利用孔隙纵横比定量判断孔隙型海相致密油地层岩性变化点的方法

泥质质量分数是指示碎屑岩岩性变化的重要指标,其对岩石物性及弹性性质均具有重要影响。对于深层致密油储层,准确预测地层岩性变化尤为重要。文中以塔中X井区孔隙型海相致密碎屑岩地层为研究对象,利用孔弹性Biot理论获取地层岩石弹性参数,重点探讨了孔隙纵横比(α)对地层岩性变化点的指示作用。目的层的基质矿物体积模量(K_o)主要分布在20~60 GPa,基质矿物剪切模量(μ_o)主要分布在10~25 GPa;随着泥质质量分数(V_(sh))的增加,孔隙型岩石的α值逐渐降低,具有分段性,砂岩的α值分布在0.25~1.00,泥岩的α值分布在0.01~0.25;岩性转折点所对应的α值为0.25,Vsh为40%,岩石体积模量(K_s)为40 GPa,孔隙度(ф)为3%,转折端孔隙度可以为储层物性下限的确定提供参考。     

基于阵列声波测井的海陆过渡相碎屑岩地层裂缝识别方法

针对海陆过渡相致密碎屑岩地层裂缝测井识别难度大的问题,提出结合Gassmann方程、自适应基质矿物及骨架模量提取方法及DEM理论模型,利用阵列声波测井资料对海陆过渡相碎屑岩地层单井裂缝发育段进行定量识别的方法。研究结果显示,提取的碎屑岩地层岩石基质矿物体积模量Ko分布在13~58 GPa,岩石体积模量Ks和干岩石骨架体积模量Kd略小于Ko;地层岩石基质矿物剪切模量μo分布在5~18 GPa,岩石剪切模量μs略小于μo;利用自适应方法可对地层横波时差进行有效预测,相对误差为3.5%;将采用自适应方法提取的模量参数代入DEM理论模型,可实现对地层裂缝的预测,该方法的识别效果明显好于常规测井、裂缝参数法、多因素概率判别法及R/S法等常规裂缝识别方法。研究表明,提出的新识别方法其计算结果与实际值的吻合度高,裂缝识别结果可靠。      

鄂尔多斯盆地下石盒子组致密砂岩的弹性特征

根据鄂尔多斯盆地下石盒子组致密砂岩在地层条件和不同流体相态下(干燥与水饱和)岩石纵波速度、横波速度、密度、模量等岩心测试数据,统计分析了岩石弹性参数的变化规律。结果表明,岩石碎屑都比较纯净、颗粒之间呈接触胶结,造成致密砂岩密度与速度的变化关系不同于高孔渗砂岩;孔隙度降低造成致密砂岩的横波速度与纵波速度的斜率明显变小;岩石孔隙度增加10%,引起纵波和横波速度降低分别约17%和21%,而泥质含量增加10%,引起纵波和横波速度降低分别约6%和9%;孔隙度大于5%的干砂岩体积模量与剪切模量在数值上接近,相对误差不超过5%。这些规律的认识有助于指导低孔隙度储层预测和地震资料的岩石物理解释。     

流体变化对裂缝岩石弹性性质的影响

为了进一步认识流体性质对裂缝岩石弹性性质的影响规律,结合线性滑移模型和各向异性Gassmann理论研究了孔隙流体变化对裂缝岩石弹性性质的影响.数值计算结果表明孔隙度和流体体积模量较小时,纵波各向异性和裂缝软度对流体变化比较敏感.干岩石和流体饱和裂缝岩石的纵波、快横波及慢横波速度都随基质孔隙度的增加而减小,并且随着基质孔...     

