双孔隙结构因子及其在储层渗透性地震预测中的应用

除孔隙度外，储层渗透率还受到孔隙形态和孔隙尺度等多种因素的影响，因此只有在考虑孔隙结构的基础上才能提高储层渗透性预测的精度。剪切柔度因子作为描述孔隙结构的因子，在渗透率预测中发挥了一定的作用，但单个孔隙结构因子不足以描述复杂孔隙结构对渗透率的影响。根据剪切柔度因子的研究思路，从岩石骨架模型中推导出新的孔隙结构因子(剪切Lee因子),其与孔隙主尺度之间具有良好的线性关系，因此能够近似表示孔隙主尺度。将孔隙纵横比与剪切Lee因子组成双孔隙结构因子，然后利用双孔隙结构因子及遗传算法优化的神经网络(GA-BP)对储层岩相进行分类，最后在岩相分类的基础上采用双孔隙结构因子及GA-BP神经网络对储层渗透率进行预测。实际地震资料预测结果表明，基于双孔隙结构因子的岩相分类和渗透率预测效果都优于单孔隙结构因子。孔隙纵横比和剪切Lee因子从孔隙形态和孔隙尺度两方面描述孔隙结构，其考虑了影响渗透率的多种因素，因此能够提高储层渗透性预测的精度。     

基于孔隙结构参数的相控渗透率地震预测方法

针对在储集层孔隙结构复杂、岩相分布非均质性较大情况下采用孔隙度直接线性回归法预测渗透率存在适用性差的问题,提出综合考虑储集层孔隙结构、孔隙度和岩相等因素进行复杂储集层渗透率预测的方法。首先采用储集层段孔隙度、弹性参数及剪切骨架柔度因子进行岩相分析,然后在每类岩相中采用弹性参数、孔隙度及剪切骨架柔度因子进行多元回归得到预测渗透率。通过研究区测井资料渗透率预测实验表明,刻画孔隙结构的剪切柔度因子对渗透率的影响比常规弹性参数敏感,可以更好地用于渗透率预测;岩相分类精度会对渗透率预测产生较大影响,精确地岩相分类仍然是渗透率预测前提条件。实际研究区应用效果验证了基于孔隙结构参数的相控渗透率地震预测方法准确有效,为渗透率预测提供了一种有效方法。图13表2参14     

碳酸盐岩含气储集层孔隙度渗透率岩石物理表征方法

针对地震岩石物理表征中存在的问题,引入了新的岩石物理参数骨架柔韧性因子(γ)进行碳酸盐岩储集层孔隙结构的表征。综合利用薄片、测井资料,以骨架柔韧性因子作为不同孔隙结构类型储集层的分类指标,建立了普光气田飞仙关组3类有效储集层的速度—孔隙度、孔隙度—渗透率定量关系,提高了碳酸盐岩含气储集层孔隙度渗透率表征的精度。在相同孔隙度条件下,低骨架柔韧性因子的储集层粒内溶孔发育,储集层具有高速低渗透率的特征;高骨架柔韧性因子的储集层晶间溶孔发育,储集层具有低速高渗透率的特征;混合孔隙发育的储集层骨架柔韧性因子、速度和渗透率介于上述2类储集层之间。骨架柔韧性因子与用于表征不同沉积、成岩和构造综合效应的岩石物理相参数流动带指标之间存在高的相关性。进一步证明了该参数在具有强非均质性的碳酸盐岩储集层表征过程中的适用性。基于3类储集层的AVO正演模拟结果表明,大偏移距的叠前地震反演是评价碳酸盐岩储集层复杂的孔隙结构并进行井间精确孔隙度渗透率表征的有效途径。     

致密砂岩储层物性参数预测方法研究

致密砂岩储层不同于常规砂泥岩储层,具有低孔、低渗等特征,其地震弹性参数和储层物性参数的关系复杂,储层的岩石物理确定性建模和反演难度大。为了有效预测致密砂岩储层的物性参数,基于岩石物理敏感性参数分析结果,采用核贝叶斯判别法,构建了孔隙度、孔隙尺度和渗透率预测技术流程。首先考虑孔隙尺度对渗透率的影响,提出了等效孔隙尺度求取方法;进而展开岩石物理敏感性参数分析,得到对储层物性敏感的弹性参数;最后利用核贝叶斯判别法求取储层物性参数。所构建的致密砂岩储层孔隙度、等效孔隙尺度和渗透率预测技术流程,保证了渗透率预测的准确性。测井和地震资料试验结果表明预测的孔隙度和渗透率均与测井数据匹配良好,该方法能够有效识别砂岩储层并刻画其孔渗特征,对油气田的勘探开发具有重要的指导意义。     

