孔隙结构特征参数的分形表征

储层岩石的孔隙结构具有分形特征,孔隙结构的分形维数可以定量描述孔隙结构的复杂程度和变化规律.应用分形几何的原理,根据储层岩石孔隙分布和毛细管压力曲线的分形几何模型,建立了孔隙结构特征参数的分形表征方法.根据毛细管压力曲线资料,应用该方法计算了孔隙结构的分形维数和各种特征参数值.计算结果表明,孔隙结构的分形维数在2到3之间,用该方法计算得到的储层岩石孔隙结构特征参数的变化规律与传统统计参数的变化规律是一致的.该方法不仅简单易行,精度很高,并且使孔隙结构的特征参数从传统的定性描述转变为定量计算,对油田开发具有实际意义和参考价值.     

确定孔隙结构分形维数的新方法

储层岩石的孔隙空间具有良好的分形特征。将分形几何学的原理运用于储层岩石的孔隙结构研究,能建立毛细管压力曲线、相对渗透率、孔喉大小分布等的分形模型。但这些模型只有在求取了孔隙结构分形维数D的基础上,才可能对孔隙结构作出预测。本文提出了在建立毛细管压力分形模型的基础上,运用毛细管压力资料预测分形维数D.通过实测检验证明,该方法不仅简便易行、精度高,而且能直接得到三维空间的信息,值得研究和推广应用。      

不同孔隙结构碳酸盐岩的岩石物理响应特征及储层预测新方法——以鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组四段为例

近年来，在鄂尔多斯盆地中东部地区下奥陶统马家沟组四段（以下简称马四段）的台内丘滩体钻遇了优质白云岩储层，但该套储层厚度薄、与围岩弹性参数差异较小，利用常规方法很难准确识别和预测。为了提高白云岩储层的预测精度，基于铸体薄片与岩心CT扫描，详细分析了马四段碳酸盐岩的特征，通过岩石物理弹性测试，结合物性测试及试采资料建立了马四段岩石弹性参数与孔隙结构的关系，提出了研究区一种变基质多孔微分等效介质模型的预测孔隙结构和储层的新方法，并进行了矿场验证。研究结果表明：(1)马四段碳酸盐岩发育孔隙型和裂缝型2类储层，其中孔隙型储层可细分为以晶间孔为主和以晶间溶孔+晶间孔为主2类；(2)晶间孔为白云岩化作用形成，孔隙纵横比较大，晶间溶孔由晶间孔经过溶蚀作用改造形成，孔隙纵横比变小；(3)裂缝主要为构造缝和溶蚀缝，孔隙纵横比最小；(4)沉积和成岩作用对碳酸盐岩的孔隙结构影响大，孔隙结构的差异会引起岩石弹性参数的较大变化，利用该差异可以有效预测白云岩优质储层。结论认为，该方法首先通过变基质骨架建模准确划分岩石的基质类型，然后利用多重孔微分等效介质模型预测岩石的孔隙结构类型，并定量计算不同孔隙类型孔隙的体积占...     

用分形方法研究水驱前后岩石的孔隙结构

储集层岩石的孔隙空间具有良好的分形特征,孔隙结构的分形维数可以定量描述孔隙结构的复杂程度。应用分形几何的原理,建立了孔隙分布和毛管压力曲线的分形几何模型,得出了统计参数和分形几何参数之间的相互关系。并根据水驱前后的毛管压力曲线资料计算了水驱前后孔隙结构的分形参数,研究了水驱对孔隙结构变化的影响。计算结果表明,储集层岩石经过水驱后,孔隙结构的复杂程度增加,非均质性增强。     

渗透率模型研究进展

讨论单重孔隙介质和双重孔隙介质渗透率模型的发展,分析渗透率建模面临的问题:建模理论研究缺乏,至今没有提出统一的模型,双重孔隙介质渗透率模型亟待发展。单重孔隙介质渗透率与孔隙度相关性较好,但仅有孔隙度不能建立精确的渗透率模型,还需考虑岩石结构和孔隙结构参数。双重孔隙介质渗透率可分为基质渗透率和裂缝渗透率2个方面研究,它们之间的耦合是渗透率建模重点考虑的问题。提出应用分形理论和成像测井有望提高双重孔隙介质渗透率模型的建模精度。渗透率建模发展方向是三维数字岩心技术和激发极化法的应用。     

