微观表征与建模

1、2020/8/10,储层表征与建模,储层微观表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,微观表征与建模概述 成岩作用 储层岩石骨架与孔喉网络 粘土矿物表征 微观渗流参数表征 微观剩余油分布模式,2020/8/10,储层表征与建模,一、微观表征与建模概述,2020/8/10,储层表征与建模,微观表征与建模的研究目的意义 微观表征与建模的研究内容 微观表征与建模的研究方法 微观表征与建模的研究流程 微观表征与建模的重点和难点,2020/8/10,储层表征与建模,1、微观表征与建模的研究目的意义 宏观参数变化是由微观参数 大量的油田开发实践证实，长期注水开发的油田，注入水对地下储层进行多种方式的

2、动力地质作用，这些油藏动力地质作用对储层的改造和破坏是在不停的演变中，从而致使储层骨架、孔喉网络、粘土矿物、渗流参数和流体性质等各种参数也是在不断地变化的。这种变化造成地下储层结构和储层性质都发生复杂的变化，从而也致使特高含水期剩余油宏观和微观形成分布进一步复杂化。 微观参数研究是储层参数变化规律研究的重要内容之一，这方面的研究始终是储层研究的热点和难点。,2020/8/10,储层表征与建模,2、微观表征与建模的研究内容 主要研究内容： 微观参数的求取方法和技术的研究 微观因素的形成机制和分布规律的研究 微观参数的演化机理研究 微观表征参数优选 微观表征与建模的方法 微观与宏观参数的关系 微观

3、参数变化与微观剩余油分布的关系,2020/8/10,储层表征与建模,3、微观表征与建模的研究方法,实验室分析方法 物理模拟方法 数学模拟方法 油藏工程研究方法 综合研究方法,2020/8/10,储层表征与建模,4、微观表征与建模的重点和难点 微观参数众多，如何挑选最具代表性的参数 微观参数获取困难，目前主要依靠岩心进行各种分析化验来获得，应拓宽微观参数的获取途径，使得其规律能够反映地下储层变化规律。 微观参数的分辨率相差悬殊 如何使得微观参数的研究和表征与宏观参数的表征相结合，只有微观与宏观相结合，才能使微观表征直接应用于生产。 微观参数的表征和建模方法,2020/8/10,储层表征与建模,二

4、、成岩作用,2020/8/10,储层表征与建模,成岩作用概念 成岩作用类型 成岩阶段划分,2020/8/10,储层表征与建模,1、成岩作用概念,沉积岩沉积埋藏后直到变质作用以前的漫长地质历史中所经历的物理、化学和生物作用统称成岩作用。 通过分析各阶段成岩作用所引起的储层矿物、胶结、结构的变化，了解岩石孔隙及孔隙结构的变化，揭示储层的成岩作用类型和特征、成岩强度、成岩序列、成岩阶段等。,2020/8/10,储层表征与建模,2、成岩作用类型,成岩作用包括： 压实作用 溶解作用 胶结作用 交代作用 重结晶作用 充填作用 破碎作用等,2020/8/10,储层表征与建模,由初始的点接触变为点-线接触甚至

5、线-凹凸接触,压实作用下出现波状消光晶体弯曲变形、定向排列，发生膝折，甚或出现围绕颗粒呈旋转状分布特点,机械压实作用 颗粒紧密，软组分挤入孔隙，水分排出，渗透性变差,2020/8/10,储层表征与建模,破裂颗粒,颗粒被压定向排列,2020/8/10,储层表征与建模,化学压实作用 颗粒接触点的晶格变形和溶解，形成压溶加大边,石英加大,2020/8/10,储层表征与建模,胶结作用 矿物在孔隙中沉淀并固结为岩石,方解石胶结,硬石膏胶结,2020/8/10,储层表征与建模,溶解作用 流体对矿物进行溶解,港湾状,2020/8/10,储层表征与建模,交代作用 一种矿物被另一种矿物所置换,方解石大面积交代粘

6、土,颗粒边缘交代,2020/8/10,储层表征与建模,重结晶作用,2020/8/10,储层表征与建模,破裂作用,2020/8/10,储层表征与建模,充填作用,2020/8/10,储层表征与建模,3、成岩作用分析鉴定方法,储集岩的分析鉴定方法 铸体薄片：矿物组成、孔隙成因鉴别、孔隙产状描述等 阴极发光：矿物世代关系、自生矿物识别及成因 扫描电镜及能谱测量：孔隙产状、类型、形态、连通性 孔喉比、自生矿物、元素分析、粘土矿物 X衍射：粘土矿物相对含量 电子探针：元素组成 包裹体测量 同位素分析,2020/8/10,储层表征与建模,泥质岩的分析鉴定 X衍射：粘土矿物含量及矿物混层比 热解分析：矿物最大

