利用三维数字岩心技术评价低渗透砂砾岩储层孔隙结构_贺斌.pdf
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1、第 卷第期 年月非常规油气 引用:贺斌,吴伟,杨满 利用三维数字岩心技术评价低渗透砂砾岩储层孔隙结构 非常规油气,():,():利用三维数字岩心技术评价低渗透砂砾岩储层孔隙结构贺斌,吴伟,杨满(中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司,天津 ;中国石油集团测井有限公司 地质研究院,西安 ;北亚区数字与一体化集团 斯伦贝谢公司,北京 )摘要:为更直观、准确地分析准噶尔盆地陆梁隆起二叠系下乌尔禾组低渗透砂砾岩储层微观孔隙特征,利用 扫描成像技术对砂砾岩样品开展岩心三维空间的孔洞、裂缝和高密度填隙物发育特征评价,从图像灰度、均质性和孔喉连通性的角度分析岩石孔隙结构。在此基础上,根据最大球算法提取并
2、建立了储层数字岩心孔隙网络模型,研究了不同岩样的孔隙半径、喉道半径、孔喉比以及岩心孔喉配位数等概率分布特征。研究认为:)研究区样品的储集空间以溶蚀孔和微裂缝为主,孔隙半径为 ,喉道半径为 ,孔喉比为,配位数为,岩石总体孔喉比和喉道半径小、喉道连通差,是导致研究区岩心渗透率低的主要原因。)常规渗透率为 样品的孔隙半径主要为,喉道半径主要为,孔喉比多为,配位数为;常规渗透率为 样品的孔隙半径主要为,喉道半径主要为,孔喉比大部分为,配位数为。渗透率越高,三维数字岩心技术计算的孔隙结构参数越好,这与常规试验分析结果具有较好的一致性。关键词:数字岩心;低渗透储层;孔隙结构;乌尔禾组;二叠系中图分类号:文
3、献标识码:,(.,;.,.,.,;.,):收稿日期:基金项目:中国海洋石油总公司专项“致密砂岩气产能指数及预测方法研究”()第一作者简介:贺斌(),男,工程师,主要从事测井解释及评价工作。:非常规油气油气勘探 ,:),),;,:;引言孔隙结构是影响储集层物性的重要因素,准确获取储层的孔隙结构参数,开展微观孔隙结构研究是低渗透储层评价的重要组成部分。目前,实验室内对岩石微观孔隙结构的评价方法主要为图像观察法和实验测量法。图像观察法通过铸体薄片、扫描电镜直接对岩石微观二维切面进行定性观察和半定量统计,该类方法具有直观性强的优点,但人为因素多,且无法观察岩石内部三维空间的孔隙结构展布情况。实验测量法
4、主要是利用压汞及核磁共振实验技术,获取反映孔隙结构的毛管压力曲线和核磁谱曲线,换算得到储层的微观孔隙结构特征参数,具有技术成熟、定量化程度高的特点,但该类方法模拟外部介质有效填充岩石孔隙的情况,因此适用于孔隙连通较好的常规储层,低渗透储层因具有较多的孤立孔,实验结果误差大,同时实验测量法直观性较差,且对岩心样品也会有损耗。随着勘探的深入和地质目标的复杂化,储层评价的要求越来越精细。传统的孔隙结构分析方法(图像观察法和实验测量法),在描述储层孔隙类型、形态、连通性和孔隙度等方面各具优劣势,但都无法同时对孔隙结构定性分析以及定量评价。采用 射线 成像技术,实行岩石样品的三维高速扫描成像,对不同尺寸
5、的样品进行微纳米 分析和数值重建,获得三维孔喉结构模型,在微米和纳米尺度上显示不同方向的孔喉结构,不仅可以反映整个孔喉结构的信息,还可以对细小孔的不均匀性和微孔分布进行三维特性评估。扫描岩心三维成像作为数字岩心的前沿实验手段,具有岩心无损测量,对孔隙结构三维空间的连通孔、孤立孔特征直接观察,且可对不同孔隙结构参数进行三维空间的高精度计算等优点,近些年在孔隙结构评价方面的应用十分广泛,尤其是页岩油、砂砾岩、低孔低渗等非常规储层。准噶尔盆地陆梁隆起二叠系下乌尔禾组的低渗透储层岩性以砂砾岩为主,基质孔隙度低,物性分析数据统计结果显示,储层孔隙度为 ,孔隙度平均值为 ,渗透率为(),渗 透 率 平 均
