基于砂岩数字岩心的地层参数模拟与粗化方法研究

基于micro-CT成像的数字岩心技术的发展,拓展了岩石物性参数的测量和分析方法。基于三维数字岩心的物性参数模拟,可较为准确的反应岩石的物性,针对砂岩三维数字岩心图像的地层参数模拟与粗化,对研究岩心的流体分布等具有十分重要的意义。首先,基于三维数字岩心图像,采用闵可夫斯基泛函和K-means聚类法对岩心进行精细分层;其次,采用驱替模拟法,模拟岩心在不同驱替状态下湿相和非湿相的分布,针对不同的湿相分布状态,对各个小层在不同方向上的地层参数进行模拟;最后,采用数学平均法、曲线回归法和去除薄层后的曲线回归法对岩心的地层参数进行粗化并对比分析各种粗化方式结果的差异。     

基于砂岩数字岩芯图像的渗透率模拟与粗化

运用闵可夫斯基泛函,结合K-means聚类方法,对应用CT扫描获得的砂岩数字岩芯图像进行岩石类型的精细划分,将岩芯划分成为粗粒区、细粒区和过渡区,进而获得岩芯的精细分层。基于砂岩数字岩芯图像,应用岩芯驱替模拟变换法,模拟在不同驱替压力条件下岩芯中湿相与非湿相的分布状况。应用格子玻尔兹曼方法(LBM),对岩芯各个小层进行渗透率的计算模拟,并采用直接加权平均、回归各岩石类型孔-渗关系曲线以及去除薄层后回归各岩石类型孔-渗关系曲线3种方法,完成对岩芯渗透率参数的粗化,获得粗化后的渗透率参数和孔-渗关系曲线方程。     

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。     

应用数字岩心对砂岩绝对渗透率研究

岩石渗透率作为岩石固有的物性参数,对于研究流体在岩石中的渗流过程具有重要意义;然而传统的研究方法只是在数值方面的计算,并未结合流体的实际流线。通过结合传统计算方法与数字岩心技术,使用Avizo三维重建软件对渗透率的计算结果与流线结合可视化结合处理,可清晰观察到流体流动流线及流体渗透压力分布;并得到渗透率张量的计算结果。可从流线观察得到岩石渗透率的各向异向。通过与实验室岩心所测量结果相对比,发现二者误差极小,说明重建结果可信,可用于工程实际计算。通过对数字岩心进行三维模拟,可以使研究者得到更为直观的结果,有利于进行更加客观的分析,为油藏工作者分析岩石物性参数时提供了一种新的方法。     

数字岩心物性数值模拟

针对岩心物性实验周期长且实验结果难以复现等缺点,利用数字岩心对储层岩石物性进行数值模拟。使用计算机断层扫描(CT)技术,获得CT序列图;并由序列图构建三维岩心图像。利用最大内切球方法建立岩心图像的孔隙网络模型,计算岩心渗透性以及岩心中孔喉参数;利用分形维数描述岩心图像的均质性。将数字岩心物性模拟结果和毛管压力曲线数据进行对比,分析了当前物性数值模拟和真实物性实验之间的差距。利用多组岩心样本进行了实验。结果表明,由于成像设备的原因,岩心图像只能表征岩石中的大尺寸孔隙特征;此外,CT图像得到的均质性和物性实验具有很好的一致性,渗透性和物性实验具有一定的出入。     

基于砂岩三维数字岩心图像的图像处理与相划分研究

CT成像设备的发展和普及在石油工程、地球科学、地质学等领域和学科内发挥着越来越重要的作用。CT扫描成像可以在样本无损的条件下岩心等进行扫描重构获得的三维数字岩心图像,可以较为清楚的反映岩心内部结构;同时,基于CT扫描的岩心三维图像的分析,为油藏驱替原理分析和油田生产等方面有着重要的意义和作用。主要基于某砂岩岩心CT扫描后的重构灰度图,开发了一套应用于石油工程领域砂岩三维数字岩心图像的处理方法。首先,对图像处理过程中所应用的滤波和蒙版处理方法进行了简单的介绍;其次,详细介绍各图像滤波和蒙版处理方法的原理与其在三维数字岩心图像上的应用;最后在处理优化的图像之上,运用区域限定和活动收敛轮廓的方法,从而获得适用于油藏工程数值模拟分析的分相图像,将原始的数字岩心灰度图像划分成为了含孔隙、颗粒骨架和泥质三相的相划分图像。     

数字岩心建模方法应用

数字岩心建模方法是进行岩石物理数值模拟研究的重要内容,建模方法的优劣关系到模拟结果的准确性和可靠性.阐述了数字岩心技术研究的必要性,介绍了数字岩心建模方法,并对几种有代表性的方法进行了重点讨论,给出了相应的构建实例,指出数字岩心技术可以准确地描述岩石的微观孔隙结构.以数字岩心为基础,提取的孔隙网络结构可以有效地进行岩石的声、电、渗透率和核磁共振响应模拟研究,为岩石微观机理的研究奠定基础.     

