核磁共振研究致密砂岩孔隙结构的方法及应用

基于核磁共振的原理,推导T_2弛豫时间与孔隙半径的关系,由孔喉比将孔隙半径转换为喉道半径,结合压汞喉道半径分布,利用插值和最小二乘法,将岩心100%饱和水的核磁共振T_2谱转换为孔喉半径分布,并将核磁孔喉分布曲线应用到油田开发评价中。以鄂尔多斯盆地延长组致密储层为例,结合岩心驱替试验,利用转化的核磁孔喉分布对研究区块储层的孔隙结构、可动流体和可动油分布以及可动流体喉道半径下限进行研究。结果表明:研究区块孔隙结构复杂,发育微米级和纳米-亚微米级孔喉,孔喉半径均值在0.095~1.263μm,0.001~0.01μm的孔喉内束缚流体分布较多,可动流体主要分布在喉道半径大于0.01μm的孔隙内,水驱主要动用喉道半径大于0.1μm的孔隙内的油,研究区可动流体喉道半径截止值平均为0.013μm。     

致密砂岩油藏流体赋存特征及有效动用研究

利用核磁共振和离心仪,研究了不同渗透率致密岩芯流体的赋存特征。研究表明：致密油藏流体可流动的喉
道半径下限值为0.05 µm;岩芯中纳米级喉道所控制的流体百分数随着岩芯渗透率降低而急剧上升,而纳米级喉道所
控制的可动流体体积随渗透率的减小呈逐渐增加趋势;微米级喉道所控制的流体和可动流体百分数随岩芯渗透率降
低而急剧下降,亚微米级喉道所控制的流体和可动流体百分数随岩芯渗透率降低而先增加后减小,呈抛物线变化趋
势。在此基础上,利用油藏数值模拟方法,通过研究分段压裂水平井不同井型组合不同开采方式对致密油藏有效动用
的影响,得到分段压裂水平井采用注CO2 补充能量开发效果最好,采用注水补充能量开发效果一般,衰竭开采的效果
最差。     

华庆地区长6致密油储层微观孔喉结构特征

针对鄂尔多斯盆地华庆地区三叠系延长组长6段致密油储层,应用恒速压汞和微、纳米CT扫描分析等技术手段和方法,开展了微观孔喉结构特征研究。研究结果表明,长6致密油储层孔隙以微米级孔隙为主,纳米级孔隙分布频率较低,主流喉道半径为1.07 μm,平均喉道半径为0.84 μm;平均孔隙半径为140.12 μm,平均孔喉比为281.03,微纳米孔喉特征明显。喉道半径、孔喉比与孔渗关系表明,孔喉特征是影响和制约储层物性的关键因素,孔喉特征参数对渗透率的影响和制约要明显高于其对孔隙度的影响。致密油储层微纳米CT实验表明,致密油储层发育孔喉网络复杂的纳米微米级孔喉系统,且具连通性;微纳米孔隙结构三维重构显示,纳米孔隙一般呈椭圆形、长条形和不规则形,微米级孔隙呈现圆形、椭圆形、三角形和不规则形,石油赋存在较大孔隙的团块状、球形斑点状孔隙结构和微裂缝中。     

延长油田长7致密油储层流体可动用性特征

为准确评价延长油田长7致密油储层流体可动用性,利用核磁共振结合高速离心对延长油田长7致密油储层T2截止值进行标定,对可动流体百分数和不同级别大小孔隙中流体控制量进行深入分析。对比了中国典型致密油区的可动流体百分数分布特征。通过CT、高压压汞、恒速压汞,从微观孔隙结构角度详细分析了流体可动用性的内在控制因素。研究表明:延长油田长7致密油储层饱和水状态T2图谱可分为4类,T2截止值介于1.7~11 ms之间。可动流体主要来自亚微米空间,储层60%以上的流体控制于纳米级空间。0.05×10-3μm2以下储层可动流体百分数低于30%,储层难以动用。延长致密油可动用性好于大庆和大港致密油储层。储层致密是影响储层流体可动用性的关键因素。     

