基于数字岩心的变质岩裂缝储层微观渗流机理研究——以JZ油田潜山为例
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1.1暋CT 图像构建三维数字岩心方法
X 射线 微 米 级 CT 是 利 用 锥 形 X 射 线 穿 透 物 体,通 过 不 同 倍 数 的 物 镜 放 大 图 像,并 360 度 旋 转 重构出三维立体 模 型.通 过 能 量 衰 减 图 像 信 息,能 真实地反映出岩心内部的孔隙结构与相对密度大 小 [13].本 次 建 立 数 字 岩 心 模 型 主 要 包 含 四 部 分 :
随 着 数 字 化 技 术 的 发 展 ,数 字 岩 心 分 析 技 术 成 为 储 层 微 观 结 构 和 渗 流 特 征 研 究 的 重 要 手 段 ,该 技 术包含三维数字岩心建模和流动模拟技术[4].在 真 实岩心数字模型 基 础 上,模 拟 微 观 流 动 的 过 程、形 态 与 规 律 ,能 较 准 确 方 便 地 获 得 岩 石 的 微 观 渗 流 机 理.该方法可多次 重 复 实 验,弥 补 了 常 规 物 理 实 验 的 局 限 性 .将 数 字 岩 心 技 术 引 入 到 变 质 岩 裂 缝 储 层 基质储集 空 间、油 水 两 相 驱 替 和 吸 吮 过 程 模 拟 研 究,解决裂缝储层 基 质 渗 透 率 计 算,以 及 相 渗 曲 线 缺乏等难题.
第4期
徐 暋 静 等 :基 于 数 字 岩 心 的 变 质 岩 裂 缝 储 层 微 观 渗 流 机 理 研 究 ——— 以 JZ 油 田 潜 山 为 例
· 97 ·
micro灢fracturetypeandbedrock.Basedonthetwo灢phaseflowsimulation,therelativeper灢 meabilitycurvesofvariousmatricesareobtained,andthemicro灢seepagecharacteristicsofva灢 riousreservoirspacesamplesarequantitativelycharacterized.Theporestructureandphysi灢 calparametersofmatrixdescribedbydigitalcoresarebasicallyconsistentwiththeconven灢 tionalexperimentalresultsinthearea.Thisstudy hasachieveda breakthroughin under灢 standingthepermeabilityofmicro灢matrixincomplexburiedhillreservoirdevelopment,and providedamethodforsimilarmicro灢reservoirresearchpuzzles. Keywords:digitalcoretechnology;matrixreservoirspacetypes;microscopicseepagemecha灢 nism;numericalexperiment;relativepermeability
(1)图像 分 析 与 处 理.通 过 图 像 分 割 技 术 ,对 三 维微米级 CT 灰 度 图 像 进 行 降 噪 处 理 及 二 值 化 分 割,划分孔隙与颗粒基质等;(2)三维图像构建.提取 孔 隙图像并 进 行 三 相 分 隔;(3)三 维 可 视 化 处 理.按 灰 度区间将 不 同 密 度 的 各 成 分 分 割 开,直 观 显 示 各 组分的三维空间形态,并逐一提取并显示孔隙、裂隙 与 基质等;(4)多 级 尺 度 孔 隙 网 络 融 合 技 术.将 提 取 出 的纳米级 孔 隙 网 络 融 合 到 微 米 级 孔 隙 网 络 中,对 较细级次微小孔隙无法辨别的问题进行改进融合.
第 39 卷 暋 第 4 期 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 陕 西 科 技 大 学 学 报 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋Vol.39 No.4
暋2021年8月 暋暋暋暋暋暋暋暋 暋暋暋JournalofShaanxiUniversityofScience& Technology暋暋 暋暋暋暋暋Aug.2021
Studyonmicro灢porestructureandseepagemechanismof fracturedreservoirsbasedondigitalcore:Takingburiedhill
ofJZoilfieldasanexample
XUJing,WANG Peng灢fei,LIJun灢fei,LV Zuo灢bin,GAO Zhen灢nan
针 对 JZ 油 藏 潜 山 变 质 岩 储 层 微 观 渗 流 认 识 不 清的问题,选取三 口 井 不 同 岩 心 逐 级 扫 描,建 立 三 维 数 字 岩 心 模 型 ,提 取 真 实 孔 隙 网 络 模 型 进 行 多 相 渗流模拟,探索裂 缝 储 层 微 观 渗 流 机 理,为 油 藏 开 发决策提供基础.