基于寻优算法及微分等效介质理论模型煤系地层岩石孔隙纵横比反演

沁水盆地太原组、山西组及下石盒子组煤系地层气测异常现象极为普遍,具有巨大的天然气勘探潜力。但其中烃类聚集程度差异较大,裂缝发育程度是影响烃类聚集差异的主导因素。岩石孔隙纵横比反演对孔缝形态基础研究、地震反演、物理模拟、天然气疏导保存及井区优选等方面具有重要参考价值。以沁南樊庄区块固县井区山西组一口煤层气井的全波列测井资料为基础,提出基于寻优算法+微分等效介质理论组合模型的岩石孔隙纵横比α反演方法。首先基于寻优算法提取原生结构煤岩及其顶板砂岩、砂质泥岩基质矿物及干岩样骨架模量,然后利用微分等效介质理论模型对煤系地层岩石孔隙纵横比α进行反演。研究结果表明,所研究原生结构煤以近球形孔隙空间系统为主;顶板致密黏土质砂岩以微裂缝空间为主;砂质泥岩中存在孔隙和裂缝多重空间系统。利用该方法可以对地层裂缝发育段进行有效识别,吻合率为92%。对于砂质泥岩或泥包砂类型岩石而言,微裂缝主要存在于砂质中,该类岩石α与孔隙度负相关,与泥质含量正相关。无论砂岩、泥岩还是煤岩,裂缝系统的沟通或疏导能力都要强于孔隙系统,当存在有利气源、疏导体系、裂缝系统及保存条件时,理论上均可富集成藏。α研究在裂缝参数提取、岩石存气能力、孔隙沟通能力、渗透能力及天然气疏导保存成藏等方面均具有一定参考价值,对指导煤层气或煤成气科学勘探开发选区具有现实意义。     

致密砂岩油气储层岩石变形理论与应力敏感性

在致密砂岩油气藏开发过程中,由于孔隙压力下降,导致有效应力增加,储层岩石孔隙、裂缝发生形变和渗透率受到影响。从岩石力学角度分析了与致密砂岩形变相关的理论及形变影响因素,并通过应力敏感性实验研究了有效应力改变条件下的致密砂岩岩样孔隙度、渗透率变化规律。结果表明:致密砂岩形变主要为应力变化时孔隙体积及裂缝宽度的变化,认为致密砂岩油气藏开发过程中储层岩石的形变一般属于弹性形变或者弹-塑性形变。形变取决于岩石碎屑颗粒硬度、颗粒之间接触关系、胶结情况、岩石中裂缝发育特征等。有效应力增加在压缩致密砂岩孔隙、喉道体积以及裂缝宽度的同时,也使得其渗透率大幅度降低,造成严重的储层损害。     

复杂岩性裂缝性储层测井评价

裂缝的发育能形成良好的次生孔隙储层和重要的渗流通道 ,在致密砂岩或碳酸盐岩地层中 ,寻找到裂缝是找到储集层的关键 ,而裂缝的识别比较困难 ,文中介绍用常规测井曲线评价识别裂缝发育段的几种常用的有效方法 :地层倾角电导率异常法、双侧向 -微球形聚焦差异法、中子 -密度 -声波三孔隙度法、自然伽马能谱测井方法、深浅电阻率差比法、裂缝系数法、岩石孔隙结构指数法和三孔隙度比值法。这些方法综合应用能够快速准确的识别裂缝性储层     

基于孔隙纵横比谱反演的饱和岩石宽频段岩石物理模型

对于常规砂岩,速度主要受孔隙度、矿物成分和孔隙流体控制。然而,实验测量结果表明,岩石的孔隙结构同样是岩石的弹性参数的主要控制因素之一。岩石微观孔隙结构特征不仅影响岩石的弹性参数,也决定了流体饱和岩石中流体流动造成的频散与衰减效应。Gassmann理论模型忽略微观孔隙结构影响,往往不能解释岩石弹性性质的压力和频率依赖性,本文则对K-T模型进行扩展来表征压力对流体饱和岩石的弹性模量的影响,在此基础上,将喷射流模型计算的频变流体体积模量带入到K-T模型中建立岩石的频率依赖性。首先,基于速度-压力变化曲线与孔隙结构参数的函数关系,利用实测超声速度数据来反演孔隙纵横比分布及其孔隙度(即孔隙纵横比谱);其次,将干燥硬孔隙加入岩石基质,基于K-T等效介质模型计算岩石干骨架弹性模量,并带入流体频变体积模量,计算加入饱和软孔隙后的岩石“干骨架”的弹性模量;最后利用Gassmann流体替换理论计算硬孔隙中饱和流体的弹性模量。为了验证模型的准确性,对一块饱油致密砂岩样进行超声速度测量并与该模型预测结果相对比,结果表明相比于Gassmann模型,新模型能更好的解释测量结果,且能预测饱和岩石的速度的压力和频率依...     

