适用复杂孔隙结构地层消除背景导电饱和度模型

消除背景导电饱和度模型以电流通过导电流体饱和的非导体孔隙岩石时只有一部分孔隙空间参与电流流动为理论基础,考虑了背景电阻率、孔隙结构及不导电孔隙度等因素.在复杂岩性地层饱和度计算中见到了好的应用效果.但是对复杂孔隙结构地层,尤其是在裂缝孔隙型地层中不导电孔隙度会随着孔隙结构的变化而变化,采用均质模型中固定不导电孔隙度参数...     

通过观察岩心和数字模拟 利用电成像识别裂缝

电成像测井可用于评价地下地层的特征，变化和分布，其图像可以描述沉积特征，可为沉积模型输入资料，描述和量化裂缝产状和走向，判断和区别崩落和诱导裂缝，依据孔隙度和渗透率的变化（以岩心校正）指示地层的局部变化和非均质性。与此同时，实验室研究加深了对岩心的岩石物理特性变化的认识，尽管基于视觉观察的地层描述地层学的描述往往与石油物理参数不尽相同，但是这些变化通常与小级别沉积（沉积或成岩作用）和构造（总几何和应力关系）相关。我们已能在实验室进行沉积构造得到的成像，且把岩心由成像与孔隙度，渗透率以及颗粒大小和胶结速度联系起来，最近，我们已经采用井下电成像相似的原理来对岩心的裂缝进行电成像，其结果证明可以对饱含水的岩心裂缝的导电性进行成像，这些裂缝从测量平面到岩心外表面是电性相连的，对井下电成像仪的数字模拟结果表明，电性响应和裂缝的深度与开口度有关，实验室中的裂缝性岩心的原始实验结果与数字模拟结果吻合，开口度增大，流入裂缝的流体越多，然而，电极的尺寸有限，意味着这种技术在理论上不能区分邻近电极的裂缝是一条还是成组的，单从静态电成像来确定裂缝是开口的还是闭合的是不可能的，然而，通过对沉积岩的研究，我们证实了将不同电阻率的示踪流体通过饱和流体，能够分辨体通过岩心的路径，把这种技术应用到裂缝性岩心的研究中，可探测开口和闭合裂缝，识别应力对裂缝压缩性的影响。     

NMR泥浆测井技术在中国的应用

核磁共振（NMR）泥浆测井技术已经被广泛应用于中国各油田．并成功解决了许多关键性的问题，比如，岩屑低信噪比、井场储层特征、快速地层评价和传统岩心测量需要很长的样品准备时间。这项技术实现了储层岩石物理分析从实验室到井场的转变和岩样分析从传统岩心到小岩屑、井壁岩心和地层流体的拓展。通过NMR泥浆测井技术测量得到的微小岩屑的地层岩石物理性质包括总孔隙度、有效孔隙度、绝对渗透率、最小和最大渗透率、束缚水饱和度（流体）Swire自由水（流体）饱和度、含油饱和度等．实验室运用中,它能提供大多数标准的NMR岩石物理参数。另外．NMR泥浆测井具有许多优点．例如．采样数量少、分析时间短、低成本、非破坏性、从单样中获取多个参数、高精度、优良的可重复性以及随钻测量和分析。它是测井标定低廉的替代品．甚至当从电缆仪器中很难获取NMR测井曲线时．它都可能代替。 从井场岩屑、岩栓和井壁岩心中我们利用NMR泥浆测井技术通过快速、精确地分析如孔隙度、渗透率、FFI、BVI、含油饱和度等岩石物理参数能有效地评价地层岩石物理特性、储量和孔隙流体体积。然后为现场钻井、完井决策提供有价值的、关键性的信息。近年来，NMR泥浆测井系统已测量了成千上万的岩屑和岩样，并且此技术在岩石物理评价、孔隙结构评价、孔隙流体特征评价、测试层确定以及地层压力评价方面已取得了良好的应用效果。在中国的六个油田中，这项技术已经融进了泥浆测井工业中。     

