注采过程中岩石物性参数变化规律研究

目前我国许多油气藏采用保压开采措施生产，对部分衰竭油气藏进行储气库改造措施。油气藏流体反复注采，使得孔隙内外压差不断变化，导致岩石压缩系数、孔隙度、渗透率等物性参数也在不断发生变化。本研究采用人造岩心，经过反复升降围压实验对岩石压缩系数、孔隙度及渗透率进行了测试。研究结果表明，岩石物性参数随压力的变化而变化。岩石孔隙度不同．其它参数变化规律不同：渗透率随压力循环升降存在滞后效应。     

致密岩心核磁共振孔隙度影响因素分析

岩心孔隙度是致密储层油气评价和储量预测的基础参数,由于致密岩心孔隙非均质性较强、微孔隙结构发育,且岩心内部磁场畸变严重,利用核磁共振技术准确测量孔隙度是实验室研究的关键技术问题.CPMG脉冲序列是利用核磁共振测量岩心孔隙度的常用方法,尽管可以应用该序列综合分析多种因素对核磁共振测量岩心孔隙度结果的影响,但缺乏核磁共振弛豫机理的定量验证.在核磁共振实验测量的基础上,结合随机行走法的三维数字岩心数值模拟方法,对实验结果提供可靠解释.通过对18块不同类型的致密岩心测试和数字岩心数值模拟辅助验证,发现等待时间、回波间隔、仪器磁场强度及标准样品的选择均对测量结果产生不同的影响.当等待时间大于某一值后,岩石测量孔隙度不再变化,而随着等待时间的减小,岩石测量孔隙度逐渐减小;随着回波间隔的增大,岩石测量孔隙度减小;当核磁仪器的磁场强度较高时,黏土矿物或有机质的存在对核磁共振孔隙度测量结果影响较大;采用峰点弛豫时间较短的核磁共振孔隙度标样进行孔隙度刻度,增加了低孔隙岩心测量结果的精度.综合分析多方面影响因素有助于提高致密岩心核磁共振孔隙度测量结果准确性,为地质建模和油气资源赋存量的估算提供基础数据.     

岩心分析过程中的表皮效应

为了深入了解和正确使用岩心分析资料，文章研究了岩心分析过程中的表皮效应。岩石的表皮对岩石物性参数的测量产生一定的影响，此即表皮效应。毛细管压力曲线测量过程中的表皮效应，通过延长毛细管压力曲线中间段可以加以消除。岩石压缩系数和应力敏感测试过程中的表皮效应，对测试结果产生了严重的影响，致使测试结果出现了反常现象。实验分析应改进测试手段和测试方法，努力消除表皮效应对测试结果产生的负面影响。     

注采过程中岩石压缩系数、孔隙度及渗透率的变化规律

目前我国许多油气藏进行了保压开采措施及对部分衰竭油气藏进行储气库改造措施, 油气藏流体反复注采,使得孔隙内外压差不断变化, 导致岩石压缩系数、孔隙度、渗透率发生着不断的变化。对于岩石物性参数随压力下降的变化规律已有统一认识, 但对于地层压力循环升降过程中岩石物性参数的变化规律研究还较少。研究过程中采用实际人造岩心, 从实验角度经过反复升降围压实验对岩石压缩系数、孔隙度及渗透率进行了测试。研究表明, 岩石物性参数随压力的变化而变化; 岩石孔隙度不同, 其他参数变化规律不同; 渗透率随压力循环升降存在滞后效应。     

