储层砂岩沉积特征变化对地震弹性属性的影响

为使从地震数据中所提取的属性参数具有一定的地质意义,需要建立岩石物理性质与储层岩石沉积学特征之间的定性或定量关系.利用储层砂岩样品试验测试结果并根据胶结砂岩模型等有效介质理论分析了成岩作用及岩石结构变化对地震弹性属性的影响及其在弹性属性(速度、模量)-孔隙度交会图中的表现形式.成岩作用(胶结物含量)控制了砂岩弹性属性在交会图中的相对位置.结构变化对弹性属性的影响弱于成岩作用的影响,在弹性属性-孔隙度交会图中因结构变化而表现出的整体变化趋势斜率小于成岩作用差异所表现出的趋势,为利用地震弹性属性解释岩石沉积特征提供了一种方法.利用等效弹性模量理论分别给出了定量模拟流体饱和储层砂岩成岩作用变化(胶结物含量差异)、结构变化(定胶结物含量)对弹性波速度及模量影响的理论计算方法.     

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。     

成岩作用和岩石结构对砂岩弹性速度的影响

对济阳坳陷沙河街组Es3z地层的127块砂、泥岩岩心样品进行了实验测试,利用速度—孔隙度关系,研究了成岩作用(胶结物)、岩石结构(分选性和黏土含量)对砂岩弹性速度的影响及其在速度—孔隙度关系中的变化形式。研究结果表明:速度—孔隙度关系的变化主要受成岩作用(钙胶结物)的影响,砂岩速度与胶结物含量具有明显的正相关性。岩石结构(分选性和黏土含量)控制了岩石速度和孔隙度的次一级变化。根据定性和定量分析,利用特定岩石物理参数的变化代表储层岩石沉积学特征,给出了胶结物、分选性和黏土含量对地震速度属性影响的理论岩石物理模型。     

辽河西部凹陷南段沙三段致密砂岩储层物性特征及主控因素分析

致密砂岩优质储层预测与评价研究的难度较大。通过对大量岩心、铸体薄片及普通薄片的观察鉴 定,结合录、测井资料,扫描电镜,黏土矿物X 射线衍射分析,对辽河西部凹陷南段沙三段致密砂岩储层 的岩石学特征和物性特征进行了研究,并分析了影响该储层物性的主要因素。结果表明：该储层岩石为 低孔-低渗和特低孔-特低渗致密砂岩;碎屑颗粒以岩屑和长石为主,具有较低的成分成熟度;颗粒接触 关系主要为线接触和点-线接触;孔隙度与渗透率在储层内部纵向和横向上的变化较大,储层的非均质 性强;控制储层物性的因素主要为物源、沉积作用、成岩作用、沉积体系、构造条件和异常压力。通过对 该储层物性特征的主控因素的分析,可为致密砂岩优质储层的预测与评价及致密砂岩气藏的勘探开发 提供依据。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组混积岩成因及其孔隙发育特征

以岩性特征差异对混积岩储层孔隙成因的影响作用为主线,从岩石组构与颗粒堆积学的关系角度分析孔隙的成因和特征。研究认为:(1)基于水动力条件、矿物组合和岩石结构特征,并以碎屑颗粒、黏土矿物和碳酸盐类矿物三端元作为划分依据,芦草沟组“甜点”岩性主要有凝灰质砂屑云岩、凝灰质长石岩屑粉细砂岩、凝灰质云屑砂岩及凝灰质云质粉砂岩。混积岩主要为母源混合成因,并且垂向上各类型混积岩层可互层叠置而形成相缘混合。(2)基于颗粒的球形堆积模型,当碎屑颗粒含量低于52.4%时,孔隙度随颗粒含量的增加而减小;当碎屑颗粒含量达到52.4%时,如果碎屑颗粒含量继续增加,粒间孔隙将大量出现,孔隙度将快速增大,逐渐演变为常规的砂岩储层。(3)根据碎屑颗粒、黏土矿物和碳酸盐类矿物三种端元组分与孔隙类型的关系,芦草沟组混积岩的孔隙类型可以划分为粒间孔、粒内溶孔和晶间孔,凝灰质砂屑云岩、凝灰质长石岩屑粉细砂岩的孔隙类型以颗粒支撑的粒间孔和粒内溶孔为主,而凝灰质云屑砂岩及凝灰质云质粉砂岩以晶间孔较发育为特征。混积岩优质储层的发育主要受碎屑颗粒组分含量控制,易溶碎屑组分含量及溶蚀作用对储层物性具有改善作用。      

