低渗透岩石声学特征及在含气性预测中的应用

针对低渗透储层含气性定性识别、定量预测困难等问题,开展了模拟地层条件下的声学岩石物理实验,定量 研究了围压、孔隙压力、有效应力和孔隙流体等对纵、横波速度的影响。系统分析了纵横波速度、弹性参数等与含气饱 和度的关系,并基于Krief 弹性参数预测方法对实验结果进行了验证分析。实验和数值模拟结果表明,岩石的声学性 质受孔隙度、压力、孔隙流体性质等因素的综合影响,纵横波速度比波阻抗交会和纵横波平方交会截距对孔隙流体 性质较为敏感,可用于含气储层的识别与评价,对利用声波测井资料进行储层流体性质识别具有重要指导意义。     

基于数字岩心研究流体性质对裂缝性低渗透储层弹性参数的影响规律

为研究裂缝及流体性质对低渗透储层弹性参数的影响规律,采用X射线CT扫描技术构建低渗透储层岩石的3维数字岩心,应用图像处理算法加入定向排列的平行便士状裂缝,形成横向各向同性数字岩心,采用扩展的有限元方法计算含有裂缝的数字岩心的弹性模量,分析裂缝及流体性质对其弹性模量的影响规律。结果表明:裂缝纵横比和密度保持不变,随流体体积模量的增加,纵波各向异性参数呈线性趋势减小;裂缝密度和流体性质不变,随裂缝纵横比增加,储层岩石的弹性模量均呈线性增加;裂缝纵横比和流体性质不变,随裂缝密度增加,储层岩石的弹性模量也呈线性减小。     

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.     

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。     

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。     

基于多孔介质模型的储层裂缝孔隙度计算方法

针对裂缝性储层裂缝孔隙度定量计算的难题,提出了一种基于多孔介质模型的储层裂缝孔隙度计算方法。通过定义孔隙纵横比谱函数表征岩石裂缝分布特征及对岩石宏观岩石物理特征的影响,并代入多孔介质模型中,建立含裂缝条件下多孔介质模型。理论正演表明,孔隙纵横比谱分布特征与岩石体积模量变化一一对应,通过建立岩石模量反演函数,利用现场阵列声波测井资料实现孔隙纵横比谱定量反演,进而计算裂缝孔隙度。应用结果表明,计算的裂缝孔隙度能够较好地反映储层裂缝发育情况,与电成像测井计算结果吻合较好,文中方法所计算的裂缝孔隙度符合实际生产情况,为裂缝孔隙度计算提供一种新的途径,扩展了阵列声波测井应用范围。     

M地区须二段致密砂岩储层预测探讨

M地区须二段砂岩相对致密,孔隙度低,优质储层往往发育裂缝,裂缝对井上的产能具有重要影响。对于致密砂岩储层所采用的预测技术方法较多,但叠后技术方法所预测的精度相对较低。本次研究拟利用流体及裂缝检测相关技术方法,选用交会分析、P波各向异性检测技术对须二段致密砂岩储层进行富气程度及裂缝预测,研究成果表明方位P波各向异性检测技术能很好地预测高角度裂缝发育的位置及强度,采用交会法对砂岩储层进行解释,将储层相对富气程度划分为五类,认识到该区局部区域裂缝发育与富气储层相关性较差,而有的区域则结合得较好。两种技术方法所得的异常叠合区域可望钻获高产工业气流,反演预测结果与该区现有钻井资料结果对比吻合度较高,值得在致密砂岩储层预测中推广。     

川西深层须家河组气藏储层预测关键技术

探讨川西深层上三叠统须家河组气藏优质储层预测、裂缝发育带预测及含气性检测方法。针对川西新场气田须家河组气藏,在储层地震响应特征和有利沉积相带预测的基础上,利用AVO叠前同时反演预测相对优质储层的分布;采用纵横波资料联合的裂缝检测方法,进行地震属性裂缝预测、P波方位各向异性裂缝预测、横波分裂裂缝检测及离散裂缝网络建模的裂缝表征等多方法、多尺度的裂缝综合预测;利用纵波和横波联合反演进行储层的含气性预测,并形成了须家河组气藏储层预测关键技术。结果表明该技术系列可以较好地预测须家河组气藏相对高孔隙储层、裂缝发育带及含气有利区,钻井成功率从15%提高到89%。     

