储集层微观非均质性的分形特征研究

储集层岩石的孔隙结构非均质性对于油气的渗流规律以及水驱油效率都具有重要的影响。利用分形理论对孔隙结构的非均质性进行研究。结果表明,分形维数不同孔隙结构不同。所研究的储集层具有单一分形（分形维数2.7521～2.8140,沉积相以河流相河道微相为主）和分段分形特征（分形维数2.3648～2.9434,沉积相以水下扇相扇端席状砂微相沉积和三角洲前缘亚相河口坝微相、席状砂微相沉积为主）;以分形维数为基础,可以根据孔喉渗透率贡献判断孔隙结构的非均质性和复杂程度。     

随机生长四参数生成孔隙模型及其分形描述

储层孔隙是油气储存和运移的主要通道,孔隙结构的研究在油气田开发中占有十分重要的位置。通过随机生长四参数算法,建立了21组不同孔隙度、相同概率生长方向和若干组相同孔隙度、具有优势生长方向的孔隙模型,定量计算了各个孔隙模型的分形盒维数及其多重分形谱,对比研究孔隙结构与分形维数相关关系的结果表明孔隙介质具有很好的分形性质,孔隙度与盒维数在双对数表示下,具有高度线性相关性。多重分形谱特征参数Δα与孔隙度相对独立,能够反映孔隙结构的非均质性,其值越大,说明孔隙结构的非均质性越强。     

基于孔隙分形特征的低渗透储层孔隙结构评价

储层孔隙结构对低渗透储层的渗流能力和油气产能有重要影响,是低渗透储层研究的热点。 目前,急需一种在储层宏观尺度上反映强非均质性储层孔隙结构优劣的储层孔隙结构定量评价方法。 以塔南凹陷白垩系低渗透储层为例,在薄片观察、孔渗测试和毛管压力测试的基础上,将分形算法应用于储层孔隙结构评价,建立了利用压汞测试求取孔隙分形维数,进而定量评价储层孔隙结构的方法。 研究认为,该区发育粗态型、偏粗态型、偏细态型和细态型 4 种类型孔隙结构。 利用毛管压力对数与润湿相饱和度对数的线性关系可求取孔隙分形维数,且分形维数越小,孔隙结构越好。 结合薄片和试油资料建立了该区孔隙结构分类的分形维数标准,同时发现该区储层非均质性强,部分样品整体分形特征不明显,储层中的大孔隙和小孔隙均具有良好的分形特征,但是具有不同的孔隙结构特点,表现为毛管压力与润湿相饱和度关系的分段性。     

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。     

特低渗储集层砂岩孔隙结构的分形研究——以安塞油田Y 区块和Z 区块为例

利用带有两参数分形几何公式对安塞油田Y、Z区块特低渗储集层岩心压汞资料数据进行了分析,结果表明,该区块储集层具有单一分形和多重分形特征。用由矩法计算所得孔隙结构特征参数均值、分选系数及变异系数与用整体线形回归所得分形维数的线性关系说明,用分形维数来定量描述储集层非均质性是可行的。此外,根据对不同分形特征孔隙结构微观分析,得出分形特征相似,其孔隙类型,沉积-成岩过程相似,当喉道半径变小(或孔隙总数减少),分形维数增加的结论。因此认为用分形特征来划分储集层的沉积-成岩相带或许是一种可行的方法。     

