碳酸盐岩岩心孔隙空间的三维成像和特征描述，预测单相流和两相流性质

岩石储存和流动流体的能力取决于孔隙体积、孔隙几何形状及孔隙连通性。许多沉积环境中的碳酸盐岩本身是非均质的，并且经历过明显的成岩作用。这些碳酸盐岩尤其难以描述，其原因是它的孔隙大小的变化可达几个数量级，不同尺度的孔隙的连通性对流动性质有极大影响。例如，骨架孔隙系统中单独的孔洞孔隙会使孔隙度变大，而不是渗透率，会因圈闭在单个孤立孔洞中的油气导致残余油饱和度大。接触型孔洞网络可对渗透率有极大影响，导致采收率更高。 在本文中，我们对采自露头和储集层的一组碳酸盐岩岩心以微计算层析X射线成像（μCT）方式进行三维（3D）成像。不同岩心的孔隙空间的形态显示了多种布局和连通性。分辨率低（样品尺寸大）的图像可降低不连通孔洞孔隙度的大小、形状和空间分布。这组岩心中的某些岩心的分辨率高（分辨率小于2微米）的图像可以探测3D粒间孔隙。通过微层析X射线成像的一种局部对比，实现消除具有亚微米孔隙的区域。对成像的岩心进行MICP实验测量，其测量值与基于成像的MICP模拟值一致性好。这些结果指示了能探测几种尺度数量级的孔洞／大孔隙／微孔隙空间分布的成像方法质量。 对求解的数字图像数据进行单相流和溶解物运移的高分辨率数值模拟。研究出一种混合数值方案，它包含了微孔隙对总岩心渗透率的影响。这些结果表明：在许多情况下，有几个流动通道对岩心渗透率有重要影响。用3D可视化、局部流速测量和溶解物运移结果图示说明了流场中微孔隙的作用。 由图像得到的孔隙网络模型说明了在碳酸盐岩样品中所观察到的孔隙布局和几何形状变化大。孔隙网络的图像和定量数据都说明了变化大。说明所得到的两相自吸驱替残余饱和度与孔隙网络不同的布局性质和结构性质有很大关系。比较了碎屑岩和碳酸盐岩岩心的与实验室测量速度有关的残余油饱和度和数值模拟残余油饱和度，结果喜人。 这些结果说明：当用岩心描述参数（Lucia，1999）、孔隙度-渗透率、MICP（Skalinski等，2005）和相对渗透率（Hamon，2003）分类时不同岩心的岩石物理特性差异，3D成像和分析有助于不同岩石分类方法的综合。     

应用碳酸盐岩岩心孔隙空间的三维成象和特征描述结果预测单相流和两相流性质

岩石储存和流体流动的能力取决于孔隙体积、孔隙几何形状及孔隙连通性。许多沉积环境中的碳酸盐岩本身是非均质的，并且经历过明显的成岩作用。这些碳酸盐岩尤其难以描述，其原因是它的孔隙大小的变化可达几个数量级，不同尺度的孔隙的连通性对流动性质有极大影响。例如，骨架孔隙系统中单独的孔洞孔隙会使孔隙度变大，而不是渗透率变大；会因捕集在单个孤立孔洞中的油气导致残余油饱和度增大；接触型孔洞网络可对渗透率有极大影响，导致采收率更高。 在本文中，我们对采自露头和储集层的一组碳酸盐岩岩心以微计算层析X射线成象（μCT）方式进行三维（3D）成象。不同岩心的孔隙空间的形态显示了多种布局和连通性。分辨率低（样品尺寸大）的图象可降低不连通孔洞孔隙度的大小、形状和空间分布。这组岩心中的某些岩心的分辨率高（分辨率小于2um）的图象可以探测3D粒间孔隙。通过微层析X射线成象的一种局部对比，实现消除具有亚微米孔隙的区域。对成象的岩心进行MICP实验测量，其测量值与基于成象的MICP模拟值一致性好。这些结果表明了能探测几种尺度数量级的孔洞／大孔隙／微孔隙空间分布的成象方法的应用效果。 对求解的数字图象数据进行单相流和溶解物迁移的高分辨率数值模拟。研究出一种混合数值方案，它包含了微孔隙对总岩心渗透率的影响。这些结果表明：在许多情况下，有几个流动通道对岩心渗透率有重要影响。用3D可视化、局部流速测量和溶解物迁移结果图示说明了流场中微孔隙的作用。 由图象得到的孔隙网络模型说明了在碳酸盐岩样品中所观察到的孔隙布局和几何形状变化大。孔隙网络的图象和定量数据都说明了这种现象。说明所得到的两相自吸驱替残余饱和度与孔隙网络不同的布局性质和结构性质有很大关系。比较了碎屑岩和碳酸盐岩岩心的与实验室测量速度有关的残余油饱和度和数值模拟残余油饱和度，结果喜人。 这些结果说明：当用岩心描述参数（Lucia，1999）、孔隙度-渗透率、MICP（Skalinski等，2005）和相对渗透率（Hamon，2003）分类时不同岩心的岩石物理特性存在差异，3D成象和分析有助于不同岩石分类方法的综合。     