碳酸盐岩局部非均质性对岩石物理参数（Kr，Pc）影响的新评价方法

本文提供一种革新的方法，引入在随时间变化匹配过程确定相对渗透率（Kr）的局部饱和度测量来描述的非均质性，并且也评价局部非均质性对Kr本身及对毛细管压力（Pc）的影响。 常规上是在专门的岩心分析实验宣（SCAL）实验中测量饱和度剖面。有几种方法在反演过程中使用这种信息来确定Kr数据。局部饱和度剖面或者在反演过程中在极小化通用评价函数内包含，或者在模拟中平滑它们而用作输入数据，这导致模拟压力中非平滑的降低。这些方法中没有一个可重现通常对碳酸盐岩样品测量出现的局部饱和度变化。我们的方法具有在对给定岩石类型岩石物性特征描述中含有这些变化的优点。所提出的方法使用在油藏模拟中经常使用的并且以压力数据为基础按比例增大技术。为了评价局部处特性分析了稳定化饱和度剖面和瞬变饱和度剖面。 给出几个或者包含天然气／油或者包含水／油流体系统的碳酸盐岩岩样测量实例。该结果证明，很准确地重现生产数据和局部处饱和度剖面是可能的。所提出方法的计算结果不仅是一套Kr，Pc曲线，而且由于测量局部化饱和度的场合是按每段计算岩石物性特性参数，能有一个最好置信度的Kr，Pc区间。然后能只根据一次实验来估价一给定岩石类型内由于非均质而存在的Kr，Pc数据分布，并且能使用它进行油藏比例尺的不确定性研究。     

数字岩心实验室：根据三维成像分析油藏岩心碎片

已经利用高分辨率X射线的微计算层析成像设备(微CT)分析了大量岩心塞样品。该设备包括一个能够采集三维成像的系统，该系统在直径为6厘米的岩心塞样品上的成像是由2000^3体元(voxel)^1组成，分辨率可小至2微米。分析的岩心包括各种砂岩样品和一种碳酸盐岩心。这些岩心的孔隙大小、粒径、孔隙度、渗透率和矿物学成分分布范围广。直接处理数字化的层析图像所得到计算结果可为某个孔隙范围的渗透率和排泄毛细管压力，这些数据可以由单个岩心塞计算出来。对比同一岩心材料下的渗透率与排泄毛细管压力计算值和常规实验室测量值，结果吻合一致。这就证明，层析成像具有用不适宜于实验室试验的岩心材料(例如，井壁取心或受损岩心和钻屑)来预测岩石物理特性的能力，以及数字化图像与数值计算相结合来预测岩石性质、导出具体岩石岩性相关性的可行性。核磁共振弛豫响应是从数字成像计算得到的，用测井平均弛豫时间去估计与核磁共振响应有关的长度尺度。我们还直接根据孔隙体积-表面积比和临界孔道直径测定长度尺度，临界孔道直径与水银孔率法测量值有联系。讨论了这两个长度尺度之间的差异，也根据层析成像计算了地层因素。给出了基于沉积岩三维数字化图像的流体渗透率与地层因素及各种孔径参数的经验关系式。在使用最可靠的毛细管压力测量值得到的渗透率参数时，全部关系式运行良好。我们讨论了将该方法拓展到各种岩石物理性质。尤其是要把模拟数据校准到实验室同一岩心的测量值。这一进展将导致更系统地研究行业内通常使用的各种假设、解释和分析方法，得到岩石物理性质和测井测量值间的更好相互关系。     

低渗砂岩渗透率应力敏感性实验研究

储层岩石物性受有效应力变化而变化的现象称为储层岩石的应力敏感性，在油气钻井及开采 过程中，这种变化将导致岩石孔隙和裂缝产生不可逆转的闭合，并将直接造成产能的损失。 通过在室温下改变实验岩心围压的方法进行常规的应力敏感性实验并对实验数据进行分析， 同时把实验岩心的应力敏感性与通过铸体薄片和压汞实验得到的微观结构结合起来，分析了 致密低渗油藏渗透率敏感性的特点、微观结构与应力敏感性之间的联系，同时建立了渗透 率随有效应力变化的关系式，为储层岩石应力敏感性的研究和应用提供了实验依据。     

致密油储层孔隙度测定方法

致密油储层孔隙结构以微孔和纳米级孔隙为主,孔隙度一般小于10%。常规孔隙度测定方法很难准确、快速测定致密油储层孔隙度。因此,基于波义耳定律,同时引入孔隙度测定压力区分度函数,分析不同参数对孔隙度测定精度的影响,优化实验仪器参数,设计出适合致密油储层孔隙度测定的实验装置。利用该实验装置测定致密油储层岩心样品孔隙度为2.55%,而利用压汞法测定的孔隙度为2.40%,2种方法的测定结果相差不大。为了验证优化后的实验装置的准确性,利用该实验装置对已知孔隙度为25.16%的人造岩心的孔隙度进行测定,其值为25.56%,表明优化后的实验装置能够快速、准确测定致密油储层岩心样品的孔隙度。     

