基于分形理论的页岩储层微观孔隙结构评价

页岩储层微观孔隙结构评价对页岩气勘探开发具有重要的意义,为了更有效地研究页岩储层微观孔隙结构特征,利用高压压汞实验结合分形理论对孔隙结构进行分析。高压压汞结果显示岩样孔径主要分布在3~18nm范围内,岩样孔隙以微孔和过渡孔为主,微孔和过渡孔提供了大部分孔体积。岩样比表面积主要由微孔贡献,微孔和过渡孔提供了页岩气主要的吸附空间。分形维数分析结果表明:页岩岩样的分形分布可明显的分为2段,过渡孔、中孔和大孔的分形维数接近3,说明该部分孔隙非均质性强,体现出较强的分形特征;微孔的分形维数小于1,分析原因可能是压汞实验仅可以描述微孔的一部分,对孔径3nm的微孔描述不到,因此对微孔的孔隙结构评价不够全面,使分形维数的计算结果超出理论范围。     

鄂尔多斯盆地镇北地区延长组超低渗透储层孔隙结构及其分形特征

选取鄂尔多斯盆地镇北地区延长组7块超低渗透岩心样品,分别开展铸体薄片、扫描电镜、X衍射、高压压汞和核磁共振等实验,明确了超低渗透储层孔喉分布特征、孔隙类型、矿物组成及其含量;运用分形理论研究了储层孔喉分形特征,系统分析了分形维数与储层物性、孔隙结构参数和矿物成分及其含量之间的关系。结果表明:研究区储层孔隙类型主要为残余粒间孔、溶蚀孔和晶间孔。储层矿物成分以石英和长石为主,黏土矿物中绿泥石含量最高。根据毛管压力曲线形态和排驱压力可将储层孔隙结构分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类3种类型,其储集性能和渗流能力依次变差,孔隙结构非均质性逐渐增强。高压压汞所得的孔喉大小分布具有多重分形特征,依据分形特征曲线存在的明显转折点,将孔隙空间分为大孔、中孔和微孔,微孔相对于大孔和中孔而言孔隙分布较为均匀和规则,对应分形维数最小。核磁共振技术可以更全面地表征储层的孔隙空间,T2T2cutoff段孔喉分布不具有分形特征,T2T2cutoff段可动流体孔隙空间和有效孔隙符合分形结构,对应的分形维数均反映相互连通孔隙的复杂程度。储层孔喉分形维数与孔隙度和渗透率之间具有较好的负相关性,与孔隙结构参数之间也存在较好的相关关系,储层的矿物组成及其含量是决定分形维数大小的内在因素,进而影响储层质量和孔隙结构特征。     

基于分形理论对马岭油田北三区延10储层微观孔隙结构特征研究

根据铸体薄片以及扫描电镜实验结果,对马岭油田北三区延10储层主要孔隙特征进行研究,并利用高压压汞实验的毛细管压力图,计算不同岩样的分形维数。结果表明,研究区主要的孔隙类型为粒间孔、溶孔以及晶间孔,喉道类型为点状、片状以及弯片状;分形维数与储层物性参数以及孔隙结构参数相关性较好,可以综合表征储层的微观非均质程度;分形维数具有分区特征,主要由于研究区溶孔以及微孔隙的存在导致微观非均质性的增强,可用于储层的分类评价中。     

