疏松砂岩弹性波速的实验研究

根据疏松砂岩储层的地层应力条件建立了弹性波速测试系统,在模拟油层应力、温度条件下,对某油田67块储层岩样弹性波速进行了实验研究.测试了应力、饱和流体类型、温度、粘土含量、颗粒形状及分选等对弹性波速的影响,给出了疏松砂岩弹性波速随孔隙度、泥质含量、应力、温度和饱和流体类型的变化规律,并建立了疏松砂岩弹性波速随孔隙度变化的经验关系式.     

焦化防砂室内实验研究

油井防砂工艺技术的研究与发展对疏松砂岩油藏的正常开采至关重要.焦化防砂是通过向地层内注入热空气使原油在高温下发生氧化裂解生成焦炭从而将地层砂固结的一种防砂新技术.为了对该项技术进行全面系统的理论分析与评价,设计并制作了一套焦化防砂实验装置,利用该装置进行了焦化防砂室内实验研究.焦化效果以岩样的抗压强度进行评价,实验结果表明,影响焦化后岩样抗压强度的主要因素为空气最高温度、处理时间和空气流量.此外,对焦化处理后的岩样所作的岩样组成分析揭示出,稠油胶结机理为氧化作用使部分油分和胶质变成沥青质,沥青质受到高度的缩合作用而成为高分子量的甲苯不溶物.由于新生胶质的氧化比原生胶质的氧化困难得多,因此适合焦化防砂的油层,其原油必须含有一定量的原生胶质和沥青质.     

成岩作用和岩石结构对砂岩弹性速度的影响

对济阳坳陷沙河街组Es3z地层的127块砂、泥岩岩心样品进行了实验测试,利用速度—孔隙度关系,研究了成岩作用(胶结物)、岩石结构(分选性和黏土含量)对砂岩弹性速度的影响及其在速度—孔隙度关系中的变化形式。研究结果表明:速度—孔隙度关系的变化主要受成岩作用(钙胶结物)的影响,砂岩速度与胶结物含量具有明显的正相关性。岩石结构(分选性和黏土含量)控制了岩石速度和孔隙度的次一级变化。根据定性和定量分析,利用特定岩石物理参数的变化代表储层岩石沉积学特征,给出了胶结物、分选性和黏土含量对地震速度属性影响的理论岩石物理模型。     

弱胶结三维大尺寸疏松砂岩岩心的制作及评价

为实现疏松砂岩油藏的三维物理模拟实验,关键之一在于如何获取能够代表实际储层条件的三维大尺寸岩心。而受疏松砂岩胶结强度小、疏松易散等特性影响,现场钻取大尺寸岩心难以实现,因此提出弱胶结三维大尺度疏松砂岩岩心的制备。通过岩心制作模具设计,以目标储层各油组粒度组成和物性参数为基准,并考虑到实际储层厚度和泥质夹层等宏观特征,进行弱胶结三维大尺度岩心以及带饱和度探针岩心的制作,并对成型岩心进行物性评价测试。结果表明,与实际储层相比,岩心模型孔隙度和渗透率误差保持在10%左右,精度较高,层内均质性好,各层平均胶结指数为1.6,属弱胶结范畴,胶结程度与目标储层一致。所制备的岩心较好地还原实际储层物性特征和宏观结构,为疏松砂岩油藏三维物理模拟实验提供可靠岩心来源支撑。     

储层砂岩沉积特征变化对地震弹性属性的影响

为使从地震数据中所提取的属性参数具有一定的地质意义,需要建立岩石物理性质与储层岩石沉积学特征之间的定性或定量关系.利用储层砂岩样品试验测试结果并根据胶结砂岩模型等有效介质理论分析了成岩作用及岩石结构变化对地震弹性属性的影响及其在弹性属性(速度、模量)-孔隙度交会图中的表现形式.成岩作用(胶结物含量)控制了砂岩弹性属性在交会图中的相对位置.结构变化对弹性属性的影响弱于成岩作用的影响,在弹性属性-孔隙度交会图中因结构变化而表现出的整体变化趋势斜率小于成岩作用差异所表现出的趋势,为利用地震弹性属性解释岩石沉积特征提供了一种方法.利用等效弹性模量理论分别给出了定量模拟流体饱和储层砂岩成岩作用变化(胶结物含量差异)、结构变化(定胶结物含量)对弹性波速度及模量影响的理论计算方法.     

