基于X射线微米CT扫描技术的煤岩孔裂隙多尺度精细表征——以沁水盆地南部马必东区块为例

深入探究煤层气赋存和运移机理,不仅需要分析煤岩孔裂隙结构的空间分布特征,还需对其进行定量表征。为此,以沁水盆地南部马必东区块3#煤层为研究对象,应用X射线微米CT扫描技术,先构建低精度CT扫描煤岩母样三维数字化模型,再通过高精度CT扫描构建煤岩子样三维数字化模型。在此基础上,利用Avizo图像处理软件,重构煤岩孔裂隙系统,实现煤岩孔裂隙的多尺度定量表征。研究结果表明,沁水盆地南部马必东区块3#煤层发育多尺度孔裂隙结构。煤岩孔裂隙宏观上以C型为主,微观上以E型为主。煤岩发育成孤立片状分布的宏观孔裂隙及连通性较差的孔裂隙。据子样和母样矿物含量的相关性可知,较大规模的孔裂隙多被矿物充填,限制了煤层气的渗流和产出。     

基于CT扫描的油藏连通性表征新技术

传统的连通性研究方法在连通性认识深度上不足,主要依据地质、地震、动态、测试和数理统计等手段,定性描述连通性,还没有一种能够三维定量表征连通性的技术方法。本文利用CT扫描实验将岩心数字化,识别微观孔隙结构参数,基于低渗油藏非线性渗流规律分析了微元体的启动压力梯度,建立了岩心连通孔道比例与压力梯度的函数关系,实现了连通性的定量表征。利用CT扫描实验构建的函数关系,提出了考虑非线性渗流规律的油藏数值模拟连通场计算方法,可将油藏任意时刻的压力场转化为连通场,进一步实现了连通性的三维表征。根据计算的连通孔道比例,拟定了连通场分类评价标准,实现了油藏连通性的空间评价。低渗油藏连通场的建立,实现了连通性的三维定量表征,可以分析油田在任何开发阶段的油藏连通孔道空间分布特征,指导油田开展注采井网调整和生产工作制度优化等工作,提高低渗油藏注水开发效果。     

延川南地区煤储层孔裂隙特征研究

借助于显微裂隙分析、压汞孔隙分析和低温氮吸附等手段,研究了延川南地区煤储层孔裂隙特征。研究表明:该区煤储层显微裂隙较不发育,多以宽度小于5μm且长度小于300μm的裂隙为主体;孔隙类型以吸附孔占据主导地位,渗流孔相对不发育,连通性较差;随构造变形强度的增加,开放性孔逐步转化为细颈瓶孔,过渡孔比例下降,微孔大幅度升高,比表面积加大,纳米级孔隙总孔容升高。     

煤变质程度对中低阶煤储层孔裂隙发育的控制作用

煤变质程度是控制煤储层物性的关键因素,不同煤阶煤储层孔裂隙发育特征存在较大差异。以鄂尔多斯盆地东缘山西组煤层为例,基于SEM、荧光显微观察、压汞、低温液氮吸附、低场核磁共振和X-CT扫描三维重构等实验技术手段,研究不同煤阶煤储层物性特征及变化规律,揭示煤变质程度对孔裂隙发育的控制作用规律。研究表明:随着变质程度增高,煤中植物组织孔、粒间孔等原生孔隙减少而气孔等次生孔隙增加;孔隙度呈"减小—增大—减小"的波状变化,大中孔比例先减小后趋于稳定,微小孔比例变化趋势与之相反;吸附孔孔径增大,BJH总孔体积和BET比表面积减小,孔隙结构趋于均一而孔隙表面先变粗糙后逐渐光滑;煤中裂隙先减少后增加,裂隙性质逐渐变好,裂隙排列逐渐规则化。     

基于CT图像的高阶煤不同宏观煤岩组分裂隙差异发育规律

煤中裂隙深刻影响煤层气的解吸、扩散、渗流、产出等特征,其精细表征对于煤层气的勘探开发具有重要意义。为此,以沁水盆地和瑞矿区下二叠统山西组3号煤层为研究对象,开展了饱和造影剂溶液前后煤样CT扫描,基于CT扫描图像识别了宏观煤岩组分并划分了煤岩类型,进而用不同参数精细刻画其裂隙差异发育规律。研究结果表明：(1) CT扫描对宏观煤岩组分响应明显,根据灰度差异可识别出宏观煤岩组分,进而厘定出宏观煤岩类型;(2)相较于常规干燥样品,CT裂隙分割采用造影剂溶液后能够显著提高裂隙识别的精度,其裂隙孔隙度大于不添加造影剂的常规干燥样品,与气测孔隙度相近;(3)不同宏观煤岩类型中宏观煤岩组分的组合方式不同,自半暗煤—光亮煤,暗煤+丝炭由较宽的条带状转变为细条带状或线理状,透镜状的丝炭含量增加。结论认为：(1)裂隙含量与宏观煤岩类型具有较强的相关性,表现为光亮煤中裂隙含量最高,半暗煤中裂隙含量最低;(2)裂隙间距受宏观煤岩组分组合方式的影响,光亮煤中裂隙间距最大,半暗煤中则最小;(3)裂隙连通性不仅受宏观煤岩组分含量的影响,也与宏观煤岩组分的组合方式相关,表现为半亮煤中裂隙连通性最好,半暗煤中则最差;(4...     

