部分渗透格子玻尔兹曼流动及渗透率模拟计算

致密油储集岩的三维微观结构表征是一个跨越6个以上空间尺度(从纳米到米)的问题,较小尺度可达纳米级。现有的数字岩芯技术,对于该类储集岩的微观结构表征都存在一定的技术限制。因此需要使用数据约束模型(DCM)来对该类样品的微观结构进行表征。该模型可以在CT可解析尺度下预测出每个体素内各组分的体积比例分数,从而获得低于CT可解析尺度的小尺度结构信息。然而现有的格子玻尔兹曼模型难以在由DCM获得的部分孔隙体素中进行流动模拟,所以模拟结果也难以正确反映致密油的渗流特性。针对该问题,在常规的部分反弹格子玻尔兹曼模型中引入了一个定义在体素上的有效渗透系数,使得部分反弹格子玻尔兹曼模型可以对含有部分渗透体素的多孔介质进行流动模拟。文中首先利用数据约束模型(DCM)对砂岩和致密砂岩样品的微观结构进行了表征,得到了各组分在每个体素中的体积比例分数。然后利用得到的体积分数对每个体素的有效渗透系数进行了估计,并利用前面提到的改进模型对各个样品中流体的流动进行了模拟,得到了流体在各个样品中的流动速度分布。最后基于流动速度分布,对各样品的渗透率进行了计算和分析。该方法也适用于其他类型储集岩的流动模拟与分析。     

不锈钢材料微观结构的数据约束模型表征

不锈钢材料中的微观缺陷分布对其机械性能及耐蚀性具有重要影响。文章对一316L不锈钢样品进行了X光断层扫描成像(X-ray CT),发展了一种CT图像移动体积平均方法以去除线性吸收系数空间不均匀性伪影。建立了样品的数据约束模型,提取到样品中包含小于CT体元尺寸的缺陷分布。基于计算所得每个体元中缺陷的体积分数对缺陷的联通团簇进行了计算,以此为基础估算了样品中的缺陷分布尺寸范围。研究结果表明,相比目前主流的图像阈值分割算法,数据约束模型可有效提取样品中小于CT体元尺寸的缺陷分布,为不锈钢样品的三维微观结构表征提供了新的思路。     

微观剩余油仿真实验研究

针对仿真孔隙模型、人造砂岩模型和砂岩微观孔隙模型,通过模拟实验对微观剩余油分布进行了综合研究,探讨了水驱油微观机理,归纳出水驱后剩余油的分布规律,研究了活性水以及聚合物驱后的剩余油分布规律。研究认为：仿真孔隙模型是根据孔喉网络结构通过光化学刻蚀的方法制作而成,可视性强;人造砂岩模型具有真实砂岩储层介质的条件,可重复使用;砂岩微观孔隙模型保留了砂岩的原始孔隙结构,也保存了大部分胶结物和填隙物,具有真实性。     

岩石三维网络模型构建的实验和模拟研究

岩石网络模型的构建是实现微观渗流实验和模拟研究有机结合的关键技术之一．提出了基于CT扫描图像的三维网络模型的构建方法．借助工业用微焦点CT系统,获取一系列的能够真实描述岩石的微观孔隙结构和流体分布的CT切片图像．在提取孔隙空间骨架、喉道信息以及孔隙信息的基础上建立相应的网络模型,实现CT三维图像信息向孔隙／喉道大小分布以及拓扑信息的转化．这种方法的特点在于能够在保持几何学特征和流动特征不变的情况下用简单的几何形状的孔隙和喉道来表征岩石内复杂的孔隙空间．将水驱和聚合物驱CT实验与网络模拟结果对比,所建三维网络模型计算参数与室内实验获得的孔隙度、绝对渗透率、相渗曲线和微观剩余油分布等结果吻合较好,表明该网络模型能很好地表征岩石微观的孔喉尺寸和拓扑性质．     

