基于格子玻尔兹曼方法的碳酸盐岩数字岩心渗流特征分析

基于不同分辨率的碳酸盐岩二维扫描电镜(SEM)图片,利用模拟退火法分别建立相应的大孔隙和微孔隙数字岩心,提出一种新的叠加耦合方法,构建能反映不同尺度孔隙特征的碳酸盐岩数字岩心,利用格子玻尔兹曼方法对数字岩心的渗流特征进行分析。结果表明:模拟退火法构建的数字岩心能够较好地表征真实孔隙之间的连通特性;叠加后的数字岩心能同时描述大孔隙和微孔隙特征,其渗透率(1.64×10-3μm2)均大于大孔隙数字岩心(1.12×10-3μm2)和微孔隙数字岩心(0.036×10-3μm2),微孔隙虽然本身渗透率很低,但对提高整个碳酸盐岩数字岩心的连通性有重要作用。     

碳酸盐岩双孔隙网络模型的构建方法和微观渗流模拟研究

碳酸盐岩油藏作为全球的主力油气储集层,在微观尺度上分布有大量发育的大孔隙和微孔隙,研究不同孔隙对其微观渗流特征的影响具有重要意义．本文基于碳酸盐岩中分别描述大孔隙和微孔隙特征的单一尺度孔隙网络模型,利用整合法构建出能够同时描述大孔隙和微孔隙特征的双孔隙网络模型,最后模拟各网络模型的渗流过程,计算相应的渗流特征参数并同岩心实验室渗透率进行了对比．结果表明,基于整合法构建的双孔隙网络模型可根据区间域随机产生任意大小的网络尺寸,不仅同时包含大孔隙和微孔隙的几何拓扑结构信息,而且可同时描述大孔隙和微孔隙的渗流特征,能够较好描述真实碳酸盐岩油藏中多尺度孔隙特征．双孔隙网络模型的绝对渗透率和实验室岩心结果基本一致,水湿油藏条件下对比各网络模型的相对渗透率曲线发现,双孔隙网络模型的等渗点含水饱和度均大于大孔隙和微孔隙网络,其残余油饱和度明显减少,这是由于大孔隙和微孔隙的整合极大地提高了双孔隙网络的连通性,进而大幅度提高网络的渗流能力,本研究为碳酸盐岩微观渗流研究提供了重要的理论基础．     

基于碳酸盐岩缝洞系统的孔网模型构建与流动模拟研究

针对缝洞发育丰富的碳酸盐岩介质,基于孔隙网络构建理论,构建了两种不同的孔隙网络模型,并基于能量守恒与达西公式分别对两种模型进行流动模拟,通过与基于数字岩心流动模拟的结果对比,表明目前两种主要孔网建模的方法均不能准确描述缝洞特征显著的碳酸盐岩介质,但由于基于中轴线法构建的孔网中会产生数量众多的孔隙与吼道,因此该方法可以被用来表征缝洞介质,但需要从缝洞系统特征入手对其加以改进,以期在未来可以准确的描述缝洞型介质。     

利用升尺度模拟研究低渗透油藏渗流规律

针对低渗透油藏的不同岩心样品,选取相应的二维薄片,用模拟退火算法构建三维数字岩心并提取相应的三维孔隙网络模型;以孔隙网络模型为研究平台,模拟水湿油藏条件下油水一次驱替和二次吸吮过程,获取各岩心样品的相对渗透率曲线;通过毛管力平衡法对相对渗透率曲线进行粗化,得到能够描述整个低渗透油藏的相对渗透率曲线.利用这种升尺度模拟方法可以研究低渗透油藏的渗流规律.     

基于骨架网络模型的岩石粒径分析方法

应用扫描电子显微镜,获取岩石的二维灰度图像,并进一步分割得到岩石的骨架和孔喉结构。利用马尔可夫链蒙特卡洛法构建三维数字岩心,提取相应的三维孔隙网络模型。根据其逆过程提出骨架网络模型的提取方法,可对岩石粒径进行定量分析。最后对三块低渗透岩心样品的颗粒半径、孔隙半径和喉道半径等结构参数进行对比分析,得到各样品结构参数之间的定量关系。研究表明,基于网络模型的岩石粒径分析法能够快速获取岩石的结构参数,对油藏岩石结构参数进行定量表征,大大缩短实验数据获取周期,为岩石结构参数分析提供了一套有效的研究思路。     