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。     

基于孔、裂隙理论评价致密气层

致密性油气藏能够产出可观的油气,与地层中微裂隙的发育有密切关系。因此,评估致密性储层的裂隙发育程度并确定流体性质至关重要。孔、裂隙理论正演模拟显示,纵、横波速度对裂隙参数和流体性质敏感,基于此,利用此理论模型计算的纵、横波速度和实际测量的纵、横波速度构造反演目标函数,反演获取裂隙密度以及流体模量。实例应用显示,反演结果与测试效果有较好的一致性,应用效果显著。     

基于单砂体的特高含水期剩余油精细表征

以葡北油田葡I油组窄、薄砂体特高含水期注水开发油藏为例,提出了基于单砂体的剩余油分布规律、挖潜单元以及相对应的挖潜技术对策。所指单砂体是地质上具有成因联系、开发上相对独立的砂体单元,既是地质上的成因单元,也是与剩余油分布有关的渗流单元,既反映了砂体的沉积成因,也决定了剩余油分布特征和注水开发特征。单砂体成因类型可以划分为多期河道叠加型、分支河道型、单一河道型和席状砂型4个大类;结合注水开发特点,每种类型具有高注高采、高注低采、低注低采和低注高采4种注采方式。剩余油潜力评价的结果表明：多期河道叠加型单砂体潜力最大,剩余油主要为注水下窜型、顶部型、段塞式和欠注型4种类型,可以分别采用厚注薄采、油水井调剖堵水、井网调整和加密井网等措施进行剩余油挖潜;其次是席状砂型单砂体,剩余油表现为“蜂窝状”,建议利用注水井调剖和油层压裂来优化注水效果,进行剩余油挖潜。     

基于裂隙分形维数的煤储层压力动态分析

传统的煤层气渗流数学模型均是建立在欧几里德几何基础上的。以分形理论为基础,引入了分形维参数来刻画煤储层裂隙分形特性,在考虑了煤层的吸附特性、双重介质特征及介质变形的情况下,建立了只考虑裂缝发生形变的分形煤层气藏非平衡吸附、拟稳态条件下气体单相流动数学模型,并采用Newton法求得了该模型的数值解,讨论了无因次压力对模型参数的敏感性,绘制了典型压力曲线。认为此模型可为煤层气开采提供理论依据和新的试井模型。      

基于构造裂隙填图技术的煤储层裂隙发育特征预测与验证

利用构造裂隙填图技术,在新疆阜康白杨河矿区地表围岩中实测了388个观测点,根据观测点构造裂隙的发育特征划分破碎等级,预测了地下煤储层构造裂隙的优势方向和发育特征,并利用6口煤层气井的产量数据、压裂曲线和井径扩大率进行验证。结果表明:地表围岩中观测点破碎等级较高的区块,煤储层内构造裂隙系统发育,天然裂隙联通情况良好,渗透率较高,煤层气井产量较高,压裂曲线的形态以先高后低型和波浪型为主,井径扩大率一般大于15%以上;观测点破碎等级低的区块,煤储层内构造裂隙系统发育不足或严重不足,天然裂隙联通情况较差,渗透率较低,煤层气产量为中产或低产,压裂曲线的形态为上升型,井径扩大率一般小于7%。利用该方法预测煤储层构造裂隙发育特征与工程数据吻合度较高,证明了该方法的有效性和可靠性,为有类似地质条件的煤层气开发区块煤储层裂隙系统预测,提供了一种新思路和新技术。     

