致密砂岩岩电响应规律与饱和度评价方法

针对致密砂岩储集层在中低含水饱和度下岩石电性响应规律不明确的问题,提出高速离心驱替岩电和不同含水饱和度下核磁共振T_2谱联测的实验方法,可驱替渗透率小于0.1×10~(-3)μm~2的致密砂岩岩心,为致密砂岩电性研究提供可靠实验手段。通过开展高分辨率CT扫描、MAPS和Qemscan等配套实验,构建基于多源信息融合的多矿物组分精细三维数字岩心,采用有限元数值模拟方法,得到实验室条件下无法获得的低含水饱和度下致密砂岩电性响应。通过实验与数值模拟相结合,明确了复杂孔隙结构致密砂岩电性响应规律,建立了基于孔隙结构的变岩电参数饱和度评价方法。对鄂尔多斯盆地延长组7段致密砂岩储集层多口井测井资料处理分析表明,该方法能够获得更准确的含油饱和度,为致密砂岩油气测井精细评价提供了新思路和新方法。图13参23     

致密砂岩储层水锁损害机理综述

致密砂岩储层发育微米纳米级孔喉,具有低孔低渗,高黏土矿物含量,高毛管压力,低初始含水饱和度等特征,在钻完井、生产、增产等作业过程中极易造成水锁损害。基于文献调研,分析了水锁损害的机理和影响因素,对致密砂岩储层、页岩储层避免水锁损害具有一定的指导作用。     

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。     

致密砂岩气藏阈压梯度对采收率的影响

致密砂岩气藏具有低孔、低渗、高含水等储层特征,致密储层中孔隙水的存在使得气体在渗流过程中产生了存在阈压梯度的非达西渗流,从而减小了单井控制储量降低了气藏采收率。通过对苏里格气田岩样采用气泡法与压差流量法相结合的实验方法,得出致密砂岩气藏具有储层渗透率越低、含水饱和度越高,阈压梯度越大,非达西渗流特征越显著的渗流规律,并根据实验结果建立了阈压梯度与渗透率、含水饱和度的关系式。所得关系式结合稳态产能方程计算表明阈压梯度与气藏采收率呈正线性相关关系,且储层渗透率是致密砂岩气藏采收率的最主要影响因素,当储层渗透率低于0.02×10^-3μm²、阈压梯度大于0.1MPa/m时,会造成储层中的绝大多数流体无法被动用;含水饱和度也是致密砂岩气藏采收率的影响因素,当含水饱和度高于临界含水饱和度值时,采收率会随着含水饱和度的升高急剧下降,所得实验结果与数学模型能够正确地反映致密砂岩气藏的渗流机理和开发动态。     

苏里格气田东区致密砂岩储层特征

鄂尔多斯盆地苏里格气田具有低孔低渗透特征,发育最为典型的致密砂岩储层。基于苏里格气田东区二叠系下石盒子组、山西组及太原组取心资料,结合电镜扫描、铸体薄片等技术手段对致密砂岩储层地质成因、岩石学特征、储集空间类型及储层物性特征进行实验和统计分析。研究结果表明:苏里格气田东区致密砂岩储层主要地质成因为埋深大导致强压实作用所致;孔隙演化过程主要受压实作用和矿物胶结作用影响;储层粘土矿物中高岭石含量较高,且易脱落并堵塞孔喉,片状伊利石和绿泥石充填孔隙形成分割喉道,其他矿物镶嵌胶结及蒙脱石强水敏性等因素使储层渗透性降低;另外,由于原生孔隙不发育,岩石颗粒分选差,粘土矿物充填粒间孔隙,也降低其渗透性;致密砂岩储层储集空间类型主要为岩屑溶孔、晶间孔及长石溶孔。     

