微观物理模拟水驱油实验及残余油分布分形特征研究

研究制作了能真实反映岩石孔隙结构的微观仿真孔隙模型,应用微观渗流物理实验模拟技术和图像分析技术,开展了微观模型水驱油物理模拟实验,对水驱油过程及微观物理模型中残余油的形成和分布进行了观察,模拟了不同驱替速度、孔隙结构、粘度比等条件下的水驱过程.应用分形几何学的基本理论,给出了数盒子法和R/S分析法定量研究微观残余油分形特征的关系式,结合水驱油残余油分布图像,建立了用分形维数定量表征残余油及空间分布的测定方法.研究结果表明,随驱替速度增大,形成的残余油量减少;随原油粘度增大,形成的残余油量增多.容量维数表征了残余油的多少,它与残余油饱和度、孔隙结构有关;分形维数则表征了残余油空间分布的非均质性,分形维数越大,残余油空间分布的非均质性越强.     

微观物理模拟水驱油实验及残余油分布分形特征研究

研究制作了能真实反映岩石孔隙结构的微观仿真孔隙模型，应用微观渗流物理实验模拟技术和图像分析技术，开展了微观模型水驱油物理模拟实验，对水驱油过程及微观物理模型中残余油的形成和分布进行了观察，模拟了不同驱替速度、孔隙结构、粘度比等条件下的水驱过程。应用分形几何学的基本理论，给出了数盒子法和R／S分析法定量研究微观残余油分形特征的关系式，结合水驱油残余油分布图像，建立了用分形维数定量表征残余油及空间分布的测定方法。研究结果表明，随驱替速度增大，形成的残余油量减少；随原油粘度增大，形成的残余油量增多。容量维数表征了残余油的多少，它与残余油饱和度、孔隙结构有关；分形维数则表征了残余油空间分布的非均质性，分形维数越大，残余油空间分布的非均质性越强。     

多孔介质微观孔隙结构分形特征及分形系数的意义

依据孔隙结构的球体模型和毛管束模型 ,推导出两种模型的孔隙体积表达式和两种模型分形维数间的关系式。计算结果表明 ,基于毛管束模型的分形维数总比基于球体模型计算的分形维数小 1,分形系数的物理意义在于它反映了孔隙的发育程度。基于毛管束模型 ,利用压汞数据计算了西峰油田长 8储层多孔介质微观孔隙的分形维数 ,同时给出了分形维数与孔隙度、渗透率等地层参数的关系曲线。分析结果表明 ,该区孔隙结构具有分形特征 ,分形维数为 1～ 2。分形维数越大 ,多孔介质微观孔隙分布的非均质性越强 ;分形系数越大 ,孔隙越发育 ,储层物性越好。     

基于分形理论的疏浚淤泥固化土孔隙结构定量化研究

在分析疏浚淤泥固化土试样累计进汞曲线及SEM照片的基础上,基于分形理论,求得疏浚淤泥固化土孔隙结构的分形维数,确定了分形维数与微观结构参数、宏观力学性质以及固化材料比例之间的关系.研究结果表明:疏浚淤泥固化土微观孔隙结构具有明显的分形特征,其分形维数在2.8~3.2.并且,疏浚淤泥固化土的分形维数与平均孔径、孔表面积、承载比、黏聚力、内摩擦角以及矿粉掺量之间均具有很好的相关性:分形维数越大,疏浚淤泥固化土的平均孔径越小,比表面积越大,压缩指数越小,承载比、黏聚力和内摩擦角越大;分形维数随着配比中矿粉掺量的增加逐渐增大.采用分形维数可很好地定量描述疏浚淤泥固化土孔隙结构特征及力学特性,也可为疏浚淤泥固化土宏微观特性分析及模型的建立提供数据支持.     