麻黄山油田侏罗系延安组主产油层储层特征研究

通过大量岩心铸体薄片及物性等资料，对鄂尔多斯盆地麻黄山油田侏罗系延安组主产油层储集层的岩石学特征、孔渗特征及孔隙类型等进行了深入研究，分析影响储层储集性能的主要因素，并对研究区主产储层进行分类评价。结果表明：主要勘探目的层延8—10油层组砂岩储层岩石类型主要为岩屑石英砂岩，少量长石岩屑砂岩，岩石成分成熟度中等偏高，结构成熟度中等偏低；颗粒分选较好，圆球度以次棱一次角为主，颗粒间接触形式以线和点一线接触为主，经历了压实、胶结、溶解等作用，孔隙类型以缩小粒问孔、次生溶孔为主。碎屑组成、粒级、填隙物含量和成岩作用均对储层性能有重要影响。研究区储层分为四大类，延安组延8-10油层组砂岩储层多为Ⅱ类、Ⅲ类储层。优质含油储集体多出现在分支河道发育部位。因此，加强沉积微相研究，努力寻找分支河道发育的地带成为下一步勘探的重要思路。     

岩石物理在浊积岩储层岩性与气水识别中的运用

浊积碎屑岩体系在地震弹性性质及储层物性特征方面表现出一定的变化规律,认识这些变化规律对选择合适的方法及地震弹性属性进行储层岩性识别和孔隙流体检测有重要意义。对于砂岩—泥岩渐变沉积旋回,孔隙度表现为双峰模式,纵波阻抗(速度)—孔隙度关系呈现倒“V”型,纵、横波速度比随粘土含量的增加呈单调增加趋势,反映沉积过程中岩石骨架支撑颗粒性质的变化,因此横波相关弹性属性,如速度比等,对岩性变化有指示作用。对于深度差异不大且成分稳定的厚层砂、泥岩,水动力条件的变化同样会造成岩石分选性的差异,此时速度(阻抗)与孔隙度的关系可用临界孔隙度校正的Hashin Strikman模型下限定量表征,依此建立的针对特定储层的岩石物理解释图版可用于确定储层孔隙流体类型及岩性。利用浊积碎屑岩储层所表现出的岩石物理特性,用Bayes统计分类技术对浊积碎屑岩储层进行岩性与气水识别取得较好效果。     

胶结物对储层砂岩的地震弹性特征的影响研究

储层岩石的地震弹性属性是进行油气储层勘探及动态监测的基础。系统选取东营凹陷古近系各层段砂岩样品250块（以沙河街组为主）,并在模拟储层条件下利用脉冲穿透法测试样品的纵、横波速度。样品在纵波速度一泊松比交汇图中表现出两种主要变化趋势分别对应泥质与钙质胶结物的影响,在每个变化趋势中随泥质含量与钙质胶结物含量的增加岩石结构从颗粒支撑逐渐表现为基质支撑,弹性波能量的传播也从通过颗粒接触边界转变为通过岩石基质传播,这是使砂岩样品测试结果表现出两种截然不同变化趋势的主要原因,为利用岩石物理特性从地震资料中提取岩石结构、沉积与成岩特征的信息提供了依据。     

大牛地气田二叠系下石盒子组致密砂岩储层含气性识别因子研究

鄂尔多斯盆地大牛地气田二叠系下石盒子组致密砂岩储层孔隙度低,含气饱和度变化所产生的地球物理特征变化相对微弱,储层流体识别困难。为此,基于岩石物理参数测试,优选出对含气性敏感的弹性参数组合;利用岩石物理参数关系,推导出基于地震纵、横波阻抗的流体敏感弹性参数计算公式,构建了一个新的含气性识别因子。利用叠前地震资料纵、横波阻抗同步反演结果计算出新的含气性识别因子数据体,对大牛地气田进行了流体识别。研究结果表明,新的含气性识别因子能有效地突出研究区流体变化的影响,对致密砂岩储层的含气性识别能力较强,且具有很好的抗噪能力。     

塔西南阿克莫木气田白垩系克孜勒苏群砂岩储层特征及其控制因素

根据常规薄片、铸体薄片、常规物性和粒度分析,研究了塔西南阿克莫木气田克孜勒苏群砂岩储层的地质特征及其主控因素。结果表明,该套储层岩石类型以长石岩屑砂岩及岩屑砂岩为主;储层物性较差,为低孔、低渗储层;孔隙类型以次生孔隙为主,主要有粒内溶孔、粒间溶孔及微孔隙等;压汞曲线排驱压力较高,一般孔喉分选较差,总体具有小孔-细喉的孔隙结构特征。阿克莫木气田克孜勒苏群砂岩储层发育程度与碎屑颗粒的粒度粗细、岩屑含量以及成岩阶段的压实、胶结和溶蚀作用具有较强的相关性。辫状水道控制下的碎屑颗粒越粗,岩屑含量相对越高,溶蚀作用越强,储层就越发育;压实作用及成岩后期的碳酸盐岩、粘土类、硅质矿物的胶结作用不利于储层发育。     