川西新场须四段致密砂岩储层微观孔喉与可动流体变化特征

为了评价川西新场须四段致密砂岩储层,应用恒速压汞及核磁共振实验方法对储层微观孔喉与可动流体变化特征进行定量分析。结果表明,须四段致密砂岩储层可动流体参数、喉道特征参数及孔隙参数变化幅度大。微裂隙发育的致密砂岩储层孔隙对可动流体参数的影响较喉道要更大一些,在微观上可动流体参数主要受孔隙控制。孔喉半径比较大、分布范围宽是致密砂岩储层可动流体含量低、可动用程度差的主要原因之一。微裂隙发育的致密砂岩储层具有喉道进汞饱和度较孔隙进汞饱和度高的特点,说明新场须四段致密砂岩储层的储集空间类型主要为孔隙—裂缝型。     

数字岩心电性数值模拟方法及其发展方向

以致密砂岩为代表的非常规油气储层孔隙空间复杂导致岩石物理实验测量周期长,成本高,难以定量研究微观参数对电阻率的影响,而以X射线CT扫描为基础发展起来的数字岩心岩石物理属性模拟技术则弥补了这种不足。系统总结了基于数字岩心电性数值模拟格子波尔兹曼方法、基尔霍夫电路节点法、随机游走法以及有限元法的优缺点,探讨了目前电性数值模拟研究存在的4个主要问题:1缺乏模拟更多微观因素的方法模型;2分辨率与储层非均质性之间的矛盾;3图像分割方法的局限性;4数字孔隙格架的多解性。指出了基于数字岩心电性模拟的4个发展方向:1精细三维孔隙网络模型的构建;2基于多阈值分割方法的图像处理;3电性模拟方法模型的优化;4基于数字岩心高性能并行计算技术。该研究有助于提高致密砂岩岩石电性数值模拟研究水平,为非常规储层勘探开发奠定坚实的基础。     

鄂尔多斯盆地西南部上古生界致密砂岩储层孔隙结构研究

利用场发射扫描电镜技术、CT扫描技术结合常规薄片、铸体薄片分析对鄂尔多斯盆地西南部上古生界山1、盒8段致密砂岩储层孔喉结构特征进行研究。研究表明,盆地西南部上古生界致密砂岩储层发育大量微米-纳米级孔隙,微米级孔隙包括残余粒间孔、粒内溶孔及晶间孔,纳米级孔隙包括粒内孔、黏土矿物晶间孔和微裂隙。通过CT扫描分析对盆地西南部上古生界致密储层孔隙结构进行三维重构,对储层孔喉在三维空间的分布及其连通性分析,结果表明,盆地西南部上古生界致密砂岩储层非均质性较强,连通孔隙主要受喉道均值半径的控制,只占总孔隙度的40%~70%。     

致密砂岩储层不同含水条件下水力裂缝扩展物理模拟

储层含水饱和度、压裂的注入方式和压裂用水矿化度都会影响致密砂岩气藏的水力压裂效果。为了掌握这三者对致密砂岩储层水力裂缝扩展的影响规律,利用大尺寸真三轴模拟压裂实验系统,研究了储层含水条件下,致密砂岩储层的水力裂缝生成和扩展形态;通过压裂液注入速率,模拟变排量工况;通过岩样被饱和水浸泡时间,模拟不同含水饱和度;通过盐水的密度,模拟压裂液用水矿化度。结果表明:提高压裂用水矿化度有利于水力裂缝的产生和扩展;变排量的注入方式,有助于孔喉的解堵,更有利于水力裂缝的产生和扩展;储层含水饱和度高,孔隙压力大,不利于水力裂缝的产生和扩展;正断层地应力条件下,主裂缝的走向基本与最大水平地应力方向一致。     

致密砂岩气储层微观孔隙及成岩作用特征—— 以川西新场地区须五段为例

为了更加准确地在川西新场地区三叠系须家河组五段中寻找有效储集体,利用岩石薄片、铸体薄 片、扫描电镜和微米 CT 扫描等资料,结合储层物性资料,对川西新场地区须家河组五段致密砂岩储层的 岩石学、微孔隙空间分布、成岩作用和储层物性等特征及储集空间类型进行了研究。 结果表明：须五段致 密砂岩储层岩石类型为岩屑砂岩和岩屑石英砂岩,储层超致密,储集空间为纳米级晶间孔、微米级溶蚀 孔及成因不同的微裂缝,其中晶间孔为储集空间的主体;综合岩心微米 CT 扫描结果发现,有机质丰度在 一定程度上控制了孔隙的发育和分布,孔隙度随有机质丰度的增大而增大;微孔隙的形态和分布影响了 储层的连通性,其集中连片分布优于分散孤立分布。 压实、交代和胶结等成岩作用是导致砂岩致密化的 重要因素,溶蚀作用对改善储层物性有一定的作用,但对砂岩孔隙度改变不大。     