玛湖1井区乌尔禾组致密砂砾岩储层物性特征研究

新疆油田玛湖凹陷现为世界储量最大的砾岩油藏,玛湖1井区乌尔禾组是其开发的主力层位之一.致密砾岩油藏孔喉结构复杂,基础物性特征不同于常规储层,需要深入研究.通过岩石薄片、激光衍射、高压压汞、压差-流量法驱替等方法研究了该储层孔隙、粒度、启动压力梯度等物性特征.结果表明:致密砂砾岩储层粒度以2～10 mm为主,黏土矿物以伊蒙混层为主,具有潜在的强水敏性;孔隙类型主要为剩余粒间孔、粒内溶孔,含有微裂缝,按照压汞曲线可分为三类储层:Ⅰ类排驱压力较低,存在集中分布的微米级孔喉,Ⅱ类排驱压力中等,微米级与纳米级孔喉均有分布,Ⅲ类排驱压力较高,主要发育纳米级孔喉;拟启动压力梯度和渗透率呈现良好幂函数关系,相同渗透率下致密砾岩储层较砂岩储层启动压力更高,且随渗透率增加其差异有减小趋势.研究结果对该储层物性与启动压力有了清晰的认识,为玛湖致密储集层合理、高效开发提供了理论依据.     

松辽盆地南部泉四段扶余油层致密砂岩储层微观孔喉结构特征

综合运用铸体薄片观察、扫描电镜、高压压汞、恒速压汞及图像分析等技术手段,对松辽盆地南部泉四段扶余油层致密砂岩储层储集空间、储集物性、微观孔喉分布及不同尺度孔喉对储层物性的贡献等特征进行精细表征,并分析不同微观孔喉参数与储层物性的相关关系。结果表明,研究区致密砂岩储层物性差、孔喉半径小;储集空间以粒内和粒间溶孔为主,含部分原生孔和黏土矿物晶间孔。储层孔隙半径分布差异不明显,而喉道半径与孔喉比分布差异较大;储层物性越好,喉道半径分布范围越宽,峰值喉道半径越大,并且右偏特征越明显;储层渗透率越高,对渗透率起主要贡献的孔喉半径越大;孔喉比分布与喉道半径分布呈现相反的特征。渗透率主要由岩石中少量的微米级孔喉贡献;纳米级孔喉所占体积很大,却只有较小的渗流能力,并且渗透率越低,纳米级孔喉所占的相对比例越大。微观孔喉结构参数对储层物性的影响主要体现在渗透率上,而对孔隙度的影响较小。     

鄂尔多斯盆地白豹油田致密砂岩储层孔喉结构及NMR分形特征

为了研究白豹油田致密砂岩储层孔喉结构,结合铸体薄片、高压压汞、恒速压汞及核磁共振技术(NMR),并应用分形理论进行分析。研究结果表明:致密砂岩储层以微米级孔喉为主,孔喉配置关系复杂,非均质性强,NMR孔喉分形维数具有两段式分布特征,细小孔喉分布较为均质,较大的可动流体的孔喉结构复杂。可动流体孔喉结构越复杂,渗透率、可动流体饱和度越低。孔喉结构复杂程度是影响储层渗流能力的一个关键因素;石英和填隙物含量是形成不同孔喉结构的物质基础;孔喉尺寸越大,连通性越好,配置关系越好,则分形维数越小,结构更为均质,更有利于流体渗流。     

致密油藏渗流规律及数学模型研究进展

中国致密油藏资源潜力大、分布广，现阶段已成为中国长庆、大庆、新疆和吉林等油田稳产、上产的重要保障，也是全球油气开发的热点和难点。致密储层岩石致密，孔隙度和渗透率极低，其主流喉道为亚微米，微尺度流动效应的影响显著，传统的油气渗流理论已无法准确描述此类油藏的流动规律，且开发过程中表现出原油流动困难、驱替难度大、动用程度低等开发难点，通常采用水平井和大规模体积压裂的井工厂模式实现致密油藏的高效开发。针对致密油藏渗流规律及数学模型，阐述了致密油藏渗流理论的最新研究进展，包括微纳米孔喉流动机理及数学模型、致密油藏应力敏感及数学模型、致密油藏非线性运动方程、孔隙网络模型、非线性渗流规律和致密基质裂缝耦合模型及流动规律，并针对各个前沿关键科学问题总结了其发展趋势，对致密油藏的科学高效开发具有重要的理论意义。     

致密油储层可动油分布特征及其影响因素

中国致密油资源丰富,但物性较差,而可动油饱和度一定程度上表征储层开发难易程度及开发潜力的大小。为了定量分析致密油储层可动油分布特征及其影响因素,以核磁共振可动油实验为基础,结合高压压汞和恒速压汞实验对致密油储层23块岩心进行研究。研究表明:3个层位致密储层可动油主要由亚微米喉道(0.1~1μm)和纳米喉道(0.1μm)控制,而微米喉道(1μm)控制的可动油含量很少。可动油饱和度随着渗透率的增大而增加,且随着渗透率的增大,亚微米和纳米喉道控制可动油的含量增大较高。对于致密油储层,渗透率越大,最大喉道半径越大,分选性越差,粗歪度,储层可动油饱和度越高;而孔喉半径比越大,可动油饱和度就越低。孔隙、喉道发育特征是影响可动油的主要因素。     