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。     

基于核磁共振T_2谱集中度的低孔隙度低渗透率储层饱和度参数研究

歧口凹陷中深层低孔隙度低渗透率储层沉积环境和成岩作用的复杂性导致孔隙结构复杂,储层非均质性强,常规实验室得到的不同岩样的m、n值均存在明显差异,其中m变化范围为1.0~2.5,n变化范围为1~6,区域平均m、n值已经满足不了低孔隙度低渗透率储层饱和度评价。综合分析300余块次岩样的岩电参数发现,岩样m、n值受孔隙度、地层水电阻率、孔隙结构特征形态等因素共同制约。提出核磁共振T_2谱集中度概念反映微观孔隙结构分布形态,分不同地层水电阻率范围,建立利用核磁共振T_2谱集中度计算饱和度关键参数m、n的解释模型,获得连续的、反映储层物性变化的m、n值,有效提高了m、n参数计算准确性,m值相对误差降低到2.1%,n值相对误差降低到7.23%。将该研究成果应用于生产实践,取得了很好的效果。     

全直径岩心孔渗分析技术

全直径岩心分析是从储集层中取出整段岩心进行物性分析检测。由于特殊的非均质储集层在溶孔、裂缝发育段进行取样时,尤其是在大溶孔、网状缝或延伸大的裂缝处取小岩样时易于破碎,所取岩样往往不能准确反映某深度点整个井眼的孔隙发育情况;而且,对孔隙欠发育且连通性较差的严重非均质地层,小岩样往往仅反映微小的局部地层,不能反映所对应深度的真实情况。为此,开展了全直径岩心分析技术的研究,详细介绍孔隙度、渗透率监测分析原理以及测量实验的操作步骤,进行了全直径岩心孔隙度、垂向和侧向渗透率、克氏渗透率的实验。经实例效果检验结果表明,通过全直径岩心分析获得的孔隙度、渗透率数据更合理准确,可提高缝洞、溶洞型非均质储集层物性参数的精度,从而为非均质储集层的油气层开发提供更为可靠的依据。     

非导电泥浆中的井眼成像：精度、探测深度和各向异性影响

EARTH成像仪能在非导电泥浆中进行微电阻率成像。该成像工具以电容耦合技术为基础，已经成功地用于许多油田。本文的目标是介绍该测井仪的三个主要特点：(1)分辨率，(2)探测深度，(3)亚分辨率各向异性(subresolution anisotropy)对仪器的影响。研究表明，EARTH成像测井仪能够检测厚度为0．1英寸(2．5毫米)的薄层；能同时精确地识别0．7英寸(18毫米)地层厚度及其电阻率，或更厚地层(沿着井眼轴线方向测量)；它有解析薄层的能力但不能确定实际电阻率；在10：1的电阻率对比度下，可识别0．3英寸(7．6毫米)厚薄层。成像测井仪的探测深度依赖于地层厚度，大约是层厚的平方根的一半。对厚度5英寸(13厘米)以上的地层，探测深度远大于1英寸(25毫米)。测井仪的平均电直径(electrical diameter)比井径大大约0．2英寸(5毫米)。最大的电直径比井径大0．4英寸(10毫米)。对各种可能的倾斜地层，有平均电直径时，倾角修正值小于1度。数值模拟和墨西哥湾数据集表明，EARTH成像测井仪由于亚分辨率薄层(sub-resolution lantinate)而不能解析地层非均质性。该测井仪主要辨认平行于细纹理状地层的水平电阻率，并且层的相对倾角小。相反，长源距多分量感应仪器测量体积地层非均质性，包括精细分辨率和亚分辨率两种各向异性。因此对薄储集层，多分量感应测量比油基泥浆电阻率成像仪器可提供关于各向异性的更完整的资料。     

裂缝性储层电成像测井孔隙度定量评价方法研究

根据双孔介质孔隙解释模型概念,建立计算裂缝性储集层孔隙度参数(总孔隙度、基质孔隙度、孔洞孔隙度、裂缝孔隙度)的系统方法,为裂缝性储集层解释及储集类型的划分提供了新的思路.在双孔介质储层中,利用电成像测井资料定量分析储层孔隙度,确定储层孔隙类型;在利用电成像资料处理和评价裂缝性储层时,要结合常规测井资料,充分发挥常规测井探测深度深、电阻率成像测井分辨率高的特点来准确评价裂缝性储层.     