煤岩超微孔隙结构特征及其分形规律研究

煤岩超微孔隙结构对煤的吸附和强度性能起到非常重要的决定作用.为了对其进行精确测定,采用了高精度压汞仪对来自8种不同硬度的煤样进行压汞法实验,测定得出超微孔隙结构的所有特征参数.根据压汞法基本原理和分形几何学理论建立了切合实际的煤孔隙分形维数计算模型,利用孔隙特征参数计算出各硬度的孔隙结构分形维数.研究发现:煤孔隙结构具有很好的分形特征,煤体越松软,分形性越好,用分形规律研究煤岩孔隙结构越精确;随着煤体硬度的增加,孔隙分形维数不断降低,煤体抗压强度不断增大;建立硬度与孔隙分形维数之间的定量关系式,可以用硬度定量描述煤的吸附性和抗压强度.研究结论对于煤层瓦斯的运移、瓦斯抽放以及瓦斯突出均有着极为重要的意义.     

DLH油田低渗砂岩孔隙分形定量表征方法研究

针对常规表征方法难以精确表征低渗砂岩储层孔隙空间分布复杂性和不规则性的问题,提出了适用于低渗砂岩储层的分形维数计算方法,实现了低渗砂岩储层孔隙特征的定量表征。基于不同分形维数计算方法差异性的分析,优选采用MIFA方法求解低渗砂岩储层的分形维数(在2.042～2.324),相关性最佳;确定了排驱压力、平均孔喉半径、变异系数以及均值系数作为储层孔喉分布复杂程度和非均质程度的综合表征参数;基于恒速压汞分形维数的求解,发现低渗砂岩储层非均质程度呈中小孔喉大于微小孔喉,喉道分布大于孔隙分布的特点;低渗砂岩储层的分形维数与启动压力梯度和应力敏感性损害率的实验结果均存在一定的相互关系,分形维数越大,孔喉分布的非均质性越强,启动压力梯度越大且应力敏感性的损害程度也将加剧。低渗砂岩储层分形维数的计算可用于室内实验结果的定性预测和判断,也可作为油藏工程中应用相渗曲线时的重要判别标准。     

鄂尔多斯盆地致密油储层微观孔隙结构

运用压汞、扫描电镜和低温氮吸附技术,研究鄂尔多斯盆地长7段致密油储层微观孔隙结构特征,获得储层毛细管压力曲线和低温氮吸附曲线,进而得到储层喉道类型、不同类型孔隙分布、孔隙特征与物性的相关关系等。研究结果表明：研究区储层孔隙度平均值为7.94%,克氏渗透率均值为0.033mD,属于低孔、超低渗储层; 研究区储层的毛管压力曲线从形态差异分为三类,Ⅰ类曲线储层宏孔最为发育,占全部空隙的80%,喉道以微细喉类型为主,微喉控制孔隙的退汞量占总退汞量13%;Ⅱ类曲线储层孔隙发育较差,喉道以细喉发育为主,微喉控制孔隙的退汞量占总退汞量25%;Ⅲ类曲线储层介孔最为发育,约占全部空隙的50%左右,喉道类型较为复杂,细喉、微细喉道和微喉均有发育,微喉控制孔隙的退汞量占总退汞量的46%;储层渗透性与储层比表面和孔喉比等特征参数呈负相关,且该储层微裂缝发育较差。     

粘弹性流体驱替残余油微观力计算

为进一步探索聚合物的弹性对残余油的驱替机理,选取上随体Maxwell本构方程,建立粘弹性流体在微孔道中的流动方程。在应力张量理论基础上,计算作用在残余油膜上的水平偏应力差。分析、对比不同流变性流体、油膜宽度及压力梯度对作用在残余油膜上的水平偏应力差的影响。结果表明:在油田生产实际平均压力梯度为0.02 MPa/m的情况下,水、幂律流体(n=0.6)、粘弹性流体(We=0.3)三者作用于残余油膜上的水平偏应力差的比值约为1:10:25,即粘弹性流体(We=0.3)驱油时对油膜的驱动力大约是水驱的25倍。进一步从理论上证明了粘弹性流体能够提高微观驱油效率这一结论。     

致密砂岩储层微观孔隙结构的分形研究

针对鄂尔多斯盆地陇东地区长7致密储层孔隙结构复杂、储层有效性评价困难的问题,基于分形理论,分别利用压汞曲线及CT图像对分形维数求解。通过计算的分形维数求解分形孔隙度,并与实验孔隙度对比。结果表明,两类分形维数的计算结果能反映其与孔隙结构间的关系,均表明该样品为中等非均质性。研究后认为,分形维数可以用于孔隙结构类型的表征。     