基于分形特征的碳酸盐岩储层孔隙结构定量评价

伊拉克W油田Mishrif组巨厚孔隙型生屑灰岩为强非均质性储层,孔隙结构评价难度较大。结合薄片、孔渗试验和压汞毛管压力曲线资料,使用分形理论研究储层孔隙结构,建立了以分形维数定量评价孔隙型生屑灰岩储层孔隙结构的方法和标准。该储层孔隙结构分形特征可分为2类,第1类储层孔隙结构整体具有显著的"单段型"分形特征;第2类储层孔隙结构整体分形特征不显著,但其较大孔喉系统和较小孔喉系统各自具有显著的分形特征,即"多段型"分形特征。分形维数能够反映孔隙型灰岩孔隙结构的复杂程度和非均质性,分形维数越大,孔隙结构越复杂;压汞毛管压力和含水饱和度分段越多,孔隙结构非均质性越强。利用孔隙结构分形维数的分区性对储层进行分类,同一类样品压汞毛管压力曲线的相似性验证了分形维数分类结果的合理性。Ⅰ类与Ⅱ类储层多对应"多段型"分形特征,Ⅲ类与Ⅳ类储层多对应"单段型"分形特征。该研究成果对相同类型碳酸盐岩储层孔隙结构定量评价具有指导意义。     

铸体薄片孔隙参数提取及其对饱和度指数的影响

为了充分挖掘铸体薄片中的孔隙结构信息,采用数字图像技术对铸体薄片进行形态学滤波处理,结合两点相关函数理论得到样品的面孔隙度、比表面、平均孔隙半径、平均颗粒半径等参数,分析了饱和度指数与面孔隙度、比表面、平均颗粒-孔隙半径比之间的关系。通过铸体薄片数字图像处理技术计算的面孔隙度和平均孔隙半径分别与氦气法孔隙度和压汞法平均孔喉半径呈良好的线性关系;饱和度指数与面孔隙度、比表面、平均颗粒-孔隙半径比均呈良好的幂指数关系。通过多因素拟合法建立的饱和度指数模型与实测饱和度指数吻合性好,精度高。     

准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组致密砂砾岩孔隙分形特征及影响因素探讨

致密砂砾岩储层孔隙结构复杂,孔隙类型多样,非均质性强,储层孔隙结构表征困难。基于高压压汞毛细管压力曲线,利用多种分形模型计算反映储层孔隙结构的分形维数,对比分析了分形维数与孔隙度、渗透率以及孔隙结构特征参数之间的关系。相比于J函数曲线分形模型与热力学分形模型,毛细管束分形模型计算的分形维数能更好地表征致密砂砾岩储层孔隙结构。进一步从岩石颗粒粒度、碎屑成分、黏土矿物及孔隙类型等多方面探讨分析了致密砂砾岩分形维数的影响因素。分析结果显示,碎屑成分与黏土矿物是影响分形维数的主要因素,孔隙类型多样及复杂程度是分形维数的直接表现。现场应用实例表明,试油产能越大,分形维数越小,产能与分形维数有着密切的关系,可以通过分形维数评价产能大小。基于致密砂砾岩储层孔隙分形特征,利用分形维数评价储层孔隙结构的方法为砂砾岩储层孔隙结构的评价提供了新的思路与研究途径。     

压汞法与数字图像分析技术在致密砂岩储层微观孔隙定量分析中的应用——以鄂尔多斯盆地吴起油田X区块为例

为了探究鄂尔多斯盆地吴起油田X区块三叠系延长组长4+5、长6和侏罗系延安组延9、延10等4个亚段致密砂岩储层的孔隙结构,对该区12块样品进行了储层物性分析、扫描电镜观察、全岩X衍射实验及高压压汞实验,并利用图像分析技术和分形几何学定量地表征了致密砂岩的孔隙参数与分形维数。此外,讨论了分形维数与样品物性(孔隙度、渗透率)、孔隙结构参数(平均孔喉半径、分选系数)、孔隙几何参数(主要孔径、周长面积比、孔体比)之间的关系,还量化分析了沉积相及成岩环境对孔隙结构的影响。分析结果表明,孔隙结构分形维数范围为2.164~2.895(平均2.395)。分形维数与渗透率、孔隙度、平均孔喉半径呈负相关关系,与分选系数呈强正相关关系。研究区致密砂岩主要孔径较小、周长面积比大、孔体比较小、分形维数高,且分形维数随着孔体比和周长面积比的增大而增大,随主要孔径的增大而减小。可见样品孔隙结构相对复杂、各向异性较强且沉积环境会影响储层岩石的成分成熟度和结构成熟度,压实、胶结、淋滤等成岩作用会对储层进行改造,二者对致密砂岩储层的孔隙结构有着至关重要的影响。     