储层岩石微观结构性质的分析方法

介绍了用以分析储层岩石微观结构性质的若干函数,以模拟退火算法建立的数字岩心为基础,详细讨论了各个函数的应用方法,并用这些方法进行了实例计算。研究表明,连通孔隙体积比能够准确描述岩心中孔隙的整体连通性;孔隙尺寸分布函数可以定量表征岩心孔隙的分布;局部孔隙度分布函数不但可以对岩心中孔隙、岩石骨架的最大发育规模进行定量评价,而且能够对岩心均质性进行定性分析;测量单元标准差分布曲线可以为岩心均质性分析时测量单元边长的合理选取提供重要依据;借助局部渗流概率函数能够对岩心的连通性能及是否为各向同性作出合理的定性判断。格子Boltzmann方法计算数字岩心渗透率简便易行、结果准确,可以作为评价数字岩心可靠性的重要标准。     

储层岩石微观结构性质的分析方法

介绍了用以分析储层岩石微观结构性质的若干函数,以模拟退火算法建立的数字岩心为基础,详细讨论了各个函数的应用方法,并用这些方法进行了实例计算.研究表明,连通孔隙体积比能够准确描述岩心中孔隙的整体连通性;孔隙尺寸分布函数可以定量表征岩心孔隙的分布;局部孔隙度分布函数不但可以对岩心中孔隙、岩石骨架的最大发育规模进行定量评价,而且能够对岩心均质性进行定性分析;测量单元标准差分布曲线可以为岩心均质性分析时测量单元边长的合理选取提供重要依据;借助局部渗流概率函数能够对岩心的连通性能及是否为各向同性作出合理的定性判断.格子Boltzmann方法计算数字岩心渗透率简便易行、结果准确,可以作为评价数字岩心可靠性的重要标准.     

孔隙型碳酸盐岩储层地质建模探讨

以中东白垩系生物碎屑灰岩为例,基于多个油田的岩心资料、铸体薄片资料、分析化验资料及测井资料开展研究,从孔隙型碳酸盐岩储层特征入手,总结了孔隙型碳酸盐岩储层建模难点及建模方法。孔隙型碳酸盐岩储层成因要受沉积作用和成岩作用双重控制,构造作用影响弱,生物碎屑含量高;以铸模孔、生物体腔孔和残余体腔孔等次生孔隙为主;储层厚度大,垂向非均质性强。研究表明:孔隙型储层建模难点主要在构建储层格架模型、储层属性模型及建模约束方法三方面:物性隔夹层隐蔽性强,测井解释困难;贼层成因多样,静态资料难以识别;微裂缝随机展布,空间展布预测困难;复杂的孔渗关系制约了渗透率模型的建立;强烈的成岩改造降低了沉积相对储层物性的约束,不同类型储层地球物理响应区分性低,造成井间模拟约束效果差。孔隙型储层建模的方法主要有相控建模、成因建模和等时建模,其中相控建模中基于岩相的相控建模应用最为普遍。同时指出孔隙型储层建模存在问题和不足:建模方法和随机模拟算法比较局限;储层构型研究薄弱,地质知识库不健全;地震多级约束方法、虚拟井约束方法及水平井建模技术等研究不够深入;储层的穿时性和展布方向模糊化制约了变差函数分析的有效性。     

碳酸盐岩储层孔隙模型及孔隙结构指数研究进展

在调研国内外碳酸盐岩孔隙模型及孔隙结构指数m相关文献的基础上,按照研究对象和导电方式的不同,将现有的孔隙模型归类为基于串并联导电的双孔隙模型、基于串并联导电的三孔隙模型和基于有效介质理论的孔隙模型3类,同时按照研究对象的不同,总结出Shell公式、Borai公式、Focke and Munn公式、Nugent公式、Ragland公式、Gomez Rivero公式等6种不同类型典型碳酸盐岩胶结指数的计算模型.建议以后在碳酸盐岩孔、洞、缝不同类型的导电机理、模型参数求取及现场应用方面做更深入的研究.     

基于孔隙结构的页岩渗透率计算方法

采用修正表观渗透率的达西定律可描述气体在致密页岩中的运移机制。表观渗透率可用固有渗透率和孔隙度表示,而常规的试验方法无法准确测量页岩气藏的固有渗透率和孔隙度。提出一种基于孔隙结构图像的页岩固有渗透率、孔隙度和表观渗透率计算方法,首先基于X射线衍射和扫描电镜分析页岩岩心的矿物组成和孔隙结构,采用马尔科夫链蒙特卡洛方法构建页岩三维数字岩心,并应用格子Boltzmann方法计算数字岩心的孔隙度和固有渗透率,得到固有渗透率和孔隙度的关系式并计算页岩的表观渗透率。结果表明:页岩中孔隙主要为纳米级孔隙和微米级孔隙;努森数小于0.01时表观渗透率等于固有渗透率,此时达西定律仍然适用;努森数大于0.01时,数值越大,表观渗透率系数越大,此时达西定律不再适用;固有渗透率越小,压力越小,表观渗透率系数越大。     

