数字岩心技术测井应用与展望

分别从数字岩心的建模、岩石物理属性模拟及数字岩心技术在测井领域中的应用等3个方面介绍了数字岩心技术。介绍了2种建模方法——物理实验方法和数值重建方法,指出其各自优缺点。提出了数字岩石物理实验的概念,基于数字岩心进行岩石电性、声学特性、核磁共振特性及渗流特性等数值模拟实验。重点探讨了数字岩心技术在测井领域中的应用——定量分析低电阻率的成因、确定碳酸盐岩储层的饱和度指数、建立测井解释模型等。指出了数字岩心技术在测井领域的发展方向。     

火山岩气层孔隙度计算方法探讨

复杂多变的火山岩地层矿物成分导致了火山岩地层的岩石骨架参数难以确定.储层气体的出现又导致了孔隙度计算的复杂性和不确定性.传统的岩石体积模型和多矿物模型孔隙度计算方法在岩性复杂、含气火山岩储层存在局限性.基于岩石骨架参数是岩石的化学成分和原子排列的函数的理沦,对研究区的岩心进行了矿物和化学成分MINCAP(Mineralogy and Chemical Analysis Project)分析,建立了利用元素俘获能谱测井资料直接计算火山岩岩石测井密度骨架曲线和测井中子骨架曲线的关系式.在岩石骨架参数确定的基础上,利用DMRP(Density--Magnetic Resonance Program)方法,同时衍生了定性判断储层含气性的方法.利用测井资料计算地层连续深度的测井骨架参数是火山岩地层孔隙度计算的首例,后续井的岩心分析资料和测井资料证实了该方法的可行性和可靠性.该方法在酸性火山岩地层应用效果最好.局限性在于用于MINCAP分析的岩心数量少,且用于MINCAP分析的岩石类型主要以酸性火山岩为主,该方法对其他复杂岩性储层孔隙度的计算具有借鉴性.     

数字岩石物理学及测井解释应用概论

数字岩石物理学是岩石物理学的一个新分支。数字岩石物理包括数字岩心构建、数值模拟、综合分析3个部分。数字岩心构建是数字岩石物理学的基础,为数值模拟提供高分辨率模型。数值模拟是数字岩石物理学的核心,基于数字岩心模型,利用有限元法、随机游走法等数值算法计算岩石电学、声学、输运和核磁共振弛豫等岩石物理参数。对数值模拟结果综合分析,可以研究电流传导、弹性波传播、流体渗流、核磁共振弛豫等岩石物理的响应机理、响应特征,还可以分析不同微观因素的影响规律,以及为地层评价提供模型等。系统阐述了数字岩石物理学在致密砂岩、页岩、碳酸盐岩、干热岩等地层评价中的应用,总结了数字岩石物理学的应用场景和应用条件,并展望了未来发展前景。研究表明,作为宏观岩石物理参数与微观因素之间的桥梁,数字岩石物理学是兼具理论岩石物理与实验岩石物理元素的新手段,必将发挥更大作用。     

确定岩石抗钻特性空间分布规律的新方法

现有岩石抗钻特性分布规律的确定方法存在同一深度岩石抗钻特性分布不连续、应用测井资料不能建立岩石抗钻特性空间分布规律的问题.鉴于此,测定了新疆玛湖凹陷百口泉组地层岩心的单轴抗压强度、硬度和可钻性级值等,结合岩心对应深度的测井资料,建立了基于测井数据的岩石抗钻特性参数计算模型.将地层岩石抗钻特性参数的空间分布规律问题转化为...     