* 暋 文 章 编 号 :2096灢398X(2021)04灢0096灢07
基于数字岩心的变质岩裂缝储层微观渗流 机理研究———以JZ 油田潜山为例
徐暋静,王鹏飞,李俊飞,吕坐彬,高振南
(中海石油(中国)有限公司 天津分公司,天津暋300459)
摘 暋 要 :潜 山 裂 缝 性 油 藏 微 观 基 质 储 集 空 间 类 型 及 渗 流 特 征 研 究 一 直 缺 乏 有 效 方 法 ,导 致 基 质 是否出油等关键问题认识不清.引入数 字 岩 心 技 术,利 用 CT 扫 描 和 立 体 成 像 技 术,建 立 不 同 尺 度 三 维 数 字 岩 心 模 型 ,提 取 孔 隙 、裂 隙 网 络 模 型 ,统 计 分 析 孔 隙 结 构 特 征 .并 通 过 基 于 分 子 动 力学的方法进行单相和油水两相渗流模拟,研究微 观 渗 流 规 律.通 过 对JZ 油 田 潜 山 多 个 岩 心 样 品 进 行 多 尺 度 数 字 岩 心 实 验 ,将 该 区 基 质 储 集 空 间 类 型 分 为 :溶 蚀 孔 隙 型 、溶 蚀 孔 洞 型 、微 裂 缝型和基岩四类;分别开展两相渗流模拟,得到各类 基 质 的 相 对 渗 透 率 曲 线,定 量 表 征 了 不 同 储 集 空 间 样 品 微 观 渗 流 特 征 .数 字 岩 心 描 述 的 基 质 孔 隙 结 构 、物 性 参 数 与 区 内 常 规 实 验 结 果 基 本 一 致 .实 现 了 复 杂 潜 山 油 藏 微 观 基 质 渗 流 特 征 认 识 的 突 破 ,为 类 似 微 观 储 层 研 究 难 题 提 供 方 法. 关 键 词 :数 字 岩 心 技 术 ;基 质 储 集 空 间 类 型 ;微 观 渗 流 机 理 ;数 值 实 验 ;相 对 渗 透 率 中 图 分 类 号 :TE349暋 暋 暋 暋 文 献 标 志 码 :A
(TianjinBranch,aLimited,Tianjin300459,China)
Abstract:Therehasbeenalackofeffectiveresearch methodsonreservoirspacetypesand seepagecharacteristicsofmicro matrixinburiedhillfracturedreservoirs,leadingtounclear understandingofthekeyissuessuchaswhetherthematrixcanproduceoilornot.Byintro灢 ducingthetechnologyofdigitalcore,whichuseCTscanningandstereoimagingtechnology, three灢dimensionaldigitalcore modelsofdifferentscalesareestablished,poreandfracture network modelsareextracted,andporestructurecharacteristicsareanalyzed.Onthisbasis, molecular灢levelsingle灢phaseandoil灢watertwo灢phaseflow seepagesimulationiscarriedout bymoleculardynamics method,andits micro灢seepagelawarestudied.Through multi灢scale digitalcoreexperimentsonseveralcoreinJZoilfieldburiedhill,the matrixreservoirspace typesinthisareacanbedividedintofourtypes:dissolutionporetype,dissolutioncavetype,
* 收稿日期:2021灢03灢28 基 金 项 目 :国 家 “十 三 五 暠科 技 重 大 专 项 项 目 (2016ZX05058灢001) 作 者 简 介 :徐 暋 静 (1987- ),女 ,云 南 曲 靖 人 ,工 程 师 ,硕 士 ,研 究 方 向 :油 气 储 层 表 征 、油 藏 数 值 模 拟