基于生成对抗网络的砂岩薄片图像视野外重建

利用生成对抗网络(GAN)模型,对砂岩薄片图像的微观颗粒和孔隙结构进行视野外重建,并对预测图像的语义进行评价。结果表明,模型能够预测2.25倍于原始视野的砂岩微观结构,并且针对不同类型的岩石图像语义均具有良好的性能。模型对不同颗粒的表面纹理、颗粒形态以及多颗粒间复杂接触关系等语义的图像视野外预测结果与真实图像较为吻合。但是,在微观特殊现象图像的视野外重建任务中,模型缺乏对特殊现象的敏感性。在孔隙结构重建时,模型对微孔面孔率的预测误差大于粒间孔、裂隙和溶蚀孔等孔隙空间。不同孔隙空间重建图像的预测效果可能与孔隙特征(如孔径大小和连通性)有关。     

致密油微观孔隙结构精细表征对储层分类的重要作用—以红河油田长8油层为例

为解决致密砂岩储层微观孔隙结构复杂、非均质性强、储层质量差异分布规律不清楚等问题,从控制储层质量差异的根本原因——微观孔隙结构入手,通过图像直接观测、间接数值测定、微米CT三维数值重构三种方法,通过大量分析化验数据,分别对孔隙、喉道、孔喉连通性进行表征,并应用于储层分类。长8致密基质储层孔隙结构可分为七类孔喉组合样式,不同类型孔隙结构的基质储层储渗能力存在较大差异;结合孔隙结构类型,优选代表致密储层储集能力的可动流体孔隙度和代表渗流能力的主流喉道半径为储层质量评价关键参数,将红河油田长8小层致密砂岩基质储层分为四类,为下一步"甜点区"评价及优选奠定了良好的基础。     

致密砂岩气藏孔隙结构对物性及可动流体赋存特征的影响——以苏里格气田东部和东南部盒_8段储层为例

利用恒速压汞及核磁共振实验研究致密砂岩储层微观孔隙结构对宏观物性及可动流体赋存特征的影响。研究结果表明:喉道非均质性是引起致密砂岩储层微观非均质性的主要原因。喉道半径、分布形态、有效孔隙和喉道数和体积等影响气藏的渗流能力,孔喉半径比大、分布范围窄是造成致密砂岩储层物性及可动流体含量低的主要原因之一。可动流体饱和度与所处空间位置无关,只与孔隙和喉道半径有关,喉道的类型差异及喉道半径的分布特征是影响可动流体饱和度的主要因素。     

岩石孔隙结构表征与流体输运可视化研究进展

孔隙结构特征的室内测试技术主要分为间接测试和直接测试两大类。前者主要以获取孔径分布等特征统计参数为主的流体注入法及孔隙流体饱和度的反分析法。后者主要为以获取孔隙结构图像为目的的光学辐射法。微观渗流物理实验可以实现孔隙空间中流体流动形态的可视化监测与分析，获取宏观条件下难以观测的实验现象，有助于孔隙尺度下渗流及驱替过程中复杂流动行为的微观力学机制分析。基于岩芯微观孔隙结构图像的模型重建是一种实现孔隙结构精细化表征与流体输运特性可视化研究的数值分析手段。基于不同的表征思想，多孔介质内流体输运控制方程可分为分子动力学模拟、格子玻尔兹曼模拟和计算流体动力学模拟。主要通过泊肃叶定律和准静态模型实现孔隙尺度流体流动和驱替过程的模拟。     

滨里海盆地MT油田盐上层储层微观孔隙结构分析

为对哈萨克斯坦滨里海盆地MT油田盐上层储层微观特征进行深入研究,开展了岩心手标本的观察及对研究区200余块样品的薄片分析,认为MT油田储层为陆源碎屑岩,主要为岩屑长石砂岩及次岩屑长石砂岩,颗粒分选中等-差,磨圆较差,具有成分、结构成熟度低的特点,填隙物主要为粘土杂基和钙质胶结物;研究区储层成岩作用主要为压实作用、胶结作用、交代作用及溶蚀作用,以刚性颗粒表面微裂纹、塑性颗粒变形、钙质胶结、石英次生加大、方解石交代碎屑组分、溶蚀孔隙为典型特征.储层发育粒间孔、粒内孔及裂缝孔隙,以原生粒间孔为主.利用Axio Vision4.0系统进一步进行研究区储层的孔隙结构特征研究,将储层孔隙结构划分为4类,并对每类孔隙结构特征进行了分析.     