线圈法岩心复电阻率扫频测量系统研究

为了研究不同测量方法所测得的岩石电阻率或电导率的异同及关系 ,在实验室内研制了线圈法岩样复电阻率扫频测量系统 ,用该系统可以测量岩心复电阻率并与常规的电极法进行比较分析 ,给出两种不同测量方法所测值的异同 ,进而建立对应关系 ,解决归一化问题。同时也为今后复电阻率频谱测井方法和仪器的研究提供实验依据。主要介绍该测量系统的研制过程 ,包括测量信号的理论计算考察、样品设计、线圈系的优选、直耦消除、系统标定以及样品的测量等内容。研究结果表明 ,在室内用线圈法测量岩心复电阻率是可行的 ,而且被测信号幅度和相位均与岩石的电阻率有很好的对应关系 ,可用来探测岩石中地层水的饱和度。     

碳酸盐岩孔隙空间三维成像及描述：单相和两相流体

岩石中流体的储存和流动能力取决于孔隙体积、结构及其连通性。碳酸盐岩自身的各向异性是在一系列的沉积和成岩作用下形成的。因为碳酸盐岩的孔隙大小变化有几个数量级，孔隙的连通性不同，从而大大影响其流动性，描述碳酸盐岩储层就特别困难。例如，在一个基质孔隙系统中，独立的孔洞可以增加孔隙度但不增加渗透率，由于孔洞已被堵死导致其剩余油饱和度高。连通的孔洞系统对渗透率的影响很大，获得较高的采收率。 本文利用的是从露头和储层中所取的碳酸盐岩岩心，用微型计算机X照相（micro computed Tomography，简写为uCT）进行三维成像。不同岩心的空间孔隙形态具有不同的布局和连通性。低分辨率成像（采样尺寸大）可以用于判断（不连通的）孔洞孔隙的大小、形状及空间分布。高分辨率成像（分辨率小于21um）能够进行三维晶粒间的孔隙度探测。通过uCT差异对比技术可以在微观孔隙度上进行区域性的描述。对岩心成像的实验室MICP测量值和基于成像的MICP模拟值具有很好的一致性。这个结果表明成像方法可以用于解决跨越几个数量级的孔洞、大孔隙、微孔隙的空间分布问题。 在数字成像资料中已经采用单相流体的高分辨率数值模拟和溶质传递技术。结果表明，在多数情况下，少量的主要通道决定了岩心的渗透率。通过三维可视化技术、局部流体速度测量值及溶质传输结果中描述了流场中微孔隙度的规律。 经成像技术得出的孔网模型说明在碳酸盐岩样中观察到的孔隙结构和形态有很大的变化，其孔网的外观及定量参数都有很大的差异。两相残余流体饱和度在很大程度上取决于孔网的布局和结构，在实验室测定的碎屑岩和碳酸盐岩的残余油饱和度和数值模拟的结果有很好的一致性。结果表明，在按岩心描述参数、孔隙度、渗透率、MICP和相对渗透率分类时，不同的岩心的岩石物理性质是不同的。三维成像和分析有助于把不同的岩石分类方法结合起来。     