分形几何学在桥口地区凝析气藏储层评价中的应用

研究结果表明：储集层并非在整个毛管压力的区间内都具有分形特征，而只是在毛管压力Pc大于某一压力值下限Po时，其孔隙结构才具有统计的自相似性。分形雏数可以定量描述储集层孔隙结构的复杂程度，分形维数越大，表明储集层孔隙结构的复杂程度越大，非均质性越强。分形维数与矩法所计算的孔喉分选系数Sp虽然研究手段不同、求得的途径不同，但呈较好的正相关关系，有着类似的意义，均是反映孔隙结构复杂程度的参数。应用该方法研究东濮凹陷桥口地区沙河街组沙三段凝析气藏储集层孔隙结构，取得了较好的效果。     

砂岩储层微观结构分形特征研究——以胜坨油田古近系沙河街组储层为例

岩石微观结构研究是当今储层研究的难点问题,储层微观结构影响和控制了储层微观性质和宏观特征。运用胜坨地区3口井的40个不同沉积类型储层的岩心薄片分析资料及压汞资料求取了其分形维数,利用分形几何的基本理论研究了储层微观结构参数特征,结果表明储层微观孔隙结构在一定的尺度范围内具有分形特征,进一步研究了储层物性、储层微观结构参数与分形维数的定量关系。研究发现,无论从单井数据还是多井数据的分析结果均表明,分形维数与储层物性参数、孔隙结构参数具有较好的相关性,[JP3]且与三角洲平原储层相比,三角洲前缘储层的分形维数与物性参数、储层微观结构参数的相关性更好。可见,分形维数可以综合反映孔隙空间复杂程度,可以用于储层微观结构分析。     

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。     

砂岩孔喉结构复杂性定量表征及其对渗透率的影响——以东营凹陷沙河街组为例

砂岩孔喉结构复杂性是影响其渗透率的重要因素,而渗透率是评价优质储层的重要参数,因此定量表征砂岩孔喉结构复杂性是砂岩储层质量分析的重要基础。为此,以东营凹陷沙河街组砂岩为例,基于薄片鉴定、粉晶XRD和MICP测试,引入孔喉体积分形维数、迂曲度和迂曲度分形维数对砂岩的孔喉结构进行定量描述,并探究其岩石学控制因素,系统地分析体积分形维数、迂曲度和迂曲度分形维数与渗透率之间的关系。结果表明：东营凹陷沙河街组砂岩孔喉结构复杂性及渗透率受沉积微相的影响较大。平均孔喉直径是控制孔喉结构复杂性的重要因素,孔喉结构复杂性（体积分形维数、迂曲度和迂曲度分形维数）是影响砂岩渗透率的关键因素。     

页岩纳米孔隙分形特征

以氮气分子为探测介质,采用氮气吸附分形分析方法研究了页岩孔隙结构及其不规则性,计算了页岩纳米孔隙分形维数,给出了分形维数与有机碳含量、页岩组成、孔隙结构参数之间的关系曲线,讨论了分形维数对气体吸附和渗流的影响。结果表明,页岩纳米孔隙具有明显的分形特征。分形维数与有机碳含量、微孔发育程度有关。有机碳含量越高,分形维数越大。分形维数反映了页岩微孔的发育程度,微孔越发育,平均孔径越小,比表面积越大,分形维数越大。分形维数对气体的赋存和运移有着不同的影响,分形维数越大,孔隙结构趋于复杂,这有利于气体吸附存储,但不利于气体渗流。     