地层上覆压力下物性参数特征研究

由于净上覆压力在油田开发过程中变化幅度较大,因此对净上覆压力下物性参数特征的研究就显得尤为重要。利用CMS-300岩心自动分析仪模拟地层上覆压力的变化过程,研究油藏岩石渗透率、孔隙度和孔隙体积压缩系数随净上覆压力的变化关系,得出了各参数的变化规律,给出了它们之间的回归表达式,并从岩石孔隙结构特征和岩石骨架特征等方面进行了机理性分析。研究表明,在净上覆压力作用下,岩石渗透率和孔隙度变化程度不同,低渗透岩石的渗透率比其孔隙度的变化率更大,而低孔隙度岩石的孔隙体积压缩系数变化幅度较大;同时,幂律关系能较好地描述上述变化特征。     

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在边际油气田中,泥质砂岩致密油气田占有相当大的比重,然而,泥质砂岩致密油气田的储层物性预测是该类油气田高效开发的瓶颈问题之一。泥质砂岩致密储集层的储层岩石泥质含量高、粒径小、变化大,由于渗透率特别低,难以应用常规方法进行岩心分析,测定孔隙度、渗透率、饱和度等相当困难,而且不准确;同时,由于泥质含量很高,孔隙度、渗透率、饱和度都很低,各项参数与测井数据的相关性变得很差,甚至不敏感;由于水动力变化剧烈,储层平面非均质强,在进行储层物性的平面预测时,井间外推插值不准确。针对这些问题,文章提供了一套系统实用的解决方法。首先,利用核磁共振成像技术来获得岩心的孔隙度、渗透率、含油饱和度值;之后,应用改进了的遗传人工神经网络建立高精度的孔隙度、渗透率和饱和度的测井解释模型,并对井点测井数据进行逐点解释;最后,利用分形克里格技术对储层参数进行井间外推插值。将这套方法用于某油气田的储层参数预测,处理效果较为理想。     

致密砂岩脆性指数测井评价方法 ——以鄂尔多斯盆地陇东地区长7段致密砂岩储集层为例

岩石的脆性指数是致密砂岩油气体积压裂设计中应考虑的重要因素之一。通过对岩石弹性参数法和矿物成分法两种脆性指数测井评价方法的分析,并应用岩石力学实验和全岩X衍射分析实验标定,建立了应用常规测井的多矿物模型确定致密砂岩脆性指数的方法。对鄂尔多斯盆地陇东地区长7段致密砂岩储集层实际资料处理结果表明,应用常规测井资料对岩石脆性指数进行评价,可以弥补由于阵列声波（或声波扫描）测井采集井数较少难以开展岩石脆性指数平面分布研究的不足,为致密砂岩油气“甜点”优选提供技术支持。     

致密碎屑岩储层岩石破裂特征及脆性评价方法

研究致密碎屑岩储层岩石破裂特征及脆性评价方法对致密油压裂优化设计具有重要意义。文章以辽河盆地沙河街组致密碎屑岩储层为例,开展了不同岩性岩石的三轴压缩实验,分析了宏观破裂行为和压后岩石显微裂缝的发育类型,通过对比常规的弹性参数法和矿物组分法等脆性评价方法,建立了基于三轴压缩破裂过程中能量守恒的新脆性评价方法。实验表明,岩石破裂特征受控于岩石脆性和岩石所处的围压条件。一方面,脆性较强的岩石主要发育穿晶张裂缝,随着脆性程度减弱,裂缝数量逐渐减少,类型则以晶内裂缝为主;另一方面,随着围压增加,压裂后岩石内部微裂缝类型从穿粒张裂缝向晶内裂缝过渡,说明围压极大地抑制了微裂缝的扩展。传统弹性参数法表征的脆性结果与实验描述的脆性破裂特征相反（即脆性指数高,而岩石破裂程度差）,而矿物组分法不能描述不同围压下岩石的脆性程度。本文提出的新脆性评价方法,可以连续地描述岩石从超脆性到韧性变形的力学演化过程,脆性指数不仅与峰前的杨氏模量有关,而且还与峰后应力降梯度（软化模量）有关。利用该方法表征了不同围压下致密砂岩脆性程度,其结果与实验描述岩石脆性破裂特征相符合,证实了方法的可行性。     

