微CT扫描重建低渗气藏微观孔隙结构——以新场气田上沙溪庙组储层为例

为了提高气藏采收率,从微观孔隙结构出发,建立孔隙网络模型,定量描述孔隙微观尺度上的渗流机理。以川西新场气田上沙溪庙组岩心为例,开展孔隙结构三维重构研究。首先采用微CT技术对岩心进行扫描获得投影数据,采用FDK算法重建岩心灰度图像,然后以宏观孔隙度为基础利用二值分割法分割灰度图像,最后使用光线跟踪算法得到三维孔隙结构图像,即数字岩心。对数字岩心的相关性质进行统计分析,得到的数字岩心孔隙度与岩心实验孔隙度基本一致,相对误差约为0.1。 这一数值与新场气田上沙溪庙组储层物性相吻合,说明微CT扫描法重构微观孔隙结构是可行的。该研究为建立孔隙网络模型及开展后续微观渗流模拟研究奠定了基础。     

岩心CT扫描图像分割计算缝洞孔隙度与测井资料处理结果对比研究

针对缝洞型储层岩心CT扫描图像特征,研究了一种图像分割方法计算岩心缝洞孔隙度,并与常规测井资料三孔隙度模型计算的缝洞孔隙度及成像测井图像分割提取的面孔隙度进行了对比。结果表明,基于CT扫描图像灰度特性的算法可以从CT扫描图像中分割出岩心上尺寸较大的缝洞孔隙。应用该方法从岩心CT扫描图像提取的缝洞孔隙度与三孔隙度模型计算的缝洞孔隙度及成像测井图像分割提取的面孔隙度存在一定的对应关系。     

基于CT扫描图像的碳酸盐岩油藏孔隙分类方法

碳酸盐岩油藏具有复杂的储集空间和油气渗流特征,定量描述油藏中孔隙、裂缝、孔洞等储集空间的大小、形状及连通性难度较大。提出了一种基于扫描图像判断碳酸盐岩孔隙类型方法,可定量表征孔隙参数,并对岩心样品进行自动分类。该方法首先对碳酸盐岩的岩心扫描图像进行灰度转换和提高信噪比的预处理,然后对图像进行分割,区分出孔隙区域与基质区域。在此基础上,通过形态学处理和特征参数计算等步骤提取出孔隙特征参数,根据特征参数建立特征向量,采用支持向量机方法对CT图像中的孔隙、孔洞和裂缝进行自动识别并分类。在对岩心所有截面孔隙识别的基础上,提出了判断岩心孔隙类型的分类指数。T油田M油藏和F油藏应用结果表明：该方法识别精度较高,有效确定了油藏中占主导地位的孔隙类型,对油田有效开发具有一定的指导意义。     

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。     

致密油孔隙结构表征方法——以川中致密油储层岩心为例

致密油孔隙结构表征是该类储层评价的核心,直接制约其规模开发。由于传统方法的局限性,文中运用医用CT、场发射扫描电镜、微米CT和纳米CT 4种技术相结合的方法,从毫米级、微米级和纳米级3个尺度综合描述致密油孔隙结构。以川中致密油岩心为例进行研究,结果表明,川中致密油储层具有多尺度多类型孔隙连续分布的特征。基于医用CT扫描分析,储层连通性较差,孔隙空间分布也极度分散,其孔隙度主要分布范围在0.5%以下;在SEM图像上,观察到大量的微米级粒间残余孔道和纳米级粒内溶蚀孔道,但孔隙网络重建表明,基质孔道在微纳尺度的连通性都很差;除基质孔道外,在渗透率较高的岩心SEM图像中观察到粒间缝和方解石颗粒解理缝2类微裂缝,其存在能较好地改善储层连通性。实验分析认为,在孔隙结构表征中,开展微米级孔道和微裂缝的基础研究是致密油规模勘探开发的关键。     