岩石物理微观数值模拟作为传统岩石物理实 验的有益补充,发挥着越 来 越 重 要 的 作 用[11].建 立 反映岩心 真 实 孔 隙 结 构 特 征,并 开 展 数 值 实 验 测 量,刻画精细的渗 流 特 征,成 为 微 观 储 层 研 究 的 有 效 方 法 .笔 者 采 用 物 理 实 验 法 开 展 变 质 岩 裂 缝 型 储 层微观渗流特征研究.X 射线 CT 扫描为在孔隙尺 度上研究岩石真实微观结 构提供了一种有效 工 具 . [12]
0暋 引 言
1暋 数 字 岩 心 三 维 模 型 的 构 建
近 些 年 来 ,潜 山 裂 缝 油 气 藏 已 逐 渐 成 为 国 内 外 石油地质专家寻找油气的 一个重要勘探开 发领 域[1灢3],发现的潜山变质岩裂缝油气储量逐 年 增 加. 潜山变质岩储层 非 均 质 性 强、孔 隙 结 构 复 杂,缺 乏 基质储渗认识,必 须 从 微 观 尺 度 着 手,研 究 微 观 渗 流机理,以指导油 气 田 开 发.然 而 变 质 岩 裂 缝 性 储 层 基 质 渗 透 率 低 ,且 受 岩 心 收 获 率 低 、破 损 严 重 、难 以取到代表性岩心等条件限制[4],裂缝储层微观 渗 流 机 理 一 直 是 业 界 难 题 .数 字 岩 心 技 术 作 为 新 兴 的 数 值 模 拟 方 法 ,已 逐 渐 在 岩 石 物 理 属 性 研 究 中 发 挥 重要的作用,不断 由 常 规 碎 屑 岩 储 层,逐 步 扩 展 到 页 岩、碳 酸 盐 岩 和 致 密 砂 岩 等 复 杂 储 层 研 究 . [4,5] 但对于复杂裂缝储层微观渗流机理研究仍然较少, 表 现 在 :一 是 目 前 多 用 于 储 层 的 数 字 岩 心 模 型 构 建 和 常 规 物 性 计 算 ,缺 乏 复 杂 变 质 岩 储 层 基 质 微 观 储 集空间的系统研 究;另 一 方 面,特 别 是 变 质 岩 裂 缝 储层基质相对渗透率定量研究方面还很缺乏.
数字岩心模型的构建是运用数字岩心技术开 展研究的基础.其 构 建 方 法 分 为 两 大 类:物 理 实 验 法和数值构建 法[6灢9].常 见 的 数 值 构 建 是 基 于 少 量 的岩心2D 图 像 资 料,通 过 数 值 模 拟 方 法,重 建 三 维岩心模型[10],数字化岩心 储 集 空 间 分 布 参 数.物 理 实 验 法 则 以 真 实 岩 样 为 基 础 ,应 用 高 分 辨 率 电 镜 进 行 全 方 位 立 体 扫 描 ,获 得 反 映 岩 石 真 实 结 构 形 态 的完整三维信息,具 有 真 实 性 和 代 表 性 的 优 势,且 适用于包含孔、洞、缝 的 复 杂 多 重 介 质 储 层 孔 隙 结 构特征分析.
X 射线 微 米 级 CT 是 利 用 锥 形 X 射 线 穿 透 物 体,通 过 不 同 倍 数 的 物 镜 放 大 图 像,并 360 度 旋 转 重构出三维立体 模 型.通 过 能 量 衰 减 图 像 信 息,能 真实地反映出岩心内部的孔隙结构与相对密度大 小 [13].本 次 建 立 数 字 岩 心 模 型 主 要 包 含 四 部 分 :
随 着 数 字 化 技 术 的 发 展 ,数 字 岩 心 分 析 技 术 成 为 储 层 微 观 结 构 和 渗 流 特 征 研 究 的 重 要 手 段 ,该 技 术包含三维数字岩心建模和流动模拟技术[4].在 真 实岩心数字模型 基 础 上,模 拟 微 观 流 动 的 过 程、形 态 与 规 律 ,能 较 准 确 方 便 地 获 得 岩 石 的 微 观 渗 流 机 理.该方法可多次 重 复 实 验,弥 补 了 常 规 物 理 实 验 的 局 限 性 .将 数 字 岩 心 技 术 引 入 到 变 质 岩 裂 缝 储 层 基质储集 空 间、油 水 两 相 驱 替 和 吸 吮 过 程 模 拟 研 究,解决裂缝储层 基 质 渗 透 率 计 算,以 及 相 渗 曲 线 缺乏等难题.