微圆管中纳微米聚合物流动规律

 针对低渗透油藏储集层孔道微细、孔隙结构复杂等特点,采用管径为20、15、10 μm的微圆管,以纳微米聚合物颗粒溶液为流动介质,研究微圆管中流体微观流动规律,分析纳微米聚合物颗粒溶液的实验流速与压力梯度的关系,研究纳微米聚合物颗粒溶液在窄小孔道中微尺度效应下的微观流动规律,明确在微管内所受微观力和流体动力学特性。研究表明：随着微管内径的逐渐减小,纳微米聚合物溶液的流速均明显减小;随着纳微米聚合物颗粒尺寸和溶液质量浓度的增加,流体流速逐渐降低;实验压力范围内,纳微米聚合物流速与压力梯度基本呈线性关系;微管管径越小,颗粒粒径越大,非达西流动特征越显著。     

川西须五非常规气藏储层微观孔隙结构特征

由于川西坳陷须家河组五段陆相非常规气兼具致密砂岩气与页岩气特征,气藏异常复杂。为了研究该气藏储层微观孔隙结构特征,首先应用场发射氩离子抛光扫描电镜观察了砂、泥岩储层微观孔隙类型,然后结合低温氮气吸附法、激光扫描共聚焦显微镜、场发射氩离子抛光扫描电镜、微-纳米CT扫描等技术手段对储层微观孔隙结构开展深入研究。研究结果表明:1须五砂岩孔隙类型主要有溶蚀孔、晶间孔、微裂缝,以溶蚀孔最发育,晶间孔、微裂缝次之,泥质岩孔隙类型有矿物基质孔(粒间孔、粒内孔、晶间孔)、有机孔、微裂缝,以粒间孔、晶间孔最发育,微裂缝、有机孔次之,粒内孔最不发育;2虽然须五非常规气藏物性条件极差,但无论砂岩还是泥岩都存在一定量纳米级的中孔与大孔,其中砂岩孔隙度较泥质岩差,但缝隙孔径较泥质岩大;3低温氮气吸附法只反映连通孔隙,无法表征孤立的孔喉结构,激光共聚焦显微镜的观察范围极小,常用于极典型的孔喉结构刻画;场发射氩离子抛光扫描电镜与CT扫描技术由于依赖于人为设定二值化阈值来计算孔隙度,其阈值无固定标准,主观因素影响计算精度,应综合4种方法开展研究,才能得到更准确、更全面的储层孔隙结构资料。     

延安气田北部山1段储层微观孔隙结构对可动流体赋存的影响

以延安气田北部山1段储层为研究对象,通过铸体薄片、扫描电镜、恒速压汞、核磁共振等实验方法,分析其储层微观孔隙结构特征,研究其对可动流体赋存的影响。结果表明,研究区储层主要为岩屑石英砂岩和岩屑砂岩,溶孔、晶间孔和微裂隙为主要的孔隙类型,发育缩颈喉道,片状、弯片状喉道。储层具有中—大孔隙、微细喉道的特征,喉道为影响储层渗流的关键因素,微裂隙及溶蚀影响孔隙、喉道的发育。微裂隙型储层喉道半径大,喉道频谱分布宽,渗透性最好。储层样品可动流体饱和度为14.82%～55.16%,平均为32.23%。研究认为,喉道半径、孔隙半径、孔喉比及分选性影响着可动流体的饱和度,喉道半径为影响可动流体赋存的主要因素,尤其是半径≥1.5μm的喉道,其所占比例越高,可动流体饱和度越高;而半径≤0.3μm的微喉道比例越高,可动流体饱和度越低。分选系数越高,可动流体饱和度越高。     