四川盆地下志留统龙马溪组页岩裂缝孔隙定量表征

裂缝和孔隙是致密储层重要的储渗空间,对其识别、描述和定量评价也是页岩气储层评价的重点和难点。为此,以四川盆地涪陵气田和长宁气区钻井资料为基础,通过建立双孔隙介质孔隙度解释模型,对该区下志留统龙马溪组(含上奥陶统五峰组)富有机质页岩段的裂缝孔隙进行了定量评价,并得到以下认识:①应用双孔隙介质模型开展页岩裂缝孔隙度解释,是实现页岩储层裂缝孔隙定量评价的有效办法,也是对海相页岩储集空间定量表征技术的丰富和发展;②该区主力产层基质孔隙体积及其构成区域分布稳定,基质孔隙度总体保持在4.6%~5.4%;③裂缝孔隙发育特征在不同构造区、同一构造的不同井区和不同层段差异较大,显示出页岩储渗条件具有很强的非均质性。根据裂缝孔隙定量表征结果判断,四川盆地五峰组—龙马溪组发育基质孔隙+裂缝型和基质孔隙型这两种类型的页岩气藏:前者主要发育于特殊构造背景区,具有裂缝孔隙发育、含气量大、游离气含量高、产层厚、单井产量高等特点,在该盆地的分布范围可能相对局限;而后者具有基质孔隙度较高、裂缝孔隙不发育、单井产量中高等特征,预计其在该盆地海相页岩气分布区占据主导地位。     

新场气田储层裂缝特征及其与动态气水分布的关系

利用岩心、测井及生产测试等资料,在评价天然裂缝特征的基础上,分析了不同类型裂缝的常规测井响应特征,并利用常规测井资料对其进行识别,进而评价不同类型裂缝与气藏动态气水分布之间的关系,并探讨其地质成因。研究表明,新场气田须二段储层主要发育构造裂缝和成岩裂缝2种成因类型。其中,绝大多数构造裂缝为剪切裂缝,按其倾角特征可进一步分为高角度缝、斜交缝和低角度缝;成岩裂缝主要为层理缝,有效性较好,对整体上改善储层物性贡献较大。新场须二段气藏动态气水分布与裂缝发育程度及裂缝类型关系密切,其中以发育低角度裂缝或网状缝为主的储层表现为产水或快速高含水,而以高角度缝发育为主的储层往往为高产气层,且稳产时间相对较长。研究认为,基于该区气藏气水分布的复杂特点,储层中不同类型的天然裂缝造成渗透率的各向异性是影响气藏动态气水分布的关键因素。     

塔河油田碳酸盐岩油藏缝洞分隔性研究

针对塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏主体区剩余缝洞水淹程度高、油水关系复杂、加密部署风险大的问题,结合油藏生产实际,提出了碳酸盐岩缝洞型油藏分隔缝洞体的概念,形成了基于油藏地质背景的缝洞分隔性研究的技术思路和方法,总结出 "三大类七亚类"的缝洞分隔模式:河道(管道)分隔型(支流河道分隔型、充填分隔型、U型管分隔型)、断裂分隔型(内幕断裂分隔型、交错断裂分隔型、平行断裂分隔型)和岩溶沟谷分隔型。以基于油藏地质背景的缝洞分隔性研究为基础的老区加密部署效果良好,投产新井产能明显提高,突破了井位部署大于500 m井距的限制,较大程度上增加了可开发缝洞体潜力,降低了加密调整水淹风险。     

鄂尔多斯盆地中西部下白垩统露头区裂缝研究

通过对研究区野外露头宏观裂缝的详细观测与统计,研究了鄂尔多斯盆地中西部下白垩统裂缝系统的发育特征与成因类型,同时依据构造解析（Tectonic Analysis）的相关理论与方法,分析了裂缝形成的构造应力场。其结果表明：研究区下白垩统主要发育了4组高角度或近直立裂缝,其走向分别为北东东向、北东向、北北西向及北西向;裂缝的横向延伸长度比纵向切深大得多,两者的主体布范围（或峰值）分别介于为3～20m与0．1～0．6m;裂缝间距总体呈对数正态分布,大小主要集中在0～0．8m,约占85％;从裂缝地质成因来看,上述4组裂缝均为直接受控于区域构造应力场的区域构造裂缝,而从裂缝力学性质角度看,则又普遍表现出剪切裂缝的典型特征,都归属于剪裂缝范畴,并且在区域上构成早晚两期平面X型共轭剪切裂缝体系,其中北东东-北西向共轭剪切裂缝主要形成于盆地燕山期构造应力场,北北西-北东向共轭剪切裂缝则主要在盆地喜山期构造应力场的控制下形成．     

构造变形作用下页岩孔裂隙结构演化特征及其模式——以四川盆地及其周缘下古生界海相页岩为例

构造应力能够使页岩发生变形或破坏,从而不同程度地影响页岩的宏微观结构.采用川东南下志留统龙马溪组和川东北下寒武统鲁家坪组海相页岩样品,运用聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)、气体吸附和压汞法等手段,分析了构造类型和变形机制对页岩孔裂隙结构的改造和控制作用.结果表明:单斜岩层页岩中以有机质孔隙结构为主,而褶皱或断层等强...     

