）２０，２３９～２４３。以渤海峡口油田一口关键井为研究目标，其特点是水层高阻，油气层低阻，油水层电阻率十分接近，电阻率曲线上二者几乎没有差别，造成油水层解释困难。根据各种岩心分析资料和测井曲线提出了＂双孔隙水＂模型。应用该模型得到的饱和度计算结果与试油资料、压汞资料吻合较好。该模型可推广应用到其它类型的低阻油气层。

碱激发地聚物固化盐渍土微观结构研究

碱激发地聚物胶凝材料能够有效固化硫酸盐渍土的根本机理在于改善固化土的微观结构。通过对比试验研究水玻璃、石灰粉煤灰和水玻璃石灰粉煤灰固化盐渍土的无侧限抗压强度和微观结构,阐述了水玻璃碱激发粉煤灰地聚物固化盐渍土微观结构效应。试验结果表明:石灰粉煤灰能够改善盐渍土颗粒级配,缩小孔径范围,降低孔隙体积,进而提高抗压强度;水玻璃能够胶结土颗粒成为团聚体,减小孔隙率和孔隙体积,其抗压强度受浓度影响较大;水玻璃石灰粉煤灰的孔隙特征不是最佳,但由于碱激发地聚物生成的水化凝胶物质填充了粒间孔隙,改善了颗粒胶结状况,抗压强度最高;碱激发地聚物固化盐渍土效果受碱激发反应程度的影响,反应程度越高,固化效果越好。

流纹岩类储层压汞毛管压力曲线测定和应用

压汞法是测定流纹岩类火山岩储层毛管压力曲线的有效方法之一。介绍压汞法测定毛管压力曲线的基本原理和实验方法,重点对SP气田流纹岩类火山岩储层压汞毛管压力曲线及孔隙结构进行了详细分析,气田流纹岩的压汞毛管压力曲线可以分为三种类型。从孔隙结构来看,由于流纹岩以原生气孔为主,孔喉比很大并且孔隙大小分布不均匀,非均质严重,退汞效率较低,气水过渡带很宽。对孔隙结构特征参数进行对比分析,储集性能好的样品与储集性能差的样品具有很大的差异。压汞毛管压力曲线还可以确定J(Sw)函数、岩石的绝对渗透率、以及渗透率贡献值。

延长气田延气2井区山2段微观孔隙结构特征及其对气水渗流规律的影响

储层微观孔隙结构特征控制着气水渗流特征,影响着气井的生产能力。延气2井区山2段砂岩储层气井产量差异明显,微观孔隙结构和气水渗流特征复杂。通过铸体薄片、扫描电镜、高压压汞、气水相渗等实验,对山2段储层的孔隙类型、孔隙组合类型、孔隙结构特征和气水两相渗流特征进行了描述,并在此基础上对影响气水相渗特征的因素进行了探讨。储层的孔隙类型主要为粒间孔、岩屑溶孔、晶间孔。根据毛管压力曲线形态特征,结合排驱压力、孔喉分选性、进汞饱和度、中值压力等参数,将研究区毛管压力分为四类:粒间孔类,粒间孔-岩屑溶孔类,岩屑溶孔-晶间微孔类和晶间微孔-微裂缝类;4类孔隙结构有着不同的气水渗流规律,应采取不同的开发策略。

大港深层低渗油藏孔隙结构特征及动用潜力评价

基于大港深层低渗储层岩样,开展恒速压汞、纳米CT、高速离心和核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)实验,研究储层孔隙结构特征及动用潜力。研究结果表明:1)喉道发育的好差与渗透率呈较好的正相关性,渗透率较大时,喉道半径、喉道体积均较大,喉道个数较多,喉道发育较好,反之亦然。2)渗透率大于3 mD储层有效喉道半径大于2μm,喉道半径和体积较大,喉道个数较多,微米孔喉占比约为40%。3)渗透率小于1 mD储层有效喉道半径和体积均明显小于其他储层,喉道个数最少,微米孔喉占比小于20%,喉道发育程度最低。4)纳米CT表明,渗透率大于3 mD储层局部发育联通性较好的大喉道,渗透率小于1 mD储层的孔喉尺寸较小,联通性差;渗透率大于3 mD储层平均喉道半径和喉道体积分别为3.61μm和61.56×10^(6)μm^(3),远高于渗透率为1 mD以下储层。5)渗透率大于3 mD储层的可动流体高,微米喉道控制占比接近40%,开发潜力较大;渗透率为1~3 mD储层可动流体大于50%,微米喉道控制占比大于20%;渗透率为0.5~1 mD储层微米喉道控制占比约为10%;渗透率小于0.5 mD储层总可动流体低,且主要被亚微米、纳米喉道控制,储层开发潜力较差,且开发难度较大。6)渗透率大于3 mD储层微米孔喉占比接近40%,渗透率为3 mD时岩心T2谱左右峰比例相当,亚微米以上喉道控制的可动流体量大于50%,渗透率为3 mD可以作为目标油藏水驱动用的渗透率界限;渗透率小于1 mD储层微米喉道占比很低,可动流体量很少,常规水驱不能实现油藏的有效动用,需探索其他开发方式进行开发。