用高分辨率声波与地震资料描述碳酸盐岩性质

在碳酸盐岩地层中了解孔隙结构对于描述井眼处和油藏范围内的岩石特性是重要的。我们描述了佛罗里达州南部碳酸盐岩含水层中的井眼和井间的孔洞地层。岩心资料和岩相描述了基质和孔洞孔隙度及岩性。岩性资料结合测井资料提供了井中500ft地带的岩石孔隙度。我们用井间地震成像资料预测油藏的流动单元，地震成像资料包括：速度层析X射线成像和高分辨率反射地震资料。根据孔隙粘滞弹性理论产生合成地震波曲线来模拟井间地震资料，并用由测井曲线导出的岩石物性参数构建计算机模型，其中包括由高分辨率单极子声波资料导出的一条Q测井曲线。观测的与计算所得的地震波曲线显示了很好的一致性，同时观测与计算的幅度——深度分布曲线表明两口井之间的主要地质单元的边界是连通的，而幅度的小差异是由于存在横向上的非均质性。反演阻抗反射地震资料来测试模型结果。并将阻抗和井眼位置处的孔隙度、渗透率测井曲线建立关系，得出经验关系式。这些方程用于将阻抗图像转换为渗透率和孔隙度图像。这些图像表明主要地质单元和孔隙度成像中的横向变化之间的连续性，这里40％以上的孔隙度与低阻抗带有关。现场观察到的碳酸盐岩地层中的高分辨率反射声波与因孔洞的存在所引起的孔隙变化有关。图像表明碳酸盐岩地层中的孔洞带延续200ft，而后相对不延续，这些孔隙度和渗透率不延续的流动单元是由接触式孔洞形成的。     

碳酸盐岩储集层微裂缝的识别与表征

采用基于孔隙几何形状与结构的岩石分类方法,利用碳酸盐岩储集层A和碳酸盐岩储集层B岩石样品的常规岩心、特殊岩心分析数据和薄片照片,对岩石样品进行分类,识别并表征碳酸盐岩储集层岩石样品中的微裂缝。碳酸盐岩储集层A的各类岩石中均发育微裂缝;而碳酸盐岩储集层B中,只有孔隙度为1%～11%、孔洞较少、硬度为中硬—硬的部分类型岩石样品中发育微裂缝。建立确定各类岩石截止孔隙度的方法,以区分发育导流型微裂缝与不发育导流型微裂缝的岩石样品,分析导流型微裂缝在提高渗透率方面的作用。基于渗透率和初始含水饱和度的关系,结合基于孔隙几何形状与结构的岩石分类方程,筛选出发育导流型微裂缝的特殊岩心分析数据建立渗透率预测方程,成功预测了含有导流型微裂缝的岩石样品的渗透率。     