川西坳陷侏罗系应力场分布规律与构造特征关系研究

现今构造特征在一定程度上体现了现今地应力场的分布.文中通过具体建立地质模型,结合川西坳陷的地质和构造运动特征确定模型的边界加载方式,运用ANSYS有限元软件,模拟出研究区现今地应力场的分布,通过对比分析并验证模拟结果,找到本区应力场的分布规律及其与构造特征的对应关系.     

基于叠后地震数据的裂缝预测与建模——以太阳—大寨地区浅层页岩气储层为例

太阳—大寨地区在钻井过程中常见泥浆漏失、压裂施工压力高等现象,鉴于叠后三维地震资料几何属性定量预测裂缝的可靠性和精度存在尺度及破碎程度的量化分级问题,提出了基于地震几何属性的裂缝地震相识别和裂缝确定性提取及建模方法。综合应用地震倾角属性、曲率属性和非连续性等多属性,以贝叶斯概率模型为基础,通过无监督聚类分析获得最佳的聚类效果和聚类数;垂向采用逐个时间切片扫描法建立裂缝的空间体系,并对追踪得到的所有线状结构进行清理去噪,简化复杂几何结构,对清理后的裂缝进行网格化重构,计算了裂缝的几何（拓扑）参数,建立了高精度离散裂缝模型。结果表明,应用该方法在太阳—大寨地区浅层页岩气区块准确预测了水平井钻进过程中的断裂和裂缝发育位置,断层和裂缝预测准确率达到92%,有效规避了钻井泥浆漏失,并对压裂设计提供了有力支撑。裂缝地震相识别与离散裂缝网络模型的建立为有效解决该区页岩气藏钻井工程、压裂工程等复杂施工问题提供了依据。     

基于分步算法的裂缝性碳酸盐岩油藏大尺度酸化数值模拟

碳酸盐岩储层非均质性强,基质酸化时常形成酸蚀蚓孔。蚓孔作为优势通道能够有效沟通裂缝系统、增加酸化作用距离。限于计算精度和模型收敛条件,多数学者往往在厘米尺度对裂缝性地层酸化进行小规模研究。但酸化尤其是深部酸化的作用距离通常在米级,油田现场亟需一种适合大尺度地层的高效酸化模拟方法。基于经典的双尺度连续模型,利用离散裂缝网络模型,求解了径向流裂缝性地层蚓孔扩展问题;提出的分步算法可忽略近井已酸化区域的溶蚀扩孔过程,仅需考虑不同酸化阶段对蚓孔产生实际影响的裂缝,并可追踪主蚓孔的生长动态。研究表明,有限的计算域边界将为模拟结果带来较大误差,在酸化区域外设置一定的渗流阻力区,可以有效模拟蚓孔在无限大地层中的生长过程;同时流场分析表明,裂缝周围存在局部控制域,控制域尺寸与裂缝在酸液注入方向上的投影有关,与裂缝位置无关;蚓孔的生长轨迹由控制域覆盖蚓孔尖端的裂缝决定,与其他裂缝无关;入口压力和主蚓孔位置的酸液浓度与注酸时间的对数成线性关系;提出的分步算法具有较高的计算效率,可逐步模拟蚓孔在大尺度、复杂裂缝地层中的生长过程。     

构造裂缝对低孔低渗储层的影响作用研究——以东濮凹陷沙三段为例

裂缝在低孔低渗储层中所起的作用举足轻重。以东濮凹陷沙三段为例,综合利用野外测量、岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜、古地磁定向等方法,对研究区裂缝的类型、发育特征、表征参数等进行了分析,并研究了裂缝与储层含油性、产能及物性的关系。结果表明：东濮凹陷沙三段裂缝按规模可分为宏观裂缝和微观裂缝,宏观裂缝规模较大,微观裂缝发育密集;裂缝孔隙度可作为裂缝发育程度的综合定量评价参数,宏观裂缝平均孔隙度为0.048%,微观裂缝平均孔隙度为0.54%;裂缝既可以作为油气储集空间,又可作为油气运移通道,同时,还可以沿裂缝产生次生孔隙带,从而改善储层物性,提高储层含油概率及产能;宏观裂缝主要改善储层渗透率,起渗流作用,微观裂缝可增大储层储集空间,连通储层孔隙,宏观裂缝和微裂缝形成的一个连通立体的网络控制着油气的运移和富集。