基于生成对抗网络的页岩三维数字岩芯构建

页岩油气藏孔隙结构复杂,岩芯获取困难,准确表征页岩储层孔隙结构是研究页岩储层内流体渗流规律的关键。基于真实页岩岩芯的三维聚焦离子束扫描图像,对原始生成对抗网络模型的结构重新设计,同时,为了保证重建结果可以充分反映页岩岩芯的孔隙结构信息,增大了训练样本的尺寸,以此训练生成模型,进而生成页岩三维数字岩芯,对比分析了重建数字岩芯和原始岩芯的孔隙度,并基于重建数字岩芯提取了孔隙网络模型,分析了页岩孔隙结构性质。结果显示,重建岩芯的孔隙度、孔隙空间结构、连通性以及孔隙喉道的配位关系与原始岩芯具有很高的一致性,由此验证了生成模型可以实现三维页岩数字岩芯的构建。最后,构建了多个页岩数字岩芯,计算了多个孔隙结构参数的均值及变化区间,证明了生成的数字岩芯具有稳定的孔隙空间特征,训练好的生成模型具有良好的稳定性。     

过程模拟法重建三维数字岩芯的准确性评价

由于利用X 射线CT 扫描获得反映真实岩石微观结构的三维数字岩芯过于昂贵和费时,因此,正确评价利用岩芯二维薄片图像重建三维数字岩芯的准确性具有重要理论和应用价值。采用过程模拟法,依据岩芯的二维薄片图像,通过模拟真实岩石的形成过程沉积过程,压实过程和成岩作用重建了三维数字岩芯,并且应用局部孔隙度分布函数和平均渗流概率函数进行了重建三维数字岩芯的准确性评价。结果表明：过程模拟法重建的三维数字岩芯与真实岩芯具有相同的均匀性和连通性,且重建三维数字岩芯与真实数字岩芯都是各向同性的。重建的三维数字岩芯不仅可以用来表征真实岩芯的孔隙结构,而且也可以作为其他岩石物理属性模拟的基础。     

CT孔隙岩石内部三维变形场数字实验

为研究数字体图像相关法(Digital volume correlation,DVC)测量孔隙类岩石内部三维变形场的可行性,利用X射线CT扫描获取孔隙岩石(中砂岩,红砂岩和油砂岩)的数字体图像,采用虚加变形的数字实验方法得到变形体图像,由DVC法得出测量值并进行比较分析.研究表明:孔隙类岩石内部结构可以作为散斑结构,应用DVC法计算内部变形,不同的结构特征,影响着DVC法的精度与准确度;油砂岩内部结构作为散斑结构时,具有较高的精度,其次是红砂岩,中砂岩;给出了评价三维散斑结构的指标-平均灰度梯度,平均灰度梯度值越大,相应的以该散斑结构进行DVC法计算时,所得精度与准确度也高;采用数字实验的分析孔隙岩石内部结构对DVC法计算精度的影响是一种简单易行的方法,其结果有助于实验方案的制定.     

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。     

东胜气田致密砂岩储层渗流机理

致密砂岩气藏渗流阻力大,废弃压力高,采收率低,含水饱和度影响显著,明确致密砂岩储层气体的渗流机理对于气藏的有效开发具有重要意义。选取东胜气田致密砂岩储层样品100余块,开展了孔渗测试及其相互关系与分布特征分析;进行了致密砂岩储层在不同含水饱和度下的气体渗流特征实验,计算了单相气体及不同含水饱和度下气体渗流的滑脱因子;测试了样品在不同驱替压力下的气水两相相对渗透率曲线。实验研究结果表明：东胜气田致密砂岩储层覆压渗透率约为常压下测得的标准渗透率的1/10,且普遍低于0.1 mD,孔隙度偏低;滑脱效应受渗透率、孔隙压力、含水饱和度影响明显;干岩心气体临界流态特征明显,小于0.1 mD岩样渗流特征曲线为线性,大于0.1 mD岩样非线性特征明显;含水饱和度对于渗流特征曲线影响显著,随着含水饱和度增加,气体渗流由气态渗流过渡到液态渗流,气相渗流滑脱效应逐渐变弱;驱替压差对残余水饱和度影响大,控制气藏生产压差,防止大压差驱动储层水,导致气井大量产水。渗流机理研究对于东胜致密砂岩含水气藏的合理、有效开发具有重要的基础理论支撑作用。     