降低碳酸盐岩地层孔隙度和渗透率计算不确定性的方法

碳酸盐岩储层受后期改造作用严重，使成岩作用、孔隙度、孔隙类型和声波速度之间相关性不强。用常规测井方法难以精确计算这种复杂储层的孔隙度和渗透率。介绍了提高碳酸盐岩孔隙度和渗透率计算精度的几种方法,即岩石物理反演法、数字图像分析技术、基于实验数据的渗透率模型法。这些新技术的应用实例表明:用岩石物理反演的孔隙度与岩心薄片的成像相吻合；用图像分析得到的大孔隙度在约束渗透率发散计算方面非常有用，使渗透率计算的不确定性降低2.5个数量级。将岩心实验测量、测井和地震相结合是提高孔隙度和渗透率等储层参数计算精度的发展方向。     

临兴气田致密砂岩储层可动流体分布特征及主控因素

针对鄂尔多斯盆地临兴地区储层微观孔隙结构复杂、可动流体分布特征及控制因素不明等问题,综合利用低场核磁共振、场发射扫描电镜、X射线衍射分析、核磁共振成像以及CT扫描等手段,对临兴气田上石盒子组和太原组可动流体饱和度特征进行定量刻画,分析了孔隙度、渗透率、岩石矿物组成、微观孔隙连通性与可动流体饱和度之间的关系。结果表明：临兴地区石盒子组储层平均可动流体饱和度为58.05%,太原组储层平均流体饱和度为48.60%,石盒子组储层平均流体饱和度明显高于太原组;渗透率及孔隙连通百分比是影响致密砂岩储层可动流体饱和度的重要因素。研究结果可为临兴致密砂岩储层渗流规律认识及开发方案编制提供有力支撑。     

复杂储层连通孔隙度评价与渗透率定量计算方法

复杂储层中普遍存在孔隙度相近而渗透率差异较大的现象。为了揭示其原因,采用铸体薄片、核磁共振、CT扫描成像等实验评价孔隙的连通性。连通孔隙度是渗透率的一个主要贡献参数。因此,从岩石孔隙空间的导电机理出发,以导电孔隙度为桥梁,建立连通孔隙度的计算模型,并分析十二种不同类型岩石中连通孔隙度与总孔隙度的函数关系;基于连通孔隙度的计算模型,建立普适性的核磁共振T₂模型;以石灰岩储层为例,在相近孔隙度条件下,从不同类型岩石渗透率之间的差异出发,推导、建立孔隙度指数模型,得到孔隙度指数的分布范围。基于普适性的核磁共振T₂模型,可将石灰岩储层渗透率预测的平均绝对误差从20.41mD降至0.83mD。该方法具有一定的理论价值和实际意义。     

利用核磁共振测井测定碳酸盐岩的有效孔隙度和可动流体及渗透率

碳酸盐岩中孔隙大小分布广泛，从微晶至大孔洞，对产能、渗透率及轻饱和度（由电阻率测井估测）均有重要影响，复杂的碳酸盐岩中，缺岩心情况下通过常规电缆测井无法得到精确孔隙度值，一种井下测井仪（－ＣＭＲ）－组合磁共振仪在西德克萨斯Glorieat和Ｃlearfork碳酸盐岩储层中得到应用。组合磁共振仪测定的孔隙度与储层岩性无关，在不含泥质的混合碳酸盐岩中，组合磁共振仪测孔隙度为总孔隙度，粉砂层中，组合磁共振仪测的孔隙度为有效孔隙度，主要由于与碎屑物相通的细小孔隙可忽略。组合磁共振仪可测自由流体孔隙度和常规电缆测井很难断定的油水界面，对２７块岩心作了低碳场核磁共振分析及常规岩心分析。Ｔ２分布了可动流体，其中使用的与岩心中离心流体相吻合的自由流体截值为９２ms，人们发现岩石物靠大量相关的粒间及孔沿空隙度十分有利地将磁共振所测Ｔ２分布紧密相连。当Ｔ２＜７５０ms时，用k-φ^4T2^2估算渗透比从总孔隙度为基础估算渗透率优越，同时发现胶指数m随Ｔ２孔隙度百分率增长而增加。     