复杂岩性裂缝性储层测井评价

裂缝的发育能形成良好的次生孔隙储层和重要的渗流通道，在致密砂岩或碳酸盐岩地层中，寻找到裂缝是找到储集层的关键，而裂缝的识别比较困难，文中介绍用常规测井曲线评价识别裂缝发育段的几种常用的有效方法：地层倾角电导率异常法、双侧向-微球形聚焦差异法、中子-密度-声波三孔隙度法、自然伽马能谱测井方法、深浅电阻率差比法、裂缝系数法、岩石孔隙结构指数法和三孔隙度比值法。这些方法综合应用能够快速准确的识别裂缝性储层。     

基于岩石物理模型和谱分解的储层描述技术

横波品质因子的倒数与剪切模量－频散有关，由此可以建立横波衰减的估算方法。非固结砂岩的地震响应研究表明泊松比参数与低有效应力的砂岩模型参数有关。不同压力下岩石的弹性参数变化研究证实随着有效压力的增加，孔隙之间的喉道缩小。这使得纵横比小的柔顺孔隙关闭，从而降低孔隙度。借助模型技术，可以利用孔隙介质中粘滞流体对地震波传播速度的影响预测地震波传播速度，降低反演结果的不确定性。利用岩石物性研究地震振幅响应，提供了一种更可靠的岩性、孔隙度、岩石纹理、孔隙流体和厚度地震预测，岩石物理模型驱动的地震反演技术可以实现直接反演孔隙度。地震波衰减机制和测量方法研究表明，在孔隙和渗透性碎屑岩中，流体运动是衰减的主要机制。深水环境下的流体模型可以通过地震和井资料的地质统计反演方法来建立。地震资料谱分解技术已在裂缝发育方向和裂缝间距的检测中得到了实际应用。     

基于动态弹性力学模型的煤系致密砂岩储层裂缝预测方法

为了提高强非均质性煤系致密砂岩储层裂缝识别效果,根据测井资料,利用动态弹性力学模型对该类储层进行裂缝预测。首先利用寻优算法及阵列声波测井资料获取岩石各模量参数,然后利用微分等效介质（DEM）理论模型计算岩石孔隙纵横比（α）,进而对裂缝进行定量表征。单井裂缝预测结果与岩心裂缝实际发育情况的符合率较高,约为90%,表明利用DEM模型预测煤系致密砂岩储层裂缝的可靠性较高。在此基础上,根据测井资料,利用DEM模型对沁水盆地南部地区山西组Ⅱ砂组的裂缝平面分布进行了预测,裂缝预测结果与断裂性质、构造部位及岩心裂缝观察结果均较为吻合。研究表明,动态弹性力学模型适用于煤系致密砂岩储层的裂缝定量表征。      

准噶尔盆地西北缘二叠系储层特征及分类

准噶尔盆地西北缘二叠系储层包括了砂砾岩、火山碎屑岩和火山岩两大类,总体上属于低-中孔渗储层,但孔隙度、渗透率的分布较为分散,显示了二叠系储层物性的非均质特征.碎屑岩储层中主要的储集空间为剩余粒间孔隙以及在此基础上扩大溶蚀的孔隙;火山岩储层中则以火山岩基质溶蚀孔为主,构造缝、溶蚀缝次之.次生溶蚀孔隙是形成高质量储层的重要组成部分.研究发现,次生孔隙发育带与地层沉积间断密切相关.通过对储层物性和孔隙结构等8个参数变量采用Q型因子分析后,确定了孔隙度下限为9%,碎屑岩储层的渗透率下限为0.2×10^-3μm²,火山岩储层的渗透率下限为0.2×10^-3μm².以此为标准可将二叠系碎屑岩储层和火山岩储层划分为类.     

