地震道分形维技术在油气勘探中应用探析

本文用关联维和Ｒ／Ｓ分形维两种方法地震道的分形维数，从理论模型和实际资料处理得出如下结论：（１）储层发育区较无储层区关联维大，Ｒ／Ｓ分形维值小；同一套储集层含油气段关联维大，Ｒ／Ｓ分形维值小。（２）关联维能较敏感地反映地震道中包含的地质信息，对砂岩尖灭点的位置确定、储层物性横向变化有较好的反映。     

应用分形理论计算碳酸盐岩地层胶结指数m值

碳酸盐岩储层具有复杂的孔隙空间结构与较强非均质性,致使胶结指数m值出现了规律性异化。引入分形几何理论,以岩心分析数据和测井数据为依据,开展复杂碳酸盐岩储层分形特征及应用技术研究。以岩心数据作为一个时间序列,通过嵌入维数与无标度区的自适应计算方法,在完善关联维数算法的同时,建立了岩心分维值与胶结指数m的基本关系;分析测井曲线的分形特性,以分形理论为桥梁,建立了测井曲线分维值与m值之间的函数关系,实现了通过测井曲线求取m值的设想。     

基于分形维数的车用发动机状态研究及预测

将分形理论引入车用发动机运行状态评估及趋势预测中,旨在利用分形的特征参数-关联维数来定量描述、解释不同状态的振动信号,探讨关联维数与发动机不同运行状态的内在关系。本文对多组不同状态的振动信号进行相空间重构,计算出对应的关联维数,结果表明,关联维数能定量评估发动机的状态演化,敏感反映运行状态的异常变化。为了实现及时维修,本文同时利用改进的BP神经网络对邻近状态进行预测,取得很好的效果。     

分形理论在钻头选型中的应用

在介绍分形基本理论的基础上,指出该理论可以用来描述具有自相似特征的沉积地层的序列。根据常规的测井资料数据,给出了一种使用多变量计算关联维数的方法。同时建立了地层关联维数和钻头工作效益标度之间的统计关系,根据这种统计得出的关系式,论文最后给出了使用关联维数进行钻头优选的新方法。通过实例结算表明,该方法切实可行。     

关联维在砂体储层预测上的应用

主要针对砂体储层做关联维分析,从道内方向和道间方向上分析关联维识别砂体储层的有效性。首先给出了利用地震数据求取关联维的计算方法,并采用自动识别无标度区间方法减少无标度区间确定的主观因素。在分析塔河地区地震和地质条件的基础上,建立了两套地质模型,采用频率-波数域波动方程数值模拟方法对地震波场进行正演模拟。结合理论模型和实际地震资料,比较了应用道内和道间关联维数进行储集层预测和油气检测的方法,表明关联维在砂体储集层检测上具有一定的效果。     

利用测井资料的分形维数研究储层特征

本文较全面地介绍了利用测井资料应用分形方法确定储层参数的相关资料，如：利用测井资料的盒维数、相空间关联维数、以及Ｒ／Ｓ方法等多种维数方法，实现定性划分岩性和沉积相；定量求取泥质含量、渗透率；建立与阿尔奇公式的关系；以及分形理论在油气检测、井间储层参数预测和曲线修复等方面的应用。通过求取曲线的分形维数、应用和研究合理的分维数及其形式可进一步撮测井资料中包含的更多信息，从而提高解释精度。     