鄂尔多斯苏里格气田二叠系低孔低渗储层成因

目的 通过鄂尔多斯盆地苏里格地区二叠系低渗储层成因的分析，指出该区相对优质储层的分布区。方法 以储层微观岩石学研究为基础，对石英砂岩、岩屑砂岩的形成机理及低孔、低渗储层的成因进行了分析，并对储层成岩作用进行了定量化的研究。结果 该区石英砂岩、岩屑砂岩的形成是沉积分异作用的结果，不同岩性致密化机理有较大的差异，石英砂岩是由于硅质胶结作用使其致密化，而岩屑砂岩是以压实作用为主的致密化。结论 该区孔隙组合以粒间孔-溶孔为主，溶孔主要是片岩、千枚岩、长石及喷发岩等岩屑中不稳定矿物或组分溶蚀而成的，粒间孔-溶孔孔隙组合的储层是该区最好的储层。     

基于DCM模型与同步辐射CT的煤直接液化残渣物理结构表征

利用多能量同步辐射CT与数据约束模型(DCM)对煤直接液化残渣样品物理结构进行了可视化表征。对残渣样品组分X射线吸收特性进行了分析。分别在14keV、16keV、20keV的X射线能量下获得三组残渣样品的CT实验数据并进行了重构。研究发现,基于DCM方法可区分残渣样品CT图像中未转化的煤基质与重油及沥青类物质,而重油与沥青类物质不可相互区分。DCM计算结果表明残渣中未转化的煤基质与重油及沥青类物质交错分布,黄铁矿呈聚集状态分布,样品中部分区域可见弥散分布的含铁催化剂颗粒。     

延长气田上古生界气藏储层特征综合研究

通过对延长气田上古生界本溪组、山西组山2段与山1段、石盒子组盒8段储层的砂岩类型、岩屑组分、粒度分布、孔隙类型、孔喉结构、物性分布等进行综合分析,探讨延长气田上古生界气藏储层的特征。研究结果表明:1目的储集层段主要为石英砂岩、石英岩屑砂岩与岩屑石英砂岩;2碎屑组分以石英为主,其次为岩屑,仅有少量长石;3储层碎屑骨架颗粒主要为中砂,其次为粗砂,粉砂与砾石颗粒较少;4储层孔隙度普遍小于10%,渗透率主要介于(0.005~0.23)×10-3μm2,为致密型储层;5储层层内与层间的非均质强。将该区储层按物性特征划分为4类:优质储层,良好储层,差储层及非有效储层。     

采用机器学习分割算法和扫描电镜分析页岩微观孔隙结构

以五峰-龙马溪组页岩样品为例,进行拼接扫描电镜(MAPS)和聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)测试,建立样品二维和三维灰度图像,采用机器学习分割算法划分为孔隙、有机质、矿物骨架和黄铁矿.根据孔隙周围矿物类型和形状,将孔隙细分为有机孔、无机孔和微裂缝,并统计含量和孔径分布.结果表明:与常规灰度阈值分割算法相比,该方法准...     