碳酸盐岩储层孔隙度预测方法研究及其在南海某区的应用

大量研究结果表明,岩石的弹性性质和声学特性受孔隙结构的影响非常大,孔隙结构是影响孔隙度预测的重要因素。基于Gassmann方程并结合表征孔隙结构的综合岩石骨架模型,推导出了基于综合孔隙结构的地震孔隙度计算表达式。将考虑了孔隙结构影响的孔隙度预测方法应用于南海某区碳酸盐岩储层的孔隙度预测,首先由从测井数据计算得到单井参数,通过交会拟合方法,仅利用纵波速度计算了孔隙度;然后通过三维叠前地震反演参数横向拓展,得到了整个工区的孔隙度预测三维数据体。测井数据试算和实际地震资料应用结果表明,孔隙度预测效果很好,能适用于碳酸盐岩储层孔隙度的预测。     

低渗透储层应力敏感系数统一模型

低渗透储层应力敏感性的研究虽已引起中外学者的关注,但目前仍未形成统一认识。为了更准确地描述低渗透储层的应力敏感性,通过保持围压不变、改变流体压力的实验方法,研究了低渗透储层渗透率随有效应力的变化规律及其影响因素。在此基础上,按照岩石压缩系数的定义方法,提出了渗透率应力敏感系数的概念,在综合考虑孔隙结构、有效压力及滞后效应等参数的基础上,结合分形理论,建立了应力敏感系数的统一模型。结果表明,渗透率随有效压力的增加呈阶梯状减小,且与孔隙结构及有效应力加压方式有关;渗透率应力敏感系数可以定量表征储层渗透率随有效应力变化的敏感程度,其值越大说明储层敏感性越强;所建模型考虑了岩石内部孔隙结构、外部有效应力变化及滞后效应等多种因素的综合影响,可以全面表征储层的应力敏感性,并预测不同孔隙结构岩石的渗透率随有效应力变化的规律。     

基于CT扫描的岩心压敏效应实验研究

为揭示岩石应力敏感的微观力学机理,加深对应力敏感性的理解,基于可以真实描述岩石内部结构特征的CT扫描技术,结合数字岩心和孔隙网络模型理论进行了几何拓扑结构分析,获得了有效应力与孔隙结构的关系及有效应力与渗透率的关系,对比了有效应力升高、降低2个过程中的孔隙结构参数和渗流能力。结果表明:随着有效应力升高,孔隙半径分布曲线向左偏移,形状因子概率曲线向右偏移,孔喉连通性变差,渗透率降低;随着有效应力降低,孔隙半径分布曲线、形状因子概率曲线、孔喉连通性和渗透率的变化规律均与有效应力升高时相反。孔隙结构变形存在应力敏感滞后性,且有效应力降低后渗透率不能恢复。这说明应力敏感对于岩石孔隙的变形以及流体在其中流动的影响不能忽略。      

碳酸盐岩超压岩石物理模拟实验及超压预测理论模型

碳酸盐岩地层超压预测目前仍然是超压研究的难点问题，常用的碎屑岩地层超压预测方法是建立在Terzaghi有效应力理论基础上的、经验性的、且需要有明确响应超压的测井和地震参数（主要是纵波速度）。这些经验性的方法不适用于岩性致密且物性极不均一的碳酸盐岩地层的超压预测。通过碳酸盐岩样品超压岩石物理模拟实验剖析岩石弹性性质与孔隙流体压力和有效应力的关系，基于含流体岩石多孔介质弹性理论和广义胡克定律，从分析碳酸盐岩地层应力-应变-孔隙压力本构关系着手，建立表征孔隙压力与岩石弹性参数定量关系的超压预测理论模型（超压预测量化模型）。利用实测碳酸盐岩样品矿物组分含量并结合Voigt-Reuss-Hill模型计算岩石基质弹性模量，利用Wood模型和Patchy模型计算孔隙流体弹性模量，然后再利用碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验得到的实际有效应力与岩石骨架弹性模量相关关系，根据Biot有效应力定律，计算得到岩石样品的等效骨架弹性模量。利用上述获得的碳酸盐岩样品各弹性参数，通过超压预测量化模型计算碳酸盐岩超压，并与碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验加载的孔隙流体压力进行对比，验证了超压预测量化模型的合理性，提出了基于实测资料的模型校正方法。该超压预测理论模型所需的岩石弹性参数也可通过研究测井和地震资料计算获得，并可利用地震资料实现碳酸盐岩地层的超压钻前预测。     