基于孔隙网络模型的碳酸盐岩岩心跨尺度分析

现有微观孔隙结构研究手段多局限于在微尺度提供孔喉尺寸、孔喉比等孔隙结构参数,所得结果无法直接应用于岩心尺度及矿场尺度等宏观尺度的研究中,其研究结果与储层实际结合具有一定困难。为此,从多尺度评价角度出发,以碳酸盐岩岩心数据体为研究对象建立孔隙网络模型分析碳酸盐岩微观孔隙结构,在此基础上,根据分布函数及分形函数对其进行尺度升级,获得岩心尺度评价参数。结果表明：尺度升级后的岩心表现出明显低渗、致密特性,与孔隙网络模型分析结果相符。可见,对微观孔隙结构分析结果进行尺度升级具有一定可行性,并且升级结果对于宏观尺度的评价工作具有一定的理论意义。     

三维数字岩心建模技术综述

数字岩心技术作为一种新兴的数值模拟计算方法,通过真实的岩心样品反映岩心的内部复杂结构,从微观层面上开展对岩心孔隙结构及剩余油的其理论研究,有利于提高原油采收率,为现场生产提供技术指导。本文介绍了构建三维数字岩心的两种常用方法X射线扫描成像和基于岩心二维图像的重建算法,并分析了其优缺点和适用范围以砂岩为例,定量比较了X射线、MC算法和过程法构建的三维数字岩心。结果表明：过程法重建的三维数字岩心的孔隙连通性与真实岩心较接近,而MC算法重建的三维数字岩心孔隙连通性与真实岩心更加接近,三维数字岩心将在岩石物理数值模拟中发挥重要作用。     

数字岩心物性数值模拟

针对岩心物性实验周期长且实验结果难以复现等缺点,利用数字岩心对储层岩石物性进行数值模拟。使用计算机断层扫描(CT)技术,获得CT序列图;并由序列图构建三维岩心图像。利用最大内切球方法建立岩心图像的孔隙网络模型,计算岩心渗透性以及岩心中孔喉参数;利用分形维数描述岩心图像的均质性。将数字岩心物性模拟结果和毛管压力曲线数据进行对比,分析了当前物性数值模拟和真实物性实验之间的差距。利用多组岩心样本进行了实验。结果表明,由于成像设备的原因,岩心图像只能表征岩石中的大尺寸孔隙特征;此外,CT图像得到的均质性和物性实验具有很好的一致性,渗透性和物性实验具有一定的出入。     

中东地区强非均质性碳酸盐岩储层测井评价方法及应用

中东地区孔隙型碳酸盐岩储层具有岩石类型多样、孔隙结构复杂、非均质性强等特征,应用单一测井方法或参数难以进行有效的储层评价和分类。针对该类强非均质性孔隙型碳酸盐岩储层,本文提出了基于视阻抗参数Z、核磁测井T2对数平均优化参数T2LMY、成像测井面孔率AREA和偶极横波测井各向异性参数ANI多参数表征的测井综合评价方法,构建了常规测井储层识别、核磁测井孔隙结构评价、成像测井孔隙类型识别和偶极横波测井孔隙发育程度判断的评价体系。将其应用到伊拉克A油田白垩系Mishrif组储层分类评价中,分类评价结果能够有效地划分储层类型,结果与岩心实验分析结果吻合度高,对中东地区碳酸盐岩储层测井评价提供了有力支撑,对其它地区类似储层评价具有借鉴价值。     

黏土矿物微观孔隙结构的分形特征

以深部软岩中黏土矿物为研究对象,运用Image-proplus专业图像分析软件,对黏土矿物微观结构SEM图像进行处理,提取孔隙信息,结合分形理论,对微观孔隙结构进行分形数值分析。研究表明：软岩中黏土矿物微观孔隙结构分布具有分形特征,试样的分形维数在1~2。具有不同微观结构形态的相同类型黏土矿物和具有同种微观结构形态的不同类型黏土矿物,其分形维数均有差异。孔隙分布均匀程度与分形维数成反比。     

红黏土三维孔隙结构建模与渗透性能分析

为探讨土的微观孔隙网络和渗流,通过高斯随机场二相化理论来表征孔隙介质基质与孔隙的方法,构建了满足真实土体孔隙率和孔径分布,且具有随机形态的三维孔隙模型。基于所建模型,采用数学形态学图像分析方法,提取与渗流有关的参数,并采用Kozeny-Carman方程计算了模型的渗透率,结果表明：与实验数据相比结果相近,验证了该方法的可行性。可见研究为孔隙介质微观建模与渗流分析提供了一种新的思路与方法。