塔里木盆地致密砂岩气储层微观孔隙结构

为研究塔里木盆地库车坳陷储层储集条件及其微观孔隙结构,应用核磁共振技术测定不规则岩样核磁孔隙度与核磁渗透率,应用高速离心实验标定岩样T2截止值,划定可动流体饱和度与不同喉道半径控制的可动流体体积分数,应用低温氮气吸附实验,深入分析岩样微观孔隙结构,建立致密砂岩储层渗透率、可动流体饱和度与微观孔隙特征之间的关系。研究结果表明:库车坳陷J1a层位致密砂岩气藏在深度4~5 km的储层占主要部分,平均渗透率0.021×10-3~3.982×10-3μm2,平均孔隙度2.96%~7.17%;平均比表面1.83~2.35 m2/g,为页岩的1/10;该储层中半径为50 nm以下喉道控制孔隙占总孔隙60%左右,半径50 nm以下孔隙以介孔为主,平均占总孔隙的33.03%。当渗透率由0.1×10-3μm2以下逐渐增大至1×10-3μm2以上时,砂岩孔隙形状由墨水瓶孔为主逐渐变为平行板状孔,再逐渐变为V型孔。库车坳陷致密砂岩气物性较差,占总孔隙27%的由半径50 nm以下喉道控制的较大孔隙可以作为致密砂岩气藏进一步开发突破点。     

长春岭沿江地区扶余油层储层微观特征分析

从储层的岩性、成岩作用、孔隙类型及影响孔隙结构的因素等方面,对长春岭地区扶余油层的孔隙结构特征进行了分析,揭示了该储层的微观特征。研究结果表明,该储层以岩屑石英砂岩及长石石英砂岩为主,结构成熟度低。成岩作用类型多样,成岩阶段为早成岩阶段A期～中成岩阶段A1期。孔隙类型以原生粒间孔为主,有少量溶蚀孔。孔隙结构以粗孔粗喉型为主,少量中孔中喉型。压实作用、岩石粒度及泥质含量是影响研究区储层孔隙结构的主要因素。     

致密砂岩储层微观孔隙结构特征及物性影响因素分析——以延长探区上古生界山西组为例

在岩心观察的基础上,根据大量的岩石薄片、扫描电镜和阴极发光镜下的观察和统计,运用图像粒度和高压压汞分析,探讨鄂尔多斯盆地山西组砂岩储层微观孔隙结构的特征及物性影响因素。研究结果表明,研究区除局部存在受裂缝影响发育的高孔渗段外,整体孔隙度与渗透率呈正相关;山1段物性较山2段好,整体孔隙不发育,物性较差;孔隙和吼道的大小及连通性直接决定着物性的好坏,表现出典型的致密砂岩型气藏。在沉积相中,水下分流河道较分流河道间的孔隙度和渗透率好。研究区以发育岩屑石英砂岩和岩屑砂岩为主,其次为石英砂岩,石英砂岩的孔渗物性整体较好,岩屑石英砂岩次之,岩屑砂岩最差;砂岩的粒度越粗,孔隙越发育,物性越好。在经历了强烈的压实作用后,硅质胶结及晚期形成的碳酸盐胶结是储层致密、物性差的主要原因。黏土矿物中,伊利石、高岭石和混层类的充填胶结作用是影响渗透率的关键性因素。石英颗粒表面绿泥石薄膜保护了原生粒间孔隙,而本区有限的溶蚀作用对储层起到一定程度的改善作用。该研究对在上古生界大面积低丰度天然气藏的背景下,发现"甜点式"的油气富集区具有重要的理论意义和实际指导意义。     

颗粒尺度下砂岩出砂几何约束条件及毛管束模型

 对疏松砂岩油藏开发过程中的出砂问题进行研究,从细观尺度分析了砂岩颗粒的受力状态,明确了出砂的力学条件,提出砂岩出砂的3 个几何约束条件。分析认为,力学条件及几何条件同时约束砂粒的运移。将地层孔隙用毛管束表示,通过分析流体和砂岩颗粒在毛管束中的受力情况,建立了砂岩出砂毛管束模型,推导出砂岩出砂临界流速公式。研究表明,砂粒直径、孔隙度和岩石颗粒摩擦角增大,临界流速增大;流体黏度增大,临界流速变小。建立的临界流速公式与实验结果对比,平均误差为15.9%,符合较好。砂岩出砂几何约束条件丰富了砂岩出砂机理,建立的临界流速公式简明,可方便应用于矿场实践。