裂缝发育程度对低孔隙度岩石渗流特性的影响

低孔隙度岩石中的裂缝对储层渗透率具有重要影响，但裂缝的存在导致岩心代表性样品选取和高精度岩石物理参数测量困难。为研究裂缝对低孔隙度岩石渗透率的影响，本文通过高精度CT扫描实验构建了低孔隙度岩石的三维数字岩心模型，采用添加平板裂缝的方法构建了不同裂缝参数的低孔隙度岩石数字岩心，并利用格子玻尔兹曼（LBM）方法计算了不同裂缝参数数字岩心模型的渗流场分布和绝对渗透率。结果表明，尽管低孔隙度岩石的数字岩心模型基质渗透率低，但裂缝的存在对岩石渗透率有一定程度的提高。然而，裂缝发育程度对渗透率影响规律不同：当单条裂缝孔隙度在0-0.4 %时，裂缝对模型渗透率影响不明显；当单条裂缝孔隙度大于0.4 %时，裂缝对模型渗透率具有显著影响；模型渗透率随裂缝开度增大而增大，随裂缝倾角增大而减小，随裂缝数量增加而增大。另外，裂缝与基质存在耦合作用，与裂缝相连的孔隙中流体流速明显提高，显示裂缝对基质孔隙的强连通作用。本研究结果对含裂缝的低孔隙度储层渗透率精确计算及储层压裂后的油气产能评价有指导意义。     

一种碳酸盐岩储层横波速度估算方法

根据岩石物理理论,使用相关岩石物理模型分别计算岩石基质、干燥岩石骨架以及饱和岩石的弹性模量,进而计算碳酸盐岩储层的横波速度。基于碳酸盐岩孔隙的形状和连通性,将孔隙划分为孔洞、粒间孔隙、裂隙及泥质孔隙四种类型,对应地分别计算各类孔隙的纵横比和孔隙度,确定碳酸盐岩储层孔隙微结构参数。提出基于自适应遗传算法的矿物组分弹性模量计算方法,使用实测纵波速度作为约束条件反演求取岩石矿物组分的体积模量和剪切模量,确定碳酸盐岩储层的岩性参数。将该横波速度计算方法用于实际研究区的测井资料,取得了较好的效果,证明了方法的有效性,为复杂碳酸盐岩储层预测提供了有利的帮助。     

一种计算岩石基质压缩系数的方法

建立储层物性、含流体性与弹性参数之间的关系是储层预测与烃类检测的基础。在利用Biot-Gassmann方程研究含不同流体岩石弹性性质时,岩石基质压缩系数的快速、准确求取非常关键。基于一个合理的假设,利用Biot-Gassmann方程推导出了一种计算岩石基质压缩系数的方法,并用干燥、水饱和并且取芯来自同一砂岩层的致密砂岩的高、低频实验数据对本方法的正确性进行验证。结果表明,岩石具有一致的岩石基质压缩系数,该方法有效可靠。受岩石微观孔隙结构和亲水矿物的影响,在不同频率或饱和流体状态下求取的岩石基质压缩系数存在较小差异,在应用过程中需对频率和孔隙流体的影响进行适当考虑。     

基于岩石物理分析的致密砂岩流体检测方法研究

在致密砂岩气藏的勘探中,利用地震属性检测流体对致密砂岩气藏的高效开发显得尤其重要.由于地震是岩性、孔隙度、流体等地质因素的综合响应,因此优选敏感流体属性至关重要.从苏里格气田西区某区块为例,从基础岩石物理数据出发,优选出了适合致密砂岩岩石物理模拟的岩石物理模型.系统研究了储层弹性参数与岩石岩性、孔隙度、含气饱和度变化的关系;并通过多变量正演模型筛选出对流体敏感的属性.研究表明:采用Brie模型对Xu-White模型进行改进后更适合致密砂岩储层的岩石物理模拟,利用地震数据检测含气饱和度是可行的,应用P+G属性能够较好的预测致密砂岩的含气饱和度.所采用的思路与方法,对其他类型的气藏检测方法优选具有较好的借鉴意义.     

岩石动态与静态弹性参数差别的微观机理

根据对岩石动、静态弹性参数的观测结果及岩石力学与岩石物理学的相关理论 ,对动、静态弹性参数差别的微观机理进行了分析。结果表明 ,动、静态弹性参数存在差别是由于岩石内部存在微裂隙与孔隙流体。在不同应变幅值和频率的动、静态载荷作用下 ,微裂隙与孔隙流体的微观变形特征不同。在静态大应变下 ,沿颗粒边界或裂隙面的摩擦滑动使岩石表观模量减小 ,而声波引起的应变很小 ,不足以引起这种滑动。另外 ,动态载荷下岩石处于“不排水”状态 ,并因“粒间喷流”引起模量频散 ,使得岩石动态模量高于静态模量     

裂隙砂岩冻融循环变形特征初探

采取汶马高速边坡砂岩预制裂隙后进行冻融循环试验;并进行冻融循环全过程裂隙的应变量监测,得到了在一次冻融过程中裂隙的应变过程经历了6个阶段,发现了岩样在冻融循环中的裂隙扩展由弹性变形转变为塑性变形,最终产生了残余应变。每一次初始的应变值即为上一次的残余应变值,而随着冻融循环次数的增多裂隙越来越大,呈对数增长的趋势。裂隙砂岩在冻融循环过程中,随温度变化,岩石的裂隙会产生新增或原裂隙扩展,宏观上表现为冻融损伤。     

