基于全直径岩心CT扫描技术的三元复合驱后微观孔隙结构特征

采用CT扫描技术对5块全直径天然岩心进行微观孔隙结构定量化研究,直观展示了不同类型砂体不同物性特征的岩石三维微观孔隙结构参数,结合驱替实验开展"双胞胎"岩样水驱、三元复合驱微观孔隙结构参数变化规律研究。结果表明:全直径岩心CT扫描是研究微观孔隙结构的有效手段,岩心扫描切片可以有效地反映砂体内部的层理及孔隙分布特征;随着孔隙度降低,岩心孔隙直径和喉道直径依次减小,孔喉比依次增大,配位数依次减小;水驱和三元复合驱对储层孔隙结构变化均具有积极影响,随驱替倍数的增加,孔喉半径、配位数与面孔率增加,孔喉比降低,后续水驱阶段的三元复合驱岩样微观孔隙结构更为复杂;相同驱替倍数条件下,聚合物驱对储层结构的改变程度明显高于水驱。     

油藏岩石中油水流动性质与动态接触角的相关性

室内岩心驱替实验已确定了了解油藏中流体流动性质的主要步骤。油水相对渗透率或许是岩心驱替实验得到的最普遍的参数，但这些参数只能求助于数学模型中岩石-流体所有相互作用的研究结果才能描述油藏流动现象。岩石的润湿性是对油藏流体流动机理有强烈影响的因素之一，因此，在过去几十年，有大量根据岩心驱替实验推测润湿性的论文。另一方面，传统上认为原油-水-固体体系中观察到的接触角是真实的或通用的度量润湿性的参数。因此，出现了一个明显的问题：根据岩心驱替推测的润湿性与接触角之间有联系吗？根据以前的文献似乎不能得出确定性的回答，原因有二个方面：①Craig广义经验方法虽然可以近似比较，尤其是极端情况下润湿的比较，但不能直接推导出表征润湿性的岩石——流体相互作用的大小；②常规的接触角测量普遍存在一个再现性问题。在其它文献中报导的双滴双晶板（DDDC）技术，似乎解决了接触角测量中再现性这个长期存在的问题。本文的目的是将对差别较大的岩石-流体体系用有再现性的DDDC法检测结果与用油藏和贝雷岩心进行的水驱实验得到的对应油水相对渗透率相比较。共比较了10种不同实验结果。其中有8种岩石-流体体系水驱实验结果与接触角测量结果得出的润湿性类似，而其余两种差别明显。对结果的一致性与差异性进行了解释，重点是弄清岩心分析与油藏流体分布和流动机理之间的重要关系。     

线圈法大岩心电参数测量系统

为了实验研究明显各向异性岩心(如含裂缝或砂砾岩心)的电学特性,线圈法电测井方法及其传感器,在实验室内建立了大直径岩心电参数测量系统.系统采用线圈作为发射和接收器,放入中央挖孔的大直径岩心中,通过测量交变电磁场在岩心中的幅度和相位变化来取得岩心电导率.该系统解决了微弱信号的检测、线圈系的优选、直耦信号消除及系统标定等问题,实现了多种不同频率的测量.     

低渗透砂岩油藏岩电参数测试方法

岩石电阻率参数(简称岩电参数)是利用测井资料开展油藏含油饱和度评价及储量计算不可或缺的重要资料,室内岩心测试是获得岩电参数的唯一途径。以胜利油区低渗透砂岩油藏岩心为测试对象,从实验方法和实验条件2个角度,开展低渗透砂岩油藏岩电参数测试结果的影响因素分析,基于岩电参数的单因素比对实验,研究驱替方式、驱替介质、温度、围压及水矿化度对胶结指数m、饱和度指数n及岩性系数a和b的影响。研究结果表明,半渗透隔板法的准静态驱替过程与油藏成藏过程相似,且不受驱替介质类型影响,岩电参数对实验温度变化不敏感,但受围压和地层水矿化度影响显著。基于上述认识,确定适用于低渗透砂岩油藏的岩电参数测试方法:根据地层水矿化度配制等矿化度的实验用水,采用半渗透隔板法进行气驱水或油驱水,在室温条件下模拟地层有效上覆压力,开展低渗透砂岩油藏岩电参数测试。     

