石灰岩颗粒酸溶蚀前后表面结构的分形特征

将地层取芯石灰岩样捣碎、筛析、酸溶蚀、测比表面,根据分形理论分析实验结果。在一定条件下,石灰岩颗粒酸溶蚀前后的表面结构具有分形特征,表面不规则性的复杂程度可借表面分维大小加以定量描述。对于给定的石灰岩颗粒,酸溶蚀导致表面分维值增加。     

粗糙颗粒碳酸盐岩三维酸蚀分形数学模型

酸化压裂作为碳酸盐岩油气藏的重要增产措施,其增产效果与酸岩反应过程有密切联系。前人的酸岩反应数学模型未考虑岩石颗粒表面的分形特征和酸液对岩石颗粒的三维溶蚀,与实际酸岩反应过程存在明显差异。首先运用分形几何方法对粗糙颗粒的面积、体积等形状特征量进行规范表征,然后以化学反应动力学、传质理论为基础,建立岩石颗粒三维酸蚀分形数学模型,进而分析完全溶蚀时间、溶蚀率等反应特征参数的变化趋势。研究表明:碳酸盐岩颗粒表面分形维数对颗粒完全溶蚀时间的影响很显著,而且分形维数越高,完全溶蚀时间越长;溶蚀时间并非随着颗粒当量半径、氢离子主体量含量增加而单调递增或递减;当相对反应时间一定时,分形维数越高,颗粒溶蚀率越高。     

岩矿颗粒酸溶蚀反应分形模型初探

岩石矿物颗粒的酸溶蚀是油气井酸化增产技术中的重要问题。本文针对受扩散传质控制和表面反应控制时的酸岩反应情形,通过将当代数学新理论-分形几何学引入酸岩非均相反应系统,提出了酸岩二维反应分形模型,据此在一定程度上考察了岩矿颗粒表面复杂结构对酸溶蚀速率的相对影响。     

气固相非催化反应缩核模型的分形分析

采用分形维理论对经典的非催化气固相反应的缩核模型进行分形分析，提出非催化气固相反应的分维缩核模型。讨论了固体颗粒表面不规则性对气固相非催化反应的影响。通过积炭失活催化裂化催化剂的烧炭再生反应，对分维缩核模型进行了验证。结果表明，分维缩核模型的计算值比经典的二维缩核模型的计算值更接近实验值，平均相对偏差为２．５８％。     

塔里木盆地奥陶系颗粒石灰岩埋藏溶蚀作用

塔里木盆地奥陶系颗粒石灰岩的岩石学和地球化学综合研究表明,埋藏溶蚀作用可分为内源溶蚀和外源溶蚀两个作用阶段,这两种溶蚀作用的本质区别是酸性流体的来源和流体运移途径不同。埋藏溶蚀作用的流体来源于有机质在成熟作用和烃类热降解作用过程中产生的有机酸、CO₂和H₂S等酸性流体,内源溶蚀作用的流体来源于自身岩石颗粒中的有机质,而外源溶蚀作用流体则来源于颗粒石灰岩岩层之外的泥质烃源岩。埋藏溶蚀储层的形成是内源溶蚀和外源溶蚀共同作用的结果,早期颗粒石灰岩自身酸性流体的溶蚀作用主要形成彼此独立的小孔,后期外来酸性流体沿着不整合、断裂、裂缝和缝合线对围岩进一步溶蚀改造,地层中的矿物成分和流体的热对流是影响溶蚀储层形成的重要因素。     

酸蚀蚓孔的分形性和酸液类型对蚓孔的影响

建立双尺度(达西尺度和孔隙尺度)蚓孔扩展模型,研究碳酸盐岩油藏酸化酸蚀蚓孔的分形性及酸液类型对酸蚀蚓孔形成条件的影响。模型考虑了孔隙中的对流传质和液固表面的酸岩反应,并用盒维数法计算了酸蚀溶解形态的分形维数。结果表明,蚓孔是对流作用与扩散作用相当时形成的,对流作用占主导作用时形成均一溶蚀,扩散作用占主导作用时形成面溶蚀;对于孔隙度大于0.7的区域,面溶蚀、蚓孔和均一溶蚀的分形维数分别为1.46、1.50和1.44,其中蚓孔的分形维数与Daccord和Lenormand得到的实验结果(1.6±0.1)相近;弱酸与岩石反应受反应动力控制,酸蚀蚓孔较粗,消耗酸液量较多;强酸与岩石反应受传质作用控制,酸蚀蚓孔较细,消耗酸液量较少。通过算例模拟发现,水平井段较长时,产生蚓孔所需的排量大,不可对其笼统酸化,宜采用分段酸化方式。     

