基于各向同性双孔隙度模型的各向异性岩石物理模型及其应用

为对各向异性孔隙介质进行储层参数评价和岩石性质预测,在各向同性双孔隙度(IDP)模型基础上建立了新的各向异性地层的岩石物理模型.新模型综合考虑了岩石速度的各向异性、岩石的泥质含量以及粘土颗粒等矿物在地层中不规则排列的影响,采用差分有效介质理论(DEM)与自适应近似理论(SCA)相结合的方法计算干岩样骨架的弹性模量,用Brown和Korringa模型计算流体驱替参数.现场应用结果表明,各向异性岩石物理模型的散射和测量误差非常小,应用效果明显优于IDP模型.     

致密储层各向异性地震岩石物理建模及应用

针对致密砂岩储层低孔低渗及微裂缝发育的特点,提出一种适合致密孔隙裂缝型储层的岩石物理模型构建方法:首先,在岩石基质中利用有效介质理论添加含流体孔隙,然后利用结合Hudson理论和各向异性Gassmann理论推导得到的各向异性流体替代方程添加含流体裂缝。基于构建的岩石物理模型,定量分析裂缝密度、裂缝形状、充填流体等储层岩石的物理性质对饱含流体岩石的纵横波速度的影响。采用某研究区实际井资料对该方法进行试算,完成纵横波速度的估算和裂缝储层各向异性参数的提取,纵横波速度的估算值与其实测值的吻合程度较高,且各向异性参数能够较好地反映裂缝发育位置,证明了本文方法的有效性。     

典型地层的各向异性钻井特性

采用岩石可钻性方法描述地层的各向异性,并按地层各向异性的不同情况,将典型地层(包括正交各向异性地层和横观各向同性地层)划分为12类。在文献[10]的基础上,定义了两个地层特性参数,用来定量表达典型地层的各向异性钻井特性。通过地层特性参数的计算和分析,阐明了12类典型地层对井斜变化和方位漂移的影响规律,即其中大多数地层遵循“上倾规律”或“下倾规律”。     

一种计算反射／传输系数的快速精确算法

针对VTI（关于垂直轴横向各向同性）介质之间的界面、VTI介质和液体之间的界面以及VTI介质弹性半空间的自由界面提出了一种精确的计算反射／传输系数的快速算法．也对过入射临界角入射的情况进行了特别的考虑和讨论．尽管我们仅对VTI介质模型进行了数值计算,但是计算的结果也可推广到HTI（关于水平轴横向各向同性）介质模型中．和前人所做的研究工作相比较,这种算法不仅适用于椭圆各向异性介质之间边界反射,传输系数的计算,而且也适用于一般各向异性介质之间边界反射／传输系数的计算,这种算法的计算精度更高,速度更快．文章还依据国外已发表的岩石各向异性参数和物理参数,利用该算法对上述界面的反射／折射系数进行了计算,分析和讨论了岩石各向异性对反射／传输系数的影响,并且用斯耐尔定理和能量平衡原理对计算结果的正确性进行了验证．     

利用多极子阵列声波测井资料计算横向各向同性地层破裂压力

准确计算各向异性地层中岩石破裂压力在石油勘探开发中有着十分重要的作用。针对常见的横向各向同性介质地层,推导了三轴地应力计算公式,提出了利用多极子阵列声波测井资料来求解其相关参数,从而计算岩石破裂压力的方法。同时开发了相应的计算软件,给出了在某油田碳酸盐岩储层的应用实例。实际资料处理表明,利用该计算公式处理的结果与各向同性模型相比,更符合破裂压力实际监测结果。     

利用多极子阵列声波测井资料计算横向各向同性地层破裂压力

准确计算各向异性地层中岩石破裂压力在石油勘探开发中有着十分重要的作用.针对常见的横向各向同性介质地层,推导了三轴地应力计算公式,提出了利用多极子阵列声波测井资料来求解其相关参数,从而计算岩石破裂压力的方法.同时开发了相应的计算软件,给出了在某油田碳酸盐岩储层的应用实例.实际资料处理表明,利用该计算公式处理的结果与各向同性模型相比,更符合破裂压力实际监测结果.     