基于微观孔隙结构分形特征的定量储层分类与评价

针对基于微观孔隙结构特征进行储层分类与评价常规方法的局限性,利用压汞资料,采用MIFA法计算了储层孔隙结构的分形维数,并通过统计分析分形维数与微观孔隙结构参数之间的关系,明确了分形维数的地质意义,认为储层孔隙结构分形维数是储层孔隙结构复杂程度的综合定量表征,分形维数愈小,储层微观非均质性愈弱,储层质量愈好。在此基础上将分形维数应用于储层分类与评价中表明储层具有很好的分区性,并依据分形维数的大小将储层定量地划分为优质储层、较好储层、差储层和无效储层,实现了复杂储层的定量分类与评价。     

低阶煤储层微观孔隙结构的分形模型评价

以准噶尔盆地南缘低阶煤储层为研究对象,在压汞实验基础上,应用3种分形理论模型,对低阶煤储层孔隙结构的非均质性进行了定量表征和对比研究。3种理论模型的分形维数D与D_m、D_s之间没有明显的相关性,且与煤岩储层的孔隙连通性之间相关性也较小。但随着经典几何学模型的分形维数D_m增大,热力学模型的分形维数D_s有增加的趋势,且随着D_m与D_s的增加,其煤岩储层微小孔的连通性也明显优于中大孔。不同分形模型的分形维数对低阶煤储层的地质意义不同,多孔介质分形模型的分形维数(D)主要表征低阶煤储层大尺度孔隙对于孔隙体积变化的影响,但没有揭示分形维数与煤储层物性的变化规律;经典几何学分形模型的分形维数(D_m)主要表征低阶煤储层孔隙空间变化的特征,煤储层的孔容随着分形维数(D_m)的增加而减小;热力学分形模型的分形维数(D_s)则主要表征低阶煤储层孔隙表面的粗糙程度,随着分形维数(D_s)增加,孔隙表面张力增大,孔隙表面的粗糙程度也就越大。低阶煤储层的孔隙度与渗透率都较低,连通性相对较好的微小孔增加连通孔隙的体积,根据不同分形模型的分形维数所反映的地质意义,可以按照不同渗透率范围,用不同的分形模型来表征低阶煤储层渗透率的变化规律,为低阶煤的煤层气开采与有效渗透率的预测提供地质依据。     

川东南龙马溪组页岩孔隙分形特征

基于低温氮气吸附分形几何学研究方法,对川东南龙马溪组页岩储层进行了孔隙分形特征研究,并运用分形FHH模型计算了孔隙分形维数,讨论了分形维数与孔隙结构、有机碳含量、页岩矿物成分之间的关系。研究表明:川东南龙马溪组页岩以中孔为主,孔隙内部特征以墨水瓶状孔和狭缝状孔为主;页岩样品分形维数为2.629 2~2.898 0,反映了页岩孔隙结构复杂和非均质性强的特征;页岩平均孔径越小、微小孔隙越多,孔隙结构越复杂,孔表面越不规则,比表面积和分形维数则越大;有机碳含量和微孔发育程度对分形维数影响较大。通过分形维数可定量描述孔隙结构的复杂程度和不均一性,为研究页岩孔隙结构的分布特征提供了思路。     

分形几何在致密砂岩储层微观孔隙结构研究中的应用——以苏里格气田东南部上石盒子组盒8段为例

致密砂岩储层孔隙结构在一定尺度内具有统计自相似和分形特征。利用分形几何原理,结合压汞测试,建立了毛管压力曲线求取分形维数的方法,探讨了致密砂岩孔隙结构的分形特征,分析了储层物性及孔隙结构各类参数和分形维数之间的关系,进一步明确了孔隙结构分形维数可综合反映孔隙空间复杂程度的地质意义。结果表明,只有当孔隙半径大于趋势线拐点所对应的孔隙半径时,致密砂岩孔隙结构才具有分形特征,分形维数介于2.0~2.3。分形维数越大,致密砂岩孔隙结构复杂程度越高,非均质性越强。     

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。     

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。