海域天然气水合物岩石物理建模方法

海域天然气水合物赋存于疏松沉积物中,天然气水合物岩石物理建模之前需要建立疏松沉积物的岩石物理模型。为此,针对传统疏松沉积物岩石物理模型存在横波速度估计误差偏高、建模过程不自洽的问题,考虑海水对沉积物颗粒的润滑作用,引入改进的Hertz-Mindlin方程进行岩石物理建模,提高了建模精度;针对疏松沉积物的建模过程,首先利用改进的Hertz-Mindlin方程计算临界孔隙度条件下沉积物的弹性模量,然后利用Hashine-Shtrikman界限计算疏松沉积物骨架的弹性模量;在讨论不同赋存形态的水合物对沉积物弹性性质的影响及适用模型、判别准则的基础上,针对以颗粒支撑和孔隙流体充填两种赋存状态存在的天然水合物,设计了兼容两种赋存形态的岩石物理建模方法和流程。浅钻井的实测曲线与建模结果吻合度高,证实了该方法的适用性。     

基于线性强化弹塑性疏松砂岩破裂模式

渤海油区疏松砂岩储层埋深较浅，地层天然压实作用较弱，在压裂充填过程中表现出明显的非线性塑性特征，分析和研究疏松砂岩地层压裂过程的破裂模式对于破裂压力的预测和压裂充填施工设计具有重要的实际意义。基于线性强化弹塑性岩石本构力学模型，考虑压裂液渗滤效应，建立了疏松砂岩地层弹性和塑性双区井周应力模型，通过理论分析验证了应力模型的正确性。基于岩石的拉伸破坏和剪切破坏准则，获得了疏松砂岩压裂充填过程中井壁破裂压力预测模型和4种破裂模式，并利用现场数据验证了模型的可靠性。研究结果表明：井壁屈服后塑性区呈椭圆型，且长轴在最大主应力方向；塑性模量系数越大，塑性半径越小，破裂压力越小；屈服应力越大，塑性半径越小，破裂模式由塑性拉伸破坏、塑性剪切破坏向弹性拉伸破坏变化；随内摩擦角和内聚力逐渐增加，破裂压力增加到一定值后不再变化，破裂模式由塑性剪切向塑性拉伸变化。在渤海油区常规疏松砂岩物性范围内，破裂模式主要为塑性剪切破坏。     

疏松砂岩油藏压裂裂缝延伸规律数值模拟

压裂充填防砂可实现增产与防砂双重目的,是疏松砂岩油藏的一种重要完井方式。疏松砂岩具有高孔、高渗特点,且强度低、塑性强,裂缝起裂与延伸机理较为复杂。为研究疏松砂岩储层压裂裂缝延伸机理,揭示压裂工艺参数对裂缝形态的影响,建立了考虑储层岩石弹塑性变形、裂缝起裂与延伸、压裂液流动与滤失以及储层孔隙流体渗流复杂耦合作用的流固耦合有限元数值模型,针对渤海油田绥中36-1区块典型疏松砂岩储层,开展了压裂裂缝延伸规律数值模拟计算,并重点分析了压裂液效率、排量对于裂缝延伸规律的影响。结果表明:低效率压裂液在疏松砂岩中仅形成极短而窄的裂缝,裂缝两侧伴随着一定范围的剪胀高渗带,难以容纳支撑剂,无法实现充填防砂目的;效率高压裂液可在疏松砂岩中形成压裂充填防砂工艺所需的短宽裂缝,裂缝壁面两侧存在轻微压实现象,对渗透率的影响较小;提高压裂液排量,裂缝长度减小,裂缝宽度增加。研究结果可为疏松砂岩压裂充填设计提供一定理论参考。     