致密碳酸盐岩酸蚀蚓孔研究

基质酸化是碳酸盐岩储层最早使用的解除储层污染的增产技术之一。但现场实践表明,对于微裂缝不发育的致密碳酸盐岩储层,基质酸化效果往往不佳。该文利用压裂酸化工作液动态滤失实验系统,进行了系统的岩心驱替实验。通过改变酸液注入速率、实验温度及使用不同酸液体系等方法,对致密碳酸盐岩储层孔隙基质在酸化过程中蚓孔产生的可能性进行了实验研究。研究表明：对于致密碳酸盐岩,由于基质渗透率非常低,在10MPa的驱替压差下．酸液仍然很难进入岩心基质,所以酸岩反应仅能在岩石表面进行,即使部分酸液进入基质孔隙内,由于残酸难以快速滤失,所以鲜酸难以迅速补充,使得酸岩反应的类型仅能停留在密集型溶蚀阶段,难以形成深穿透的酸蚀蚓孔。此外,通过岩心流动实验对比,分析了高渗露头及致密岩心的流动反应特点,证实酸液在高渗透岩心表面及天然裂缝发育处能形成酸蚀蚓孔。最后,通过理论分析认为．对于致密碳酸盐岩储层基质酸化很难形成深穿透的酸蚀蚓孔。     

利用核磁共振与常规测井联合反演确定致密储层多矿物组分

常规孔隙度和电阻率测井资料是地层岩性、物性和流体性质的综合反映。常规测井资料反演处理时常采用很多假设或经验模型来计算孔隙度、含油气饱和度等关键参数,这在由复杂矿物组成的致密砂岩储层中往往会产生较大误差,使参数计算的精度和流体识别的符合率降低。核磁共振测井目前仅仅用于储层物性和孔隙结构分析,虽然可以解决致密储层孔渗评价的一些问题,但仍有大量储层地质信息有待挖掘。通过分析常规测井理论响应模型,结合鄂尔多斯盆地延长组7段致密砂岩储层的微图像拼接扫描（MAPS）成像及元素能谱分析,明确了储层主要矿物类型及不同矿物的孔隙发育程度,提出了一种利用核磁共振测井孔隙度数据与常规测井数据进行联合反演的新方法,采用最优化处理算法定量识别和评价致密砂岩储层中的黏土和主要造岩矿物的类型和含量。联合反演方法计算的矿物含量在精度上与元素扫描测井接近,矿物组合在应用于岩石类型判识方面与岩心分析的结果相当,可用于储层的岩性岩相分析。     

渤海湾盆地东营凹陷原生岩性油藏含油性影响因素分析与定量预测

利用油藏顶部毛管压力大小、砂体高度以及砂体的孔隙度和渗透率等参数,就可以控制原生岩性油藏的含油饱和度和油气充满度等含油性特征。通过砂岩的孔隙度和渗透率参数,可以得到与砂岩含油饱和度相关的储层岩石毛细管压力曲线变化的特征;砂体的高度与砂体的油气充满度密切相关;油藏顶部毛管压力与围岩所在层位的深度及异常压力大小有关。通过对渤海湾盆地东营凹陷以及其中的牛庄洼陷实际的原生岩性油藏的综合分析,得到了油藏顶部毛管压力随深度或压力系数的变化规律;通过这一变化规律可以预测处于不同深度或压力系数围岩处的不同高度和物性特点的原生岩性砂体的含油性。      