超高压气藏渗流机理及气井生产动态特征

超高压气藏渗流机理不同于常规气藏,认识此类气藏开发机理,搞清气藏开采规律,是科学高效开发该类气田的关键。针对川东北地区碳酸盐岩超高压气藏地质条件,通过应力敏感实验研究了该类气藏开采过程中岩石的变形特征,确定了储层孔隙度、渗透率等参数随压力的变化关系;在此基础上,建立了考虑储层裂缝和基质变形、高速非达西流动的碳酸盐岩超高压气藏气、水两相渗流数学模型和数值模型,利用该模型研究了气井开采动态特征。研究表明:超高压碳酸盐岩气藏储层渗透率应力敏感性很强,渗透率随有效应力增加表现为明显的3段,有效应力增加小于20MPa前渗透率急剧降低,下降幅度达45%~65%;有效应力增加介于20~60MPa之间时渗透率下降幅度为20%~25%;有效应力增加大于60MPa后,渗透率基本不变;储层孔隙度对应力的敏感性小,当有效应力增加40MPa时,孔隙度损失小于10%;孔隙度和渗透率越小,岩石应力敏感性越强;岩石变形对裂缝—孔隙型超高压碳酸盐岩气藏生产影响明显,气井初期配产不能太大;建立的考虑岩石变形、高速非达西的双重介质模型能准确预测碳酸盐岩超高压气藏的开采动态。     

孔隙结构参数在普光气田的初步应用

影响地震波速度的因素除了岩层的孔隙度外,孔隙结构的差异会使地震波速度的分布变得复杂,以致于影响速度-孔隙度模型的准确性。文中介绍了荷兰皇家壳牌石油公司命名的孙氏模型及孔隙结构参数的计算方法。孔隙结构参数是描述孔隙结构对地震波速度产生影响的新的岩石物理参数,可以用于刻画不同的孔隙空间类型,可以将速度-孔隙度一元关系改善为速度-孔隙度-孔隙结构参数二元关系。孔隙结构参数也可以表征渗透率的非均质性,将孔隙度-渗透率一元关系改善为孔隙度-渗透率-孔隙结构参数二元关系,为储层孔隙度和渗透率的预测提供了理论模型,使地震尺度上用孔隙度、渗透率、孔隙结构表征储层成为可能。该方法在普光气田的初步应用效果良好。     

地震多属性孔隙因子参数反演及其在伊拉克M油田碳酸盐岩储层预测中的应用

储层孔隙结构刻画是预测有利储层的关键。伊拉克M油田发育礁滩相碳酸盐岩储层,受成岩作用影响,储层孔隙结构复杂,具有相同孔隙度的储层渗透率存在明显差异。核磁共振测井及取心井岩心资料分析结果表明深、浅侧向电阻率差异与储层的孔隙结构具有相关性,基于电阻率与孔隙度参数构建了储层孔隙因子,提出了地震多属性孔隙因子参数反演方法,其算法实现分三步:(1)利用波阻抗反演识别储层与基质;(2)应用专家优选与自动优化组合方法进行孔隙因子参数敏感地震属性优选;(3)利用概率神经网络算法对优选的地震属性进行地震多属性孔隙因子参数反演。实际应用效果验证了该方法的有效性,有利储层预测结果为油田开发井位部署提供了支持。     

复杂孔隙结构储层地震岩石物理分析及应用

致密砂岩、碳酸盐岩气藏等多以低孔低渗储层为主,孔隙成因和类型复杂多样,孔隙度及渗透率对地震弹性模量和速度产生重要影响,为含气性预测带来很大困难。针对低孔低渗复杂孔隙介质,借助孔隙结构表征及地震岩石物理分析,评价孔隙结构的复杂性及孔隙流体分布的非均匀性对地震波速度的影响,揭示低孔低渗储层中地震波速度随物性、含流体性的变化规律。修正White模型描述低孔低渗储层地震频段纵波速度随含气饱和度的变化规律,建立低孔低渗储层含气饱和度定量预测模板,推动地震定量解释技术研发。研究成果在四川盆地须家河组致密砂岩气层含气饱和度地震定量预测应用中取得了良好效果。     

