含水饱和度对致密砂岩声波特性的影响研究

以四川盆地须家河致密砂岩为研究对象,研究了含水饱和度对致密砂岩声学特性的影响,以及致密砂岩的各向异性。采用透射法对干燥和饱和水的致密砂岩岩样进行声波测试,分别对干燥和饱和水岩样的声波传播规律进行研究。研究结果表明:对声波信号进行3层Db6小波分解后发现,岩石内部孔隙明显;致密砂岩岩样饱和水状态主频的能量较干燥条件下呈现不同程度的衰减,其中高频区域的能量衰减程度较大,低频区域信号能量所占比例增加,较高频率段纵波信号能量所占比例降低;随着含水饱和度增加,不同方向的岩样的声波速度和衰减系数变化趋势一致,但增加幅度不一致,即含水饱和度对致密砂岩岩样各向异性存在较大的影响。     

围压对碳酸盐岩储层饱和度指数影响实验研究

选取3组岩心,在对碳酸盐岩低渗透率气藏储层岩心建立不同含水饱和度的基础上进行不同围压条件下的电阻率实验测试,分析不同围压条件下岩心电阻率及饱和度指数n随不同围压变化的关系,探讨围压对岩心电阻率的影响机理。相同围压下,低孔隙度低渗透率碳酸盐岩孔隙度越大,饱和度指数n越小。低孔隙度低渗透率碳酸盐岩在低饱和度阶段电阻率随围压的增加而减小;中含水饱和度时,随着围压的增大电阻率先减小再略微增加;在高饱和度阶段,电阻率随围压增加略微增大。随着围压的增加,饱和度指数n减小,且随围压增大,饱和度指数变化幅度降低。该研究成果为室内碳酸盐岩岩电参数获取及实践中储量精确计算提供了依据。     

模拟地层条件下岩石泊松比实验特征与测井解释

在考虑地层围压、岩性及饱和流体介质条件下,开展井下岩心力学参数及超声波测试研究.研究结果表明,泥岩静泊松比均大于砂岩静泊松比,且单轴条件下二者差别大于围压条件下;围压条件下相同岩性、相同饱和流体介质的岩石静泊松比大于单轴条件下岩石静泊松比,且随着围压的增大,砂岩静泊松比的增幅大于泥岩.单轴条件下,同岩性饱和水岩样相比饱和气岩样的纵波速度增幅在10％～15％,横波基本无变化,动泊松比增幅在30％以上.围压条件下,饱和水岩样的纵横波速度随围压的增大而增大,纵波速度的增幅略小于横波速度,纵横波波速比随围压的增大而减小,岩石的动泊松比减小.在模拟地层围压和流体条件及区分砂岩、泥岩的前提下,建立了岩石泊松比测井计算模型.     

致密砂岩纵、横波速度影响因素的实验研究

为了研究孔隙度、孔隙结构、含水饱和度、压力、频率等对致密砂岩纵、横波速度的影响,利用脉冲透射法、差分共振声谱法和低频应力应变方法得到了6块致密砂岩样品的纵、横波速度,并利用Micro-CT得到了岩石的微观孔隙结构。实验结果表明,岩石样品的孔隙度与密度具有较好的负相关性;超声频率下,干燥岩样的纵、横波速度和孔隙度相关性较差,而饱水岩样的纵、横波速度与孔隙度相关性变好;样品纵波速度随围压增加急剧增大,围压增加到20 MPa时,其纵波速度增大了23%,这主要受岩石裂缝闭合的影响;不同含水饱和度下,在1 558 Hz下测得的纵波速度比1 MHz的纵波速度低3.5%~12.5%;从干燥到完全水饱和,1 MHz和600 Hz频率下体积模量均增加,两者变化趋势大体相同,且与岩石的渗透率具有较好的相关性。     

苏里格气田致密砂岩储层条件下声波速度与孔隙度实验研究

利用苏里格气田1批岩心实验数据研究了常温常压和高温高压条件下岩样声波速度和孔隙度的变化及相互关系,岩石孔隙度随压力增大以对数形式减小,随温度升高略微减小;岩石声波速度随压力的增大以对数形式增大,随温度的升高线性减小;随埋深的增加,估算压力对声波速度的影响约是温度影响的10～30倍.对不同岩样孔隙度的压力影响系数随孔隙度的增大而减小;声波速度的压力影响系数随孔隙度的增大而增大,因此造成常温常压下孔隙度与声波速度的相关性在储层条件下变差.     

