基于埋藏溶蚀模拟实验的白云岩储层孔隙效应研究——以塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组为例

埋藏溶蚀作用是白云岩储层发育的控制因素之一,但其对储层的孔隙效应不清,从而制约埋藏溶蚀型白云岩储层的评价与勘探。以塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组白云岩为例,优选藻砂屑白云岩、叠层石白云岩和凝块石白云岩3种最常见的岩相为样品,用0.2%的乙酸溶液代表埋藏环境中的有机酸,开展高温高压条件下、开放连续流动体系中的储层溶蚀模拟实验。实验结果显示,不同温压条件、不同岩相特征样品的孔隙度都有所增大,但渗透率呈指数级增大;藻砂屑白云岩的储集空间类型从孔隙型演变为孔隙—孔洞型,叠层石白云岩和凝块石白云岩的储集空间类型从孔隙型演变为溶孔—溶缝型。由此说明在埋藏环境中,有机酸对白云岩具有较强的溶蚀性,白云岩储层的初始孔隙结构控制着最终储集空间类型;埋藏溶蚀作用从开始相对均匀溶蚀逐渐转变为非均匀溶蚀,导致溶孔、溶缝非均质发育,局部孔隙间连通性变好。因此埋藏溶蚀作用对改善白云岩储层渗透率的贡献更大。     

塔里木盆地古城地区下古生界碳酸盐岩成岩作用及储层孔隙特征

以古城地区寒武系、中下奥陶统碳酸盐岩为主要研究对象,应用岩石普通薄片、铸体薄片、阴极发光和扫描电镜等实验分析技术,对研究区主要成岩作用类型及其对储层孔隙的影响进行研究。研究结果表明:古城地区主要的成岩作用有胶结、充填、硅化、压溶、溶蚀和白云石化作用,对于储层孔隙而言,胶结、充填、硅化和压溶作用是破坏性成岩作用,溶蚀和白云石化作用是建设性成岩作用,它们产生的溶孔、溶洞和裂缝是天然气的主要储集空间和运移通道。根据碳酸盐岩储层孔隙的特征,总结出古城地区储层发育灰岩溶蚀孔隙型、白云岩溶蚀孔隙型及白云岩溶蚀缝洞型3种孔隙类型。     

渤中28-1油田奥陶系碳酸盐岩储层特征及主控因素

为了高效开发渤中28-1油田,基于现有的钻井、岩心、岩屑、测井及分析化验资料,分析渤中28-1井区奥陶系碳酸盐岩储层的岩石类型、储集空间类型及物性特征,剖析储层发育的主控因素。研究表明:奥陶系碳酸盐岩主要为白云岩、灰岩、灰质白云岩、白云质灰岩及碎屑岩,以白云岩为主;储集空间主要为粒间孔,粒间溶孔、粒内溶孔、晶间孔、溶沟和裂缝,以裂缝为主;储层基质孔隙度和渗透率值均较低,但裂缝极大改善了渗透率;储层在发育过程中经历了海底成岩、大气淡水成岩、埋藏成岩及晚期表生成岩等成岩环境;沉积相带、成岩环境、白云化作用、溶蚀作用、构造作用等因素控制储层发育和空间分布。     

塔里木盆地古生代海相碳酸盐岩储集岩特征

通过对塔里木盆地古生代碳酸盐岩储集岩的勘探和研究,较系统地阐述了储集岩类型、储集空间类型、储集性能以及碳酸盐岩成岩作用等,并进行了评价。塔里木盆地古生代碳酸盐岩储集岩类型主要有古岩溶风化壳型、礁滩型、鲕粒滩型及白云岩型4类。5期构造运动形成了5期古岩溶储集体,即下寒武统—上震旦统、中奥陶统—上奥陶统、志留系—奥陶系、石炭系与下伏地层、三叠系—前三叠系之间的古岩溶。碳酸盐岩储集空间类型主要分为孔隙—孔洞和裂缝2大类型。孔隙-孔洞包括微孔隙、晶间孔隙、溶蚀孔隙和溶蚀孔洞;裂缝主要有成岩裂缝、与区域构造有关的裂缝、与褶皱有关的裂缝、与断裂有关的裂缝、与深部地层负荷和孔隙压力有关的裂缝等。碳酸盐岩储层主要成岩作用有压实、压溶、胶结、白云化、重结晶、硅化和溶蚀等。储集岩主要有白云岩和灰岩2大类,白云岩以裂缝-孔洞型为主,而灰岩主要为裂缝型,仅有少量孔洞-裂缝型及裂缝-溶洞型,因此白云岩储层的储集性能明显好于灰岩。      