致密砂岩储层电性特征分析

为了弄清致密砂岩储层复杂的电性特征，以高分辨率阵列感应资料为基础，结合核磁测井、岩心微观分析资料及试气成果，对鄂尔多斯盆地东缘L区块二叠系上石盒子组致密砂岩储层的电性特征进行了分析，找出了导致电阻率值存在差异以及储层具有不同侵入特征的原因。研究表明：致密砂岩储层流体性质并不是电阻率值存在差异的主控因素，低电阻率主要是孔喉边缘黏土矿物的束缚水与可联通孔隙喉道内的毛管水共同导电造成的，中—高电阻率与孤立孔隙无法导电有关；侵入特征与含气性及喉道的沟通能力有关，低电阻率负差异储层是含气性与优质孔隙结构的指示，低电阻率无差异为片状喉道导致的不动水导电和毛管阻力及黏土矿物阻止钻井液侵入有关，中—高电阻率无差异与孤立孔隙无法导电及无法侵入有关。导致地层出现这种电性特征是沉积作用、成岩作用及后期成藏的共同影响的。该研究成果对指导研究区致密储层的勘探开发具有重要意义。     

核磁共振技术定量表征致密砂岩气储层孔隙结构——以临清坳陷东部石炭系—二叠系致密砂岩储层为例

核磁共振技术能够实现岩石微米—纳米级孔隙高精度、快速、无损测量,为致密砂岩孔隙结构定量表征提供新的手段。基于压汞数据刻度核磁共振T_2谱的方法,针对致密砂岩压汞进汞饱和度不足100%而造成的测不准问题,提出采取压汞曲线和T_2谱从右边界的最大孔隙向左侧小孔隙累加,选定右累加曲线中压汞测量的孔喉半径范围作为核磁共振孔喉半径的可对比区间,利用纵向插值法和最小二乘法构建T_2谱转换的孔喉半径分布曲线。选择临清坳陷东部石炭系—二叠系致密砂岩气储层为研究对象,利用改进方法获得核磁共振T_2谱和孔喉半径转换系数及孔喉半径分布,定量研究了储层孔隙结构特征,并结合岩石薄片、扫描电镜观察,探讨了致密砂岩孔隙结构差异成因及储层有效性。结果表明,利用改进方法得到的核磁共振孔喉半径曲线与压汞曲线吻合度高,显著提高了致密砂岩核磁共振测试的准确度。研究区石炭系—二叠系致密砂岩孔喉半径主要分布于0.002~2μm,总体为亚微米—纳米级孔隙,但不同类型砂岩孔喉半径分布具有明显差异:岩屑石英砂岩富硅质、贫塑性岩屑和杂基,总体以亚微米级孔喉为主,含微米级孔喉;岩屑长石砂岩和长石岩屑(富石英)砂岩石英含量高、塑性岩屑和杂基含量较低,为亚微米—纳米级孔喉(纳米级占优);而长石岩屑(富岩屑)砂岩和岩屑砂岩贫石英、富塑性岩屑和杂基,主要是小于0.05μm的纳米级孔喉。微观岩石学组分是控制孔隙结构差异和储层有效性的关键因素,储层质量宏观上可能受控于沉积微相,粗粒和细粒的点砂坝/河床滞留微相岩屑石英砂岩是最有利储层,细粒的点砂坝微相岩屑长石砂岩、分流河道和障壁砂坝长石岩屑(富石英)砂岩是较有利储层,而潮坪相长石岩屑(富岩屑)砂岩、岩屑砂岩均是孔、渗性极差的无效储层。     