关于酸化领域复杂问题的分形与分维研究

油气井酸化领域常面临着许多复杂问题,如与酸液作用的岩石表面性质和结构的研究、酸蚀孔洞随机生长过程的模拟、前置液酸压中粘性指进现象的定量描述等。而一般的方法和经典流体力学对这类不规则、随机性系统很难适用。为此,本文介绍了一种探索复杂性问题的崭新工具——分形几何学。它阐述了应用分形几何解决酸化领域复杂问题的必要性,着重探讨了岩石表面、酸蚀孔洞、粘性指进的分形与分维问题,进而指出分形几何可能是应用于酸化领域复杂问题研究、解决实际问题和开创新局面的一个突破口,值得重视和借鉴。     

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在60 ℃条件下，利用JSM-5900LV能谱电子显微镜、环境扫描电镜、X-射线衍射仪、分光光度仪等手段，系统地探讨了钾长石、斜长石与HF、土酸、HBF4体系反应后残酸中主要离子浓度的变化规律、固相的转变以及影响因素、颗粒表面的微观特征等。实验研究得出：酸对长石晶体中铝元素具有优先溶蚀的能力，利用晶体结构理论对其机理进行了较深入的探讨；钾长石与酸反应强度强于斜长石；HF和土酸与钾长石、斜长石反应速度很快，显示出快、强的溶蚀特征，尤其是在前30 min；8%HBF4体系在小于2 ｈ，体系显弱酸性，主要离子大小为HF和土酸体系中的1/2~1/5，12 ｈ后HBF4体系对长石的溶蚀强度基本相同；通过能谱电子显微镜观察到长石颗粒表面有复杂的垢成分存在，并且分布很不均匀。     

粘土颗粒的分形特征及分维数的测定方法

粘土颗粒具有分形特征。分维数是一定类型的粘土矿物颗粒在一定环境中颗粒几何性质衣几何形貌的定量反映,可用于表征颗粒的分散和聚集方式及其机理。综述了粘土颗粒的分形研究,介绍了三种分维数的实验测定方法,即吸附法、SAXS(小角度X射线散射)法和NMR(核磁共振)法,并讨论了各方法的分辨率及各自的特点。     

陆东凹陷交南断鼻上侏罗统砂岩的分形孔隙

用SEM图片半自动分析方法,对陆东凹陷交南断鼻上侏罗统砂岩储层的28块样品进行的孔隙分形测量表明,该储层孔隙分形分为沉积分形和成岩分形两大类。沉积分形孔隙是由颗粒表面原始的不规则性产生的,分形维数一般小于2.50,分形孔隙度小于5%,分形孔隙占总孔隙的15%以下;成岩分形孔隙是由自生粘土矿物、自生石英和长石溶蚀所产生的,分形维数多大于2.50,分形孔隙度大于5%,分形孔隙在总孔隙中占50%～80%或更高。没有观察到碳酸盐胶结物产生的分形,泥岩中的孔隙几乎全为分形孔隙,而辉绿岩则无分形孔隙。     

油气田分布的分形分析初探

该将分形、分维数概念引入到油气田分布规律的研究中来，通过利用网络覆盖法对辽河断陷部分油气田分维数的计算分析，初步证实了辽河油田对分形分布规律的遵从，且它们的大小也可用分维数表示，如果进一步深入研究，还将可以为油气田潜力的预测提供依据。     

三塘湖盆地马朗凹陷二叠系碳酸盐岩储层特征

为正确认识碳酸盐岩储层,寻找有利储集区,对马朗凹陷二叠系碳酸盐岩的储层特征进行了研究和论述。研究认为,该区碳酸盐岩可划分为石灰岩和白云岩两大类。石灰岩可划分为颗粒灰岩和晶粒灰岩两类;白云岩可划分为碎屑白云岩和混晶白云岩和泥晶白云岩两类。储层具低孔、低渗特性;孔隙类型以原生孔隙和溶蚀孔隙为主,其中以晶间溶孔为主要储集空间,以石灰岩中的颗粒灰岩含油性最好。     

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分形体系是具有标度不变性的自相似结构，可定义为酋从幂律分布客体的标度不变集。应用分形分面概念和方法，对四川盆地各层系的气藏分层统计研究的结果表明，在一定区域各层系内气藏的体积分布很好地酋从幂律分布规律，是一种分形分布，其分维值介于０．１４－０．６１之间，分维可作为客体间相对重要性的度量值。通过对气藏与油藏体积分布分维值差异的比较和对四川盆地不同层系气藏体积分布分维特征的研究后认为，分维还反映了裂不     