利用负胶结物投点图评价西湖凹陷古近系砂岩储层

基于DW Housekencht提出的胶结物质量分数一负胶结物孔隙度投点图原理,对西湖凹陷古近系砂岩颗粒环边或孔隙衬里方式产出的铁白云石胶结物、连生方解石胶结物和分散的粒状方解石胶结物3种不同碳酸盐胶结物质量分数、粒间体积进行计算和统计,作出胶结物质量分数一负胶结物孔隙度投点图,并基于投点图作出判定,认为具连生结构方解石和粒状环边铁白云石的岩石初始孔隙度降低的第一重要因素是胶结作用;粒状结构方解石粒间体积的减少主要是由压实作用控制的;投点位于图的右上角的以颗粒环边或孔隙衬里方式产出的铁白云石胶结物是在较早成岩阶段形成的,提高了岩石的机械强度和抗压实能力,使储集空间得以保护,因此,对储层演化影响是正面的;投点位于图的左下角的连生方解石胶结物和分散的粒状方解石胶结物,形成于岩石已经历有效压实作用的较晚成岩阶段,占据了有限的残余粒间孔隙和由长石等铝硅酸盐溶解作用形成的次生孔隙,对储层的影响是负面的。     

准噶尔盆地南缘安集海河组砂岩碳酸盐胶结物特征

准噶尔盆地南缘古近系安集海河组砂岩普遍存在碳酸盐胶结作用,是导致储层物性变差的重要因素.利用镜下观察、碳氧同位素分析等方法,在分析碳酸盐胶结物岩石学特征的基础上,探讨了碳酸盐胶结物形成环境、时期及其对储层物性的影响.安集海河组砂岩碳酸盐胶结物主要为含铁方解石,形成于成岩晚期.受有机质演化及其流体运移的影响,δ13 CPDB值大多为-10‰～-3‰,δ18OPDB值多为-15‰～-10‰.古盐度计算结果表明碳酸盐胶结物形成于淡水环境;大部分方解石为晚期较高温度下形成的.有机酸溶蚀形成的次生孔隙发育带对应于δ13 CPDB值负偏移的井段.碳酸盐胶结物充填粒间孔隙,使储层的有效孔隙度大大降低.     

早期碳酸盐胶结作用对恩平凹陷珠江组砂岩孔隙演化模式的影响

珠江口盆地恩平凹陷的碎屑岩储层中存在早期碳酸盐胶结,为分析胶结作用对储层孔隙演化的影响,以便为储层预测提供依据,采用普通薄片、铸体薄片、扫描电镜、压汞等分析方法,结合岩石物性研究和测井解释结果,分析了该区古近纪珠江组早期碳酸盐胶结砂岩的孔喉特征,发现基底式胶结的钙质砂岩,表现为“悬浮砂”结构,主要为低孔隙度、低渗透率储层;而孔隙式胶结的钙质砂岩,其渗透率一般超过100 mD,平均孔喉半径大于15 μm,为高孔隙度、高渗透率储层。在分析珠江组主要成岩作用类型的基础上,探讨了早期碳酸盐胶结作用对储层孔隙演化模式的影响,发现由于碳酸盐含量的不同,其影响具有双重性：①基底式胶结的钙质砂岩一般坚硬致密,难以被溶蚀改造,孔喉不发育;②孔隙式胶结利于原生孔隙保存和次生孔隙形成,其胶结的钙质砂岩在后期酸性流体溶蚀作用下可以产生特大溶孔,形成高孔、高渗储层。结论认为：该区早期碳酸盐胶结的海相砂岩,抗压实能力较强,在酸性流体作用下具备形成优质储层的潜能。     

砂岩储层弹性压缩及其对物性参数的影响

本文利用实验室资料,指出了胶结较好的砂岩是一准弹性体,论证了砂岩储层的弹性压缩系数的影响因素为有效覆盖压力、砂岩的胶结类型、胶结程度、孔隙度、泥质含量及粒度中值等因素。阐述了砂岩储层弹性压缩对有效孔隙度、空气渗透率的影响,给出了确定岩石孔隙体积压缩系数的方法以及有效孔隙度、空气渗透率校正方法,为确定砂岩孔隙体积压缩系数、地下岩石孔隙度、地下岩石空气渗透率提供了必要的手段。     

CS-1防砂固结颗粒的研究与应用

大港油田疏松砂岩油藏具有埋藏浅,压实程度低,胶结疏松,易出砂,油层温度低等特点。针对这些情况,通过室内实验开发研制出一种CS-1防砂固结颗粒,并对其进行性能指标及影响因素评价实验。试验表明,CS-1防砂固结颗粒具有低温固化,固结时间短,固结强度高的特点。该工艺特殊的防砂机理和工艺特点解决了大港油田高含水井,低温井的防砂难题,取得了明显的防砂效果和显著的经济效益。     