鄂尔多斯盆地苏里格气田苏6区块盒8段致密砂岩储层微观孔隙结构特征及其意义

应用铸体薄片、扫描电镜、三维CT扫描、高压压汞和恒速压汞等方法,对苏里格气田苏6区块盒8段致密砂岩储层的微观孔隙结构特征进行定量表征,探讨孔隙结构差异性成因,进而优选出反映致密砂岩微观孔隙结构特征的储层评价参数。结果表明:储层孔隙类型主要为(颗粒、胶结物)溶孔、黏土矿物晶间孔及少量残余粒间孔;不同渗透率的储层孔隙半径差别不明显,但喉道半径分布差异较大,储层越致密,喉道半径分布范围越小、小喉道所占比例越高,喉道占有效储集空间的比例也越高;中粗粒岩屑石英砂岩和中粗粒岩屑砂岩结构成熟度高、原始孔隙度高、溶蚀作用强烈,溶蚀孔隙所占比高,形成的半径大于1μm的孔喉含量显著增加;细粒(长石)岩屑砂岩分选差、原始孔隙度低,溶蚀作用弱,孔隙类型主要为黏土矿物晶间孔,形成的孔喉主要为半径小于1μm的孔喉;主流喉道半径对储层渗流能力起主要控制作用,并且可以很好地反映储层的孔喉分布、有效储集空间及非均质性等微观孔隙结构特征,应当作为致密砂岩储层重要的储层评价参数。     

鄂尔多斯盆地吴堡地区长6致密砂岩微观孔喉特征及含油性研究

以鄂尔多斯盆地吴堡地区长6致密砂岩为研究对象,采用铸体薄片、扫描电镜、高速压汞等技术,研究了长6致密砂岩储层岩石学、物性、孔隙结构及储层含油性特征。结果表明:长6储层为细粒长石砂岩、储层物性差、孔隙结构复杂,含油性与储层物性及孔隙结构关系密切。     

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鄂尔多斯盆地上古生界含汪气砂岩属典型的低孔、低渗致密砂岩,储层成岩后生作用强烈,孔隙类型多样,结构复杂,有着严重的纵向和横向非均质性。利用常规的岩电实验确定阿尔厅结构参数面临如下困难：①岩心致密,即使采用目前最先进的半渗隔板法,其效果也不理想;②储层应力敏感性强,地层与地面条件的孔隙结构差异大;③标准样品的代表性有限。近年来的研究表明,利用常规岩电实难参数解释得到的含水饱和度明显偏离油藏实际情况,     

砂岩气藏岩石孔喉结构及渗流特征

以多孔介质中气水两相渗流理论为基础,选择了四川须家河组气藏岩心,其渗透率在(0.002~70.28)×10-3μm2之间,分别开展了高压压汞、气水相渗以及气藏衰竭开采物理模拟实验研究,从岩石孔喉结构、受力特征以及气水两相渗流特征3方面对比分析了致密与中高渗砂岩气藏特征的差异。采用孔喉类型及数量比例、平均孔喉半径、孔喉中值半径3项参数对不同渗透率砂岩孔喉结构特征进行了精细描述,对比分析了低渗致密与常规及高渗砂岩孔喉结构特征差异;采用排驱压力、沿程阻力量化评价了气、水在不同渗透率砂岩中渗流时的受力情况,对比分析了孔喉结构对致密与常规砂岩产能的影响;建立了气相渗流能力与含水饱和度关系图版,对比分析了含水饱和度大小对不同渗透率岩心气相渗流能力的影响。研究成果将为气藏储层微观建模以及气、水渗流机理研究提供一定的参考依据。     