数字岩心实验室：根据三维成像分析油藏岩心碎片

已经利用高分辨率X射线的微计算层析成像设备(微CT)分析了大量岩心塞样品。该设备包括一个能够采集三维成像的系统，该系统在直径为6厘米的岩心塞样品上的成像是由2000^3体元(voxel)^1组成，分辨率可小至2微米。分析的岩心包括各种砂岩样品和一种碳酸盐岩心。这些岩心的孔隙大小、粒径、孔隙度、渗透率和矿物学成分分布范围广。直接处理数字化的层析图像所得到计算结果可为某个孔隙范围的渗透率和排泄毛细管压力，这些数据可以由单个岩心塞计算出来。对比同一岩心材料下的渗透率与排泄毛细管压力计算值和常规实验室测量值，结果吻合一致。这就证明，层析成像具有用不适宜于实验室试验的岩心材料(例如，井壁取心或受损岩心和钻屑)来预测岩石物理特性的能力，以及数字化图像与数值计算相结合来预测岩石性质、导出具体岩石岩性相关性的可行性。核磁共振弛豫响应是从数字成像计算得到的，用测井平均弛豫时间去估计与核磁共振响应有关的长度尺度。我们还直接根据孔隙体积-表面积比和临界孔道直径测定长度尺度，临界孔道直径与水银孔率法测量值有联系。讨论了这两个长度尺度之间的差异，也根据层析成像计算了地层因素。给出了基于沉积岩三维数字化图像的流体渗透率与地层因素及各种孔径参数的经验关系式。在使用最可靠的毛细管压力测量值得到的渗透率参数时，全部关系式运行良好。我们讨论了将该方法拓展到各种岩石物理性质。尤其是要把模拟数据校准到实验室同一岩心的测量值。这一进展将导致更系统地研究行业内通常使用的各种假设、解释和分析方法，得到岩石物理性质和测井测量值间的更好相互关系。     

一种根据岩屑估算束缚水饱和度实验室方法

在低含水饱和度地层中，岩石孔隙空间中的水在压力上是不连续的且是不可动的。我们称这时的含水饱和度水平为束缚水饱和度。目前实验室用多孔板排替技术及离心技术测量岩样残余含水饱和度，这种束缚水饱和度的大小在地层评价中是非常重要的。我们研究了一种测量岩心干燥速率确定束缚水饱和度的实验室测量替换技术，这种技术可用于任意大小的岩样（从全直径岩心到小岩屑）。对饱含水的岩心样品干燥时，其开始时的干燥速率是一个常数，     

核磁共振录井技术快速测定岩样物性的方法

该文从核磁共振录井的测量机理入手，阐述了岩样T2谱的形态主要受岩性、孔喉大小及孔隙流体性质的影响及关系。以国外核磁共振(NMR)仪器为例，介绍了有效孔隙度的求取、渗透率评价模型、可动、束缚流体饱和度、有效含油饱和度等的计算公式。介绍了岩样原始含油饱和度的测量方法，对样品的处理、检测流程作了分析。文章认为该技术不仅适用于碎屑岩，在碳酸盐岩地层也有效，测量的孔隙度与常规分析相对误差≤10％，是应该大力推广的新技术。     

过套管地层电阻率测量的最新进展

一种新的过套管地层电阻率测量仪器已经研制成功，这种仪器向套管发射强电流，套管对地层产生很小的漏电流，用一排电极紧贴套管测量漏电流，进而确定套管外地层的电阻率，这种仪器适用了产出井，注井和监视井，把测得的数据与裸眼井电阻率进行对比，现场测试证实这种测量方法具有重复性，且与钻井时测得的地层电阻率有对比性，测试数据清晰地分辨出枯竭层与未动层，因为把过套管和裸眼电阻率曲线组合后很容易解释，所以这种过套管地层电阻率测试已被广泛接受，这种新仪器主要用于以下几个方面，低孔隙度或低含盐地层的监测，对井况不稳定的地层进行评价却又不能进行裸眼测试的情况，识别窜槽等。为了更好地了解此仪器在不同环境下的性能，以及在腐蚀套管中的电接触质量，本文在提供各种模型下的测量结果和现场各种类型井的测量结果的同时，也从理论上进行分析。     