孔隙结构特征和非均质性对碳酸盐岩气藏开发的影响

复杂的孔隙结构是制约深层碳酸盐岩气藏高效开发的关键因素之一。为此,首先利用CT扫描技术分析了3种类型岩心的孔隙结构特征;然后,利用具有代表性的孔隙网络模型,实现了三维孔隙结构中的气相流动的可视化分析;最后,在地层条件下通过4组2块岩心串联的衰竭模拟实验研究了层内非均质对开发的影响。结果表明,渗透率主要受裂缝发育程度和分布特征、孔隙连通性影响;在连通性弱的孔隙结构中,气相流动的连续性较差,气相流速和渗透率较低。数量小于30%的大孔隙和孔洞的存在大幅提高了储层的孔隙度。在碳酸盐岩气藏开发中,考虑层内非均质性对气藏开发的影响,应依据不同孔隙结构中的气相流动特征选择合理的生产方式促进气藏在水平方向的协调开发。     

数字岩心结合成像测井构建裂缝—孔洞型储层孔渗特征

针对碳酸盐岩气藏储层由于缝洞发育导致孔隙度、渗透率相关性差的问题,基于四川盆地安岳气田高石梯—磨溪区块裂缝—孔洞型储层岩心的CT扫描图像和储层段的成像测井资料,通过重构岩心内部的三维结构,提取岩心中缝洞结构参数,划分缝洞模式,开展数字岩心流动模拟和渗透率计算,认识不同孔隙度区间渗透率的分布规律,描述裂缝—孔洞型储层的孔渗特征。研究结果表明:(1)碳酸盐岩岩心中毫米—厘米级小型溶洞是主要的储集空间,占孔隙体积的68%,开度介于0.1~0.6 mm的扁平状小裂缝在局部构成缝网,缝洞搭配形成优势渗流通道是提高岩心渗透率的关键;(2)结合成像测井资料,可将储层中缝洞发育模式划分为4种,在孔隙度大于3%的储层中,当面洞率大于10%或面缝率大于0.02%时,储层的渗透性能有显著提高。     

二维核磁共振测井在致密碳酸盐岩储层中的应用

鄂尔多斯盆地致密碳酸盐岩储层存在岩石组分复杂、孔隙非均质性强,储集空间类型多样的特点,基于常规测井资料计算的储层参数可靠性差,难以准确识别储层流体性质。为提高致密碳酸盐岩储层流体性质识别,研究黏土束缚水孔隙、微细-中孔、粗孔-孔洞3种孔隙组分的核磁共振横向弛豫时间特征,利用核磁共振测井T_2分布计算3种孔隙组分的孔隙度,建立T_1、T_2几何平均值比值与粗孔-孔洞孔隙度流体性质识别图版,微细-中孔孔隙度与粗孔-孔洞孔隙度储层有效性评价图版。对致密碳酸盐岩储层流体性质判识结果表明,二维核磁共振测井对致密碳酸盐岩微细-中孔型及粗孔-孔洞型储层流体识别效果较好,针对孔隙不连通储层及裂缝性储层应用存在局限性。     

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩储层孔隙特征刻画

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩地层孔隙类型复杂，是地震勘探中孔隙度-纵波阻抗、孔隙度-渗透率关系复杂化的主要因素之一，由于缺乏合适的岩石物理模型，导致其表征一直是一个难题。根据Biot理论，Sun岩石物理模型引入表征碳酸盐岩储层非均质性的研究。与传统岩石物性模型相比，该模型可以更好地刻画碳酸盐岩储层孔隙类型的多样性，其有效性及准确性在岩心及测井尺度得到验证和应用。在这个模型中，孔构参数是一个与孔隙度无关的弹性参数，它能够在孔隙度不变的情况下表征体积和剪切模量的变化，进而表征孔隙的形态变化特征。文中采用该参数表征储层孔隙类型及孔洞特征的变化：首先，通过成像测井的二次处理，实现孔洞储层孔洞段、裂缝段的定性识别及孔洞直径、孔洞数量及孔洞面孔率的定量评价参数，为后续Sun岩石物理模型参数反演提供基础数据；然后，利用Sun岩石物理模型，得到表征储层孔隙类型的孔构参数；最后，在成像测井定量解释参数及薄片资料的刻度下分析了孔构参数与孔洞的大小和充填程度、孔隙类型及裂缝的发育程度的关系。研究结果表明：对于岩溶储层，孔构参数可以表征溶洞储层洞体的规模及充填程度。对于基质孔隙，孔构参数刻画了晶间孔、微晶孔及成岩...     