基于Kozeny—Carman方程的渗透率分形模型

Kozeny—Carman(KC)方程是渗流领域广泛应用于多孔介质渗透率预测的半经验公式,自该方程首次提出就不断地被修正并加以改进。应用分形理论,通过建立具有分形特征的毛管束模型,基于Posenille定律和达西公式分别确定了多孔介质的渗透率、孔隙度、比面的分形表达式,以经典的KC方程为基础,将三者的分形表达式相结合得出了全新的考虑比面影响的渗透率分形模型,同时得到了具有分形特征的KC常数。结果表明:多孔介质的渗透率是孔隙结构分形维数、迂曲度、宏观物性参数(孔隙度和比面)的函数,KC常数并不为固定值,而与毛细管的迂曲度、孔隙结构的分形维数等微观孔隙参数有着密切的联系。通过计算验证表明,相比于目前使用的KC方程,应用分形方法预测出的渗透率值与实际数值更加接近。     

基于分形理论的导电模型及应用

理论与实验研究证明,岩石的组成成分以及孔隙的几何形状对其电导率的影响很大,然而实际岩石的微观结构和传导机制十分复杂,影响其电性特征的因素复杂多样,很难对其准确表征。储层岩石孔隙具有分形特征,其分形维数与孔隙度有着较好的一致性,一定程度上能够反映岩石的内部孔隙结构特征,这是定量描述复杂孔隙结构特征的基础。本文基于分形理论,建立了适用于多孔介质的导电模型,并以岩心数据和测井数据为基础,开展了实际应用。实际资料处理结果表明,基于分形导电模型计算得到的饱和度与岩心分析数据一致性很高,说明了该方法的可行性与有效性。     

基于分形与核磁共振测井的储层孔隙结构表征与分类

基于核磁共振测井与分形理论,对鄂尔多斯盆地彭阳地区长8储层孔隙结构多重分形特征进行了分析.根据核磁共振实验反映的岩石孔隙结构差异,将研究区岩石孔隙结构类型分为大孔占优、中孔占优、小孔占优3类;针对岩石不同类型孔隙结构的核磁共振T2谱计算奇异强度α、多重分形维数Dq、多重分形谱f(α)等多重分形参数,探索了孔隙结构类型与多重分形参数之间的关系.研究表明,核磁共振T2谱多重分形参数与孔隙结构类型有关,可用多重分形参数划分孔隙结构类型.利用该方法对核磁共振测井数据进行处理,基于多重分形维数图像和多重分形谱宽对不同类型孔隙结构进行可视化和定量化表征,实际应用效果较好,表明核磁共振T2谱具有多重分形特征,利用核磁共振T2谱多重分形参数能够较好地评价不同井段孔隙结构类型.     

碳酸盐岩超压岩石物理模拟实验及超压预测理论模型

碳酸盐岩地层超压预测目前仍然是超压研究的难点问题，常用的碎屑岩地层超压预测方法是建立在Terzaghi有效应力理论基础上的、经验性的、且需要有明确响应超压的测井和地震参数（主要是纵波速度）。这些经验性的方法不适用于岩性致密且物性极不均一的碳酸盐岩地层的超压预测。通过碳酸盐岩样品超压岩石物理模拟实验剖析岩石弹性性质与孔隙流体压力和有效应力的关系，基于含流体岩石多孔介质弹性理论和广义胡克定律，从分析碳酸盐岩地层应力-应变-孔隙压力本构关系着手，建立表征孔隙压力与岩石弹性参数定量关系的超压预测理论模型（超压预测量化模型）。利用实测碳酸盐岩样品矿物组分含量并结合Voigt-Reuss-Hill模型计算岩石基质弹性模量，利用Wood模型和Patchy模型计算孔隙流体弹性模量，然后再利用碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验得到的实际有效应力与岩石骨架弹性模量相关关系，根据Biot有效应力定律，计算得到岩石样品的等效骨架弹性模量。利用上述获得的碳酸盐岩样品各弹性参数，通过超压预测量化模型计算碳酸盐岩超压，并与碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验加载的孔隙流体压力进行对比，验证了超压预测量化模型的合理性，提出了基于实测资料的模型校正方法。该超压预测理论模型所需的岩石弹性参数也可通过研究测井和地震资料计算获得，并可利用地震资料实现碳酸盐岩地层的超压钻前预测。     