7、热峰 镜质体反射率：有机岩成熟度,2020/8/10,储层表征与建模,4、成岩阶段划分,划分依据: 自生矿物分布、形成顺序及自生矿物中包裹体的均一化温度 粘土矿物组合及伊利石蒙脱石混层粘土矿物的转化 储层岩石结构、物理性质变化及孔隙带划分 有机质成熟度 古温度 类型: 早成岩期：A、B 晚成岩期：A、B、C,2020/8/10,储层表征与建模,三、储层岩石骨架与孔喉网络,2020/8/10,储层表征与建模,(1)、骨架支撑方式 支撑方式是影响储层非均质性重要微观参数之一。颗粒支撑方式直接影响储层孔喉形态、孔喉连通程度。 点接触、线接触、面接触。,骨架颗粒支撑方式示意图 A处示点接触，B处示线接

8、触,1、储层骨架场,2020/8/10,储层表征与建模,(2)、研究手段 铸体薄片、扫描电镜、CT等 (3)、储层骨架的非均质性 碎屑岩储层中，碎屑颗粒的大小、磨园度、分选等结构特征是影响储层骨架非均质性的重要原因。 储层骨架的非均质性对储层宏观非均质性有很大影响。 胜坨油田12层两口井25块样品统计： 含砾和粗砂占35-45的部位，孔隙度为26.7-35.5%，一般31， 含砾石及粗砂仅占1.5-2.5%或只有中砂以下的粒级段，孔隙度3234.6%，一般33%。 故大颗粒组成的层段并不是孔隙度好的层段，相反在相同的沉积条件下颗粒较细孔隙度反而较高。说明骨架颗粒大小、分选与孔隙度有一定的关系。

9、,2020/8/10,储层表征与建模,(4)、储层骨架的演化,2020/8/10,储层表征与建模,高含水阶段,颗粒呈浮游状态,2020/8/10,储层表征与建模,特高含水阶段,颗粒呈漂浮状态,2020/8/10,储层表征与建模,河流相储层的骨架变化明显,初期,中期,高含水期,特高含水期,2020/8/10,储层表征与建模,点线接触,点线接触 部分分离,点线接触 大部分分离,颗粒游离 呈“漂浮状”,初 中高 特高,储层骨架颗粒接触关系变化示意图,2020/8/10,储层表征与建模,(5)、颗粒表面污染程度 在长期的风化过程中矿物颗粒表面光滑程度变差，因此易受原油污染。开发过程中颗粒表面清洁程度变

10、好。,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,2、孔喉网络场 孔腔与喉道是地下储集层中能储集油、气、水的空间，任何一种储层都需具有此空间。孔指的是有一定体积的孔洞，一般为比较大的空间；喉是指比孔细窄的孔道，一般为孔与孔之间的通道，是颗粒与颗粒之间的狭窄的部分。 孔隙和喉道的类型、几何形态、大小和分布，及孔隙与喉道的配置关系是影响储集层的储集能力和渗流特征的主要因素。,2020/8/10,储层表征与建模,(1)、孔隙类型 按孔隙与骨架支撑关系可分为粒间孔隙、粒内孔隙。 按孔隙的成因可分为： 原生孔隙：主要是原生粒间孔隙，是指在成岩演化过程中由于正常压实及胶结作用，

11、孔隙空间减少，但骨架颗粒之间未受到明显溶解作用的一种孔隙。它随埋深增加由于压实作用和胶结作用而迅速减少。 次生孔隙：是由淋滤作用、溶解作用、交代作用等成岩作用所形成的孔隙及构造作用形成的裂隙。,2020/8/10,储层表征与建模,按成因可分为： 破裂形成的孔隙：包括所有岩石及其组分受应力作用而形成的裂隙。 收缩孔隙：含水矿物在脱水或重结晶过程中形成的孔隙。这类孔隙类型比较少见。 沉积物溶解产生的孔隙：可溶性颗粒和可溶性基质的选择溶解而生成的孔隙。 自生胶结物溶解产生的孔隙。 自生交代矿物溶解产生的孔隙。,2020/8/10,储层表征与建模,伸长孔 孔隙长度超过颗粒长轴长度,收缩孔 泥质胶结粉砂