第4期
徐 暋 静 等 :基 于 数 字 岩 心 的 变 质 岩 裂 缝 储 层 微 观 渗 流 机 理 研 究 ——— 以 JZ 油 田 潜 山 为 例
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micro灢fracturetypeandbedrock.Basedonthetwo灢phaseflowsimulation,therelativeper灢 meabilitycurvesofvariousmatricesareobtained,andthemicro灢seepagecharacteristicsofva灢 riousreservoirspacesamplesarequantitativelycharacterized.Theporestructureandphysi灢 calparametersofmatrixdescribedbydigitalcoresarebasicallyconsistentwiththeconven灢 tionalexperimentalresultsinthearea.Thisstudy hasachieveda breakthroughin under灢 standingthepermeabilityofmicro灢matrixincomplexburiedhillreservoirdevelopment,and providedamethodforsimilarmicro灢reservoirresearchpuzzles. Keywords:digitalcoretechnology;matrixreservoirspacetypes;microscopicseepagemecha灢 nism;numericalexperiment;relativepermeability
(1)图像 分 析 与 处 理.通 过 图 像 分 割 技 术 ,对 三 维微米级 CT 灰 度 图 像 进 行 降 噪 处 理 及 二 值 化 分 割,划分孔隙与颗粒基质等;(2)三维图像构建.提取 孔 隙图像并 进 行 三 相 分 隔;(3)三 维 可 视 化 处 理.按 灰 度区间将 不 同 密 度 的 各 成 分 分 割 开,直 观 显 示 各 组分的三维空间形态,并逐一提取并显示孔隙、裂隙 与 基质等;(4)多 级 尺 度 孔 隙 网 络 融 合 技 术.将 提 取 出 的纳米级 孔 隙 网 络 融 合 到 微 米 级 孔 隙 网 络 中,对 较细级次微小孔隙无法辨别的问题进行改进融合.
第 39 卷 暋 第 4 期 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 陕 西 科 技 大 学 学 报 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋Vol.39 No.4
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Studyonmicro灢porestructureandseepagemechanismof fracturedreservoirsbasedondigitalcore:Takingburiedhill
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XUJing,WANG Peng灢fei,LIJun灢fei,LV Zuo灢bin,GAO Zhen灢nan
针 对 JZ 油 藏 潜 山 变 质 岩 储 层 微 观 渗 流 认 识 不 清的问题,选取三 口 井 不 同 岩 心 逐 级 扫 描,建 立 三 维 数 字 岩 心 模 型 ,提 取 真 实 孔 隙 网 络 模 型 进 行 多 相 渗流模拟,探索裂 缝 储 层 微 观 渗 流 机 理,为 油 藏 开 发决策提供基础.
* 暋 文 章 编 号 :2096灢398X(2021)04灢0096灢07
基于数字岩心的变质岩裂缝储层微观渗流 机理研究———以JZ 油田潜山为例
徐暋静,王鹏飞,李俊飞,吕坐彬,高振南
(中海石油(中国)有限公司 天津分公司,天津暋300459)
摘 暋 要 :潜 山 裂 缝 性 油 藏 微 观 基 质 储 集 空 间 类 型 及 渗 流 特 征 研 究 一 直 缺 乏 有 效 方 法 ,导 致 基 质 是否出油等关键问题认识不清.引入数 字 岩 心 技 术,利 用 CT 扫 描 和 立 体 成 像 技 术,建 立 不 同 尺 度 三 维 数 字 岩 心 模 型 ,提 取 孔 隙 、裂 隙 网 络 模 型 ,统 计 分 析 孔 隙 结 构 特 征 .并 通 过 基 于 分 子 动 力学的方法进行单相和油水两相渗流模拟,研究微 观 渗 流 规 律.通 过 对JZ 油 田 潜 山 多 个 岩 心 样 品 进 行 多 尺 度 数 字 岩 心 实 验 ,将 该 区 基 质 储 集 空 间 类 型 分 为 :溶 蚀 孔 隙 型 、溶 蚀 孔 洞 型 、微 裂 缝型和基岩四类;分别开展两相渗流模拟,得到各类 基 质 的 相 对 渗 透 率 曲 线,定 量 表 征 了 不 同 储 集 空 间 样 品 微 观 渗 流 特 征 .数 字 岩 心 描 述 的 基 质 孔 隙 结 构 、物 性 参 数 与 区 内 常 规 实 验 结 果 基 本 一 致 .实 现 了 复 杂 潜 山 油 藏 微 观 基 质 渗 流 特 征 认 识 的 突 破 ,为 类 似 微 观 储 层 研 究 难 题 提 供 方 法. 关 键 词 :数 字 岩 心 技 术 ;基 质 储 集 空 间 类 型 ;微 观 渗 流 机 理 ;数 值 实 验 ;相 对 渗 透 率 中 图 分 类 号 :TE349暋 暋 暋 暋 文 献 标 志 码 :A