齐家地区高台子油层致密化与油气充注的关系

为了明确松辽盆地齐家地区高台子储层致密化与油气充注的关系，综合采用铸体薄片、扫描电镜、纳米CT、压汞实验、流体包裹体、恢复压实曲线等方法，对高台子致密储层微观特征进行了详细描述，并对致密储层成藏期进行了精细刻画，最后结合储层孔隙演化特征对该地区致密化过程与原油充注关系进行了探讨。结果表明，齐家地区高台子致密储层岩石类型以岩屑长石砂岩为主，其次为长石岩屑砂岩，储层孔隙类型主要为残余粒间孔和溶蚀孔，孔隙主要为亚微米-纳米级孔隙，孔喉连通性较好。储层致密时间在明水早期。该地区高台子油层存在两期油充注：早期原油充注发生在79~75 Ma，对应嫩江晚期；晚期原油充注发生在69~65 Ma，对应明水晚期。松辽盆地齐家地区高台子储层具有多期成藏且边成藏边致密特征。     

致密砂岩储层微观孔喉结构及其对渗流特征的影响——以鄂尔多斯盆地周长地区长8储层为例

通过铸体薄片、高压压汞、恒速压汞、X衍射、核磁共振及渗流实验等多种实验手段,分析研究了周长地区长8致密砂岩储层孔喉结构特征及其对渗流特征的影响。结果表明,研究区储层主要发育粒间孔和长石溶孔,孔隙面孔率低;喉道类型以片状-弯曲片状和缩颈式喉道为主;岩石排驱压力低,进汞饱和度高,但退汞效率低,一方面是由于孔喉连通性差,另一方面储层中的黏土矿物也对退汞效率产生了影响。孔喉结构是影响致密砂岩储层渗流特征的主要因素,其中,喉道半径、孔喉比及连通性等决定储层渗流能力的关键。大喉道主要提供储层的渗流能力,而中-小孔喉则对储集能力的贡献更大。     

第1章 致密砂岩油藏考虑非线性弯曲段的数值模拟研究

致密砂岩油藏非线性渗流特征显著。但是目前的非线性渗流数学模型和数值模拟方法没有反映非线性弯曲段对油田生产的影响,导致产能预测精度差。因此,本文基于非线性弯曲段的表征方法以及考虑非线性渗流特征的相对渗透率计算方法,建立了三维三相非线性渗流数学模型,并研制了相应的数值模拟模块。通过研究发现,渗透率损失主要集中在距离井较远的油藏中部;非线性模型和拟启动压力梯度模型的初期产能相等,均小于常规模型。对于渗透率相同的大庆和长庆致密砂岩油藏,由于大庆致密砂岩油藏的喉道分布范围更窄,导致开发过程中大庆油田的渗透率损失更大,因此开发效果更差。     

低渗致密砂岩储层孔隙结构特征及自发渗吸实验

为深入研究低渗致密砂岩储层渗吸驱油机理以及渗吸过程的影响因素,以鄂尔多斯盆地H区块长8储层段致密砂岩储层为研究对象,采用铸体薄片、扫描电镜以及恒速压汞等试验手段对孔隙类型、孔隙半径、喉道半径以及孔喉比等孔隙结构特征参数进行了分析,并利用渗吸实验和核磁共振实验对自发渗吸驱油特征及影响因素进行了研究。结果表明：研究区块致密砂岩储层孔隙类型以粒间孔、粒内溶孔和晶间孔等为主,主要分为中大孔型和微小孔型孔隙,这两类孔隙的孔隙半径相差不大,但孔隙数量、喉道半径以及孔喉比的差异较大。致密砂岩岩心自发渗吸初始阶段渗吸速度较快,后期逐渐下降,中大孔型的岩心自发渗吸驱油效果好于微小孔型岩心;随着致密砂岩岩心表面水润湿程度的增强,自发渗吸采收率逐渐增大;而随着渗吸液界面张力的降低,自发渗吸采收率呈现出先上升后下降的趋势,因此,在实际应用中,应使渗吸液具有合适的界面张力,从而使自发渗吸采收率达到最大。     

人造岩芯孔喉结构的恒速压汞法评价

利用恒速压汞实验, 对3种不同工艺制作的人造岩芯孔喉特征进行研究, 并与天然岩芯实验结果进行对比。3种方法制作的人造岩芯孔隙尺度分布均十分接近, 且与天然岩芯数据吻合良好。人造岩芯喉道尺度分布集中, 相比之下天然岩芯喉道尺度分布范围较宽, 在极小的区间内也有可渗流喉道分布, 同时平均喉道半径大于人造岩芯。天然岩芯可能呈现出大孔细喉的配置关系, 存在更大的孔喉比, 因而驱油效率更低, 剩余油饱和度较人造岩芯更大。     