12、岩，泥基质脱水,2020/8/10,储层表征与建模,长石溶孔,2020/8/10,储层表征与建模,按结构可分为： 粒间孔隙结构：粒间胶结物、交代物或杂基溶解所形成的孔隙，其标志是颗粒边缘溶解现象。 特大孔隙结构：碎屑颗粒和胶结物同时溶解，原生粒间孔增大而形成。 组分内孔隙结构：颗粒内、胶结物内、杂基内及交代物内部分溶解形成的孔隙和自生矿物晶间孔隙 裂隙孔隙结构：岩石裂隙、颗粒内裂隙,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,(2)、喉道类型 缩颈喉道：孔喉难区分，把孔隙缩小的部分作为喉道，孔喉直径比接近1。常见于颗粒支撑及无胶结物的岩石。 收缩喉道：孔隙大而喉道小

13、，孔喉直径比很大，渗透性差。颗粒支撑、接触支撑的岩石。 片状或弯曲状喉道：孔隙小且喉道极细线接触、凹凸接触的岩石。 管束状喉道：微孔隙既是孔隙又是喉道杂基支撑、基底式和孔隙式胶结的岩石。,2020/8/10,储层表征与建模,油田开发过程中地下储层的孔喉网络是不断变化的。,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,孔壁周边的变化,2020/8/10,储层表征与建模,地层微粒 储层中一些粒径小于0.05或0.04mm的矿物颗粒。,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,(3)、研究孔喉网络的参数,表征

14、孔喉分布特征的基本参数： 最大连通喉道半径 孔喉中值：非润湿相饱和度50%对应的喉道半径，反映孔喉大小分布趋势 喉道平均值：反映孔喉分布的集中程度 峰值喉道半径 最大非流动喉道半径：渗透率贡献趋近于零时的喉道半径,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,反映孔喉大小及分布的图件： 孔隙喉道的柱状频率直方图 孔隙喉道的频率分布曲线及累计频率分布曲线 孔隙喉道的体积分布曲线及分布函数曲线,2020/8/10,储层表征与建模,反映喉道分选程度的参数： 标准偏差：喉道大小的分选程度，越小越好（分选系数） 变异系数：喉道大小的相对均匀程度，越小越均匀均质系数：每个喉道半径

15、与最大连通喉道半径偏离程度的总和01，越接近1越均匀 喉道分布歪度：偏离平均值的程度（偏态） 喉道分布峰态：喉道频率曲线的陡峭程度,2020/8/10,储层表征与建模,反映孔喉连通性及控制流体运动特征的参数： 孔喉配位数：连接孔隙的平均喉道个数 孔喉配位数=统计喉道数/统计孔隙数 孔喉比：平均孔隙直径与平均喉道直径的比值 退出效率：限定压力范围内，从 最大注入压力降至最小压力时， 从岩样中退出的汞体积占降压前 总体积的百分比。,2020/8/10,储层表征与建模,(4)、研究孔喉网络的方法 薄片法：确定面孔率、孔隙大小及分布、平均孔隙直径及孔喉比、孔隙配位数及喉道类型 压汞法：计算最大孔喉半径

16、、孔喉半径中值、均值、孔喉分选系数、歪度、峰度、变异系数、均质系数、退出效率 图象分析法：面孔率、等效半径、比表面、分选系数、均质系数、孔喉比、配位数、宽长比,2020/8/10,储层表征与建模,四、粘土矿物表征,2020/8/10,储层表征与建模,(1)、粘土矿物成分及含量变化,2020/8/10,储层表征与建模,初期 片状结晶集合体,(2)、粘土矿物的形态和产状变化 高岭石产状变化,2020/8/10,储层表征与建模,伊利石产状变化,2020/8/10,储层表征与建模,(3)、储层潜在敏感性研究,储层潜在敏感性研究是指储层中的自生矿物与原始油层中的流体通常处于平衡状态，当不同流体进入时，原

17、始平衡会遭受破坏。由于进入的流体与原储层矿物及流体不匹配导致渗流能力下降。可分为五类：,2020/8/10,储层表征与建模,速敏性：指因流体流动速度变化引起地层微粒移动堵塞喉道，导致地层渗透性下降的现象。 速敏性强弱用岩样渗透率损害率表示,评价指标 强速敏Dk0.7 中等偏强速敏0.5Dk0.7 中等偏弱速敏0.3Dk0.5 弱速敏0.05Dk0.3 无速敏Dk0.05,2020/8/10,储层表征与建模,水敏性：地层中的粘土矿物在接触低盐度流体时可能产生水化膨胀，降低地层的渗透性的现象。 水敏性强弱用水敏指数评价,水敏评价指标 极强水敏Iw0.9 强水敏0.7 Iw 0.9 中等偏强水敏0.