龙岗东部地区飞仙关组储层特征及评价

研究表明龙岗东部地区飞仙关组储层的主要储集岩为亮晶鲕粒灰岩、粉—细晶白云岩、具溶孔残余鲕粒白云岩或灰质云岩类。储集空间分为孔、洞、缝三大类,其中主要储集空间为粒间溶孔、粒内溶孔、晶间孔、晶间溶孔。缩颈喉道和片状喉道为本区飞仙关组鲕滩储层中常见的喉道类型。储层类型总体上以Ⅲ类储层为主,低孔低渗,局部地区、局部井段有中-高孔渗储层发育,储集类型主要为裂缝-孔隙型,非均质性较强。     

东营凹陷下古生界碳酸盐岩古潜山储层储集空间特征及发育模式

渤海湾盆地东营凹陷寒武系和奥陶系碳酸盐岩储层经受多期构造运动及成岩改造,储层非均质性强。综合应用测录井、岩心、薄片、碳氧同位素、流体包裹体及地震资料,系统研究了东营凹陷下古生界碳酸盐岩储层储集空间特征及发育模式。东营凹陷下古生界碳酸盐岩储层储集空间主要包括裂缝、溶洞及溶孔。溶洞包括灰泥溶洞和角砾间溶洞,裂缝主要包括构造缝和溶蚀缝,孔隙主要包括角砾间溶孔、脉内溶孔及晶间溶孔。东营凹陷下古生界碳酸盐岩古潜山主要由残丘型及断块型潜山构成。残丘型潜山主要分布在草桥地区及郑家—王庄地区,垂向上受不整合面影响发育由垂直渗流带及水平潜流带构成的风化壳储层,储集空间主要为高角度裂缝、角砾间溶洞及水平层状溶洞。残丘型潜山表生岩溶带整体较厚,缝洞规模较大,连通性好,具有良好的储集性能。以灰岩为主的残丘型潜山表生岩溶带厚度可达170 m,以白云岩为主的残丘型潜山表生岩溶带厚度较薄,仅为70 m左右。断块型潜山主要分布在高青—平南地区和王家岗地区,受多期断裂活动和深部热液的影响,储集空间主要为断裂带附近和褶皱顶部的裂缝以及沿其分布的溶蚀孔洞。     

�����¡�����¹�����̼�����Ҵ�������

〗塔里木盆地和田古隆起区下古生界发育灰岩、白云岩两类储层。灰岩储层类型有灰岩溶蚀孔隙（孔洞）型储层、灰岩岩溶缝孔洞型储层和构造裂隙型储层。灰岩溶蚀孔隙（孔洞）型储层发育与加里东期、海西期不整合面没有密切的关系; 储渗空间发育受组构控制; 属低孔低渗、储集性较差的储层。灰岩岩溶缝孔洞型储层发育分布与加里东期、海西期不整合侵蚀面有着密切的关系; 发育分布非均质性强。灰岩构造裂隙型储层可发育高角度斜交或垂直层面的部分充填和未充填构造裂隙。白云岩内发育晶间孔及晶间溶孔、溶蚀孔洞、大型洞穴、风化裂隙、构造裂隙等5种储渗空间，它们构成白云岩岩溶缝孔洞型、白云岩溶蚀孔洞型两类储层。白云岩岩溶缝孔洞型储层发育与加里东期、海西期不整合面有着密切的关系; 其涉及厚度较小。白云岩溶蚀孔洞型储层的发育具有普遍性; 与加里东期、海西期不整合面关系不密切; 非均质性明显。白云岩溶蚀孔洞型储层在寒武系及下奥陶统广泛发育, 孔隙度较高, 渗透率较低，是该区最值得勘探的储层类型。     