储层砂岩孔隙分形性质的研究

根据统计特征体法测量分形维数的测试原理，用砂岩断面的扫描电镜图片半自动分析方法，对砂岩孔隙的分形维数和分形孔隙度进行了测试，得到了储层砂岩孔隙的分形性质与砂岩的成分、结构及成岩作用的关系。文章还对分形范围、分形维数、分形孔隙度及分形孔隙度与总孔隙度之比值作了评述     

蜀南地区五峰-龙马溪组页岩微观孔隙结构及分形特征

南方上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组海相页岩是中国页岩气主力开发层位,页岩微观孔隙结构特征的研究对于页岩含气性和开发储量的评价有重要意义。采用场发射扫描电镜和低温氮气吸附实验方法对蜀南地区长宁区块五峰-龙马溪组页岩微观孔隙结构进行了定性评价和定量表征。实验结果表明,蜀南地区五峰-龙马溪组页岩以有机质孔隙为主,局部可见粒间孔和粒内孔发育。氮气吸附回滞环属于H4型,对应纳米级孔隙类型为狭缝型;五峰-龙马溪组页岩平均比表面积17.35 m~2/g,平均孔体积16.70 mm~3/g,平均孔径9.82 nm;页岩纳米级孔隙表面具有分形特征,分形维数平均值为2.681;有机碳含量的增加使得纳米级孔隙数量增多,页岩分形维数增大,孔隙表面粗糙程度增大,页岩比表面积增大,页岩吸附能力增强。     

榆树林油田低渗储层微观特征及剩余油分布

低渗透储层是目前国内外油气勘探的主要对象之一。勘探、开发实践证明,孔隙结构特征是影响低渗储层性质的关键因素。综合镜下普通薄片、铸体薄片观察、普通压汞、恒速压汞等多种资料研究了低渗储层的微观孔喉分布特征,并根据渗透率将孔隙结构类型分为三类,结合荧光薄片分析将水洗后微观剩余油分为七类,研究了微观剩余油与微观孔隙结构的关系,认为低渗透储层微观剩余油主要是粒间吸附状、孔表薄膜状和簇状,一类孔隙结构中剩余油的形成主要和碎裂泥化和卡断作用有关,三类孔隙结构中剩余油的形成主要和绕流作用有关。     

用分段回归方法计算孔隙结构的分形维数

储层岩石的孔隙空间具有良好的分形特征,孔隙结构的分形维数可以用来定量描述孔隙结构的复杂程度。应用分形几何的原理,推导了储层岩石不同孔隙分布和毛细管压力曲线的分形几何模型。根据毛管压力曲线资料,用分段回归的方法计算了不同孔隙结构的分形维数。计算结果表明,用分段回归方法计算孔隙结构的分形维数能更好地反映孔隙结构的实际情况。若孔隙大小相差不大,孔隙结构的分形维数相等或比较接近;若孔隙大小相差较大、非均质性较强,得到的孔隙结构分形维数不同。     

硫化过程中钙基脱硫剂孔结构的非线性变化特性

以热重天平（thermogravimetric analyzer,TGA）为实验台，采用N2吸附法测定孔结构参数，研究了硫化反应中钙基脱硫剂不可进入孔隙的形成、孔隙分形维数以及分形结构的变化特性等，结果表明：脱硫剂中不可进入孔隙的形成主要出现在硫化反应的开始阶段，随着硫化反应的进行，脱硫剂孔结构的分形维数不断减小，且孔隙分布与分形维数之间满足Friesen关系方程。     

直罗油田延9储层微观孔隙结构特征

利用铸体薄片、扫描电镜、物性和恒速压汞等分析化验资料,对延9储层微观孔隙结构特征进行了深入的研究。结果表明:直罗油田延9储层属于中孔、中低渗储层,孔隙以粒间溶孔、剩余原生粒间孔和粒内溶孔为主,属中-小孔、中细喉道类型,孔喉分选性一般,连通性一般。根据孔隙结构特征相关参数将毛管压力曲线分为4类,研究区主要以Ⅲ类为主。从Ⅰ类到Ⅳ类,排驱压力和中值压力逐渐增大,中值半径和平均喉道半径逐渐减小,反映出储层的孔隙结构和渗流能力由好变差。孔隙结构特征参数与物性相关性的研究表明,物性是排驱压力、中值压力、中值半径及孔隙结构系数等多种因素综合作用的结果。     