模块式大直径岩心旋转井壁取心仪在渤海油田的应用

大直径旋转壁心相较小直径壁心体积更大，更有利于对地层的岩电参数及地质特点进行真实的评价，因此受到各油田青睐。模块式大直径岩心旋转井壁取心仪（MRCT）是中海油服新推出的电驱型大直径旋转井壁取心设备，技术先进，创新点多。仪器的模块化结构设计、隔片放置、岩心长度测量、钻头钻速控制等方面均有技术创新和突破。MRCT在渤海油田经过现场作业取得了良好的效果，从声波140 us/ft的软地层到声波50 us/ft的硬地层均能取到岩心，满足了渤海油田对大直径壁心的需求，提高了取心的收获率。但是电驱型大直径旋转井壁取心仪在作业中也暴露出了一些缺点，需要在后续研发中进行改进。     

低渗透油藏岩电实验方法改进及应用效果

低渗透岩心岩电实验周期长、受饱和度分布影响大.通过改变原有仪器的测量方式,实现了模拟地层条件下快速确定阿尔奇参数.实验采用2个电极供电,4个测量电极测量岩心电阻,注-停-注的驱替方式,同时测量4个相邻电极间的电阻,以此评价驱替过程中沿岩心轴向上的饱和度分布均匀程度和末端效应.没有考虑毛管力平衡,提高了实验速度.在大庆油田东部低渗透油层测井解释评价中,使用此方法得到的阿尔奇参数取得了比使用通用参数好的效果.     

全直径岩心测试下的速敏效应

为了更准确的掌握某气藏储层岩石渗透率受流体流速的影响,针对该气藏储层多由非均质较强的砾岩和火成岩组成、渗透率低等特点,采用更能代表储层真实情况的全直径岩心测试其速敏效应。实验用氮气以不同的驱替速度和驱替压差驱替岩心,得到由速敏性引起的渗透率损害及相关分析结果。分析结果显示该气藏储层岩样受驱替流体速度影响小,速敏性相对较弱。此外,总结了全直径岩心测试结果,以及测试过程中的优劣之处。     

二氧化碳驱对储集层岩石渗透率影响的室内研究

二氧化碳驱油提高采收率技术在部分油田取得了不错的效果,但二氧化碳驱也存在输出管线结垢现象。为了研究二氧化碳驱过程中,是否在地层也会结垢的问题,通过制作人工岩心,将渗透率相近的几块岩心进行排列组合放入岩心夹持器内进行岩心流动实验来模拟二氧化碳从注入井驱替到生产井的过程,从而判断二氧化碳驱是否在地层产生结垢现象。实验发现,二氧化碳驱替后,大部分岩心渗透率升高,只有小部分岩心渗透率有所下降。检测驱替后液体中易发生沉淀的钙、镁离子含量发现,钙含量都高于地层水中钙的含量,镁离子含量变化不大。所以,二氧化碳驱替后储层岩石渗透率大部分升高,只有少部分岩石渗透率由于压力降低沉淀析出或颗粒运移导致渗透率下降。     

岩石阻容频散特性及其与流体饱和度关系研究

讨论砂岩和灰岩岩心电阻率、电容率参数与岩石含水饱和度之间的关系。对砂岩和灰岩岩心样品进行高压(30 MPa)真空(-0.092 MPa)驱替饱和,使岩心样品饱和某一矿化度的盐溶液,测量这些岩心电阻率和电容率参数。对所测量的数据分析发现,在4Hz~5 MHz的频率范围内,每种岩性电阻率和电容率均随频率的增加而减小,但在同等条件下,电容率随频率的变化幅度更明显,其频散度更大。不同的频率段,岩心电阻率和电容率参数频散度不同,低频段(小于100kHz)频散度大,在高频段(大于100kHz)频散度小。根据岩性电阻率和电容率参数,建立了一种新型的岩石含水饱和度的计算方法。相比于传统岩电实验,利用该方法计算饱和度不需要测量岩石的胶结指数、饱和度增大系数、地层因数等Archie公式的相关参数。通过岩心的电容率可以直接计算岩石含水饱和度,可减少多个不同参数实验测量带来的误差。     

全直径岩心孔渗分析技术

全直径岩心分析是从储集层中取出整段岩心进行物性分析检测。由于特殊的非均质储集层在溶孔、裂缝发育段进行取样时,尤其是在大溶孔、网状缝或延伸大的裂缝处取小岩样时易于破碎,所取岩样往往不能准确反映某深度点整个井眼的孔隙发育情况;而且,对孔隙欠发育且连通性较差的严重非均质地层,小岩样往往仅反映微小的局部地层,不能反映所对应深度的真实情况。为此,开展了全直径岩心分析技术的研究,详细介绍孔隙度、渗透率监测分析原理以及测量实验的操作步骤,进行了全直径岩心孔隙度、垂向和侧向渗透率、克氏渗透率的实验。经实例效果检验结果表明,通过全直径岩心分析获得的孔隙度、渗透率数据更合理准确,可提高缝洞、溶洞型非均质储集层物性参数的精度,从而为非均质储集层的油气层开发提供更为可靠的依据。     