塔河油田奥陶系缝洞型油藏储量计算方法

塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏属古岩溶缝洞型油藏，储层发育受控因素多，非均质性强，储集空间多样，储集类型复杂，既有裂缝-溶蚀孔隙型储层，也有裂缝-溶洞型储层，堪称世界上最复杂特殊的碳酸盐岩油藏，油藏描述难度大，常规的储量计算方法不能有效使用。在分析塔河油田缝洞型储层连续性特征尺度的基础上，提出了采用孔隙体积来表征缝洞型碳酸盐岩油藏的储集性及相应的储量计算方法，采用多元回归分析方法和数值模拟方法，计算了典型区块的缝洞型碳酸盐岩油藏储量，对塔河油田奥陶系油藏精细描述和后期开发方案调整具有重要意义。     

羌塘盆地侏罗系碳酸盐岩储集层特征

在野外露头资料研究的基础上,运用岩石薄片、铸体薄片、扫描电镜、常规物性、毛细管压力曲线等手段,对羌塘盆地侏罗系碳酸盐岩储集层的岩石学、孔渗性及孔隙结构等特征作了详细研究。岩石类型主要为颗粒灰岩,包括内碎屑灰岩、鲕粒灰岩和生屑灰岩。储集空间包括孔隙和裂缝两种,孔隙主要为次生溶孔,裂缝为构造缝和溶蚀缝。孔隙的微观结构较差,基本上属于低孔低渗致密储集层。强烈的机械压实作用、胶结作用是导致储集层孔隙结构变差的主要因素,后期的溶解作用对储集层物性有一定的改善。构造作用使得岩石中裂隙发育,提高了岩石孔渗性,极大地改善了岩石的储集性能。     

渤海海域渤南低凸起碳酸盐岩潜山储层特征及形成机制

碳酸盐岩潜山是渤南低凸起潜山中重要的油气勘探和开发目标,运用钻井、地震、岩心、薄片、测井等资料,以BZ28-1碳酸盐岩潜山油气田为例,对碳酸盐岩储层特征及形成机制进行了综合分析。渤南低凸起碳酸盐岩潜山包括风化壳岩溶型储层和内幕溶蚀型储层2套储集系统,岩性主要为白云岩,其次为灰岩,储集空间主要为晶间孔、裂缝和溶蚀孔隙。物性分析表明,白云岩中的不等粒白云岩、粉—细晶白云岩和粉晶白云岩物性最好,且普遍好于灰岩。渤南低凸起碳酸盐岩潜山储层的形成主要受沉积相、岩溶作用和构造破裂作用的控制:(1)沉积相是储层形成的基础,有利的储层主要分布在局限海、潮间坪和潮坪中的白云岩和部分灰岩中;(2)岩溶作用是储层形成的关键,风化壳岩溶型储层和内幕溶蚀型储层主要分布在不整合面顶部以下0~250 m和0~150 m的范围内,岩溶古地貌中的岩溶高地和宽缓的岩溶斜坡相带是岩溶储层发育最有利的部位;(3)构造破裂作用是储层形成的纽带,在不整合面附近的半充填或未充填的构造缝和溶蚀缝,既可作为油气的储集空间和渗流通道,也可与溶蚀孔隙复合,形成裂缝—孔隙型和孔隙—裂缝型储层,大大改善了储集性能。     

高矿化度地层水中(铝)硅酸盐矿物溶解作用

选取石英和斜长石颗粒,分别加入不同氯化钠浓度的0.05mol/L乙酸钠溶液进行溶蚀实验,并测定溶液中几种常见成矿元素的含量。结果表明,石英颗粒溶液中SiO₂含量随氯化钠浓度的增加逐渐降低。由此推测,石英矿物的溶蚀作用随地层水中矿化度的急剧增加而降低。斜长石颗粒溶液中,各成矿元素的含量变化比较复杂。对不同电荷数的金属离子,溶出的程度有较大差异,并随氯化钠浓度的增加表现出不同的变化趋势。此外,还讨论了高浓度卤水中无机离子的活度以及离子间的同离子效应、盐效应和阴离子与金属离子的络合效应对矿物溶蚀速率的影响。高浓度氯化钠溶液不利于骨架结构的硅氧四面体和铝氧四面体的溶蚀;同离子效应会降低长石首先溶出碱金属的速度;但盐效应以及无机阴离子Cl-的络合作用对高价金属离子的溶解有促进作用。     