利用CT图像与压汞核磁共振构建高精度三维数字岩心

X射线CT扫描作为岩心孔隙结构研究的主要手段之一,遇到的最主要的难题是微米CT无法识别微孔隙。纳米CT能够反映岩心微孔隙的信息,在一定程度上弥补微米CT扫描的不足。纳米CT扫描岩样的尺寸很小,即使对于均质性较好的岩心,选取岩样时的位置不同,得到的岩心参数也会有所差异,对于非均质性强的岩心,结果差异会更大。针对该问题提出利用CT扫描图像与压汞核磁共振资料结合构建高精度三维数字岩心的方法。相比于微米扫描得到的数字岩心,该方法获取的数字岩心在孔隙度和渗透率上都有较大提升,与实验结果更为接近,为在取心难、实验难的碳酸盐岩、页岩储层开展数字岩石物理实验奠定了基础。     

用CT扫描技术观测岩心中液流特性

CT扫描技术实验表明可以清楚地看到岩心内部所发生的流体流动状况、两相区前缘形态及其变化,以及岩心横断面上液流流经的区域;可以测量出液流的真实速度,进而计算出有效的流动孔隙度(此孔隙度的概念与油层物理中的概念不同);可以观测到水驱油时水区含水饱和度的变化。此外,还介绍了用CT扫描技术研究岩心孔隙结构的情况.     

应用碳酸盐岩岩心孔隙空间的三维成象和特征描述结果预测单相流和两相流性质

岩石储存和流体流动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，而不是渗透率变大；会因捕集在单个孤立孔洞中的油气导致残余油饱和度增大；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射线成象（μCT）方式进行三维（3D）成象。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）的图象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2um）的图象可以探测3D粒间孔隙。通过微层析X射线成象的一种局部对比，实现消除具有亚微米孔隙的区域。对成象的岩心进行MICP实验测量，其测量值与基于成象的MICP模拟值一致性好。这些结果表明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象方法的应用效果。 对求解的数字图象数据进行单相流和溶解物迁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迁移结果图示说明了流场中微孔隙的作用。 由图象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。孔隙网络的图象和定量数据都说明了这种现象。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存在差异，3D成象和分析有助于不同岩石分类方法的综合。     

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。     

利用简化的局部密度模型研究纳米孔中气体吸附、应力依赖性和非达西流对气体储存、运移的影响

<正>作为一种非常规岩石,页岩含有煤层和致密砂岩的所有特征,分别为气体吸附能力、微尺度和纳米级孔隙度、极低渗透率。页岩的储气机制不仅以大孔隙和天然裂缝中的游离气体为主,还受微孔的有机质(干酪根)和黏土矿物中的吸附气体控制。此外,达西定律不再适用于描述纳米级孔隙中的气体运移。因此,考虑到气体吸附作用、应力依赖性及非达西流的影响,开发出可靠的模型来计算纳米级孔隙的有效孔隙度和渗透率对于表征页岩气藏的性质和解释纳米孔中的气流行为是至关重要的。     

基于CT 成像的三维高精度储集层表征技术及应用

运用基于CT 成像的三维高精度储集层表征技术,分别对砂岩、白云岩岩心和玄武岩露头样品进行了微观孔隙结构研究,主要包括CT 扫描成像、图像处理和属性计算。根据CT 扫描数据,建立了分析样品的固体相、孔隙相的三维可视化图像。针对砂岩样品,还计算出孔隙度和渗透率值,并将计算结果与常规测定结果进行了比较,结果表明,运用此项技术进行微观孔隙结构的研究,具有对样品的要求低、结果直观、数据丰富以及效率高等优势。     

高温及超高温下水泥石力学及孔渗特性变化规律北大核心

页岩油原位注热开采过程中,井筒温度处于高温或者超高温状态,容易导致水泥环密封完整性失效,开展水泥石在高温及超高温下的力学特性和孔渗特征变化规律极为重要。对此,研究了不同温度热处理条件下水泥石力学特性的变化,基于数字图像相关技术,分析了高温处理后水泥石破坏模式的变化,采用低场核磁共振技术对于热处理后水泥石孔隙度和渗透率的变化规律进行了研究,并分析了孔隙度与渗透率关系的相关性。研究结果表明,对于高温处理后的水泥石试样,随着热处理温度的不断增加,水泥石单轴压缩强度先增加、后减少。试样的孔隙度和渗透率不断增加,其规律为先缓慢增加、后快速增加,主要是因为热处理温度较低时,产生的主要是微、小孔隙且并未发生连通;随着热处理温度的不断提升,部分微、小孔隙聚合成为中、大孔,且不同级别的孔隙之间出现连通,进而导致渗透率显著升高。研究结果对于页岩油原位注热开采过程中水泥环密封完整性的保护以及水泥浆配方的优化具有重要的参考意义。     