孔洞型碳酸盐岩储集层中洞对电阻率的影响

通过提取孔洞型碳酸盐岩储集层孔隙结构特征参数,利用逾渗网络模拟技术计算孔洞型储集层基质电阻率,建立分段式跨尺度电阻率计算方法。利用有限元法模拟计算孔洞型储集层电阻率。在此基础上,建立孔洞型碳酸盐岩储集层洞孔隙度和洞含水饱和度与岩石电阻率的数学模型,得到洞孔隙度和洞含水饱和度与储集层电阻率的关系。结合实验分析验证模拟计算结果的可靠性,为孔洞型碳酸盐岩储集层电阻率测井解释提供新的技术手段和研究方法。研究结果表明,基质孔隙度和洞孔隙度占比以及基质孔隙中的含水饱和度才是决定储集层岩石电阻率的关键因素。图9参39     

低孔隙度低渗透率泥质砂岩储层中胶结指数m和饱和度指数n的计算和应用

低孔隙度低渗透率储层的孔隙结构复杂,连通性较差,孔隙中流体分布不均匀,Archie公式中系数m、n的确定存在较大误差.由传统统计分析方法求取的m和n参数会随孔隙度和含水饱和度的不同变化,使测井电阻率计算的含油气饱和度精度降低.从数学物理边界条件和低孔隙度低渗透率储层的地质特征出发,分析了低孔隙度低渗透率储层中胶结指数m和饱和度指数n的变化特征.从储层岩石的地质作用和岩石物理变化过程探讨低孔隙度低渗透率储层中地层胶结指数m随孔隙度变化的一般规律,并用渗滤门限理论(PPTT)解释这一变化过程,建立了地层胶结指数m和饱和度指数n的准确计算方法.应用新参数对应的饱和度关系对QL油田不同水淹程度的2口井进行了处理解释,获得了良好的效果.     

冷冻工艺对岩心物性参数的影响及其校正

用岩心冷冻工艺处理水淹区、稠油区的易散岩心,可使岩心成形,防止岩心内流体挥发,以利于确定流体饱和度等项参数.但冷冻所引起的流体膨胀,会破坏岩心的孔隙结构,使冷冻前后岩石物性参数发生变化.本文通过对比分析,探讨了岩心冷冻前后孔隙度、渗透率、饱和度等项物性参数的变化规律,并给出了孔隙度的校正方程和渗透率的校正系数,提出了饱和度的分步校正方法,为油田正确使用冷冻岩心物性分析资料提供了便利条件.     

高孔隙度低渗透率碳酸盐岩储层测井解释难点分析

根据实验室岩心分析数据，通过对微观孔隙结构分析，讨论了高孔隙度低渗透率型碳酸盐岩储层测井电阻率、孔隙度、渗透率和含水饱和度之间关系的测井响应异常。具体分析了某孔隙型碳酸盐岩油气田B层油气藏的响应特征，从岩心分析资料建立的孔隙度渗透率交会图分析表明，B层的油气储性较差，与原测井响应的高孔隙度、高含油饱和度特征有比较大的差异。例举了数口井的应用实例。     

中东地区高孔隙度低渗透率碳酸盐岩储层测井评价技术

中东地区某油田属于裂缝-孔隙型碳酸盐岩油藏,与中国常规的碳酸盐岩储层相比,该类储层具有高孔隙度、低基质渗透率、低电阻率、储层孔隙结构复杂、孔隙类型多、非均质性强及测井响应复杂等特点,使得该类储层在裂缝识别、储层参数计算和流体性质判别等方面遇到了许多问题和困难。针对该油田高孔隙度低渗透率裂缝-孔隙型碳酸盐岩油藏测井评价中存在的问题、难点,以及中国碳酸盐岩储层测井评价中存在的一些不足,通过岩心分析、薄片资料、岩石物理实验和现场应用等资料相结合进行深入的研究,开展裂缝-孔隙型碳酸盐岩储层定性、定量评价方法和理论的研究,建立一套较为完善的高孔隙度低渗透率碳酸盐岩储层测井评价方法。     