含泥碳酸盐岩埋藏条件下溶蚀作用的实验模拟

通过实验模拟埋藏条件下含泥碳酸盐岩的溶蚀过程,分析了粘土矿物的富集程度和赋存状态。实验结果显示,随着压力和温度的增加,粘土矿物含量是一个先增加后降低的过程,在80~160℃时达到极值。而粘土矿物的赋存状态从主要分布于裂缝中到包裹状再到残余于裂缝之中。溶蚀率大致随着温度和压力的增加而增加,实验中在160℃、48MPa条件下获得了最高的溶蚀率。碳酸盐岩泥质含量的差异对溶蚀率影响并不是十分明显,粘土矿物的赋存状态似乎更为重要。随着溶蚀作用的继续,粘土矿物对溶蚀作用有一定的影响,在80~120℃时,粘土矿物减缓了溶蚀率增加的速度,但是温压继续增加时,这种影响又有所减弱。     

塔河油田奥陶系灰岩埋藏溶蚀作用特征

塔河油田奥陶系一间房组灰岩具有典型的埋藏溶蚀特征,埋藏溶蚀形成的次生溶蚀孔隙是塔河油田南部斜坡地区重要的油气储集空间。根据溶蚀孔的形态和溶蚀流体的来源,将埋藏溶蚀作用进一步划分为自源溶蚀作用和他源溶蚀作用两种类型。自源溶蚀作用的溶蚀流体来自灰岩内部,其侵蚀性成分为灰岩本身所含的有机质热成熟作用所释放出来的有机酸、CO₂、H₂S等酸性物质。由于灰岩自身所含的有机质数量少,生成的酸性物质也非常有限,所以自源溶蚀作用非常弱,只能在有机质所在位置溶蚀产生一些微小的、近圆形的、彼此孤立的溶蚀孔,是一种原位的溶蚀作用。他源溶蚀作用的溶蚀流体来自灰岩之外的烃源岩,其侵蚀性成分为烃源岩中的有机质所产生的有机酸、CO₂、H₂S等酸性物质。这些物质随含油气流体沿着断裂、裂缝、不整合面、缝合线等通道运移而来。他源溶蚀作用形成相对较大的溶蚀孔隙,且孔隙之间连通性好。最后给出了这两种埋藏溶蚀作用的发育模式。     

不同类型鲕粒灰岩储集层溶解动力学特征

采用溶解动力学实验方法研究四川盆地东北部鲕粒灰岩储集层中孔-洞-缝等油气储集场所的发育、演化规律。不同温度和CO2分压（pCO2）条件下鲕粒灰岩的溶解动力学实验和微观形貌观察发现：温度不变、pCO2为1～4 MPa时,鲕粒灰岩的溶解速率随压力的升高而增大,并且鲕粒灰岩的溶解速率大于白云石化鲕粒灰岩的溶解速率;pCO2为3 MPa、温度由25 ℃升高至150 ℃,鲕粒灰岩溶蚀呈弱—强—弱的变化趋势,最大溶蚀速率在100 ℃左右,但白云石化鲕粒灰岩溶解速率随着温度的升高而增大,并且高于非白云石化鲕粒灰岩的溶解速率。扫描电镜图像显示,除原生构造裂隙外,白云石化鲕粒灰岩比非白云石化鲕粒灰岩更容易形成粒间孔、粒内孔等微观孔隙,说明溶蚀作用不是深埋环境下鲕滩优质储集层形成的单一控制因素,白云石化和溶蚀的共同作用更易于形成优质储集层。图6表3参27     