声波参数识别含气砂岩地层实验研究

在实验室常温常压条件下，对砂岩样品声波参数随含水饱和度的变化关系进行了实验研究；并根据Ｇａｓｓｍａｎｎ公式对岩样的声波参数进行了计算，从中得出声波参数与含水饱和度，孔隙度的关系。将理论与实验对比，分析了存在差异的原因。结果表明，当砂岩含少量气体时，声波参数发生明显变化，纵横波速度比和压缩系数均与孔隙度有密切关系，并可用于识别气层。     

致密砂岩启动压力梯度数值的影响因素

为了分析致密砂岩启动压力梯度数值的影响因素,分别从实验设备控制方式和岩石物性参数2方面开展研究。结果表明:采用净围压模式流体恒压注入,可以降低由于实验方法不同带来的实验误差,恒围压模式下测得结果往往偏大;注入方式的不同对拟启动压力梯度数值几乎没有影响。真实启动压力梯度随含水饱和度的增加逐渐增大,达到最大值后逐渐减小,而且渗透率越高的岩心,在相同含水饱和度下的启动压力梯度越小;启动压力梯度随着可动流体饱和度、主流喉道半径增加而降低,且降低的幅度越来越小;微裂缝的存在降低了岩石启动压力梯度。基于上述分析,室内测试启动压力梯度一定要严格模拟地层条件,并按照实际地层水的矿物成分配制模拟注入水,这样测得的结果才有意义。     

含水饱和度对岩石力学参数影响的实验研究

利用人造岩样,对地层的弹性模量、泊松比、抗压强度等参数随含水饱和度的变化规律进行了实验研究,并摸索出了从岩样制备到实验方案确定的适合于松散砂岩力学性能测试的一整套方法。研究表明：疏松砂岩的弹性模量很小;随着含水饱和度的增大,弹性模量减小,泊松比的变化规律不太明显;随着含水量的增大,岩样的三轴强度下降,含水饱和度对弱胶结岩石强度的影响比对胶结较好的地层敏感。     

超临界二氧化碳对致密砂岩力学特性影响的实验研究

超临界二氧化碳压裂改造有利于提高单井产量,但超临界二氧化碳对岩石力学特性的影响规律亟待室内实验分析。利用高温高压岩石三轴仪对致密砂岩开展超临界二氧化碳作用下岩石力学特性测试实验,研究超临界二氧化碳、水等饱和流体作用效果及超临界二氧化碳作用下不同温度、围压和孔压对致密砂岩弹性模量、抗压强度、泊松比和脆性指数的影响规律。实验结果表明:相比无孔隙流体和饱和水,饱和超临界二氧化碳时砂岩抗压强度和弹性模量明显降低;饱和超临界二氧化碳时,温度升高时致密砂岩岩样的抗压强度和杨氏模量增大、泊松比和脆性指数减小,围压增大时致密砂岩岩样的抗压强度和杨氏模量先减小后增大、泊松比先稍有增大后明显减小、脆性指数先稍有减小后大幅降低,孔压增大时致密砂岩岩样的抗压强度、杨氏模量和脆性指数减小、泊松比增大。本文研究结果对于超临界二氧化碳压裂施工参数设计具有一定指导意义。     

混合泥质砂岩双电层电导率理论模型

基于层状泥质与分散泥质砂岩并联导电理论,以及悬浮于电解液中三维周期排列带电球体导电理论,建立了分散泥质和层状泥质同时存在的混合泥质砂岩通用双电层电导率理论模型.分析了模型影响的因素.结果表明,随总含水饱和度的增大,分散枯土阳离子交换容量、胶结指数对混合泥质砂岩电导率与总含水饱和度关系曲线的影响增大;而饱和度指数对混合泥质砂岩电导率与总含水饱和度的关系曲线的影响在总含水饱和度较大时随总含水饱和度的增大而减小.通过2组分散泥质砂岩岩样和1组混合泥质砂岩岩样实验测量数据计算,表明该模型既适用于分散泥质砂岩地层解释,又适用于层状泥质砂岩地层解释,同时还适用于含有分散泥质和层状泥质的混合泥质砂岩地层解释.