储层条件下砂岩岩心驱替实验方法研究

岩石电性数据是油田含油饱和度和储量评估的关键参数,实验方法对岩石电性数据测定的准确性具有很大影响.在储层条件(储层温度、压力)下,采用常规法和隔板法两种驱替方式,对玉门油田某区8块砂岩样品进行岩心驱替实验.实验结果表明,相对于常规法,隔板法能够使岩心达到更低的束缚水饱和度;常规驱替方法会产生末端效应,岩心内饱和度分布不均匀,隔板法可以避免末端效应;在同一饱和度状态下,隔板法测得的岩心电阻率、电阻率系数和饱和度指数n低于常规驱替方法测得的数据,不同驱替方式造成的流体分布形式的差别是导致实验结果不一致的原因.虽然隔板法能够得到较好的岩石电性数据,但是实验周期比较长.     

基于MCMC的数字岩心重建方法

常规的多孔介质重建方法主要考虑基质和孔隙两部分,而且编程难度大,计算速度慢。针对页岩气储层各向异性且含有有机质的特点,提出了一种基于改进后的马尔科夫链-蒙特卡洛(MCMC)方法的数字岩心重建方法:先从实际页岩气储层二维切片图像中提取孔隙度和有机质,分别重建孔隙和有机质的数字岩心,再将孔隙和有机质的初始模型组合在一起构成最终的页岩气储层数字岩心。研究结果表明:通过对比分析二维MCMC重建图像和原图自相关函数,发现该方法重建图像能够较好反映原图性质;该方法计算速度快,过程简单,方法所重建的模型能够较好体现页岩储层各向异性的特点且能反映页岩储层含有有机质的特性。     

致密储层数字岩心重构及核磁共振响应模拟

基于物理过程法模拟沉积岩的沉积、压实和胶结过程,构建致密岩石的三维数字岩心。利用随机行走法模拟不同成岩过程岩石的核磁共振响应以及不同润湿性岩石孔隙中流体的核磁共振响应。模拟结果表明,岩石胶结成岩后孔隙半径减小导致核磁共振横向弛豫(T_2)分布的峰值向短弛豫方向移动,流体视扩散系数略小于自由扩散系数;致密岩石中随润湿相流体饱和度减小,润湿相T_2分布向短弛豫方向偏移,受限扩散越来越明显。     

数字岩心孔隙网络模型的构建方法

数字岩心技术作为一种新兴的数值模拟计算方法,通过真实的岩心样品反映岩心的内部复杂结构,从微观层面上开展对岩心孔隙结构及剩余油的理论研究,有利于提高原油采收率,为现场生产提供技术指导。介绍了构建三维数字岩心的两种常用方法:X射线扫描成像和基于岩心二维图像的重建算法,并分析了其优缺点和适用范围。以砂岩为例,定量比较了X射线、Marching Cubes(MC)算法和过程法构建的三维数字岩心。结果表明:过程法重建的三维数字岩心的孔隙连通性与真实岩心较接近,而Marching Cubes算法重建的三维数字岩心孔隙连通性与真实岩心更加接近,三维数字岩心将在岩石物理数值模拟中发挥重要作用。     

岩石地层描述的数字方法与实现

针对传统机械式记录及描述岩石地层方法中存在的不足,以具有成因联系的沉积序列为岩石地层描述的最小地质实体,探索了岩石地层描述数字方法及其计算机实现,即以地层单元与基本地层单元的自相似对比构建岩石地层描述的框架,再以抽象的岩石图元符号迭代运算实现框架内容的可视化。基于此,完成了岩石地层数字描述系统的研发。并以冷水溪实测剖面为例,对系统进行地层描述数字化的可行性与科学性作了论证。结果表明,运用基本岩石地层单元与岩石地层单元自相似性特征实施地层描述,可简明阐释地层沉积过程和客观规律。为岩石地层描述提供了一种高分辨率的智能描述方法,为区域地质填图提供了新的技术平台,在区域地质调查与油气资源勘探等领域具有重要的理论与现实意义。     