不同渗透率岩芯孔径分布与可动流体研究

为了解释通过压汞毛管压力曲线计算原始含油饱和度偏大的原因,对所选择的样品分别进行核磁共振、高速离心以及常规压汞实验,并将实验结果进行对比,分析了不同孔径区间核磁可动流体饱和度和压汞进汞饱和度的区别并解释了其原因。实验结果表明：超低渗储层岩芯（0.1 mD < K < 1.0 mD）的压汞进汞饱和度要明显大于核磁共振可动流体饱和度,分析认为出现这种差别的主因是小喉道所控制的核磁可动流体体积与压汞进汞量差别较大造成的;特低渗储层岩芯（1.0 mD < K < 10.0 mD）的压汞进汞饱和度可能依然高于核磁共振可动流体饱和度;渗透率较大的储层岩芯（渗透率K>10.0 mD）的总核磁可动流体饱和度与压汞进汞饱和度相差不大,压汞进汞体积与核磁可动流体均主要分布在半径大于1.00 μm的喉道区间中。     

超低渗透油层温度-应力-渗流的流固耦合效应

目的在于研究由于注入流体的温度过低而引起超低渗透油层渗透率和孔隙结构变化的温度-应力-渗流的流固耦合效应.实验选用了长庆超低渗油藏的岩心,在恒压和各种不同温度下测定了岩心的渗透率.实验结果表明:①随着温度的降低,岩心的渗透率不断降低,大约2/3的超低渗岩心在25℃左右时会出现裂缝直至断裂.在25~15℃温度段内,流体通过超低渗透多孔介质的渗透率对温度最敏感,其变化程度最大(要么降低的幅度最大,要么出现裂缝),且这种变化是部分不可逆的.②随着温度的升高,岩心的渗透率稍有增加,当温度再开始下降时,渗透率下降,温度下降到原始地层温度时渗透率的值比初始值要大,但增加的幅度不大.因此,注水开发低渗透和超低渗油田时应尽量避免冬季投产和施工作业.在正常的开发状态下应在合理的生产压差下,合理选择或保持适当的注水温度,尽量降低冷伤害对开发效果的影响,保持油藏的稳产和高产.     

大庆扶余油层致密储层孔隙结构及非均质性研究

扶余油层是大庆油田的主力产油层之一,发育的致密储层为非常规油气聚集的重要场所,但是孔隙结构较为复杂,非均质性极强。为了研究扶余油层不同类型致密砂岩储层的孔隙结构及其非均质性,本文应用分形几何理论,在高压压汞实验资料的基础上,结合物性测试以及矿物分析对矿物组分的测定,选取扶余油层K1q3、K1q4的8块样品进行分析,根据压汞曲线形态的差异、孔喉半径及排驱压力特征划分出3类储层：低排驱压力微-微细喉道型、中排驱压力-微喉道型、高排驱压力-吸附喉道型。计算致密砂岩储层孔隙结构的分形维数并讨论其地质意义。结果发现：各类储层均呈现两段式分形特征,得到两个分形维数：D1范围为2.9908～2.9956,平均为2.9933,D2范围为2.5738～2.6664,平均为2.6101。大庆扶余油层孔喉结构的复杂程度及非均质性对致密储层的储集空间和储层的渗流能力具有较强的控制作用,分形维数越大,孔喉结构越复杂,非均质性越强。     

致密油藏注CO2增能效果及参数优化

为了研究致密油藏注CO2增能效果,利用长庆油田陇东P区块致密砂岩岩心开展核磁共振实验、扫描电镜实验,分析CO2对储层孔隙结构的影响规律;通过相态计算,分析CO2注入对原油体积系数及饱和压力的改变。运用有限差分方法和三维有限元方法,建立三维动态地应力与油藏双向耦合模型,分析储层渗透率变化规律及井底附近压力分布特征;通过建立目标区块储层注CO2增能图版,评价注CO2增能效果,优化注入参数。结果表明,室内实验表明CO2主要通过溶解、冲蚀作用使岩心大孔隙数目增加;注入10%-45%不同摩尔分数的CO2可使原油体积膨胀至1.19倍,原油饱和压力增加86%;注CO2对目标区块储层增能效果明显,目标区块的最佳注气体积为700 m³,最佳注入速度为4 m³.min^-1。