注水开发油田水淹层岩石电阻率变化规律

注水开发油田储集层水淹后电性特征变化复杂,为水淹层的识别和剩余油饱和度的评价带来较大困难。采用密闭取心井岩心进行模拟油藏条件下的岩电-相驱实验,分析了采用不同矿化度注入水进行驱替时岩石电阻率的变化特征,并讨论了驱替过程中孔隙结构的改变、地层水矿化度的变化对岩电参数的影响。实验结果表明:当采用高矿化度注入水或地层水驱替时,岩石电阻率总是单调降低,呈"L"形,且物性越好,降低幅度越大;而采用低矿化度注入水驱替时,一般呈"U"形或"S"形,且物性越好,电阻率由单调降低变为单调升高的第一拐点含水饱和度越高;注入水体积导致的孔隙结构改变对岩电参数的影响不明显;随着地层水矿化度的增加,胶结指数和饱和度指数逐渐增大,在计算剩余油饱和度时,应当考虑在不同的水淹阶段地层水矿化度差异对岩电参数的影响。     

估计岩屑束缚水饱和度的一种实验方法

含水饱和度很低时，岩石孔隙中不力不连通并且不能流动，这时的含水饱和度称为束缚水饮和度Ｓｗｉ。Ｓｗｉ是储层评价中一个重要参数，可能通过多孔板驱替或离心技术进行实验测量得到。我们研究了另一种实验方法，测量的参数为岩样的干燥速度。岩样可以任意大小－从整块岩心到小的薄片以至岩屑 。     

线圈法岩心复电阻率扫频测量系统研究

为了研究不同测量方法所测得的岩石电阻率或电导率的异同及关系 ,在实验室内研制了线圈法岩样复电阻率扫频测量系统 ,用该系统可以测量岩心复电阻率并与常规的电极法进行比较分析 ,给出两种不同测量方法所测值的异同 ,进而建立对应关系 ,解决归一化问题。同时也为今后复电阻率频谱测井方法和仪器的研究提供实验依据。主要介绍该测量系统的研制过程 ,包括测量信号的理论计算考察、样品设计、线圈系的优选、直耦消除、系统标定以及样品的测量等内容。研究结果表明 ,在室内用线圈法测量岩心复电阻率是可行的 ,而且被测信号幅度和相位均与岩石的电阻率有很好的对应关系 ,可用来探测岩石中地层水的饱和度。     

淡水驱替过程中的岩石电阻率实验研究

在注水开发油区和地层水多变的油区，电性参数解释非常困难，从岩石物理的角度进行了模拟油田水淹过程的实验室驱替测量，得出增饱和油及淡水水淹的减饱和油两个过程中岩心的电性参数变化规律，为地层含油性评价提供了重要基础。     

模拟地层条件的复电阻率自动测量系统研制

复电阻率测井技术是非常有应用前景的新技术,但是缺乏定量研究基础,其主要原因是没有高精度实验系统.研制了模拟地层条件下的复电阻率自动测量系统.模拟地层条件下的高温高压复电阻率测量系统由岩心夹持器、驱替系统、温度控制系统、饱和度计量系统、复电阻率测量装置和控制系统等组成.系统能够连续测量驱替条件下的岩心的复电阻率;解决了测量系统的压力精度和稳定性;研制了岩心含水饱和度测量装置,且全部测量和控制由计算机完成.对实际岩心测试结果表明,该实验系统具有较高的复电阻率测量精度和含水饱和度计量精度,满足了实验需要,对于研究含水泥质砂岩的复电阻率具有非常重要的作用,同时该系统还能够用于驱替条件下的电阻率测试.     

全直径砾岩长岩心水驱后烟道气驱油与埋存实验

选取新疆油田某砾岩油藏目的层段的5块全直径岩心拼接成直径10 cm、长度52.3 cm的长岩心组,利用中国自主研发的全直径长岩心驱替装置,模拟砾岩油藏衰竭、水驱、注烟道气驱、烟道气-水交替驱、CO2驱及烟道气埋存等全开发过程,并评价了烟道气驱的驱替特征和开发效果。研究表明,全直径岩心驱替实验可更大程度地模拟砾岩油藏的真实驱替特征和渗流特点;火驱产出烟道气可应用于砾岩油藏水驱后进一步提高采收率,取得较好开发效果的关键是选择合理的注气时机、注气压力、注气方式;水驱中期优势渗流通道尚未完全形成,此时适当提高油藏压力后转烟道气-水交替驱可避免烟道气过早气窜而形成无效循环,较大幅度提高采收率;烟道气-水交替驱油过程中,储集层可有效吸收烟道气中有害气体硫化氢,同时可实现烟道气的安全有效埋存。     