考虑成岩固结作用的双重孔隙介质岩石物理模型及其应用

成岩固结作用和孔隙结构及类型是影响致密油气储层弹性性质的重要因素.然而,现有的岩石物理模型大多聚焦于单一孔隙类型或只考虑成岩作用,难以准确刻画致密油气储层低孔低渗、流体分布不均匀及孔隙结构和类型复杂等特征.为此,充分利用微分等效介质(DEM)理论和Pride模型导出考虑成岩固结作用的双重孔隙介质岩石物理模型,通过引入固...     

Pore-Space Microstructure and Clay Content Effect on the Elastic Properties of Sandstones

Abstract

The elastic moduli of shaly sandstones and the effect of pore aspect ratios and clay content on the elastic properties of shaly sandstones are calculated using an isotropic dual porosity model. It is shown that the elastic moduli and velocities of shaly sandstones are affected by the clay content, pore aspect ratios, and the fluid. The bulk and shear moduli increase with an increase in the aspect ratios of sandstones related to pores whether the sandstones are saturated by water or dry. The P-wave and S-wave velocities of water-saturated shaly sandstones both increase with the increase of the pore aspect ratios. The bulk and shear moduli decrease with an increase in clay content. The relationships between the elastic moduli of the rocks and the clay content are linear, which is in agreement with the laboratory measurements by Han. The bulk modulus of shaly sandstone is sensitive to fluid change when the pore aspect ratio is small.     

碳酸盐岩超压岩石物理模拟实验及超压预测理论模型

碳酸盐岩地层超压预测目前仍然是超压研究的难点问题，常用的碎屑岩地层超压预测方法是建立在Terzaghi有效应力理论基础上的、经验性的、且需要有明确响应超压的测井和地震参数（主要是纵波速度）。这些经验性的方法不适用于岩性致密且物性极不均一的碳酸盐岩地层的超压预测。通过碳酸盐岩样品超压岩石物理模拟实验剖析岩石弹性性质与孔隙流体压力和有效应力的关系，基于含流体岩石多孔介质弹性理论和广义胡克定律，从分析碳酸盐岩地层应力-应变-孔隙压力本构关系着手，建立表征孔隙压力与岩石弹性参数定量关系的超压预测理论模型（超压预测量化模型）。利用实测碳酸盐岩样品矿物组分含量并结合Voigt-Reuss-Hill模型计算岩石基质弹性模量，利用Wood模型和Patchy模型计算孔隙流体弹性模量，然后再利用碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验得到的实际有效应力与岩石骨架弹性模量相关关系，根据Biot有效应力定律，计算得到岩石样品的等效骨架弹性模量。利用上述获得的碳酸盐岩样品各弹性参数，通过超压预测量化模型计算碳酸盐岩超压，并与碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验加载的孔隙流体压力进行对比，验证了超压预测量化模型的合理性，提出了基于实测资料的模型校正方法。该超压预测理论模型所需的岩石弹性参数也可通过研究测井和地震资料计算获得，并可利用地震资料实现碳酸盐岩地层的超压钻前预测。     

岩石裂隙对岩石的弹性性质及速度—孔隙率关系的影响

多数沉积岩有细长孔隙和裂隙，根据Berryman散射模型方法，采用椭球状孔隙模拟岩石裂隙，通过改变椭球状孔隙的纵横比，可以模拟裂隙的形状。结合Gassmann方程和Walsh公式研究孔隙纵横比对岩石的弹性性质、纵横波速度、流体替换的影响。计算结果表明，对于具有相同矿物成分和孔隙率的岩石，由于裂隙的形状(椭球状孔隙的纵横比)不同，岩石体积模量、孔隙弹性模量、纵横波速度、泊松比都有明显的不同。随着孔隙纵横比的增大，体积模量、孔隙弹性模量呈近似线性增大，泊松比呈非线性减小，纵横波速度增大，流体对岩石物性的影响(流体替换)也减小；反之亦然。     