陕西渭北黄土浸水饱和前后孔隙变化规律

为探求天然黄土浸水饱和前后孔隙变化的规律,以天然及浸水饱和后的陕西渭北黄土为例,分别进行压汞试验、扫描电镜试验、粒度分析试验,研究了原状黄土的微观结构及浸水饱和前后孔隙变化特性。结果表明,天然及浸水饱和两种状态土体均含有大量椭圆状颗粒,其点接触为颗粒间连接的主要形式,同时也存在微胶结形式,架空孔隙存于土体内部,并伴有镶嵌孔隙;浸水饱和后由于水的溶解作用等原因,黄土孔隙体积、比表面积均大于天然黄土;同时探讨了黄土在不同状态下的孔隙特性,进一步揭示了孔隙变化与湿陷性的关系。

偏高岭土、硅灰复掺对水泥混凝土强度与微观结构影响研究

采用纯水泥混凝土为基准参照,研究偏高岭土、硅灰、水泥不同比例复掺对水泥混凝土强度、孔隙结构及孔径分布、微观结构形貌的影响。结果表明,对比纯水泥混凝土,内掺入10%硅灰的水泥混凝土抗压强度提高了66.8%、抗折强度提高50%;且大幅度减小了混凝土的孔隙率、平均孔隙直径、最可几孔径、临界孔径,孔隙结构与孔径分布明显改善。当硅灰和偏高岭土分别按10%内掺到水泥混凝土中,抗压强度增加了96.9%,抗折强度增加了57.9%,无害孔和少害孔的比例进一步提高,水化产物结构非常致密,孔隙极小,水泥混凝土抗压强度、抗折强度最大。

松辽盆地北部安达凹陷中基性火山岩储层孔隙结构及渗流机理研究

松辽盆地北部安达凹陷白垩系下统营城组中基性火山岩储层渗流机理复杂。为高效合理开发此类天然气藏,应用恒速压汞、核磁共振、CT、相渗等多种岩心实验分析技术,综合描述中基性火山岩储层孔隙结构特征,按实验参数特征划分孔喉类型,对之进行分类评价;通过气水相渗实验解析水锁现象,并结合单井产能对比提出开发调整建议。研究结果表明:(1)安达凹陷中基性火山岩储层孔隙结构大体可划分为3类,其中Ⅰ类粗喉型较少,主要以Ⅱ类细喉型和Ⅲ类微喉型为主,表现为孔喉发育差、分布不均,裂缝不发育、连通性差,排驱压力高,这类储层整体储集性能差,直井稳产能力差,建议采用水平井开发及配备大型缝网压裂改造;(2)岩心内部气水两相渗流区窄,气驱水效率低,开发后期底水进入储层后极易形成水锁现象,需合理控制生产压差和产气量,最大范围内延长单井的无水采气期。