致密砂岩储集空间多尺度表征——以松辽盆地齐家地区高台子油层为例

以松辽盆地齐家地区高台子油层三、四段致密砂岩储层为研究对象,利用纳米与微米CT、自动矿物识别系统（QEMSCAN）、MAPS图像拼接技术以及环境扫描电镜（ESEM）等非常规测试新技术,从宏观和微观两个尺度对齐家地区高台子致密储层空间进行表征。研究表明：①宏观尺度下,储层岩性主要以粉砂岩与泥质粉砂岩为主;层理构造多样,以块状层理、槽状交错层理、楔状层理和透镜状层理为主;砂泥间互特征明显,层理构造的多样性增强了致密储层的非均质性,块状层理最有利于致密油富集。②微观尺度下,孔隙具有微米-纳米连续分布的特征,微米孔隙峰值主要集中在2~3 μm,纳米孔主体孔喉分布在200~300 nm。不同三维建模区域孔喉空间分布及连通性特征具有明显的微观非均质性;微观孔隙结构类型以粒间溶孔、粒内溶孔和微裂缝为主,孔隙度高值区对应有机酸高值区,存在较明显的耦合关系,受溶蚀作用控制显著。     

碱性长石溶蚀微孔发育特征及其对致密砂岩储层物性的改造作用

长石次生溶孔是致密砂岩储层微-纳米级别孔喉网络的重要组成部分。为进一步明确碱性长石溶孔发育特征及其对致密砂岩储层物性的改造作用,以鄂尔多斯盆地中南部华庆地区三叠系延长组6段3亚段（长6³亚段）致密砂岩储层为研究对象,利用能谱分析获取各类长石的钾、钠元素分布特征及组成特点;基于Image J软件对场发射环境扫描电镜图像进行二值化处理及参数提取,分别对具有典型溶蚀特征的波状条纹长石和斑块状条纹长石进行图像分析和理论计算,提出了基于溶蚀强度参数评价储层溶孔对储集空间贡献程度的方法;定量评价了长石溶蚀对孔隙发育的影响,精准刻画了长石发育特征、溶蚀率及孔隙度贡献率等参数。图像分析和理论计算结果表明,研究区碱性长石溶蚀微孔主要由弱溶蚀作用形成,形态特征为条带状和蜂窝状,面孔率大小分布在2.06 %～35.20 %,平均值为13.99 %,因溶蚀作用形成的孔隙面积占比与碱性长石中K⁺富含区域面积大小呈负相关。     

数字图象拼接技术的开发与应用

为解决松辽益地特殊岩心（致密砂岩、砾岩、火成岩）大孔隙、大裂缝等样品的定量检测和直观全貌展现的技术难题,在研究分析了原有图象仪的基础上,对原有图象仪的栽物台进行了改造,开发了数字图象拼接技术。改进后的图象分析正理２系统能够实现对检测目标的精确定位,进而通过软件对目标图象进行连续摄取和多视域目标 明进行自动拼接。实际应用表明,它能够对特殊岩心样品大孔隙、大裂缝进行定量检测和以清晰准确地拼接图象展示特     

激光技术在录井工程中的应用进展及展望

为实现在录井现场对岩性和油气快速、自动识别以及对孔隙快速分析成像,引入了激光技术。从激光技术在实现岩性、油气检测和孔隙成像中的关键因素着手,对激光器选择、发射波长选取、拉曼效应放大和重组分拉曼光谱分离等方面进行了适应性技术研究,形成了激光诱导击穿光谱岩性识别技术、激光扫描共聚焦储集性能评价技术和拉曼激光油气实时评价技术。应用表明,利用激光技术检测岩性平均符合率达88.0%,孔隙度分析最大误差7.9%,气体组分检测分辨率达百万分之一,与同类录井技术相比具有分析快速、数据准确和操作简便等优点。研究认为,通过激光技术在录井现场的适应性研究,增强了录井工程在岩性和油气快速识别、孔隙结构分析等方面的能力,为智能录井提供了一种新的技术手段。      