基于CT扫描的低渗砂岩分形特征及孔渗参数预测

低渗砂岩孔喉狭小,结构复杂,难以进行岩石孔隙定量表征及物性参数的准确预测。为此,文中结合数字岩心技术及分形理论,提出了具有针对性的解决方法——选取四川盆地某气藏具有代表性的低渗砂岩岩样进行CT扫描,构建低渗砂岩微观结构图像和三维数字岩心,利用计盒维数方法分析低渗砂岩岩心孔隙空间的分形维数特征。结果表明:低渗砂岩孔隙空间具有良好的分形特征,利用分形理论可以描述其复杂的孔隙结构特征;通过建立岩石孔隙度、渗透率与孔隙空间分形维数的关系式,可有效预测该类低渗砂岩的孔渗参数,拓宽了分形理论在低渗储层物性评价中的应用范围。     

致密砂岩分形渗透率模型构建及关键分形参数计算方法

针对现有渗透率分形模型关键参数计算方法与渗透率相关性较差、迂曲度分形维数不能反映三维特征,造成致密砂岩渗透率预测困难的问题,基于致密砂岩孔隙结构分形特征及迂曲毛管束模型,构建了一种致密砂岩渗透率预测模型,提出了分形维数、迂曲度分形维数、特征长度的有效计算方法,并探讨了不同迂曲度计算方法对致密砂岩渗透率预测的影响。研究表明:构建的渗透率模型可以有效预测致密砂岩渗透率,更接近于实测值,计算得到分形维数与岩心渗透率相关性更强;不同迂曲度计算方法得到的致密砂岩迂曲度值差异较大,选取合适的迂曲度计算方法可以提高致密砂岩渗透率预测精度。研究成果可以准确、快速地预测渗透率,对致密砂岩油藏储层评价与有效开发具有重要意义。     

分形在油藏动态参数预测中的应用

由于储层非均质性具有分形特征 ,应用分形理论描述储层非均质性是最有效的工具之一。采用频谱分析将储层参数(孔隙度、渗透率、含油饱和度等 )进行分析 ,计算出 β和分形特征指数 H进行分形模型的识别。分形模型包括分数布朗(Brown)运动 (Fbm)和分数高斯 (Gauss)噪声 (Fgn)。其识别的定量标准是 ,当 1≤ β≤ 3时 ,数据序列为 Fbm;当 - 1≤ β≤1时 ,数据序列为 Fgn。识别出分形模型后 ,应用 R/S分析、方差分析和频谱分析求取 3个 H值 ,取其平均值以提高准确度。利用分形插值理论对储层参数进行分形插值模拟 ,得到储层参数的横向分布。     

微纳米孔隙页岩气藏分形表观渗透率计算模型

微纳米孔隙页岩气藏运移机制多样,孔隙结构复杂,分形理论能比较精确地描述复杂系统。基于单根直圆管质量流量公式,推导出考虑迂曲分形维数的单根分形迂曲毛细管质量流量表达式,进一步推导出单位分形集内考虑管径分形维数与迂曲分形维数的总质量流量表达式,从而获得微纳米孔隙页岩气藏分形表观渗透率计算公式。通过实验数据,完成模型验证,对比分析文中模型与传统模型的差异,进行分形参数敏感性分析。结果表明:文中分形表观渗透率计算模型计算结果略高于Javadpour模型,略低于Xiong X模型,但与实验结果最为接近;页岩气藏分形表观渗透率随有效压力增大而逐渐减小,在压力较低时,下降较快,压力较高时,趋于平稳;分形表观渗透率受管径分形维数与迂曲分形维数的影响,随管径分形维数的增大呈非线性增大,随迂曲分形维数增大呈非线性减小。     

注水前后储层微观孔隙结构的分形表征

针对用分形分维方法研究储层的微观孔隙结构。提出获得微观孔隙结构分维的两种切实可行的途径，一是利用压汞曲线的分形特性，通过建立油藏条件下压汞曲线的分形模型。计算压汞曲线的分维值来获得；二是利用常规测井解释的孔隙度和渗透率，来预测微观孔隙结构分维。然后对注水开发中后期河流相储层的微观孔隙结构的分维进行了注水前后的计算和对比分析，并对微观孔隙结构参数用分维进行了定量表征，研究了水驱对微观孔隙结构变化的影响。研究表明，储层微观孔隙结构的复杂度在注水后较注水前增加，储层微观非均质性增强，且微观旋回性得到增强；并指出可据此开展流动单元的分类表征研究；储层岩石的束缚水饱和度随着微观孔隙结构分维的增加而增大，水驱时前缘推进越趋不均匀，无水期采收率越趋减小。     