普光气田鲕滩云岩储层物性及天然气储量计算的量化

鲕滩云岩是重要的碳酸盐岩储层,鲕滩云岩气藏渗透率和含气饱和度的定量计算和预测是气田开发过程中确定储层产能、优选开发层段的基础依据.通用渗透率模型通过岩石结构数(λ)将地质和岩石物性联系起来,λ值随沉积旋回有规律变化,采用它可在高精度层序等时格架内定量计算储层渗透率并预测其变化规律.鲕滩云岩储层胶结指数(m)是计算含气饱和度的重要参数,不同孔隙类型的鲕滩云岩的m值不同.根据岩石原始水饱和度测定数据和薄片孔隙度、岩心、岩屑和常规测井资料,利用通用渗透率模型建立的鲕滩气层段渗透率剖面,以及根据不同类型孔隙类型的m值、地层电阻和孔隙度利用阿尔奇公式得到的鲕滩云岩储层的含气饱和度剖面是继勘探突破后优化气藏开发方案的重要基础.     

孔洞性碳酸盐岩核磁共振及声学特征

运用光学显微镜（OM）、电子扫描显微镜（SEM）和X光层析图像（CT）等数字处理技术，并运用岩相学分析研究了佛罗里达州南部孔洞性碳酸岩孔隙系统的孔隙空间。分析结果为NMR测井标定而进行的核磁共振测井特征评价提供了数据支持。对饱和及欠饱和岩心进行了核磁共振测量。估算了岩民束缚水（与基质孔隙度有关）及对核磁共振测井标定的T2截止值，建立了佛罗里达州南部区域NMR测井渗透率经验公式。对核磁共振特征的综合分析，描述了碳酸盐岩彼皮相互连通孔洞引起的声波变化特征。依气流动地层标志，用超声波和其他地质数据建立波速与孔隙度的对应关系，把这种关系输入到多孔弹性模型程序，能确定出基质和孔洞之间以有孔和孔洞之间流体流动有关的流动长工。在声波测井的频率范围内，对孔洞性碳酸盐财衰减和频散曲线进行了模拟，表明全波列声波可给出孔洞性碳酸盐岩的图像。     

饱含混合流体的双孔隙碳酸盐岩地层的电阻率模拟

碳酸盐岩地层的主要特征是孔隙结构比较复杂,因此利用电阻率测井资料估算含水饱和度的传统方法将会导致很大的误差。本文阐述了饱含流体混合物的双孔隙度碳酸盐岩地层的有效电导率的模拟结果。采用的是"有效介质近似法"来进行计算。碳酸盐岩可看作由矿物骨架、少量的原生孔隙以及大量的次生孔隙所组成。在这种模型中,所有的组分都可以用三轴的椭球体来近似表示。地层水和非导电流体在原生孔隙和次生孔隙中的分布状态是不相同的。岩石的孔隙系统可看作由三种类型所组成,即完全饱含地层水或非导电流体的孔隙;用层状椭球体近似的孔隙;以上两种组成的混合型孔隙。建立了层状椭球体模型来描述地层水在次生孔隙中的分布状态,其中水占据椭球体的外层。已经证明,对于不同的次生孔隙类型和孔隙度,有效电阻率与原生孔隙和次生孔隙的饱和度之间存在一定的函数关系。计算结果表明,只适用于单孔隙地层的阿尔奇公式在估算双孔隙碳酸盐岩地层的含水饱和度时会导致偏高或偏低的计算结果。对于原生孔隙度为0.08～0.1而次生孔隙度为0.01～0.02的地层,计算含水饱和度的相对误差可达25～30%。在模拟的基础上,提出了一种确定双孔隙碳酸盐岩地层含水饱和度的方法。试验数据表明,这种评价含水饱和度的方法是切实可行的。