基于粒径分类的致密砂岩力学特性及破坏特征研究——以鄂尔多斯盆地二叠系下石盒子组为例

鄂尔多斯盆地二叠系下石盒子组致密砂岩具有物性差、地层压力异常、隔夹层发育等工程地质特征,储层压裂改造力学参数的选取及其破坏特征对油气田实现效益开采具有重要意义。针对下石盒子组致密砂岩,以平行试验为设计思路,开展抗张强度测试及模拟原地状态下的高温高压三轴力学试验,在粒径分类基础上,探索致密砂岩力学特性和变形破坏特征。该区下石盒子组致密砂岩可分为中—细粒岩屑砂岩、粗粒岩屑砂岩以及巨—粗粒岩屑砂岩,粒径越粗则物性越好,其石英含量越高则黏土含量越低;随着粒径由细至粗,力学强度和弹性参数逐渐减小,岩石抵抗变形以及保持结构完整性的能力降低,力学试验变形破坏呈脆性向基质混合型过渡的特征。在相同的地应力及施工作业条件下,岩石类型不同则储层压裂难易及改造效果均有差别,需根据地层实际情况选用不同的工程力学参数。      

川西新场气田沙二段致密砂岩储层岩石力学性质

对川西新场地区侏罗系沙溪庙组二段致密储层样品所进行的岩石力学实验结果表明，岩石抗张及抗压强度随着岩石密度的增加而增大、岩石孔隙度的增加而减小，且随着岩石粒度的增加，抗张强度减小、抗压强度增大；砂岩的弹性模量明显高于泥岩，且随着岩石密度的增加而增加、孔隙度的增加而减小。与常温常压下相比，模拟地层条件下沙溪庙组泥岩饱和介质为气体时，抗压强度高3.2倍，弹性模量低2.35倍，泊松比高2倍；当砂岩饱和介质为水时，与饱和气体介质的砂岩相比，强度及弹性模量均降低，泊松比增大。这说明水介质对岩石有“软化效应”。进而在实验研究的基础上，应用测井、压裂资料计算了地层的岩石力学参数，通过对三种方法所得结果的对比分析，评价了地层条件下岩石力学参数，由此获得了较为合理、可信的地层岩石力学参数剖面。     

疏松砂岩油藏氟硼酸酸化技术研究与应用

吐哈油田雁木西疏松砂岩油藏，储层胶结疏松，泥质含量和碳酸盐胶结物含量较高，常规酸化易造成岩石骨架松散，地层出砂，酸后无效。为此，根据氟硼酸酸化的特殊机理，研究出了适宜雁木西疏松砂岩油藏特点和储层伤害特点的氟硼酸酸化技术。从2000年初到现在，见到了较好的酸化效果，有效解决了雁木西油田油水井增产增注措施技术难题，取得了显著的经济效益和社会效益。     

基于KT模型流体替换的岩石物理参数反演方法

岩石物理模型中包含了很多不同的岩石物理参数,一般可以通过测井资料或者实验室资料获得,但是诸如矿物基质弹性模量以及孔隙几何形状这些参数,不能从实测数据中直接获取,必须通过反演得到,因此,研究获取这些岩石物理参数的反演方法十分必要。对于砂岩油气储层,利用3种孔隙纵横比模拟岩石的孔隙结构,引用Biot系数公式确定矿物基质弹性模量的变化范围,并结合模拟退火优化算法提出了一种基于KT模型流体替换的岩石物理参数反演方法。该方法的最大优势是能够在只知道常规测井数据的情况下,直接反演出岩石的矿物基质弹性模量和孔隙纵横比谱。针对实验室测试的42块细砂岩样品,利用该方法精确地获取了所有样品的矿物基质体积模量、剪切模量以及孔隙纵横比谱。分析反演获取的多种岩石物理参数表明：孔隙纵横比谱对岩石的弹性性质影响最大;孔隙纵横比谱可用来描述储层岩石的孔隙结构;利用3种孔隙纵横比的KT模型进行流体替换模拟的适用性很好;裂缝孔隙的体积分数对岩石弹性模量的敏感性最高。研究结果可为叠前地震属性反演和叠后储层定量预测提供参考。     

深层致密砂岩气藏干湿交替诱发气井出砂实验模拟

塔里木盆地库车坳陷深层致密砂岩气藏天然裂缝发育,处于高温高压和高地应力的封闭环境,地层水矿化度高,局部存在超低含水饱和度特征,部分气井生产中经常伴随不同程度的出砂现象,严重干扰气井正常生产.选用库车坳陷某深层致密砂岩气藏岩样,实验模拟含水饱和度升降的干湿交替过程,监测岩石动态力学参数及应力敏感系数变化.结果 表明,干湿...     