低渗孔隙介质中流体流动的分形模拟研究

根据渗透率概率分布曲线和分数布朗运动曲线的相似性，用满足分数布朗运动的变量连续随机迭代法，建立分形预测模型以及低渗透油藏流体分布分形网络模型，并编制了计算程序。使用随机分形网络模型(FIM)，对国内某油田水驱过程中压力分布、驱替特征曲线和相对渗透率进行了模拟研究，建立了分形宏观渗流场，模拟计算获得油藏剩余油饱和度分布。该方法拓宽了渗滤理论的应用和精细油藏数值模拟的研究方法，对于确定粘度比较高情况下的剩余油分布和指进发育具有重要意义。     

致密砂岩储层孔隙结构分形研究与渗透率计算——以川西坳陷蓬莱镇组、沙溪庙组储层为例

为厘清分形维数对储层物性特征的影响,并提高渗透率计算精度,通过对川西坳陷蓬莱镇组、沙溪庙组致密砂岩气藏12块岩心进行高压压汞实验;利用毛管束分形模型对进汞曲线进行分形处理,并结合物性资料,对分形维数与孔隙结构参数的关系进行研究;通过理论分析与多次试算,最终选取加权平均分形维数（D_ave）、分界压力（p_f）、中值半径（R₅₀）等对渗透率进行多元非线性回归计算。结果显示：研究区储层可划分Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类共4种孔隙结构类型;大、小孔孔隙结构相对独立,分形维数与孔隙结构参数关系复杂;多元回归计算的渗透率与实测渗透率相关系数平方达0.9。多元非线性回归计算模型对于渗透率的计算具有更高的精度,为致密砂岩储层渗透率的计算提供了新思路。     

分形测井解释方法研究

将欧氏空间的体积概念在分形空间作适当推广，提出了岩石分形体积模型，并在此基础上推导了岩石分形体积模型的测井响应方程，给出了非均质地层孔隙度的计算方法。同时，利用分形理论的幂定律，对泥质含量、含水饱和度和渗透率等参数的计算公式作了改进，可以更好地适应非均质地层参数的计算。实际测井资料处理结果表明，用分形测井解释方法计算的地层参数精度比常规方法的高。     

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根据分形理论，储层参数的非均质分布呈分形分布，其非均质性具有自相似性。利用分形建模技术建立储层参数的非均质模型，根据该模型形成参数网格值，绘制等值线图，可预测储层的分布。     

考虑储层孔隙介质分形特点的衰竭气藏储气库储层压力分布预测

考虑储层孔隙介质分形特点以及储层压力变化对储层介质渗流参数的影响,根据气体不稳定渗流理论,建立了衰竭气藏储气库储层压力动态分布的分形渗流模型,并推导出了注气过程动态储层压力的预测公式。在对本文模型计算结果与三维渗流模型计算结果对比分析基础上,研究了分形维数、弯曲率、储层厚度、气体黏度、注气速率和注气时间对地下储气库储层压力分布的影响,并计算了国内某衰竭气藏储气库BN-4井注气后的储层压力分布。结果表明:本文所建立的模型具有较高的计算精度,可以满足实际工程计算需求;分形维数和渗透率随着孔隙度的增大而增大,储气库储层介质的应力敏感性受毛细管外壁的岩性影响较大;衰竭气藏储气库的储层压力随着储层介质弯曲率、气体黏度、注气速率、注气时间的增大而增大,随着分形维数和储层厚度的增大而减小;分形维数、储层厚度、注气速率、注气时间对储气库储层压力的影响比较显著,而介质弯曲率和气体黏度对其影响不明显。为充分利用储气库储层,实际工程中注气井的间距不宜过大及可适当延长注气时间。     

低渗透分形油藏-井筒耦合流动分析

针对油水生产的实际过程,综合考虑了启动压力梯度、储层介质的分形及油藏和井筒的耦合流动,将油藏渗流与井筒管流作为整体来研究,建立了分形低渗透油藏-井筒耦合流动模型。采用IMPES方法对模型进行离散,应用追赶法求解,得到井口定产量生产、定压外边界情况下,分形低渗透油藏-井筒耦合的一个计算示例的数值解,分析和讨论了参数对压力动态的影响。