非均质碳酸盐岩储层微观孔隙结构表征与气藏检测——以阿姆河右岸灰岩气藏为例

碳酸盐岩储集空间演化过程复杂、孔隙结构多样、非均质性强,孔隙结构是影响碳酸盐岩非均质性的重要因素。以阿姆河右岸中上侏罗统卡洛夫-牛津阶灰岩气藏为例,从孔隙结构的基础研究出发,对非均质碳酸盐岩储层微观孔隙结构进行了精细表征,并对气藏开展了精确预测:通过岩石镜下薄片对岩石成分、类型、面孔率等信息进行鉴定,证明该地区碳酸盐岩储层主要发育溶孔和裂缝两种类型孔隙结构;通过CT扫描得到岩石内部立体影像,统计孔隙分布与流体充填状态,证实了实际岩石中"水包气"的斑块状饱和状态,为岩石物理建模提供了依据;通过岩心实验测量得到岩石速度、密度、孔隙度等物理信息,根据多参数交会分析结果,优选纵波阻抗与纵横波速度比作为该地区流体检测的敏感参数;综合以上信息,选择基于双孔等效介质理论的岩石物理建模方法,结合地震数据制作岩石物理模板,预测了储层孔隙度与含气饱和度,预测结果与试气结果吻合。     

碳酸盐岩储集层微裂缝的识别与表征

采用基于孔隙几何形状与结构的岩石分类方法,利用碳酸盐岩储集层A和碳酸盐岩储集层B岩石样品的常规岩心、特殊岩心分析数据和薄片照片,对岩石样品进行分类,识别并表征碳酸盐岩储集层岩石样品中的微裂缝。碳酸盐岩储集层A的各类岩石中均发育微裂缝;而碳酸盐岩储集层B中,只有孔隙度为1%～11%、孔洞较少、硬度为中硬—硬的部分类型岩石样品中发育微裂缝。建立确定各类岩石截止孔隙度的方法,以区分发育导流型微裂缝与不发育导流型微裂缝的岩石样品,分析导流型微裂缝在提高渗透率方面的作用。基于渗透率和初始含水饱和度的关系,结合基于孔隙几何形状与结构的岩石分类方程,筛选出发育导流型微裂缝的特殊岩心分析数据建立渗透率预测方程,成功预测了含有导流型微裂缝的岩石样品的渗透率。     

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随着油气田勘探工作的日益深入，近年来在我国发现大量深层气藏和凝析气藏，尤其在塔里木地区。为了搞清塔里木油田深层气藏岩石渗透率应力敏感特性，通过塔里木油田岩心渗透率应力敏感性实验，研究了深层岩石的有效覆压与渗透率的关系，分析了渗透率应力敏感特征与机理。实验结果表明：随着有效覆压增加岩石孔隙结构和骨架结构发生变化，会引起岩石渗透率的下降；岩石渗透率越低或有裂缝存在，应力敏感特性表现更强烈；随着异常高压气田开发过程的进行，地层压力逐渐下降，进而诱发岩石渗透率损失是不可逆的。     

碳酸盐岩储层渗透率应力敏感性实验研究

储层的渗透率应力敏感性在油气勘探开发领域有着重要的研究价值。实验样品选自4类典型的碳酸盐岩储层,制取Φ2.5cm×5cm的基块、天然裂缝和人工裂缝圆柱体样品,开展渗透率应力敏感性及岩石力学实验研究,并分析岩石物性及岩石力学性质对碳酸盐岩储层渗透率应力敏感性的影响。实验表明,碳酸盐岩渗透率应力敏感性可以选用应力敏感性系数法评价,方便于不同区块、不同层位、不同岩性储层应力敏感性的对比;碳酸盐岩基块、天然裂缝和人工裂缝岩样的应力敏感性系数均值为0.22、0.49和0.63,应力敏感程度逐渐增强;碳酸盐岩的应力敏感性系数与渗透率的相关性较差,但整体呈减小的趋势;劈裂法制取的人工裂缝岩样的应力敏感性随机性较大,较难真实地反映天然裂缝岩样的应力敏感性;应力敏感程度与岩石力学性质相关,岩石弹性模量越大应力敏感性越弱;建议加强应力敏感性微观机理及数值模拟研究。     