岩石可钻性各向异性的微钻头试验研究

本文利用岩石的室内试验,研究了沉积岩层的不同角度的微钻头可钻性的变化规律,建立了这种变化与地层各向异性指数h的关系,并测定了部分岩芯的各向异性参数。文中提出用简易的岩石可钻性仪器测定及计算h值的新方法,具有可靠、实用的特点,有一定的现场使用价值。     

基于COMSOL的砾岩地层电阻率与含油饱和度关系研究

针对砾岩储层岩性复杂、电阻率测井响应受岩石骨架和孔隙结构影响严重的问题,通过建立岩石亲油和岩石亲水2种砾岩地层模型,研究基于COMSOL有限元计算软件的恒定电场中砾岩地层电阻率的三维数值计算方法及复杂砾岩地层模型网格剖分方法,分析各向异性砾岩地层中的电流分布,揭示了砾岩地层电阻率与含油饱和度的关系,给出了由电阻增大系数和含油饱和度数值拟合后确定各向异性砾岩地层岩性参数的方法,为砾岩油藏的评价和解释提供依据,扩展对各向异性的认识。     

薄互层疏松砂岩储层时移地震AVO研究

针对薄互层疏松砂岩油藏特征,提出了基于各向异性介质理论的时移地震AVO响应分析方法。利用测井数据和实验室岩石物理测量数据,确定了适合目标油田储层的高孔低胶结岩石物理模型,利用移动平均法计算薄互层油藏Backus参数,从而计算岩石弹性参数变化和分析Thomsen参数变化,计算各向异性介质界面反射和透射系数,利用测井资料合成角道集,分析了油藏含油饱和度和压力变化时的时移地震AVO效应。模拟数据分析表明,疏松砂岩对油藏有效压力变化十分敏感,含油饱和度与压力变化时,PP波和PSV转换波的时移地震AVO响应是不同的。研究表明,地震模拟是进行时移地震可行性分析和有效区分油藏压力与含油饱和度变化的重要工具,对于充分挖掘我国油田潜力具有重要意义。     

川西须二段岩石力学及动静参数转换模型研究

岩石力学参数是制定钻井、完井及油气藏开发方案的重要依据。选取川西须二段地层95块岩心,利用"MTS岩石物理测试系统"在模拟实际地层条件下测试岩心的岩石力学特征。研究表明岩石力学参数(抗张强度、抗压强度、弹性模量、内聚力、内摩擦角等)与各基础参数(密度、声波等)之间的相关性较好,实际应用中可根据资料选用相应统计关系式进行岩石力学参数的预测和计算。结合测井资料表明,动态弹性参数普遍大于静态弹性参数,且关系密切,动静态杨氏模量之间具有较好的线性关系,动静态泊松比之间的关系则非常复杂,其余弹性参数可利用它们之间的相互关系转换得到。通过对国内外的动静弹性参数转换模型调研,结合岩心刻度测井建立了适合川西须二段地层的岩石动静态弹性参数转换模型,为设计合理的钻探开发方案提供了一定的理论基础。     

一种岩石非线性流变模型

岩石是一种复杂的工程介质,具有明显的非均质性、不连续性及各向异性等特点,其宏观流变表现为非线性流变变形.通过岩石非线性流变变形是时间的Weibull分布函数的假定,提出了一个新的非线性流变元件(NRC模型);通过NRC模型与西原模型的串联,建立了能够描述加速流变特性的岩石非线性流变模型(NRM);利用盐岩单轴压缩流变试验曲线对建立的岩石非线性流变模型进行辨识,获得了岩石非线性流变参数.岩石非线性流变模型与试验结果的比较,显示了所建非线性流变模型的正确性与合理性.     

各向异性岩石方向渗透率计算模型

岩石颗粒沉积过程中的取向性导致岩石渗透率具有各向异性,各向异性岩石渗透率的确定在油气田开发研究中是一项重要而且基础的工作。首先分析了各向异性岩石的渗流特征,各向异性岩石的渗透率使用张量描述,渗流速度方向与压力梯度方向一般不平行。基于此,分析了原岩石方向渗透率计算模型的不足,指出原模型没有考虑各向异性岩石渗流速度方向与压力梯度方向不一致的特征,进而推导并建立了新的各向异性岩石方向渗透率计算模型。通过新老模型计算得到的方向渗透率与实测渗透率进行对比。结果显示,新的计算模型与实测值更加吻合。计算模型可用于计算油藏不同方向上的传导率以及各向异性油藏中不同方位上的井距设计,相比原模型更加准确。     

岩石连续损伤统计本构模型

基于岩石微元强度概率分布理论 ,以Drucker Prager破坏准则为统计分布变量 ,建立了理论的岩石损伤变量演化方程和三轴条件下岩石损伤弹性统计本构模型。利用任意条件下的三轴试验数据 ,用曲线拟合法和极值法求解了所建模型的参数 ,并用试验结果对所建模型进行了验证。模型计算结果与试验结果吻合较好 ,这说明用Drucker Prager准则为统计分布变量建立的损伤模型能够较好地反映岩石内部缺陷分布和变形特征 ,表征岩石材料在弹性阶段的本构关系。     