成岩相对低渗透储层砂岩岩石力学性质的控制——以鄂尔多斯盆地东部上古生界天然气储层为例

砂岩岩石力学性质对储层压裂设计具有重要影响,通过岩相学观察以及岩石力学试验,研究了鄂尔多斯盆地东部上古生界低渗透储层砂岩成岩相类型、岩石力学参数以及可压裂性,分析了影响岩石力学性质的岩相学因素。研究区上古生界低渗透储层砂岩可分出6种成岩相：蚀变杂基充填强压实致密成岩相、石英加大硅质胶结粒间孔成岩相、碳酸盐胶结交代致密成岩相、钙质溶蚀孔成岩相、杂基溶蚀孔成岩相和岩屑溶蚀孔成岩相。不同成岩相砂岩的抗压强度、弹性模量和泊松比均有所差异,脆性矿物含量、硅质胶结物含量以及压实重结晶程度越高的成岩相,则其抗压强度越大,反之则越小;孔隙度越大的成岩相,弹性模量越小;石英等脆性矿物含量越高、压实程度越弱、孔隙度越高的成岩相,则其泊松比越小,反之则越大。脆性系数较大的石英加大硅质胶结成岩相、钙质胶结溶蚀孔成岩相和杂基溶蚀孔成岩相可压裂性好,其他几类成岩相砂岩可压裂性相对较差。     

特高渗疏松砂岩人造岩心的制作及评价

由于疏松砂岩胶结程度低、结构疏松、强度小,现场取心成本昂贵且难以成型,不适用于室内实验,因此提出制作特高渗疏松岩心代替部分储层岩心。为评价人造岩心的可靠性及代表性,从岩样的粒度组成、矿物成分、孔隙度、渗透率、胶结方式、胶结指数、孔隙结构、压缩系数、力学性质以及渗流特性等方面进行了研究。结果表明,压制压力越小、胶结物含量越少、水驱强度越大,岩石强度越低,岩石越疏松越容易破坏。岩心屈服应力随压制压力的减小呈幂函数降低,随胶结剂含量的减小呈对数降低,随水驱强度的增加呈对数减小。制备具有一定强度的特高渗疏松岩心至少需要压制压力4 MPa,胶结剂含量在5%左右。研制的疏松岩心在各方面与储层岩心相似,可代替储层岩心进行相关实验,同时为特高渗疏松岩心的研究提供借鉴。     

超临界二氧化碳压裂过程中注入压力对致密砂岩力学特征的影响

针对致密砂岩气藏采用超临界二氧化碳压裂技术开发中,未考虑二氧化碳流体对储层岩石力学影响,从而导致设计压裂施工参数与现场实际不吻合问题,取苏里格气田2 800 m左右石盒子组地层岩心,在围压38 MPa、温度85 ℃下,模拟地层条件开展超临界二氧化碳压裂致密砂岩岩石力学特征实验,测试二氧化碳注入压力从3 MPa增加到35 MPa,然后加轴向压力至岩石破坏,获得致密砂岩岩石应力—应变曲线。研究表明,随超临界二氧化碳注入压力增大,致密砂岩抗压强度、弹性模量均减小,泊松比则增加,脆性指数先略微增大而后呈减小趋势。拟合出脆性指数与二氧化碳注入压力的关系式,相关系数为0.903 6,注入压力为4.55 MPa时脆性指数极值为0.483 5。超临界二氧化碳压裂时应考虑注入压力对岩石力学参数的影响,弹性模量、泊松比、脆性指数等岩石力学参数影响致密砂岩裂缝起裂及扩展规律。     

Biot系数和岩石弹性模量的实验研究

对济阳坳陷古近系地层87块砂岩样品进行了模拟地层条件(温度、压力)的实验测试,结合岩心薄片分析资料,分析研究了有效压力、岩性对Biot系数和弹性模量的影响.结果表明,Biot系数随着有效压力和钙胶结物增加而减小,随着孔隙度增加而增大;体积模量随着有效压力增加而增大;建立了Biot系数模型和岩石弹性模量与孔隙度关系模型;利用该模型确定的岩石弹性模量或速度上限更接近实验测量数据,可为油田开发提供更合理的岩性模型参数.