致密油藏层内爆燃压裂缝网渗流及产能特征

利用类分形树状网络理论表征复杂的爆燃次生裂缝,考虑启动压力梯度和压敏效应影响,耦合基质非线性渗流区、爆燃次生裂缝波及范围的椭圆线性渗流区、主裂缝线性渗流区,建立了致密油藏水力裂缝层内爆燃压裂非线性渗流稳态模型。实例计算表明:对于致密油藏,爆燃压裂较常规水力压裂在提高增产效果方面具有明显优势,增产效果约为常规水力压裂的1.5倍。爆燃改造区域渗透率K_(in)与裂缝分形维数D_f成正比、与迂曲度分形维数D_t和裂缝分叉角度θ成反比。层内爆燃压裂增产效果主要受爆生裂缝距离影响,与裂缝分形维数D_f、迂曲度分形维数D_t相关性不强,因此选用能量释放率低或具多级反应速率的爆燃药剂,减小裂缝分叉角θ,增加爆生裂缝长度,扩大储层改造体积,是提高产能、优化储层改造效果的重点。     

东营凹陷沙河街组页岩微观孔隙多重分形特征

孔体积、孔径分布和比表面积的非均质性刻画是页岩油勘探评价中的一项重要工作。采用多重分形理论,对东营凹陷沙河街组页岩低温氮气吸附实验数据进行研究,探讨页岩孔隙多重分形特征、分形参数与孔隙参数和页岩矿物组成之间的关系。结果表明:东营凹陷沙河街组页岩孔径分布存在明显的多重分形特征,孔径分布的非均质性主要与孔隙比表面积有关;Hurst指数越大,渗透率越大。除多重分形谱的右半偏参数和左右半偏参数之差与其他分形参数相关性较差外,多重分形参数之间表现出很强的相关性,信息维数、关联维数均与Hurst指数呈正相关关系,而与Hausdorff维数、左半偏参数和多重分形谱峰宽等其他参数均呈负相关关系;信息维数、关联维数和Hurst指数等多重分形参数均与比表面积、孔体积呈正相关关系,除右半偏参数外,其他多重分形参数与比表面积、孔体积呈负相关关系;多重分形参数与页岩矿物组成无明显相关性。     

利用分形理论评价潜山裂缝型油藏油井产量变化特征

以渤海海域JZ25-1S油田为例,利用分形理论评价了潜山裂缝型油藏油井产量的时间序列变化特征,建立了分形维数与产出流体类型、生产井型及不同工作制度的关系,结果表明:油井产量具有很好的分形特征,分形维数与产出流体类型基本无关;同一井组内,水平井生产的分形维数高于定向井;同一口井不同工作制度生产对应油井产量的分形维数不同,随着油嘴或泵频率逐步增大,对应的分形维数逐步减小。通过研究油井产量的分形维数可以用间接表征裂缝型油藏储层裂缝发育程度,而且油井产量的分形维数越大,储层的裂缝越发育,油井采油指数递减幅度也越小。     

低渗油气储层孔喉的分形结构与物性评价新参数

通过常规压汞手段，获得了松辽盆地南部长岭凹陷大情字井地区下白垩统泉四上亚段低渗碎屑储集岩的孔喉空间分布数据。储集砂岩孔喉分布的自相似结构宽广而连续，在整个孔喉测度区间0.02～104 μm的宽广孔喉尺寸范围内，泉四上亚段低渗透砂岩均具分形特征。孔喉的分布在整个可测区间均具有两个无标度区的多重分形性质，不同尺度（无标度区）上的分维值不同，无标度区1的分维值平均为2.995，无标度区2的分维值平均为2.512。无标度区2的下限、上限以及其分维数与储集物性（特别是渗透率）关系密切。据此提出了评价储集层的“喉道分形综合指数”--ITF。ITF与渗透率的正相关系数的平方可达0.91，与孔隙度的正相关系数的平方，为0.65。该参数综合反映了低渗储集层的储集和渗滤性能，充分揭示了油气储集岩的孔喉结构特征对其储渗性能（特别是渗流能力）的影响。     

古潜山灰岩裂缝分布的分形特征

相似维数对于定量评价储层裂缝平面分布的非均质性和裂缝的发育程度，是一种实用性很强的非线性统计方法，并对平面上裂缝发育程度具有很强的定量描述能力。裂缝发育的线性分布曲线表明，裂缝分布具有分形几何特征。运用变尺度分形统计方法，统计了储层裂缝发育区平面分布的相似维数，理论和实际资料都证实该充填空间能力较差，裂缝发育程度不是很强，这与目前该油气藏的地质特征及产能情况比较吻合。     