注热蒸汽后的煤体微观孔裂隙演化规律

我国煤层瓦斯赋存具有强吸附、低渗透、微孔隙的特点,注热蒸汽开采作为一种新的增加瓦斯抽采率的方法,存在的热蒸汽作用于煤体后的瓦斯解吸、孔隙结构改变等一些基础问题仍未探讨。为了揭示热蒸汽对煤体孔裂隙结构的影响作用,使用高温热蒸汽对煤样进行处理,并借助扫描电镜、压汞法和核磁共振测试手段探讨了热处理前后煤样的孔裂隙演化规律。试验结果表明:热蒸汽作用后的煤体孔隙结构演化归结为4种基本模式,分别为孔隙扩张模式、孔隙连通模式、孔隙破裂模式和裂隙贯通模式。热蒸汽处理后,2种煤样进退汞差值均变大,总孔容、渗透率、孔隙率和平均孔径得到了显著提升;表明蒸汽作用后煤开放孔变多,闭合孔和半闭合孔减少,T2谱中的波峰P1、P2和弛豫时间、整体峰谱面积均有显著提高,表明蒸汽作用后煤孔隙结构受热效应、水蒸气疏孔的影响,孔隙由中小孔向中大孔转变,孔裂隙连通性增加。原有的孔隙得到了进一步发育,孔隙结构的改变能促进煤体的扩孔增渗,最终有利于瓦斯在煤体内的解吸与渗流。对于注热增渗等技术的的进一步发展具有较好的基础作用,研究内容为下一步蒸汽作用后瓦斯解吸研究有很好的指导作用,为注热蒸汽提高煤层渗透率,进而提高煤层气抽采率提供了依据。

砂岩微观孔隙结构类型及其对含水层富水性的影响——以柠条塔井田为例

砂岩的微观孔隙结构特征决定了砂岩含水层的富水性、渗透性,砂岩含水层富水性预测是矿井防治水必须首先研究与解决的重要问题。以陕北侏罗纪煤田柠条塔煤矿为例,分别采集直罗组3块、延安组4块不同岩性典型砂岩样品,通过运用普通薄片、铸体薄片、高压压汞、核磁共振等实验测试技术,结合Matlab图像分析功能,研究了不同时代地层、不同岩性砂岩微观孔隙特征,联合高压压汞与核磁共振法获得孔喉半径分布,综合砂岩微观孔隙结构测试结果,将孔隙结构按照孔喉大小、分布及连通性的好坏依次划分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ3种类型,对比钻孔抽水试验成果的钻孔单位涌水量,分析了砂岩微观孔隙结构与富水性之间存在的关系。研究结果表明:Ⅰ类孔隙结构较Ⅱ,Ⅲ类孔隙结构的粗粒与中粒砂岩比例高、排驱压力小、T2谱主峰的位置靠后;高压压汞与核磁共振所得孔隙半径分布基本一致;相同地层时代相同岩性条件下,风化程度越强,富水性越强;相同地层时代不同岩性条件下,粗、中粒砂岩较粉砂岩富水性强;不同地层时代相同岩性条件下,直罗组微观孔隙结构较好的Ⅰ类孔隙结构富水性强于延安组微观孔隙结构较差的Ⅱ类孔隙结构。

贵州凤冈地区龙马溪组黑色页岩孔隙特征

对贵州凤冈地区龙马溪组黑色页岩进行了野外实地调研和系统采样,利用扫描电镜、高压压汞、低温液氮吸附和二氧化碳吸附等方法对所采样品进行了实验测试。结果表明,目的层储集空间以晶间孔、粒间孔、溶蚀孔和微裂隙为主,孔径多在1~10μm,少数达10~20μm;压汞法测得主体孔径为5~800 nm,大于5 nm的孔径占90%以上,比表面积和孔体积分别为2.12 m2/g和0.012 8 m L/g,孔隙度为2.78%;低温液氮吸附和二氧化碳吸附试验得出的比表面积分别为12.8 m2/g和8.78 m2/g,孔体积分别为0.011 2 m L/g和0.002 5 m L/g,孔径分别为4.67 nm和0.495 nm.分析实验结果得出,目的层孔隙系统发育较为完善,且连通性好,同时具有较高的孔隙度,较大的比表面积和孔体积,有利于气体的吸附、运移和储集,是较好的储集层。

基于压汞法的彬长矿区直罗组砂岩孔喉分区

为研究彬长矿区直罗组砂岩的孔喉大小及占比特征,通过压汞实验的方法研究了进汞压力对应的不同孔喉大小和分布,用以划分出不同孔喉区间、定量化描述孔喉占孔隙体积的百分比。结果表明:彬长矿区直罗组砂岩孔喉较发育,数量多,连通性好,但在垂向上的均质性较差,大孔喉占孔喉体积的0.69%,中孔喉占孔喉体积的34.43%,小孔喉及微孔喉分别占孔喉体积的38.68%、24.91%;中、小孔喉占孔隙体积的73.11%,是砂岩含水层主要的渗流通道,在很大程度上决定着砂岩的渗透率。