6、 值 为 。根据已钻井铸体薄片分析资料,储层孔隙类型以剩余原生粒间孔、次生孔隙为主,其中粒内溶蚀孔隙和粒间溶蚀孔隙是常见的类次生孔隙,发育少量裂缝,储集空间类型为颗粒溶孔剩余原生粒间孔型和孔隙裂缝型,颗粒间渗流通道连通性较差,具有低孔低渗储层的基本特征。前人对该区域砂砾岩储层研究主要在区域构造特征、油气赋存和成藏机制 方面,没有关于使用 扫描技术研究孔结构的报告。该文介绍了应用三维数字岩心技术进行低渗透储层微观孔隙结构研究的技术方法,并对建立的可视化网络数字模型进行孔隙结构参数定量提取和计算,以期为后续岩石物理表征提供技术支持。年月贺斌等:利用三维数字岩心技术评价低渗透砂砾岩储层孔隙结构 三维
7、数字岩心技术简介 设备主要由放射源和探测器组成,岩心扫描成像技术能够利用射线源在岩心无损状态下扫描其断层后得到二维断面的灰度图像信息。放射源发出的 射线穿透岩心并被探测器检测到,探测器检测到射线的剩余能量大小因岩石的储集空间和岩石骨架引起材料局部的密度变化而变化。根据比尔()定理,穿过物体时射线能量按指数规律衰减,初始强度为的放射源穿过物质衰减后的强度为:,()()式中:和分别为射线穿过物质前的初始能量、穿过后的剩余能量;为物质材料组分;为 射线穿过某一组分的行进路程;为衰减系数,是与物质的密度及原子数有关的常数,由式()计算。().()式中:当 时,衰减系数主要受射线的康普顿散射()控制;当
8、 时,该系数主要受物质的光电吸收效率()控制。式()中可以看出,射线能量的衰减强度随物质衰减系数的增大而增大。因此,当放射源发射的射线穿过具有一定密度的被测物体时,射线的强度、速度和频率等物理参数必然会发生改变,同时被探测器所纪录。若射线沿其通路穿过长度为的个单元,令每个单元的长度相同,均为,则由式()得:()()由式()可知,对检测物体的不同位置、不同方向上进行 射线扫描,得到的扫描数据各不相同。将不同方向、不同位置的扫描数据代入式(),经过迭代运算得到不同方向的投影数据。因为 射线对不同物质的吸收特性、衰减系数不同,需要一般介质(水空气)刻度被测物体,物质的 数与衰减系数的关系如下:()式
9、中:为水的衰减系数,为定值 ,因此水的 数;空气的衰减系数,由式()可得,空气的 数 。即射线能量的大小不会影响水和空气的 数,因此可用水和空气的 数来标定其他物质。对岩土介质而言,复杂的矿物组分对应不同的衰减系数,因此可计算获得不同的 数,大量的 数形成构建 图像的数据集。三维数字岩心技术实现该研究采用的 扫描实验资料来自于工区的 井,选择岩性较纯、形状规则的 号和 号样品,开展低渗透砂砾岩储层的孔隙结构研究。其中 号样品孔隙度为 ,渗透率为 ,号样品孔隙度为 ,渗透率为 。样品常规物性分析结果分布在工区均值范围内,实验样品的选取具有一定的区域代表性。为了最大程度地识别孔隙,在柱塞样品中钻取
10、直径为的圆柱体,其中 号样品长度为,号样品长度为,岩样实物照片如图所示。图中肉眼可见的信息十分有限,观察发现 号和 号岩样均为灰色荧光含砾细砂岩,且岩心表面未见明显裂缝,但对填隙物、矿物、孔隙以及孔隙在三维空间的展布情况无从考察。图 井岩样实物照片 运用 扫描技术建立数字岩心模型分步进行:)通过 实验获取岩心多方向的 投影;)通过多方向 的 数据集重建岩心灰度图像;)采用计算机图像分割方法(灰度图像二值分割方法)将灰度图像中的孔隙空间和岩石骨架分离、着色,建立数字岩心。对块岩样采用体素的分辨率进行扫描,通过 数字化岩石数据分析工具建立三维数字岩心三维灰度图片,对岩心的孔隙空间发育情况及矿物和充
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