单轴压缩下岩石损伤统计本构模型与试验研究

基于岩石应变强度理论和岩石强度的随机统计分布假设，采用损伤力学理论，建立了能够反映残余强度的单轴压缩下岩石损伤统计本构模型．利用伺服试验机对大理岩进行了单轴压缩试验．基于试验结果确定出损伤统计本构模型参数，理论结果和试验结果吻合较好．     

基于Weibull统计分布的岩石损伤模型

基于岩石内部裂隙和孔隙分布的随机性,运用连续损伤力学理论,建立了围压与轴压共同作用下岩石的统计损伤模型;结合岩石应力应变曲线的特征参量确定了模型参数,增强了模型的适应性;探讨了岩石损伤的演化性态及其宏观表现,并通过试验对模型进行了验证.结果表明:岩石的宏观力学特性取决于内部微裂纹的细观力学响应,其损伤演化途径反映了岩石变形破坏的全过程;模型理论曲线与试验实测曲线具有较高的吻合度,验证了模型的合理性.     

准噶尔盆地PX地区石炭系火山岩储层储量参数研究

准噶尔盆地车排子地区石炭系火山岩油藏勘探取得重要发现,但针对该区的火山岩储层尚未开展系统的储量参数研究。综合运用岩心、岩屑、试油、测井和地震资料,采用岩性约束"孔隙-裂缝"双介质模型方法,对准噶尔盆地PX井区石炭系火山岩岩性、储集空间及储层储量参数进行分析,并针对不同岩相建立火山岩双介质储层物性参数定量解释模型,定量计算火山岩储层的物性参数和含油饱和度。结果表明:研究区火山作用形成的岩石主要有凝灰岩、火山角砾岩、玄武岩和安山岩,可划分为爆发相、溢流相及火山沉积相3种岩相类型;孔隙和裂缝是准噶尔盆地PX井区重要的储集空间,测井综合识别裂缝方法适用于火山岩裂缝型储层预测;岩性约束的"孔隙-裂缝"双介质模型适用于火山岩储层储量参数的优选和储量计算。     

考虑黏聚力与内摩擦系数的岩石黏弹塑性流变模型

基于在岩石剪切流变仪上得到的泥板岩剪切流变试验结果,采用库仑强度准则获得了岩石长期强度参数(长期黏聚力和长期内摩擦系数),与瞬时强度参数进行对比,结果表明,岩石黏聚力对时间的敏感程度高于内摩擦系数对时间的敏感程度.提出了一个考虑黏聚力和内摩擦系数随时间变化的塑性元件,将其与线性黏性元件并联起来,得到一个新的考虑黏聚力和内摩擦系数的非线性黏塑性体(CF-NVPB),同时将CF-NVPB模型与三元件线性黏弹性流变模型串联起来,建立了一个新的考虑黏聚力和内摩擦系数的岩石非线性黏弹塑性流变模型,并推导了该非线性流变模型的蠕变方程与松弛方程.     

软岩蠕变过程中单相渗流固流耦合及数学模型

针对隧道开挖后因渗流路径的增加而改变围岩的含水状态，使围岩的蠕变变形规律发生改变的现象，根据岩土流变力学和渗流力学理论，对含水率的变化对软岩蠕变变形规律及其本构方程的影响进行了研究，并在此基础上建立了单相流体在蠕变变形多孔介质(均质、各相同性的Bu体软岩)中流动时的固流耦合模型。结果表明，固流耦合是软岩蠕变变形非线性的重要影响因素。     

基于岩石物理模型的页岩气储层横波速度估算方法

页岩的微观结构相对于常规储层更加复杂,目前大多数应用于估算横波速度的岩石物理模型仅适用于各向同性岩石。考虑页岩储层中粘土颗粒的定向分布和水平缝引起的各向异性,本文综合自相容近似(SCA)、微分等效介质模型(DEM)、Backus平均和Brown-Korringa方程,构建了一种适用于页岩的各向异性模型;然后将矿物组分、孔隙度和孔隙纵横比等代入到所建立的各向异性模型中,即可获得相应的横波速度。岩样测试数据和测井数据的计算结果表明,利用该模型估算页岩的横波速度与实测数据吻合得很好,与各向同性有效介质模型相比具有更高的精度。     

高温下岩石非达西渗流模型

高温下岩石内部结构易发生破坏,渗流规律不再遵循达西定律。针对这一情况,从变形介质渗流理论入手,建立高温下岩石非线性渗流数学模型。该模型考虑了热压力梯度的作用,可为高温下的多场耦和问题研究提供理论基础。