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。     

一套针对高泥质疏松砂岩薄储层的识别技术——以珠江口盆地X油田为例

针对珠江口盆地X油田韩江组高泥质疏松砂岩段扩径严重引起测井曲线质量差、波阻抗属性叠置严重、储层薄且非均质性强等难题,形成的薄储层精细表征技术概括为"三步法"：①遗传化神经网络技术重构能得到反映真实地层特征的弹性曲线,进而解决在疏松砂岩井段因扩径严重导致测井曲线失真的问题;②针对高泥质疏松砂岩薄储层识别难的问题,新构建DVT敏感特征参数来区分砂岩与泥岩;③利用波形指示高分辨率反演方法预测高泥质疏松薄砂岩储层的空间展布。实际应用表明：该技术在X油田注水收效、调整井优化实施和开发调整方案井网设计等方面取得了较好的应用效果,解决了该油田3~5 m薄层精确描述的难题,形成了一套完整的针对高泥质疏松砂岩薄储层预测的技术流程。该技术对同类油藏表征和油田高效开发具有参考意义。     

考虑应力敏感疏松砂岩气藏试井分析

疏松砂岩气藏在开采过程中由于岩石骨架结构变形和本体变形,以及存在强烈的应力敏感性,导致孔隙度和渗透率降低,用常规试井模型不能准确地进行试井解释。文中建立了考虑应力敏感均质圆形封闭边界气藏渗流数学模型,分析了该试井模型的特征曲线。研究表明：应力敏感主要表现在中后期的拟稳定阶段,对于指数变化关系的渗透率-压力关系,只有当B>0.1 MPa-1 时对试井动态的影响结果明显。拟压力上翘特征与不存在应力敏感砂岩气藏和不渗透外边界试井模型相类似。考虑应力敏感试井模型可用于疏松砂岩气藏试井分析,对该类气藏开发具有一定的指导意义。     

疏松砂岩储层物性参数敏感性物理模拟实验

利用物理模拟技术制作了一组微弱胶结、非固结高孔隙度人造样本.疏松砂岩储层物性参数的敏感性实验结果表明,与致密砂岩相比,疏松砂岩的弹性波速度对孔隙度的依赖性较弱,胶结物的性质对疏松砂岩岩石物理特性有重要影响.在纯砂岩中加入粘土或少量的粒间胶结物,会使弹性波速发生明显的变化;胶结温度影响岩样抗压强度.温度过低,会使胶结程度不够,固结强度较低;温度过高,岩样将变得松散.     

疏松砂岩油藏动态出砂定量预测技术

针对疏松砂岩油藏胶结疏松、出砂严重的难题，应用连续介质力学理论，在考虑流体渗流、储层变形或破坏、液化砂粒运移等因素的基础上，建立了基于流固耦合形式的动态出砂定量预测模型，应用顺序Galerkin有限元数值解方案对出砂速率、出砂量等进行了数值计算和模型验证。计算结果表明，动态出砂定量预测技术较好地模拟了地层出砂的复杂变化过程，初步解决了砂拱形成和破坏的模拟难题，对于疏松砂岩油藏合理生产压差等开发参数的确定具有重要指导作用。     

稠油出砂冷采颗粒离散元数学模型

疏松砂岩油藏渗流出砂问题的实质是砂岩地层微粒的剥蚀与运移,鉴于传统物理模拟方法的复杂性以及现有数值模拟方法在描述非连续介质方面的不足,建立了考虑流固耦合的颗粒离散元稠油出砂冷采数学模型,优选了Mohr-Coulomb屈服准则作为颗粒从母岩剥离的破坏准则,从微观角度定量描述出砂机理。数学模型模拟产砂速率、产油速率及井底压力结果与一维物理模型实验实测值均吻合较好,验证了模型的正确性和可靠性,在此基础上,定量描述了稠油出砂冷采的临界条件及蚓洞扩展规律。把所建立数学模型拓展到现场,计算结果表明,颗粒离散元数学模型能够正确描述稠油出砂冷采出砂规律,为研究稠油出砂冷采提供了一种新手段。图8参17     

严重出砂井中采油套管损坏的力学分析

对于出砂严重的疏松砂岩油藏,非均匀载荷也是引起套管损坏的一个重要因素。针对此类油藏中非均匀载荷的形式特点,根据弹性力学理论,建立了3种适用于严重出砂井的套管承受非均匀外载的力学模型,包括套管承受椭圆形外载力学模型、对径集中载荷力学模型以及正交对径集中载荷的力学模型,并采用逆解法进行了求解,得到了此3种非均匀载荷下套管的抗挤强度计算公式,为研究严重出砂地层中非均匀载荷作用下的套管挤毁问题提供了初步的理论依据。研究表明,套管承受3种非均匀形式载荷的能力远远低于API抗挤强度,约为均载情况下的3%~25%,其中套管在对径集中载荷作用下最易发生破坏;另外,随着套管承受椭圆形外载的非均匀程度逐渐降低,其抗挤强度逐渐升高。