岩石非均匀特性的DDA方法模拟

采用非连续变形分析(discontinuous deformation analysis,DDA)方法,根据Weibull分布函数引入岩石细观非均匀性模型,对巴西圆盘的劈裂实验进行计算机模拟.在非均匀性模型中考虑弹性模量、泊松比和强度参数的非均匀性.非均匀圆盘和均匀圆盘模拟结果的对比表明,非均匀模型的引入使得细观尺度下采用线性本构能够得到岩石的宏观非线性力学响应,并且非均匀性的引入使得岩石表现出更低的宏观强度特性.通过对比只考虑弹性模量、泊松比的非均匀性和同时考虑弹性模量、泊松比和强度的非均匀性的模拟结果,发现考虑强度非均匀性的巴西圆盘宏观强度更低且裂纹的产生更加分散.研究工作有助于对岩石非均匀和非线性特性的理解及其数值模拟分析.     

考虑裂缝影响的页岩三轴压缩实验研究

为了探究页岩的破坏特征以及力学性质与裂缝之间的关系以及影响机理,本文采用RTR-1000岩石三轴力学测试系统对含不同裂缝（控制单一变量,使裂缝的条数、倾角、深度、填充物分别不同）页岩实施三轴实验,研究了不同裂缝形态下页岩的峰值应力、弹性模量以及破坏形式。实验结果表明：随着裂缝深度的增大,试件的弹性模量和峰值应力越小,同时破裂面与轴向应力的夹角变小;随着试件所含的的裂缝角度逐渐增大,页岩样品的弹性模量以及峰值压力的变化均表现凹型,并且随角度增大破裂面形态发生变化,当倾角为45° 时峰值应力和弹性模量降至最低;随着裂缝条数的增加,试件的弹性模量和峰值应力越小,其破坏形式为张拉和剪切破坏共存;随着裂缝充填物中方解石含量的增大,试件的弹性模量和峰值应力先减小再增大,当充填物中方解石含量为50 % 时值最小,并且岩样破坏主要是剪切破坏,随着方解石含量的增加,破裂面越容易经过填充带。     

基于平行黏结模型的类岩石材料宏细观参数影响

为了研究材料宏观力学特性与细观参数的关系并进行细观参数标定,将平行黏结模型作为颗粒的接触模型,对颗粒流程序中的细观参数进行正交试验设计,结合室内试验确定类岩石材料的细观参数。结果表明:类岩石材料宏观弹性模量主要由颗粒模量、平行黏结模量以及半径乘子影响;法向黏结强度与切向黏结强度共同影响抗压强度,且不同黏结强度比对裂纹的分布有影响;泊松比主要由颗粒刚度控制,且颗粒刚度越大,剪切裂纹占比越大。物理试验与数值模拟的峰值应力接近,应力-应变曲线基本吻合,裂纹扩展形态一致,表明细观参数结果可靠,为其他岩石材料颗粒流模拟提供借鉴。     

基于实测温度的拱坝裂缝稳定性分析

温度荷载作为拱坝的主要荷载,对拱坝裂缝的出现和稳定有很大的影响．因此准确的再现施工期温度场是对拱坝裂缝进行稳定性分析的前提条件．采用自适应遗传算法对某拱坝大坝混凝土的绝热温升参数进行了参数反演,采用反演后的绝热温升参数进行施工期温度场仿真分析．采用带拉断的Mohr—Coulomb破坏准则判断混凝土的开裂．裂缝出现后,概化出两组主要裂缝,采用线弹性断裂力学分析裂缝的稳定性．由于裂缝稳定性分析要求裂缝附近有较密的网格,基于兼顾计算效率和精度的考虑,采用子模型法处理裂缝部位．     

冲击诱导损伤岩石的侵入特性

在硬岩矿山开采中,为了提高大孔径深孔凿岩效率,降低钻具磨损,提出了冲击诱导切削复合凿岩新工艺.在Walsh模型的基础上,建立了冲击诱导孔周围损伤岩石的裂纹模型,推导了岩石损伤区的牙轮钻齿侵入系数方程及侵入阻力方程.分析了裂纹密度、扰动频率分别对岩石弹性模量、岩石破碎体积和钻齿侵入阻力的影响.结果表明:随裂纹密度的增大,岩石的有效弹性模量减小;相同侵入载荷下,随着扰动频率的增加,钻齿的侵深和岩石破碎体积不断增加;随着冲击扰动频率的增大,牙轮钻齿侵入阻力逐渐减小.