致密砂岩气藏渗流特征及转化临界条件研究

我国大多数致密砂岩气藏具有高含水饱和度特点,导致其渗流机理与常规气藏比较表现出不同的非线性渗流特征。掌握低渗致密高含水砂岩气藏渗流特征及定量确定不同非线性渗流特征相互转化临界条件对于指导该类气藏开发具有重要意义。以四川盆地须家河组某低渗致密砂岩气藏为研究目标,通过建立定量化渗流机理实验测试技术及渗流机理诊断分析技术,采用实际储层岩样开展79样次渗流机理实验测试及分析,通过对实验测试结果分析建立不同渗流特征相互转化临界条件。研究表明,不同的岩样条件下,气体渗流表现出不同的渗流特征;低渗高含水砂岩气藏普遍存在四种渗流特征:阈压效应、滑脱效应、达西渗流及高速非达西渗流特征;当气相有效渗透率小于0.02 m D、有效气相孔隙度小于6.5%储层,存在明显阈压效应;不同渗流效应相互转化临界条件不仅与储层物性有关,更重要的是受储层含水饱和度的影响。     

数字岩心技术在致密储层微观渗流特征研究中的应用

为了直观、准确地刻画致密储集层的微观渗流特征,选取具有代表性储层样品,利用多尺度X-CT扫描成像技术建立不同级别的三维数字岩心,应用最大球算法与孔喉尺寸校正方法,提取并建立致密储层纳米级数字岩心孔隙网络模型,最后实现利用三维孔隙网络模型模拟储层物性参数、进汞曲线以及孔、喉分布曲线、两相渗流特征曲线并与室内常规实验结果进行平行对比。结果表明:利用数字岩心技术模拟得到的孔隙度、渗透率参数与实际测量结果相差较小;模拟得到的进汞曲线、孔喉分布曲线与室内压汞实验的曲线具有较高的一致性,表明提取的孔隙网络模型与真实岩心误差较小,从而可以保证数字岩心得到的两相渗流模拟结果具有较高的可信度。     

低渗含水气藏非达西渗流规律及其应用.

气藏开发实践和室内实验研究均表明低渗含水气藏气体渗流存在启动压力现象,研究启动压力梯度的影响因素和变化规律对气藏开发具有重要意义。通过长岩芯多测点气藏物理模拟实验方法,研究了低渗含水砂岩气藏气相启动压力梯度变化规律,对该参数与储层渗透率、含水饱和度进行了相关性分析,建立了低渗含水气藏启动压力梯度计算通式。结合气藏渗流理论,采用建立的启动压力梯度表征方法,针对典型气藏进行应用分析,确定了气井有效动用半径,形成了有效动用半径与储层渗透率和含水饱和度的关系图版,为类似气藏开发早期井网部署以及开发中后期井网加密提供了技术指导。     

复杂孔隙结构低阻油层含水饱和度解释新方法

北部湾乌石区流沙港组含砾砂岩储层因受到岩性、分选性、孔喉分布复杂变化的因素,油层出现电阻率比泥岩低、与水层相似的特征,采用多孔微观岩石结构"球管"模型,对孔隙结构与岩石电阻率的响应规律进行了数值模拟,证明岩石复杂的孔隙结构是形成含砾砂岩特有低电阻油层的重要原因。基于复杂孔隙结构导致的实验"弯曲"岩电数据提出了阿尔奇修正方程,修正后的阿尔奇公式适用于具有不同孔隙结构的储层,乌石A油田含砾砂岩储层利用新方法进行评价,能有效提高含油饱和度,且与岩芯实验毛管压力、核磁束缚水更加匹配。     

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。     

基于CT图像及孔隙网格的岩芯孔渗参数研究

岩石孔隙结构特征是影响储层流体(油、气、水)的储集能力和油气资源开采的主要因素。明确岩石的孔隙结构特征是充分发挥油气产能和提高油气采收率的关键。岩石微观孔隙结构模型重建基于真实岩石微观图像,可以有效再现天然岩石的复杂孔隙结构特征。基于岩芯三维CT图像与图像分割技术,采用Matlab编程求解了岩芯的孔隙度及孔径分布数据。通过编程构建了能够真实反映原始岩样孔隙形态的结构化网格模型,并基于该模型求解了岩样的渗透率数据。计算得到的孔隙度及渗透率数据均与实验结果较好吻合。     