致密砂岩储层孔隙结构分形特征对气水渗流规律的影响——以苏里格气田东南部桃2区块山1段为例

为了研究致密砂岩储层孔隙结构分形特征对气水渗流规律的影响，选取苏里格气田东南部桃2区块山1段8块岩心样品，利用铸体薄片、高压压汞、恒速压汞、气水相渗与真实砂岩模型气水驱替等实验,对不同半径的孔隙结构分形特征与气水渗流特征进行研究。结果表明：山1段储层发育的孔隙类型为残余粒间孔、长石溶孔、岩屑溶孔与晶间孔，喉道类型为缩颈状、片状、弯片状及管束状。采用高压压汞与恒速压汞实验对孔隙结构联合表征，依据样品物性、退汞效率、排驱压力及分选系数等参数，将储层样品划分为Ⅰ类与Ⅱ类。借鉴Hartmann等对孔隙的分类标准，将孔隙分为大孔（半径大于2.5μm）、中孔（半径0.1～2.5μm）和微孔（半径小于0.1μm）。根据分形理论，研究区不同半径孔隙的平均分形维数均在2.2～2.8，大孔的分形维数与渗透率贡献值呈现明显的负相关性，中孔、微孔与渗透率贡献值的相关性弱。气水相渗实验结果表明，研究区样品束缚水饱和度较大，Ⅰ类储层的共渗区明显大于Ⅱ类储层。真实砂岩模型气水驱替实验的驱替形态与不同孔隙类型及其平均分形维数有对应关系。Ⅰ类储层为均匀驱替，Ⅱ类储层为网状驱替和指状驱替。因此，大孔分布频率高及分形维数较...     

鄂尔多斯盆地吴起—志丹地区长8段致密砂岩储层孔喉结构分形特征

为精细表征鄂尔多斯盆地吴起—志丹地区长8段致密储层孔喉结构,在铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射、高压压汞、恒速压汞以及油水相渗等相关实验的基础上,利用分形理论研究了长8段致密储层的孔径分形特征和喉道分形特征,系统分析了分形特征与储层孔隙度、渗透率、微观孔喉特征之间的关系。结果表明：研究区岩性以岩屑长石砂岩为主,平均孔隙度为8.2%,平均渗透率为0.16×10^-3μm²,为典型的致密储层。储层孔隙类型主要为粒间孔和溶蚀孔,根据毛管压力曲线形态和高压压汞参数将储层孔喉结构分为Ⅰ类和Ⅱ类2种类型。恒速压汞实验表明研究区样品总进汞饱和度中,喉道进汞占比较多,恒速压汞计算的喉道分形维数具有两段特征,即细喉道段(D_T1)和粗喉道段(D_T2)。全孔径分形维数和喉道分形维数均与物性、进汞饱和度和退汞效率等参数具有良好的负相关性,喉道分形维数与喉道进汞饱和度、主流喉道半径呈良好负相关性,孔喉的非均质性增强,致使油相流体在含水储层中更加难以通过,油相相对渗透率变小。     

应用分形理论研究鄂尔多斯MHM油田低孔渗储层孔隙结构

基于岩样的毛管压力分析数据,讨论了岩石孔隙结构的分形特征。用孔径小于某一值r的孔隙体积百分比S与r的拟合关系,计算了鄂尔多斯盆地西部MHM油田三叠系延长组和侏罗系延安组低孔、低渗储层孔隙结构的分形维数。计算结果表明,两个层段的毛管压力曲线都存在一个标度区间,在该区间内孔隙结构表现出分形特征。同一块样品的大孔隙段与小孔隙段表现出多重分形,延10段储层孔隙结构的分形维数在大孔隙段比小孔隙段小,而长6段储层的分形维数分布特征却与延10段储层相反。在大孔隙区间延10段的分形维数比长6段小,反映出长6段储层孔隙结构比延10段复杂。研究分析认为,利用孔隙结构分形维数并结合其他孔隙特征参数,可以很好的反映出储层微观孔隙结构的复杂性,为研究储层孔隙结构微观非均质性提供了一个方便有效的手段,并为进一步的储层评价奠定了基础。     

靖边地区长6段致密砂岩储层孔隙结构及影响因素

文中综合恒速压汞与高压压汞技术,并结合常规物性分析、铸体薄片、扫描电镜等实验结果,对鄂尔多斯盆地靖边地区长6段储层孔隙结构进行了定量表征。依据压汞参数将孔隙结构分为3类,并分析了各类孔隙结构的影响因素。在恒速压汞基础上,引入分形理论探讨各类储层分形特征。结果表明:长6段储层岩石类型为长石砂岩和岩屑长石砂岩;孔隙类型以残余粒间孔为主;喉道类型主要为缩颈型喉道以及片状或弯片状喉道,孔喉半径分布在0.003~600.000μm,其中以半径小于2μm的孔喉为主;3类孔隙结构在孔隙类型、沉积环境及成岩作用方面各有差异,Ⅰ类孔隙结构储层质量最好;分流河道中砂岩具有较好的喉道分形特征,分流河道细砂岩次之,堤岸粉砂岩最差。     