西部自然环境下硫酸钠半浸泡混凝土孔分形维数、孔结构与渗透性的研究

研究了西部自然的大温湿差环境下硫酸钠溶液半浸泡混凝土的孔分形维数、孔结构及其渗透性能。基于压汞法的测试数据,计算了孔的分形特征参数,如孔体积分形维数、孔轴分形维数、孔轴曲率。通过对分形特征参数与渗透率的分析,得到孔体积分形维数、孔轴曲率与渗透率的线性相关性;孔轴分形维数与渗透率的无相关性;同时对小于0.1μm孔的数量与渗透率的线性相关性进行了讨论。结果表明:不同养护条件和不同浓度硫酸钠溶液半浸泡的腐蚀条件主要影响小于0.1μm的孔,该区间的孔越多,抗渗透性能越好;标准养护条件下的抗渗透性最好,室外大温湿差条件下的抗渗透性最差;硫酸钠半浸泡试样暴露于室外大温湿差环境下的区域抗渗透性能比浸泡于硫酸钠溶液中的区域差。     

弱成岩作用生物气藏储层参数解释模型研究

目的解决弱压实、松散胶结储层孔隙度、渗透率测井解释模型的精度一直难以达到储层精细评价要求的难题。方法对于孔隙度模型，提出声波测井曲线天然气影响的定量校正方法，实现应用“JD-581”常规测井资料建立孔隙度测井解释模型研究的需要；对于渗透率模型，从影响储层渗透能力的微观孔隙结构分析入手，以毛管理论为指导，综合应用各种资料，建立了渗透率测井解释模型。结果解决了该区长期以来无法利用声波测井进行天然气藏孔隙度参数解释的难题；提高了渗透率参数模型的解释精度。结论为该区储层定量的精细评价奠定了基础。     

注水停止对剩余油分布状态影响的实验研究

应用刻蚀模型的微观可视化物理模拟技术,设计模拟实验,获得了不同水驱时刻的剩余油分布情况。利用图像处理技术对剩余油变化定量表征,研究了在注水停止前后剩余油分布的变化规律、影响因素、运移方式及受力情况。实验研究表明:停止注水后剩余油的分布状态与水驱停止瞬间不同;在停止注水时剩余油分布发生变化的原因是注入水的惯性力与毛管力、黏滞力、浮力共同作用下使剩余油主要以沿多孔介质边界、液滴漂浮、油水分段三种方式在多孔介质中运移;并且随着注水体积倍数的增加剩余油变化量呈现先增加后减小的趋势,随着原油黏度减小、润湿性亲油性增加和注水速度增大剩余油分布变化量逐渐增大。     

海陆过渡相页岩孔隙结构特征及分形维数研究

页岩孔隙结构的研究是页岩储集性及含气性评价的重要方面。运用低温氮气等温吸附实验对龙潭组页岩储层的孔隙特征进行了测定,通过孔隙分形维数的计算结合岩石矿物组分、有机质含量及热成熟度测试探讨了龙潭组页岩孔隙结构特征及影响因素。分析结果表明:龙潭组页岩孔隙结构复杂,孔隙类型包括一端封闭型的不透气孔、开放型平行板状狭缝及墨水瓶状孔,平均孔径分布在5.38~13.3 nm,平均为7.78 nm,孔径分布呈双峰型分布的特征;孔隙分形特征明显,分形维数在2.49~2.62,平均为2.54;分形维数受有机质特征、矿物成分及孔隙结构特征共同影响,具体表现为分形维数随TOC(有机碳含量)、R_O、黏土矿物含量及比表面积的增加而增大,随长石含量及样品的平均孔径的增加而减小,与石英及其他矿物成分无明显的相关性。