海上平台驱油聚合物加速溶解装置研究与性能评价

针对海上平台驱油所用聚合物溶解时间长,配注系统体积大,与海上平台承重及空间有限相矛盾的问题,设计了基于强制拉伸作用的海上平台驱油聚合物加速溶解装置。通过两级速溶环相对运动使聚合物溶胀颗粒表层的溶胀层被剥离,内部未溶胀部分快速的与水接触,增加与水接触的比表面积,提高水聚双向渗透速度,从而缩短聚合物溶解时间。运用Fluent数值模拟研究了装置内部流体流动规律和压力分布情况。在单一过流通道中,越贴近壁面,速度矢量就越大,切应力越强,对聚合物溶胀颗粒的横向拉伸作用越强;在下定齿与动齿之间的活动间隙处,静压损失最高,装置动压达到最大值,对聚合物溶胀颗粒强制拉伸,加速聚合物溶解。现场测试结果表明,经过速溶装置后,聚合物AP-P4的基本溶解时间由80 min缩短至40 min左右,黏度保留率达90%以上,且基本溶解时溶液黏度相差不大。     

新型有机酸化液PS的研究及应用

针对目前河南油田注水井酸化使用的常规酸液溶蚀粘土多、溶蚀石英少、基质改造效果差的缺点,研制出一种新型酸液体系。该酸液主要由有机酸、含氟盐和系列添加剂组成,注入地层后通过有机酸液对粘土的包裹作用,减少HF对粘土胶结物的溶蚀,从而确保有足够的HF对石英基质的溶蚀,起到了基质改造的作用。该技术经现场15井次试验,累计增注188048m^3,措施注水井对应油井累计增油10345t。平均有效期282天,应用效果显著。     

长石砂岩次生溶孔的形成机理

在酸性水介质条件下,长石类矿物都能发生程度不同的溶蚀反应并形成次生孔隙。根据原始矿物和次生矿物的组成和物理化学性质可以定量计算次生孔隙度。钾长石被溶蚀时形成的次生孔隙度最高,达11.91%,钙长石形成的次生孔隙度最低,为0.72%,钠长石和中长石形成的次生孔隙度介于两者之间。长石溶蚀过程中所需的CO₂,一部分来自大气降水或水与大气接触过程中所溶解的空气中的CO₂,另一部分则来源于有机质在生烃过程中的分解产物。     

泥岩盖层的溶蚀作用机理实验——不同pH值盐水中溶蚀速率变化规律

为了查明泥岩在不同性质流体环境中的溶蚀速率及随时间的变化关系,以松辽盆地南部青山口组黑色泥岩为研究对象,开展4组pH值分别为3、5、7、9的水岩相互作用实验研究,实验持续时间为153d,泥岩粉末样品中黏土矿物含量为50%、石英和长石类矿物含量为35%、方解石为2%,还有少量菱铁矿和黄铁矿。结果分析表明,方解石在酸性流体中快速发生溶蚀溶解,Ca离子析出速率高于Mg、Si和Al离子;长石和黏土矿物溶蚀作用缓慢;在中性—碱性流体环境中形成了三水铝石片状矿物沉淀;方解石的快速溶蚀溶解消耗了酸性流体实验中的氢离子,导致溶液pH值由最初的3升高至7.5;4组实验开始的15d内反应速率较快,反应至50d时,各离子浓度基本保持稳定,即反应体系达到平衡状态,平衡状态下各组溶液的pH值为7~9,呈中性—弱碱性;据4组实验平衡状态下Si离子浓度计算得到的泥岩整体溶蚀速率为-13.29~-13.79 mol/(m~2·s),较为接近同等条件下蒙皂石或高岭石单矿物的溶蚀速率,略高于泥岩中含量最高的伊利石单矿物溶蚀速率。实验研究表明,地层中CO_2或有机酸等酸性流体能够对泥岩盖层产生溶蚀溶解作用,而酸性流体对泥岩盖层封盖能力的破坏程度取决于长期水岩相互作用至系统平衡的过程;封闭的流体环境有利于保护泥岩盖层,泥岩中含有适量的碳酸盐矿物有利于缓冲酸性流体对泥岩盖层的溶蚀作用,起到保护盖层封闭性的作用,而碳酸盐等矿物的沉淀作用能够提高盖层的封盖能力。