(TianjinBranch,aLimited,Tianjin300459,China)
Abstract:Therehasbeenalackofeffectiveresearch methodsonreservoirspacetypesand seepagecharacteristicsofmicro matrixinburiedhillfracturedreservoirs,leadingtounclear understandingofthekeyissuessuchaswhetherthematrixcanproduceoilornot.Byintro灢 ducingthetechnologyofdigitalcore,whichuseCTscanningandstereoimagingtechnology, three灢dimensionaldigitalcore modelsofdifferentscalesareestablished,poreandfracture network modelsareextracted,andporestructurecharacteristicsareanalyzed.Onthisbasis, molecular灢levelsingle灢phaseandoil灢watertwo灢phaseflow seepagesimulationiscarriedout bymoleculardynamics method,andits micro灢seepagelawarestudied.Through multi灢scale digitalcoreexperimentsonseveralcoreinJZoilfieldburiedhill,the matrixreservoirspace typesinthisareacanbedividedintofourtypes:dissolutionporetype,dissolutioncavetype,
* 收稿日期:2021灢03灢28 基 金 项 目 :国 家 “十 三 五 暠科 技 重 大 专 项 项 目 (2016ZX05058灢001) 作 者 简 介 :徐 暋 静 (1987- ),女 ,云 南 曲 靖 人 ,工 程 师 ,硕 士 ,研 究 方 向 :油 气 储 层 表 征 、油 藏 数 值 模 拟
岩石物理微观数值模拟作为传统岩石物理实 验的有益补充,发挥着越 来 越 重 要 的 作 用[11].建 立 反映岩心 真 实 孔 隙 结 构 特 征,并 开 展 数 值 实 验 测 量,刻画精细的渗 流 特 征,成 为 微 观 储 层 研 究 的 有 效 方 法 .笔 者 采 用 物 理 实 验 法 开 展 变 质 岩 裂 缝 型 储 层微观渗流特征研究.X 射线 CT 扫描为在孔隙尺 度上研究岩石真实微观结 构提供了一种有效 工 具 . [12]
0暋 引 言
1暋 数 字 岩 心 三 维 模 型 的 构 建
近 些 年 来 ,潜 山 裂 缝 油 气 藏 已 逐 渐 成 为 国 内 外 石油地质专家寻找油气的 一个重要勘探开 发领 域[1灢3],发现的潜山变质岩裂缝油气储量逐 年 增 加. 潜山变质岩储层 非 均 质 性 强、孔 隙 结 构 复 杂,缺 乏 基质储渗认识,必 须 从 微 观 尺 度 着 手,研 究 微 观 渗 流机理,以指导油 气 田 开 发.然 而 变 质 岩 裂 缝 性 储 层 基 质 渗 透 率 低 ,且 受 岩 心 收 获 率 低 、破 损 严 重 、难 以取到代表性岩心等条件限制[4],裂缝储层微观 渗 流 机 理 一 直 是 业 界 难 题 .数 字 岩 心 技 术 作 为 新 兴 的 数 值 模 拟 方 法 ,已 逐 渐 在 岩 石 物 理 属 性 研 究 中 发 挥 重要的作用,不断 由 常 规 碎 屑 岩 储 层,逐 步 扩 展 到 页 岩、碳 酸 盐 岩 和 致 密 砂 岩 等 复 杂 储 层 研 究 . [4,5] 但对于复杂裂缝储层微观渗流机理研究仍然较少, 表 现 在 :一 是 目 前 多 用 于 储 层 的 数 字 岩 心 模 型 构 建 和 常 规 物 性 计 算 ,缺 乏 复 杂 变 质 岩 储 层 基 质 微 观 储 集空间的系统研 究;另 一 方 面,特 别 是 变 质 岩 裂 缝 储层基质相对渗透率定量研究方面还很缺乏.
数字岩心模型的构建是运用数字岩心技术开 展研究的基础.其 构 建 方 法 分 为 两 大 类:物 理 实 验 法和数值构建 法[6灢9].常 见 的 数 值 构 建 是 基 于 少 量 的岩心2D 图 像 资 料,通 过 数 值 模 拟 方 法,重 建 三 维岩心模型[10],数字化岩心 储 集 空 间 分 布 参 数.物 理 实 验 法 则 以 真 实 岩 样 为 基 础 ,应 用 高 分 辨 率 电 镜 进 行 全 方 位 立 体 扫 描 ,获 得 反 映 岩 石 真 实 结 构 形 态 的完整三维信息,具 有 真 实 性 和 代 表 性 的 优 势,且 适用于包含孔、洞、缝 的 复 杂 多 重 介 质 储 层 孔 隙 结 构特征分析.