基于恒速压汞法的低渗透储层分形研究

由于实验手段的限制,常规的孔隙分形结构研究无法得到储层孔道和喉道数量,影响了研究的可靠性。根据恒速压汞所提供的低渗透储层孔喉数量参数,分析了孔道和喉道的分布规律,推导了用分形维数表征的单个喉道渗透率贡献率、平均喉道半径以及微观均质系数公式。研究结果表明,储层中孔道与喉道分布分属2个不同的体系,其中喉道分布符合分形结构,而孔道不符合。喉道分布的分形维数与渗透率相关性较差。绝大部分低渗透储层喉道分形维数越大,储层非均质性越强,开发难度越大。     

利用分形维数研究储层的孔隙结构特征

以分形理论为基础,结合压汞测试资料,计算了鄂尔多斯盆地东-韩地区延长组长2段储层孔隙结构的分形维数。结果表明,储层孔隙空间存在单一分形和多重分形的现象,中孔隙的分形维数大于小孔隙的分形维数,中孔隙的均匀程度差于小孔隙。分形维数与孔隙结构参数呈微弱的正相关性,分形维数越大,孔隙分布的非均质性越强。     

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。     

分形理论在剖面缩短量研究中的应用

总缩短量的确定对岩层变形的定量研究有着重要意义.复杂构造地区的层面在二维平面内可看作为一条曲线,从而可运用分形几何学的方法由分数维来定量描述.利用自相似分形和自仿射分形的概念,建立了计算缩短量的数学模型,以川东大池干构造的85-D362剖面为例,进行了缩短量和剖面应变计算,分形分析结果表明,T_0顶层曲面的分维值为1.0897,缩短量达11km,表现出47.844%的应变.要正确地平衡地质剖面,必须对小尺度范围的应变进行分析.     

致密砂岩毛管力曲线计算相渗的分形维数方法

致密砂岩相渗曲线在模拟致密油形成,以及油气田勘探开发中具有重要作用,而由于渗透率极低难以实验测得。为此,利用致密砂岩岩心压汞数据,通过分形理论并经过归一化和非标准化计算得到典型致密砂岩油驱水相渗曲线。研究表明:致密砂岩岩心lgpc与lgS线性拟合程度高,具有很好的分形性质,分形维数分布在2.536~2.734;得到的相渗曲线束缚水饱和度高达70%,两相流动区窄,总有效渗透率低,表明两相渗流情况复杂;计算的相渗曲线与实验测得的油驱水的相渗曲线比较接近,所以可用于致密油运移和聚集过程的数值模拟研究。研究成果为高效开发致密油气藏提供了重要理论基础。     

应用定量方法描述储层孔隙结构的非均质性

传统的储层砂岩孔隙结构研究多为定性的，分形几何学的出现改变了这种状况。MIFA法就是一种定量的分形几何学方法。本文应用MIFA法对塔里木盆地塔中地区志留系储层孔隙结构进行了研究。经过分析得出了孔隙度、渗透率与分形维数之间有良好的线性关系这一结论。     

利用分形几何确定多孔介质的孔尺寸分布

提出了利用分形几何确定多孔介质孔尺寸分布的方法。考虑多孔介质中孔间的屏蔽，采用此方法得到的孔尺寸分布范围比采用平行孔模型宽，分别采用本方法和平行孔模型测定γ－Al2O3催化剂的孔尺寸分布，构造简单立方体三维网络模型模拟压汞过程，并将模拟曲线与γ－Al2O3压汞实验曲线比较，结果表明，采用本方法所得孔尺雨分布优于平行孔模型所得孔尺寸分布。     