顺序指示模拟技术及其在3D数字岩心建模中的应用

传统的数值模拟孔隙微观结构的建模方法过于理想化和简单化;而用X射线超薄片图像技术来得到3D孔隙结构的高分辨率的图像却又过于昂贵和耗时.利用从现场得到的2D铸体薄片提供的地层信息作为条件数据,用顺序指示模拟技术可构建出3D孔隙介质模型,由此得到的数字岩心的孔隙结构可最大程度地与实际岩石接近.这种数字岩心不仅可用来精确预测岩心渗透率,而且还可作为其他物理特性模拟的共享对象.介绍了顺序指示模拟原理和地质统计学在3D数字岩心建模中应用原理的概率论表达式,3D数字岩心模型建立方法,以及3D数字岩心应用实例;认为岩石物理的研究应该向数字岩心方向发展.     

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。     

断陷湖盆陡坡带砂砾岩体沉积期次的划分技术

 综合地震、测井及钻井信息，建立以三维地震资料的层序地层解释为基础，以岩心、成像测井资料作标定，以单井测井信号小波变换分析为核心的砾岩体沉积旋回划分技术。利用成像测井资料进行沉积旋回识别的关键在于合理实现“图像”与“岩相”的转换，并利用岩心资料对地层成像测井图像进行刻度，消除地质解释的多解性，建立不同类型的岩相模式。通过地震约束和岩心、成像测井标定下的测井信号多尺度、高分辨率的小波变换分析,可将一维测井信号变换到二维时频域，便能很好地反映信号的周期特征和局部异常，进而为砂砾岩体的旋回划分和内部结构解剖提供技术支持。对济阳拗陷车镇凹陷陡坡带古近系巨厚砂砾岩体的实际分析结果表明，该技术对于用生物化石或测井组合法难以进行地层划分和对比的砂砾岩发育区的沉积期次划分和内部结构解析具有较好的应用前景。     

基于数字岩心的低渗透砂岩储层导电性数值模拟研究

低渗透砂岩导电机理复杂,为了进一步研究其储层的导电性,以Micro-CT扫描的二维岩心图像的微观孔隙结构特征为基础,利用二值化阈值分割法、数学形态法提取连通孔隙,建立三维数字岩心模型,应用最大球算法建立数字岩心的孔隙网络模型;采用有限元法模拟数字岩心模型的导电特性,探讨孔隙结构、地层水矿化度、饱和度及润湿性等因素对储层岩石电性的影响规律。研究结果表明,在低渗透砂岩储层中地层因素与孔隙度满足阿尔奇公式;当含水饱和度为50%时,电阻率增大系数与含水饱和度交会图呈现2种不同的直线形态。该研究为低渗透砂岩储层电法测井解释提供了理论支撑。     

井间岩石力学参数预测

岩石力学参数是表征裂缝发育特征及指导压裂的关键参数,其求取方法主要有岩心实验测定和声成像测井两种,但获取成本较高、数据相对稀少.常规测井资料和三维地震资料在各油气田开发区已被广泛录取,利用多元回归技术建立常规测井资料与岩石力学参数之间的关系,经过误差校正可以准确计算井眼岩石力学参数;再根据测井资料纵向分辨率高和三维地震资料横向分辨率高的特点,利用地球物理反演和三维建模技术建立研究区内岩石力学参数三维模型,可以预测井间岩石力学参数.     

致密砂岩储层测井数字岩石物理研究需求、进展与挑战

致密砂岩等非常规储层孔隙空间复杂,常规驱替等实验手段不能满足其岩石物理研究精度和时效性要求,亟需大力发展测井数字岩石物理分析技术。在分析测井数字岩石物理研究技术发展历史的基础上介绍了近年来在配套设备、模拟方法等方面取得的进展。结合致密砂岩储层特征讨论了该技术现阶段面临的4个主要问题和挑战:①分辨率与储层非均质性之间存在矛盾严重影响模拟精度;②图像分割与构建数字孔隙格架过程的多解性强;③缺乏能够模拟黏土矿物影响的方法模型;④现有模拟方法的时效性亟需优化完善。指出了该技术近期需重点攻关的2个方向为多分辨率三维孔隙网络整合和趋势云分析技术。