沁水盆地南部地区山西组煤系地层裂缝发育特征及其与含气性关系

沁水盆地南部地区上古生界海陆过渡相煤系碎屑岩中气测异常现象极为普遍,具有较好含气显示的致密砂岩及泥岩段与裂缝发育程度密切相关,该类含气储层应定义为裂缝性致密碎屑岩储层。受特殊构造演化及复杂成岩作用的综合影响,该区煤系碎屑岩中裂缝发育特征具有一定特殊性和复杂性,且研究程度较浅。基于该现状,综合利用钻井、岩心、测井、压裂、薄片及力学测试等资料,对该地区山西组碎屑岩地层裂缝发育特征进行了综合研究。结果表明,所研究碎屑岩地层普遍经历了强压实及强胶结作用,孔隙度普遍低于5%。裂缝的存在能显著提高不同类型孔隙间的连通性,显著改善储层物性,提高渗流能力。砂岩中以发育构造缝为主,包括张性缝、剪切缝及少量挤压缝,非构造裂缝主要包括溶蚀缝;泥岩中构造缝和非构造缝均较为发育,构造缝包括剪切缝及少量张性缝及滑脱缝,非构造缝包括层理缝、溶蚀缝及成岩收缩缝。砂岩中裂缝要比泥岩中裂缝更为发育。目的层碎屑岩中以中_低角度缝为主,裂缝充填类型以未充填及半充填裂缝为主,均为有效裂缝。较好的裂缝有效性与该地区特殊的构造演化特征密切相关,喜马拉雅运动期强烈的隆升剥蚀对煤系进行了强烈的改造,主要体现在应力大幅度卸载、地层温度的强烈降低及张性应变量的产生3个方面。该改造作用一方面可使煤系原本紧闭的裂缝重新张开成为有效缝;另一方面可产生一些新的张性裂缝,这是研究区煤系碎屑岩中张性裂缝较为发育的重要原因。这些张性缝的形成时期较晚,多未充填,有效性好。基于以上认识,加强裂缝发育层段的精细解释及裂缝发育“甜点区”的准确预测对实现裂缝性致密碎屑岩储层天然气突破具有现实意义。     

多参数声学全波形反演及气藏检测

致密油气藏储层物性与围岩差异小,地震异常弱,需要更高灵敏度的检测方法和技术。基于多参数声学全波形反演提供的高精度地层体积模量和密度,通过多相介质岩石物理模型,获取储层物性参数并进行致密气藏"甜点"预测。阐述了时间域体积模量和密度两参数声学全波形反演,分析了Gassmann方程和Koster-Toksöz方程的特征,提出了基于全频带地震数据的多参数声学全波形反演策略及联合Gassmann方程和Koster-Toksöz方程的气藏检测方法。该方法充分利用了先验信息及时-空域多参数全波形反演,给出了高精度地层弹性参数,同时考虑了Kuster-Toksöz方程刻画孔隙形态能力和Gassmann方程易用性特征,所构建的气藏指示因子考虑了孔隙流体和孔隙度因素,能较准确地指示气藏的存在和品质。通过在致密砂岩气田的实际应用,有效气藏("甜点")预测结果与测井及钻井基本一致。     

渤海湾盆地惠民凹陷临商地区火山岩储层特征

文中运用火山岩岩心资料、测井资料、孔渗及压汞分析等资料对渤海湾盆地惠民凹陷临商地区沙一段火山岩储层的特征进行了深入研究,认为该区火山岩储层以火山角砾岩与凝灰岩为主,它们在测井响应上具有不同的特征.火山岩储集空间主要为粒间孔、溶蚀孔及构造缝,孔隙结构具有小孔细喉、孔喉连通性与分选性差的特点,这是导致岩石孔渗相关性不好的内在因素.火山岩相影响着火山岩储集空间的发育,火山碎屑流相中上部及爆发坍落相顶部为有利的储集相带,是今后寻找火山岩油藏的主要勘探目标区.