鄂尔多斯盆地靖边油田李家城则地区长6致密油储层微观特征与含油性

综合应用铸体薄片、荧光薄片、扫描电镜、高压压汞和恒速压汞等分析测试资料，研究了鄂尔多斯盆地靖边油田李家城则地区长6致密砂岩微观特征及含油性。长6砂岩储层岩石类型为细粒长石砂岩，胶结物成分主要为方解石、绿泥石和浊沸石；铸体薄片下，孔隙类型主要以残余粒间孔和各种溶蚀孔隙为主，平均孔隙直径主要分布在20~50 μm；储层物性差，局部发育微裂缝，孔隙结构非常复杂。综合高压压汞和恒速压汞，孔喉半径跨度从纳米级至微米级，但主要存在2个主峰，以孔喉半径小于2 μm的孔隙为主。长6砂岩含油性较差，总体以油斑级别为主，石油主要分布在残余粒间孔和溶蚀孔隙中。达到工业油流井的含油砂岩，其储层孔隙度下限为7.5%，渗透率下限为0.15×10-3 μm2，孔喉半径下限为0.1 μm。      

砂岩成分对储层孔隙结构及天然气富集程度的影响——以苏里格气田西区二叠系石盒子组8段为例

鄂尔多斯盆地苏里格气田西区二叠系石盒子组8段是典型的致密砂岩储层,同时又具有低效充注、普遍产水的特点,其天然气有利勘探区的寻找不仅依赖于优质储层的预测,还需要对储层的含气性进行分析。为此,利用扫描电镜、CT扫描、覆压孔渗、激光拉曼等技术手段,对该区不同类型砂岩的微观特征差异及其对天然气富集程度的影响进行了研究。结果表明:(1)该区盒8段发育岩屑石英砂岩与岩屑砂岩2种类型储层,由于岩屑颗粒密度小且易破碎,在强水动力作用下不易富集,因此岩屑砂岩以细粒沉积为主;(2)岩屑石英砂岩中主要发育残余粒间孔与铸模孔,其喉道为石英颗粒间的孔隙,渗透率在覆压下损失小,而岩屑砂岩主要发育微孔,喉道以杂基内束状喉道为主,渗透率在覆压下损失大;(3)天然气充注时,岩屑砂岩经过压实作用已完成致密化,不利于天然气充注,而相反,因石英次生加大而致密的岩屑石英砂岩,天然气充注时其致密化过程尚未完成,物性与孔隙结构优于现今,是天然气的优势富集区。     

CT技术在致密砂岩微观孔隙结构研究中的应用——以鄂尔多斯盆地延长组长7段为例

为揭示致密砂岩复杂的孔隙结构特征,应用高分辨率CT技术,对鄂尔多斯盆地延长组长7段致密砂岩样品开展了定量研究。利用CT阈值差异识别样品中的孔隙和喉道,从而获得致密砂岩高精度二维及三维孔喉图像;应用数字岩心方法建立致密砂岩孔隙网络模型,并根据模型中的定量参数分析,获得孔隙及喉道的半径分布及其对储集空间的贡献率、孔喉连通性等特征,实现了长7段致密砂岩微观孔隙结构特征定量表征：长7段致密砂岩微米级孔喉连续分布;半径大于2 μm 的孔隙是长7段致密砂岩的主要储集空间;孔隙、喉道间具有一定的连通性,配位数主要为1~3. 应用高分辨率CT技术可定量表征致密砂岩孔隙结构特征。     

裂缝对岩石电阻率的影响及其在含气饱和度计算中的应用

裂缝性致密砂岩储层含气饱和度计算的准确性取决于岩石电阻率测量值的可靠程度,而岩石电阻率的测量值又受控于裂缝的导电性、产状、宽度和密度等参数。因此,研究裂缝对岩石电阻率测量值的影响是正确建立致密砂岩储层含气饱和度计算公式的基础。在数值模拟基础上详细观察裂缝的导电性、产状、宽度和密度等参数对岩石电阻率测量值的影响,通过岩电实验对数值模拟结果进行检验,提出了一个适用于裂缝性致密砂岩储层含气饱和度计算的归一化岩石电阻率公式,改进了目前常用的双重孔隙介质模型。最后,将改进的双重孔隙介质模型用于塔里木盆地克深地区裂缝性致密砂岩储层的含气饱和度计算。计算结果表明,改进的双重孔隙介质模型符合克深地区岩石裂缝内含气饱和度高的特点,且与试油结论吻合度更高。