非均质致密砂岩应力敏感性的定量表征

基于渗透率应力敏感实验研究非均质致密砂岩渗透率应力敏感性,根据颗粒Hertz接触变形法则,建立非均质致密砂岩毛管孔隙渗透率应力敏感定量表征模型,对孔隙度、渗透率和渗透率级差随有效应力变化规律进行了量化分析,并将理论计算结果与实验结果进行对比验证,从理论上对实验结果及规律进行了解释。结果表明,非均质致密砂岩的应力敏感性主要表现为渗透率应力敏感性,不同岩石渗透率随有效应力的变化具有不同步性,岩石渗透率越低,渗透率下降速度越快,非均质岩石渗透率下降速度介于岩石高渗透层与低渗透层渗透率下降速度之间;非均质岩石渗透率级差越大,渗透率应力敏感曲线越靠近岩石低渗透层渗透率应力敏感曲线,且渗透率级差随着有效应力的增大而不断增大。     

致密储集层应力敏感性评价

通过对比分析表征岩石渗透率与有效应力关系的经验模型与理论模型,得到3种应力敏感系数(S、α、β)的表达式;结合实验数据和岩石微观结构特征,提出致密砂岩应力敏感性划分标准。用经验模型与理论模型分析致密砂岩和不同类型花岗岩渗透率与有效应力的实验数据,进一步明确经验模型以及应力敏感系数的物理含义,并计算岩石的3种应力敏感系数,仅S中不含不确定指数n,具有明确的物理意义。基于3种应力敏感系数特征、渗透率与有效应力关系的研究,发现可用应力敏感系数S划分储集层岩石的应力敏感性:S0.40为强应力敏感性;S0.25为弱应力敏感性;0.25≤S≤0.4为中等应力敏感性,强应力敏感性岩心更满足对数模型,弱应力敏感性岩心更满足指数模型和二项式模型,中等应力敏感性岩心满足乘幂模型。结合岩石的微观特征讨论了应力敏感性划分标准的适应性,发现强应力敏感性岩石裂缝性特征明显,而弱应力敏感性岩石具有孔隙性特征;此外,黏土胶结物的类型、岩石颗粒大小以及岩性也影响岩石的应力敏感性。     

基于压汞资料的碳酸盐岩储层渗透率预测模型 ——以扎纳若尔油田KT-Ⅰ和KT-Ⅱ含油层系灰岩储层为例

以哈萨克斯坦扎纳若尔油田82块碳酸盐岩岩心的压汞及物性分析资料为基础,对比分析Swanson模型、Capillary-Parachor模型、Winland模型、Pittman模型、Nelson模型和δ函数模型预测碳酸盐岩储层渗透率的精度。结果表明,这6种渗透率预测模型对孔隙结构复杂的碳酸盐岩储层渗透率的预测精度均较差,但Swanson模型的预测精度优于其他5种模型。进一步分析Swanson模型预测碳酸盐岩储层渗透率的适用性,认为该模型不能反映储层微裂缝对渗透率的影响,也不能反映复杂的孔喉半径分布特征对渗透率的影响。对于孔喉半径分布呈多峰特征的碳酸盐岩岩心,孔喉的发育对储层的渗透率都有贡献,不存在优势孔喉区域,而Swanson模型将毛管压力曲线拐点处对应的孔喉半径作为岩心发育的优势孔喉半径,且忽略了孔喉半径分布呈双峰特征的岩心中发育的小孔喉对渗透率的影响,导致Swanson模型计算的渗透率误差较大。因此,以Swanson模型为基础,提出一种综合考虑孔隙度、歪度和分选系数等孔隙结构参数的改进渗透率预测模型,将该模型与Swanson模型进行对比,发现改进渗透率预测模型对孔隙结构复杂的碳酸盐岩储层渗透率的预测精度有明显提高。     

碳酸盐岩气藏应力敏感特征及微观机理

在模拟原始地层温度、应力条件下开展储集层应力敏感测试，评价碳酸盐岩岩心的应力敏感特征；在毛管压力曲线标定下，引入变分形维数建立了弛豫时间与孔径的转换公式，基于核磁共振定量分析了不同尺度孔喉条件下因应力敏感造成的孔隙体积损失，厘清了碳酸盐岩气藏应力敏感的微观机理。研究发现，裂缝会显著改变碳酸盐岩储集层的应力敏感特征，随着初始渗透率的增加，孔隙型储集层的应力敏感系数先减小后增大，裂缝-孔隙型储集层则单调增大；应力敏感造成的孔隙体积损失主要来源于中孔尺度（0.02～0.50μm）孔隙，贡献率超过50%，单条高角度裂缝对应力敏感、不可逆伤害的贡献率分别为9.6%和15.7%；碳酸盐岩气藏应力敏感的微观机理主要为裂缝闭合、孔隙弹性收缩和骨架塑性变形。