牙轮钻头的岩屑破碎机理及可钻性的分形法

为满足优质高速钻井的要求,需要对岩石可钻性做出快捷、精确的判断。利用分形几何理论,研究了钻井过程中牙轮钻头的破岩机理以及岩屑的等破碎概率问题;依据Bond裂纹学说,提出了一种以井底返出的岩屑为对象的岩石可钻性测试方法,并建立了岩石可钻性极值和岩屑分形维数的关系模型。室内实验表明:微钻头岩石可钻性级值与破碎岩屑分形维数存在明显的相关性,由此制定了一个基于岩屑粒度分布分形维数表示的岩石可钻性预测指标。经现场检验,分形法确定岩石可钻性级值具有较高的精度。这表明钻井过程中上返岩屑的分形维数能反映岩石可钻性程度,可以用分形维数衡量岩石可钻性大小。     

基于电-Fenton法的絮体分形维数和PAM去除率的关系及影响因素研究

以模拟含聚污水为研究对象,在不同反应条件下对其进行电-Fenton处理,探究反应条件对电-Fenton法的化学氧化和絮凝沉降作用的影响规律。实验结果表明:絮体分形维数与上清液浊度呈负相关,其可从微观上较好地表征电-Fenton反应的絮凝沉降效果;PAM去除率及絮体分形维数在不同反应条件下呈现的规律不同,基于二者的变化规律确定的处理条件更加合理;调整电-Fenton反应参数为pH值2.6,FeSO₄加量130 mg/L,H₂O₂加量1mL/L,电流密度25 mA/cm²,既保证了较高的PAM去除率（95.34%）,又增大了絮体分形维数（1.8438）,将絮体沉降时间由41 min缩短至26min。图2表2参9     

应用定量方法描述储层孔隙结构的非均质性

传统的储层砂岩孔隙结构研究多为定性的，分形几何学的出现改变了这种状况。MIFA法就是一种定量的分形几何学方法。本文应用MIFA法对塔里木盆地塔中地区志留系储层孔隙结构进行了研究。经过分析得出了孔隙度、渗透率与分形维数之间有良好的线性关系这一结论。     

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。     

125mm垂直圆管中油水两相流流型辨识研究

在模拟井实验的基础上,通过直接测量方法,对125mm垂直圆管中油水两相流流型进行了重新划分,给出了垂直圆管中油水两相流流型的过渡边界,建立了用流量法和持水率法判别流型的标准,通过实验发现,小直径管中的流型划分结果不能成比例地应用到大直径管中,而且划分标准或界限也不能按比例放大或缩小。应用混沌分析方法,对油水两相流流动的持水率测量信号进行相空间重构处理,计算出不同流型下的分形维数和关联维数,实现了用混沌方法对两相流流型进行辨识。     

砂岩储层微观结构分形特征研究——以胜坨油田古近系沙河街组储层为例

岩石微观结构研究是当今储层研究的难点问题,储层微观结构影响和控制了储层微观性质和宏观特征。运用胜坨地区3口井的40个不同沉积类型储层的岩心薄片分析资料及压汞资料求取了其分形维数,利用分形几何的基本理论研究了储层微观结构参数特征,结果表明储层微观孔隙结构在一定的尺度范围内具有分形特征,进一步研究了储层物性、储层微观结构参数与分形维数的定量关系。研究发现,无论从单井数据还是多井数据的分析结果均表明,分形维数与储层物性参数、孔隙结构参数具有较好的相关性,[JP3]且与三角洲平原储层相比,三角洲前缘储层的分形维数与物性参数、储层微观结构参数的相关性更好。可见,分形维数可以综合反映孔隙空间复杂程度,可以用于储层微观结构分析。