低渗透油藏动态渗吸机理实验研究及数字岩心模拟

在低渗油藏的开发过程中,渗吸作用对于产量提升起到重要作用.传统的岩心渗流实验难以从微观的角度较为清晰地描述岩石物性、孔喉分布、岩石组分构成等特征.利用数字岩心技术建立孔隙网络模型,对真实岩心孔隙结构进行渗吸模拟分析具有重要意义.对松辽盆地某区域岩心样品通过综合微计算机断层扫描技术(micro computed tomography,Micro-CT)、数字岩心分析技术,实现低渗储层数字岩心渗吸过程的模拟,与实验室岩心自发渗吸实验对照,结果表明,利用数字岩心技术模拟得到的孔隙度、渗透率参数与实验室测量结果相差较小,提取的孔隙网络模型与真实岩心误差较小,从而可以保证数字岩心得到的两相渗流模拟结果具有较高的可信度,为油藏渗吸作用的机理研究提供了新的思路,对指导实际油藏开发具有重要意义.     

萨北储层微观孔隙结构随机重建及评价

对萨北开发区高含水期砂岩油层的微观孔隙进行了研究,从岩芯切片入手,采用多向扫描、二维图像统计分析、随机模拟等多项技术,重建萨北开发区油层孔隙网络模型,再现油层微观几何特征,实现了定量计算储层岩石的宏观物性参数以及正确评价储层传导流体的能力,为开发区进一步挖潜(三次采油)提供了技术支持。     

涩北气田疏松砂岩气藏微观气水驱替实验*

利用岩石薄片模型,采用微观可视化技术,通过气水驱替实验模拟疏松砂岩气藏成藏过程中束缚水的形成以及开发过程中地层出水的渗流机理,进行了疏松砂岩气藏微观气水驱替实验,实验结果表明：（1）充气完全时,储层中仅有束缚水,地层压力的降低导致束缚水转化为次生可动水,在驱替压差下逐渐产出,但其实际出水量较小,对气井生产几乎不会造成任何影响;（2）充气不完全时,超过束缚水饱和度的地层水在原始状态下就可动,形成原生可动水,开井后原生可动水逐渐产出,由于出水量较大,对气井生产将产生严重影响;（3）利用气驱水实验得到的初始含气饱和度以及水驱气实验得到的残余气饱和度估算涩北气田最终采收程度为64.00%,分析了次生可动水及原生可动水对气藏开发的影响、气藏的合理开发年限及最终采收率,为气藏的开发提供了依据。     

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．     

基于数字岩心技术的砂岩渗透性研究

在煤矿行业内,有关砂岩渗透性的研究停留在利用试验实测层面上,如物性分析、高压压汞、核磁共振等技术,都是通过计算某种气体或液体穿过岩石样本的体积,获得岩样渗透特性。然而,在岩样整体渗透性测量方面这些方法无法实现定量化、可视化的效果。本文采用X-微米CT技术对霍州煤电Hz-3号样进行扫描,建立三维数字岩心渗流场模型,运用可视化软件Avizo的图像处理,提取出连通孔隙部分,并对该部分孔隙进行渗透性研究,模拟其渗流曲线路径。结果表明:在总孔隙中,连通孔隙的占比较少,约占总孔隙的31%;岩样渗流曲线呈现出局部层状分布,Y方向渗流曲线出现断流现象,岩样整体渗透率范围在000215～000267 mD之间,渗透性较弱。     

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,通过高精度电子计算机断层扫描(computed tomography, CT)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(lattice Boltzmann method, 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。     

球管孔隙模型的约束寻优及应用

球管模型考虑了球孔隙和管形孔隙在不同组合形式下具有的核磁共振特征，对其进一步改进，提出带有约束寻优条件的球管孔隙模型，并用正演方法实现了对岩石孔隙结构的寻优分析．研究表明，球管孔隙模型在表面积约束、体积约束及比表面约束下的孔隙结构变化几乎是等效的．应用带有约束寻优条件的球管模型分析真实岩芯的核磁共振实验数据，得到了真实岩芯孔隙结构的最近似描述矩阵，并指出了岩石理想的孔隙结构形态．     

元坝气藏须二段物性特征研究

元坝须二气藏是元坝气藏重要研究层段之一,属于致密裂缝型砂岩气藏。通过对岩心、铸体薄片及扫描电镜的观察,结合样品测试分析资料结果,对元坝须二段物性特征进行研究。研究表明,须二段储层岩石主要以中粒岩屑砂岩为主,孔隙类型主要为微孔隙,裂缝对渗流及孔隙相关性有较大影响,石英、长石、胶结物与方解石是影响物性的主要因素。其中,孔渗相对高值区集中的须二下亚段,是接下来的勘探开发的重点区域。