精细油藏描述数据的粗化方法研究

根据稳定渗流过程中质量流量的连续性特征，对精细油藏描述数据的粗化处理方法进行了研究。结果表明，串联网格平均渗透率为细网格渗透率的调和平均；粗网格的平均渗透率与所设定的流入端与流出端的压差大小无关，只与细网格的渗透率和几何尺寸有关；某一方向上渗透率的粗化结果与另外两个方向上渗透率分布有关。油藏数值模拟结果表明，粗化后的地质模型与原模型是等效的。     

含钛钢的奥氏体晶粒粗化与再结晶参数

研究了3种不同含Ti量（0．04－0．16Ti)钢奥氏体晶粒粗化温度及热轧后奥体再结晶的行为，在950－1200度加热，含0．04％Ti钢奥氏体昌粒最小，其晶粒开始粗化温度在1150度以上，得出了含Ti钢开始再结晶的临界形变率与原始奥氏体昌粒直径Do，轧制温度T间定量关系。     

精细油藏描述数据的粗化方法研究

根据稳定渗流过程中质量流量的连续性特征 ,对精细油藏描述数据的粗化处理方法进行了研究。结果表明 ,串联网格平均渗透率为细网格渗透率的调和平均 ;粗网格的平均渗透率与所设定的流入端与流出端的压差大小无关 ,只与细网格的渗透率和几何尺寸有关 ;某一方向上渗透率的粗化结果与另外两个方向上渗透率分布有关。油藏数值模拟结果表明 ,粗化后的地质模型与原模型是等效的     

形状优化中基于物理模拟的参数化方法

提出了一个同时改变多个控制点和权因子的ＮＵＲＢＳ曲线形状修改方法．该方法用物理方法对齐次坐标系中ＮＵＲＢＳ曲线的控制多边形进行运动模拟，运用有限元法求解模拟系统的振动模态，并将ＮＵＲＢＳ的控制点和权因子映射到模态坐标系，然后根据模态坐标控制ＮＵＲＢＳ的形状．在形状优化中，这种方法可以减少设计变量，防止边界形状奇异．     

形状优化中基于物理模拟的参数化方法

提出了一个同时改变多个控制点和权因了的ＮＵＲＢＳ曲线形状修改方法，该方法用物理方法对齐次坐系中ＮＵＲＢＳ曲线的控制多边形进行运动模拟，运用有限元法求解模拟系统的振动模态，并将ＮＵＲＢＳ的控制点和在子映射到模态坐标系，然后根据模态从 控制ＮＵＲＢＳ的形状，在形状优化中，这种方法可以减少设计变量，防止边界形状奇异。     

致密砂岩气藏地层孔隙压力预测方法

 收集新场构造须二气藏的地质、测井、钻井和压裂等相关资料,尝试运用包括等效深度法、Eaton法、有效应力法在内的多种方法对研究区地层孔隙压力剖面进行了预测。根据前人对川西地区异常高压的产生机制的研究分析,认为川西前陆盆地上三叠统地层异常高压的形成主要受欠压实、生烃增压、黏土矿物脱水增压及构造抬升多种机制影响。最终选用Eaton法建立工区的地层孔隙压力剖面。对地层孔隙压力预测模型进行验证与单井评价,结果表明,模型的预测结果精度较高,能够满足工程要求。根据各单井地层深度划分,新场构造地压梯度情况可大致划分为正常压力带、过渡压力带、高压异常带和压力相对平稳带4个压力区间。该成果对指导后续钻井施工作业和区域地应力场等相关研究具有重要的现实意义。     

裂缝性页岩油储层三维数字岩心电阻率模拟

根据吉木萨尔页岩油储层岩样的扫描电镜(FIB-SEM)图像,通过BP神经网络分割方法得到页岩的孔隙、微裂缝结构信息,进而利用改进四参数随机生长法和二维分数布朗运动模型重构了精细的、具有裂缝-基质孔隙双重介质的页岩三维数字岩心,并采用有限元方法对其模拟计算了不同裂缝参数下的有效电阻率,最后分析了不同的润湿性以及裂缝排列方...     

基于数字岩心的泥浆侵入数值模拟及微观机理

石油钻井中由于钻井液压力略大于地层压力,使得钻井泥浆侵入到原始地层中,改变地层的电阻率,进而影响电阻率测井的准确性。以岩心CT扫描得到的数字岩心模型为基础,利用格子玻尔兹曼方法来模拟泥浆侵入的过程,结合有限元方法计算泥浆侵入过程中岩心电学特性参数的变化,并结合岩心孔隙结构参数,从微观尺度上认识泥浆侵入过程,从而系统地分析泥浆侵入的微观机理。孔隙微观结构参数中,渗透率、孔隙连通性及孔喉半径对泥浆侵入和电阻率影响显著,在实际测井解释中,有必要针对不同渗透率的岩心建立相应的电阻率校正模型。