聚合物驱油粘性流体渗流的分形研究

针对聚合物驱油两相渗流过程中的指进现象,建立了平面可视的渗流实验装置与实验方法和图像及数据处理方法.以驱替的波及面积为主要参数,建立了分维计算方法,并通过不同粘度的驱替液的驱油实验,确证油水两相的驱替渗流过程是分维的,同时得出了分维数是和聚合物驱替液粘度间的函数关系.由五点法井网注采模型上进行的实验现象表明,随着聚合物溶液浓度增加其粘度也增加,驱油时其前缘的推进也愈均匀.定量计算结果表明,随着聚合物溶液粘度增加,分维数也增大.如用不含聚合物的清水驱替时,分维数是1.563,当用1500mg/L的聚合物溶液驱替时,分维数是1.791;当聚合物浓度为4000mg/L时,分维数增加到1.956,且很接近于完全波及时的极限值2.0.这表明:用聚合物溶液驱油,驱替波及过的地方“破碎”程度减小,波及效果增加.这一实验和理论计算结果表明,用聚合物溶液驱油时,在扩大波及系数的同时,还可提高波及效果.从微观上讲,聚合物驱还可以降低残余油饱和度,提高洗油系数,其量和聚合物溶液粘度有关.     

分形技术在油气勘探应用中的改进——变维分形技术

目前的分形技术和方法难于处理复杂地层的地震勘探资料。提出变维分形的技术和方法。变维分形的Inr-InC(r)曲线与全部实测数据点符合良好。应用该方法对一个实际地震资料进行处理,并与原有常维分形的处理结果进行对比。     

粘性指进现象分数维与宏观参量的关系

计入表面张力效应,在随机网格上利用与传统方法不同的改型DLA生长模型,通过调节模型参数,模拟了被驱替液和驱替液之间粘度比V_R在1～10000范围内变化时Hel-Shaw盒中粘性指进现象的演化特征,计算了相应的分形维数D,得到与实验相符的结果。研究发现D和V_R之间满足如下关系式D=2.0384-0.0384V_R^1/3,而驱扫效率E_S和V_R的对数成正比,E_S=1-0.1795log(V_R).这说明当其它参数不变时,V_R愈大,相应的分形维数D就愈小,驱扫效率E_S也就愈低。通过分形维数D这一描述系统复杂性的抽象概念和驱替过程宏观参量V_R和E_S的联系,可以把分形维数D作为评价驱油效率的一个指标,把增加D值、降低V_R作为提高驱油效率及合理开发油田、提高采收率的一个手段。     

分形理论在井间薄储集层描述中的应用

薄层砂岩的空间展布形态异常复杂,地震资料由于受分辨率限制难以精确描述薄砂岩层的形态,而传统的线性数学方法也难以描述随机的地质沉积现象.通过对大量的宏观与微观沉积资料研究和测井相分析表明,地层沉积具有分形特征,利用地质统计资料建立分形地质模型,以地震和测井资料为约束,通过分形插值算法确定出井间薄砂层的空间展布形态,这种非线性的数学描述方法具有较高的分辨率和可信度,能进一步减少薄砂层储层描述的不确定性,对预测薄砂层油气藏分布范围、厚度变化意义重大.     

测定油气储层孔隙介质分形维的若干方法

用分形理论研究油气储层孔隙介质分形特征时,最主要的问题是如何进行有关分形维数的测定。本文较全面地综述了油气储层孔隙介质的分形量测方法,并进行了一定的分析,反映了这一领域的主要内容及应用效果。     

分形方法预测气田数量及其储量

由于油气田数量与储量规模之间具有分形关系,本文在对松辽盆地北部已发现气田储量规模(储量级别)进行划分的基础上,应用分形方法对该区未发现气田的数量和储量进行了预测,同时应用截断帕雷托分布模型预测了未发现气田总储量。结果表明,分形方法与截断帕雷托分布模型预测的未发现气田储量大小相吻合,验证了分形方法是一种预测油气田储量的可靠方法。最后得出以下主要结论:油气田数量与储量规模之间具有分形关系;分形方法在勘探程度较高的盆地或区带应用效果好,而在勘探新区有些难度。