考虑接触面积与压差的致密砂岩气藏水相自吸行为

钻完井过程中,水相通过毛管自吸和正压差进入储层,会引起致密砂岩气藏水相圈闭损害,导致储层测井解释错判为水层,阻碍致密砂岩气藏的及时发现和准确评价。为了揭示致密砂岩气藏水相自吸行为,选取典型致密砂岩气藏柱塞岩样,分别模拟了钻开储层时水相接触岩石的岩样端面自吸、裂缝水淹后的岩样浸泡自吸和正压差下的毛管强制渗吸实验,分析了接触面积与压差对致密砂岩水相毛管自吸的影响。结果表明:自吸速率受到渗吸面积与裂缝发育程度的影响,裂缝越发育,接触面积越大,渗吸速率越快,渗吸越易达到平稳阶段;正压差促进岩石毛管渗吸作用,但受岩石物性影响明显,当岩石物性低到一定程度时,渗吸作用主要受到毛管力的控制;裂缝的存在既增加渗吸接触面积,又进一步强化正压差作用,使渗吸能力显著增加。结合实验研究认为,在钻完井过程中,预防致密砂岩气藏水相侵入应以封堵裂缝、控制压差来减少水岩接触面积和水相侵入量为主。      

稠油油藏疏松岩石孔隙度校正方法

辽河油抠稠油油藏岩石胶结程度低，因此实验室常规分析获取物物性参数不代表地层条件下岩石的物性特征。应用冷冻钻样，包封分析等技术对稠油油藏疏松岩石孔隙度校正方法进行研究。疏松岩石孔隙度校正量主要与岩石碎屑颗粒的粗细和分选性有关。     

利用核磁共振测井评价储层的捕集能力

在常规油藏评价中常常忽略对盖层和储层组合的评价.特定储盖层组合下的综合储集能力主要取决于盖层孔隙半径和储层孔隙半径之间的相对数值关系,这个数值关系可以用临界油柱高度表征.盖层一般为泥岩或其他类型的致密岩石,对其取心和岩心分析都很困难,导致盖层孔隙半径的计算精度不高或根本不能计算.根据核磁共振测井对岩石孔隙结构的敏感性,提出了利用核磁测井计算盖层和储层孔隙半径的方法,经过压汞资料的刻度后,核磁共振测井可以计算连续的孔隙半径.在渤海湾井区的实际应用表明,利用核磁共振测井计算的岩石孔隙半径对于确定储盖层的临界油柱高度、评价特定储盖层组合下的油气捕集能力、识别层内致密夹层等方面均有良好的作用.     

致密砂岩孔隙内水的赋存特征及其对气体渗流的影响——以松辽盆地长岭气田登娄库组气藏为例

致密砂岩储层岩石孔隙结构复杂,孔隙内水的赋存状态和可动性难以确定,影响气井的产能确定和生产动态预测。为了认识该类储层气水渗流特征,根据铸体薄片和压汞等实验资料,分析了松辽盆地长岭气田下白垩统登娄库组气藏储层的孔隙结构,选取具有代表性的岩样,通过核磁共振、气驱水等实验,研究了岩石孔隙中水的赋存特征及其流动性,进而研究储层岩石在不同含水条件下对气体渗流的影响。结果表明:致密砂岩细小孔喉内的水流动性差,残余水饱和度较高,其大小不仅与岩石孔隙结构和物性相关,而且还与其中的气体流动有关;气体在含水孔隙内的流动受毛细管压力和滑脱效应影响存在非达西渗流特征,启动压力梯度的大小与储层渗透率和含水饱和度密切相关,登娄库组储层Sw/K值大于1 000mD-1以后,启动压力显著增大。该成果为该类气藏合理开发技术政策的制定提供了依据。     

核磁共振测井在低孔低渗储层渗透率计算中的应用

针对南海东部HZ地区低孔低渗储层普遍存在的孔渗之间相关性差、用常规方法计算渗透率精度低的问题,分析了研究区低孔低渗储层孔隙结构,研究了储层综合物性参数与岩石孔隙结构参数之间的关系,利用核磁共振测井弛豫时间分布对岩石孔隙结构的表征能力、由研究区储层岩心的核磁实验测量数据、建立了适合本地区计算低孔低渗储层渗透率的关系式,并用实例对该方法的可靠性进行了验证。