分形理论在裂缝密度求取中的应用

一、分形分维技术原理 所谓分形．就是自然界中不规则、无限复杂的几何形体，其内部存在着自相似性，即局部与整体相似．描述分形的定量参数叫分维。分形几何学的主要研究内容是自相似性的不规则曲线或位形（称线性分形）和具有自仿射性的信号序列。因此把在形态（结构）、功能和信息等方面具有自相似性的研究对象统称为分形。它是定量描述自然界中不规则、     

缝洞性油藏油井产量变化分形特征及其意义

为了研究缝洞性油藏的开采动态，采用R／S分析方法对塔里木盆地塔河油田缝洞性油藏油井产量进行分形处理，获得了很好的分形特征，油井产量的分维值与产出流体的类型基本无关。同一口井不同油嘴生产对应油井产量的分维值不同，油嘴越小，分维值越大。分维值的大小代表了油井生产的稳定性和潜力大小，油井生产越稳定，分维值越大。从地质角度分析，油井产量的分维值可反映缝洞性储集层缝洞的发育程度，分维值越大，储集层的缝洞越发育。     

分形理论及地层岩石抗钻特性参数的分形表示方法

介绍了分形、分维的基本概念及四种分维数的确定方法，探讨了分形几何在岩石破碎方面的研究成果，说明分形几何能很好地描述岩石破碎过程的不规则性和不确定性，指出分形维数是岩石微观结构、空隙结构、粉碎方式的综合反映。在室内实验基础上，确定了岩石破碎后的块度分布函数，计算了岩石破碎的分形维数。指出岩屑的分形维数与地层的抗钻特性参数（强度、硬度、可钻性等）有内在的联系，并对分形维数在地层可钻性预测中的应用进行了初步讨论。     

储层孔隙结构的分形几何描述

储层岩石在0.2～50μm的尺度范围内具有良好的分形特征。根据分形几何原理,可推导出储层岩石孔隙分布、毛管压力、J函数和相对渗透率曲线以及岩石孔隙表面接触角的分形几何公式。前人指出,岩性相近岩石的J函数曲线相近,而推导出的J函数曲线分形几何公式表明,相近的实质是指孔隙的分维数和毛管弯曲度。根据毛管压力曲线和J函数曲线的分形几何公式计算孔隙的分维数,该法比扫描电镜法简便易行,便于广泛应用。根据毛管压力曲线,计算的孔隙分形参数,可用以了解储层水敏损害及酸化作用的程度。     

注水前后储层微观孔隙结构的分形表征

针对用分形分维方法研究储层的微观孔隙结构。提出获得微观孔隙结构分维的两种切实可行的途径，一是利用压汞曲线的分形特性，通过建立油藏条件下压汞曲线的分形模型。计算压汞曲线的分维值来获得；二是利用常规测井解释的孔隙度和渗透率，来预测微观孔隙结构分维。然后对注水开发中后期河流相储层的微观孔隙结构的分维进行了注水前后的计算和对比分析，并对微观孔隙结构参数用分维进行了定量表征，研究了水驱对微观孔隙结构变化的影响。研究表明，储层微观孔隙结构的复杂度在注水后较注水前增加，储层微观非均质性增强，且微观旋回性得到增强；并指出可据此开展流动单元的分类表征研究；储层岩石的束缚水饱和度随着微观孔隙结构分维的增加而增大，水驱时前缘推进越趋不均匀，无水期采收率越趋减小。     

断块油气藏分形体系及其控油气作用

分形几何学在地质领域的研究和应用为地质现象研究提供了新的研究手段。分形分维值可以定量描述断裂分布的复杂性,分维值越大,断裂体系越复杂,越有利于油气的运移。本文通过对高邮凹陷T30、T40构造反射层断裂体系分维值的计算,发现各个反射层断裂体系具有良好的分形特征,而且分维高值区与油田分布相对应。本文指出分维高值区为高邮凹陷下一步油气勘探的重点地区。本文的研究思路在分形几何学在复杂断块油气藏的运用中具有一定的借鉴意义。     

Ti-Mg聚乙烯催化剂的制备及其分形形态的研究

应用分形理论研究了Ｔｉ－ Ｍｇ 负载型聚乙烯催化剂的形态。采用改进的盒子维法对扫描电镜照片进行分析计算,得到了催化剂及其聚合物的表面分维值。探讨了催化剂制备反应时间、反应温度及搅拌速率对催化剂表面形态的影响,以及催化剂分维值对聚合活性及其聚合产品形态的影响。结果表明,随着反应时间的延长和反应温度及搅拌速率的提高,催化剂表面的粗糙无规则度随之增加,聚合活性有所提高。而过低或过高的催化剂初始分维值对聚合物的形态都将产生不利的影响,因此在工业应用中催化剂分维值应选取一最佳范围。