一种根据岩屑估算束缚水饱和度实验室方法

在低含水饱和度地层中，岩石孔隙空间中的水在压力上是不连续的且是不可动的。我们称这时的含水饱和度水平为束缚水饱和度。目前实验室用多孔板排替技术及离心技术测量岩样残余含水饱和度，这种束缚水饱和度的大小在地层评价中是非常重要的。我们研究了一种测量岩心干燥速率确定束缚水饱和度的实验室测量替换技术，这种技术可用于任意大小的岩样（从全直径岩心到小岩屑）。对饱含水的岩心样品干燥时，其开始时的干燥速率是一个常数，     

油层水淹地球化学响应机理及评价方法研究

随着油田开发技术的不断发展，注水采油已广泛应用到油田开发中来，由于各种液体的注入改变了原有储集层的特性，也使得储集层的评价产生了困难，该文通过岩心模拟真实地层条件下驱替实验，在注入水和化合物情况下，储集层流体性质在驱替过程中的变化，利用岩石热解、气相色谱等方法进行分析，建立水淹层的地球化学评价方法。为解决水淹层的评价开创了新的思路，并见到了实际效果。此外，通过水驱油、化合物驱油实验还表明，由于注水对储集层内的烃组成有一定影响，在地化分析参数上产生一定变化，水驱油实验的结论证实了地球化学技术评价水淹层的正确性，针对不同储集层可以采用注入驱替试剂，达到既提高产量又保护储集层、延长开采周期的目的。     

岩心电阻率快速无触点测量

测量电阻率是描述储集层特性的主要方法。电阻率与孔隙度、孔隙类型和孔隙中的流体(即油、水或气)有关，完全饱和的沉积物，其电阻率的变化反映出孔隙度和组构的变化，而孔隙流体的变化可能是主要的。传统的岩心电阻率测量方法采用与岩样直接电接触的方法。虽然这种电流法已经成功地用于岩样测量，但无触点电阻率测量能够得到整个岩心的连续测量记录，它能够给出对典型岩心进行实验室电测量的一个工作流程。我们利用实验室试验来证明，非接触式(即无触点)电阻率测量方法可给出10mm级分辨率的全直径岩心和分离岩心的电阻率测量。无触点电阻率测量法在低感应地层使用时，需要高灵敏度线圈对以所要求的分辨率给出电阻率测量值。我们用两对收发线圈共四线圈结构使测量稳定。其中一对线圈用于控制局部环境变化影响，局部环境变化可能是相当大的，要把它在信号源处从测量中排除。把无触点电阻率测量方法和单个传统的电流电阻率测量方法相比，无触点电阻率测量值与岩样的电阻率倒数(即电导率)成正比。本文根据理论和实际测量结果讨论了探测深度，给出了该方法对各种人造孔隙结构的工艺响应曲线。我们说明无触点电阻率测量方法的岩心快速电成像的潜力，并给出倾斜地层的全直径岩心成像。这种成像以10mm的分辨率展示。所以，该方法可用于探查岩心内部不同深度的情况，看是否和理论预测一致。     

孔隙结构对砾岩油藏聚表二元复合驱提高采收率的影响

为明确聚表二元复合体系对不同模态岩心的驱替特征和剩余油动用规律,选用3种典型孔隙结构的天然岩心,分别从孔隙、岩心和矿场3个尺度研究孔隙结构差异对二元复合驱提高采收率的影响:①利用核磁共振原位驱替实验研究水驱、二元复合驱过程中各种孔隙结构岩心中的剩余油变化规律;②采用全直径岩心驱替实验研究不同孔隙结构岩心的驱替特征与驱替效果;③利用矿场开发数据对比双模态砂岩和复模态砾岩储集层二元复合驱开发特征的差异。研究结果表明:孔隙结构越复杂,水驱效果越差,二元复合驱提高采收率幅度越大;二元复合驱可以增加对单模态和双模态岩心中1～3μm孔隙区间内剩余油的动用程度,但复模态岩心仍以动用孔隙半径大于3μm孔隙区间内的剩余油为主;全直径岩心驱替实验表明二元复合驱体系的注入可大幅提升复模态岩心的驱替压力,同时乳化岩心中的剩余油,有效扩大波及体积,进而大幅提高采收率;与砂岩油藏相比,复模态孔隙结构的砾岩油藏更容易发生窜流,实施化学驱提高采收率,必须解决宏观高渗通道的封堵与微观孔隙结构差异导致的波及效率等问题。图14表6参19