铸体薄片的分形表征—— 以柴达木盆地昆北新区为例

传统的铸体薄片孔隙结构分析方法仅局限于对铸体薄片照片进行定性描述,而应用图像处理技术, 可凸显和挖掘铸体薄片孔隙结构的有效信息,并可计算出其分形维数,建立分形维数与岩心孔隙度、沉积 微相及采油指数的定量关系。 分形维数是铸体薄片孔隙性和分选性的综合反映,孔隙度越大,分选性和 连通性越好,分形维数则越大。 柴达木盆地昆北新区切 6 油藏储层中,分流河道和河口坝微相的分形维 数界限为 1.83,利用它可以判别沉积微相类型。 孔隙结构分形维数与相应层段的采油指数具有正相关 性,可用来定量预测采油指数。 利用分形几何学方法可实现对铸体薄片孔隙结构的半定量刻画。     

基于成像测井的孔缝智能分割与识别

在碳酸盐岩储层的钻探开发过程中,确定地层中的溶孔和裂缝所处区域及种类,对判断储层漏失通道和储存空间具有重要意义。借助图像识别技术,识别成像测井图像中裂缝与溶孔是当前研究的难点,该方法要求样本数据量较大,在小样本情况下识别效果较差,因此提出了通过图像分割提高样本质量,实现小样本情况下高准确度的孔缝识别。研究主要包括图像分割与图像识别两部分,图像分割以阈值分割为主,应用K均值聚类与遗传算法对阈值分割进行了逐步优化;图像识别主要是应用深度神经网络,基于图像分割后的高质量图像识别成像测井图像中的孔缝结构。研究结果表明,图像分割前后整体识别准确度由63.3%提高到90.0%。在模型的实际应用中,该模型成功识别了样本中包含的高导缝与溶蚀孔,通过图像分割提高图像质量,可以实现小样本高准确度的孔缝结构识别。     

基于有限元的致密砂岩储层电阻率特性模拟

CT扫描和数值模拟技术已广泛应用于电阻率等岩石物理参数的模拟,但在致密砂岩储层电阻率特性模拟方面,该方法的适用性存在局限,主要原因在于分辨率的限制和过于简单的孔隙分割方法。在分析各种孔隙发育特征的基础上,通过引入MAPS和QemScan等高精度配套实验确定了致密砂岩的矿物组成、不同矿物的孔隙分布特征和图像特征,将微米图像的每个像素点作为具有一定体积和一定孔隙度的储层单元,从而构建基于1 in(25 mm)柱塞样品微米CT图像的高分辨率虚拟三维孔隙格架。采用有限元法对全尺寸的孔隙格架开展大型数值模拟计算,在高含水区间模拟结果与驱替实验结果基本一致,但在致密砂岩常常发育的低含水饱和度区间内,数值模拟结果揭示RI-S_w曲线呈现弯曲现象,更符合指数变化规律,据此计算的含油饱和度结果也得到了密闭取心资料的验证,证明了该方法研究思路正确、研究结果实用。     

全直径油气储层岩心三维可视化信息采集方法及应用前景

在微米X-CT基础上，通过对X射线强度的调整和扫描方式的更新，建立了Geoscan系列，并相应将样品室改装成了平放式加长扫描区，实现了对全直径岩心进行三维扫描成像。测试结果显示，以往难以描述的岩心断面构造、层理结构、非均态构型、孔—缝展布等全直径三维参数信息均能得到清晰的三维图像，有效拓宽了地学领域微观分析的视野。通过对石油钻井岩心全直径扫描，可以实现在一个较为宽泛的深度段内，观察分析不同矿物组分的含量变化、油气运移轨迹以及缝隙的延展性等重要参数信息，通过对储层物性参数数字化处理的图像可直接反映油气聚集的有效性及储集空间展布规律。这项技术将通过提供储集岩孔—渗架构三维可视化网格图和给予的储层品质定性结论来指导优化油区勘探部署。