基于全直径岩心CT扫描技术的三元复合驱后微观孔隙结构特征

采用CT扫描技术对5块全直径天然岩心进行微观孔隙结构定量化研究,直观展示了不同类型砂体不同物性特征的岩石三维微观孔隙结构参数,结合驱替实验开展"双胞胎"岩样水驱、三元复合驱微观孔隙结构参数变化规律研究。结果表明:全直径岩心CT扫描是研究微观孔隙结构的有效手段,岩心扫描切片可以有效地反映砂体内部的层理及孔隙分布特征;随着孔隙度降低,岩心孔隙直径和喉道直径依次减小,孔喉比依次增大,配位数依次减小;水驱和三元复合驱对储层孔隙结构变化均具有积极影响,随驱替倍数的增加,孔喉半径、配位数与面孔率增加,孔喉比降低,后续水驱阶段的三元复合驱岩样微观孔隙结构更为复杂;相同驱替倍数条件下,聚合物驱对储层结构的改变程度明显高于水驱。     

带驱替线圈法全直径岩心电参数测量系统

为了解决岩石物理试验中用电极法测量小岩心电参数精度小和不能真实全面反映地层实际信息的问题,目前常用的解决方法是线圈法测量全直径岩心。设计了带驱替全直径岩心电参数测量系统,通过改变岩心夹持器的结构,将发射和接收线圈置于岩心的两侧,利用电磁波传播原理测量岩心电参数。此外,该系统中加上了温度控制单元、压力控制单元等,不仅可以解决传统线圈法全直径岩心测量系统中由于岩心中空不能完成驱替试验改变岩心含水饱和度的弊端,还可以模拟地层的高温高压环境,来测量岩心的电参数,测量的数据更能真实反映地下岩石的性质。     

模拟地层高温高压条件的岩样复电阻测量系统

电阻率测量广泛地应用于实际测井和实验室研究中，以确定孔隙度和含水饱和度。介绍了自行研制的在模拟地层的高温高压条件下测量岩样电阻的实验装置，该装置与阻抗分析仪及微机组成了高温下岩样民阻的动态测量系统。该系统能快速、准确地自动测量，存储数据，不仅能用于常规的实验室电阻率测量，还可以用地模拟不淹过程的实验室驱替测量，对油田岩样的实测结果表明，该系统达到了设计要求。     

碳酸盐岩储层孔隙胶结指数m变化规律及理论研究

通过分析塔中地区奥陶系大量碳酸盐岩岩电实验发现：塔中奥陶系碳酸盐岩孔隙胶结指数m值随孔隙度的增大而增大，且这种增大的趋势随着孔隙度的增大而逐渐变缓。结合岩电实验，从理论上研究了这一现象，并研究碳酸盐岩孔隙结构参数对m值的影响规律：m值的大小与岩样中孔洞形状有关，沿电流方向的孔洞长轴越长，m值越小；裂缝有效宽度越宽、喉道直径越大，m值越小；孔隙度相同的情况下，由裂缝沟通的孔洞较孔喉沟通的孔洞m值要小。     

砾岩地层电阻率与孔隙度和孔隙形状关系数值模拟

砾岩储层岩性复杂,电阻率测井响应受岩石骨架和孔隙结构影响严重。建立各向异性砾岩地层模型,研究恒定电场中砾岩地层电阻率的三维数值计算方法及复杂砾岩地层模型网格剖分方法,分析各向异性砾岩地层中的电流分布,揭示了砾岩地层电阻率与孔隙度和孔隙形状的关系,给出了由地层因素和孔隙度数值拟合后确定各向异性砾岩地层岩性参数的方法,为砾岩油藏的评价和解释提供依据,扩展对各向异性的认识。     

分形理论在油层物理学中的应用

对压汞喉道半径与渗透率贡献值分布频率、退汞孔隙半径与退汞饱和度分布频率、岩样孔隙度与地层因素分布频率以及油、水相对渗透率与水饱和度分布频率的相关性分别进行了分形研究。结果表明:测量标尺与测量对象的相关系数均满足α为0.01时所需要的相关系数r值,分形性良好。砂岩岩心不仅孔隙结构具有分形特征,而且油、水在岩石内部渗流过程中岩电特性曲线和油、水相对渗透率曲线也具有分形特征。研究中所论及的分形维数与岩样均质系数相关性良好,它们均可以作为反映岩心均质程度的特征参数。