18、5 Iw 0.7 中等偏弱水敏0.3 Iw 0.5 弱水敏0.05 Iw 0.3 无水敏 Iw 0.05,2020/8/10,储层表征与建模,酸敏性：酸液进入储层后与酸敏性矿物及流体发生反应产生沉淀或释放颗粒，导致储层渗透性下降的现象。 酸敏强弱用流动酸敏指数评价,酸敏评价指标 强酸敏0.7 In 中等酸敏0.3 In 0.7 弱酸敏0.05 In 0.3 无酸敏 In 0.05,2020/8/10,储层表征与建模,盐敏性：盐液进入储层后，由于粘土矿物的水化、膨胀导致渗透性下降的现象。 盐敏性强弱采用临界盐度(Sc)来评价 即岩样渗透率随注入流体盐度下降开始大幅度下降对应的盐度,标准盐水评价指

19、标 极强盐敏 Sc30000 强盐敏 Sc10000 中等偏强盐敏 Sc5000 中等盐敏 中等偏弱盐敏 Sc2500 弱盐敏 Sc1000 无盐敏 Iw 0.05,NaCl盐水评价指标 极强盐敏 Sc100000 强盐敏 Sc40000 中等偏强盐敏 Sc20000 中等盐敏 中等偏弱盐敏 Sc10000 弱盐敏 Sc5000 无盐敏 Iw 0.05,2020/8/10,储层表征与建模,碱敏性：碱液进入地层后与碱敏性矿物及流体发生反应导致地层渗透性下降的现象。 碱敏性强弱采用碱敏指标来评价,碱敏评价指标 强碱敏0.7 Ib 中碱酸敏0.3 Ib 0.7 弱碱敏0.05 Ib 0.3 无碱敏

20、Ib 0.05,2020/8/10,储层表征与建模,五、储层微观渗流参数表征,2020/8/10,储层表征与建模,油藏渗流参数是影响剩余油分布的重要因素，而渗流参数是随着油田注水开发发生变化。渗流参数表征的主要研究内容是研究油藏渗流参数的变化规律和变化机理，并探讨油藏渗流参数的变化与剩余油分布的关系。 资料来源：润湿性分析、毛管压力、图象分析、生产资料,2020/8/10,储层表征与建模,1、储层渗流参数的获取 (1)、润湿性 指的是油水对岩样颗粒表面亲润的程度。 目前常用方法是自吸流动驱替法。原理是在毛管压力作用下，润湿流体具有自发吸入岩石孔隙中并排驱其中非润湿流体的特性。通过测量并比较油藏

21、岩石在残余油状态(或束缚水状态)下，毛细管自吸水(或自吸油)的数量和注水驱替排油量(或注油驱替排水量)，可以定性判别油藏岩石对油(水)的润湿性。,2020/8/10,储层表征与建模,Ww水润湿指数，无因次，小数； Wo油润湿指数，无因次，小数； Qo1岩样自吸水排油量，ml； Qw1岩样自吸油排水量，ml； Qo2岩样水驱排油量，ml； Qw2岩样油驱排水量，ml； I相对润湿指数，无因次，小数。,2020/8/10,储层表征与建模,(2)、孔喉参数的获取 测定微观渗流场中定量-半定量孔喉参数可以弥补偏光显微镜下薄片鉴定孔喉网络参数的不足部分，可更准确地确定孔喉大小、形态、连通程度等各项参数，

22、以判断孔喉的非均质性。 A、铸体薄片图象分析测量 孔隙半径,平均孔隙半径,比表面,2020/8/10,储层表征与建模,形状因子,孔喉比,平均孔喉比,均质系数,孔隙半径分选系数,平均孔隙配位数,2020/8/10,储层表征与建模,B、毛管压力曲线换算孔喉参数,a. 排驱压力PD：表示非润湿相开始进入岩石孔隙的启动压力，即在岩石最大的连通孔隙喉道中建立起一个连续流动所需的最小压力。一般把从毛管压力曲线拐点以后的平坦段作切线与纵坐标相交所得的数值为排驱压力。 b. 最大连通孔喉半径Rmax：在排驱压力下非润湿相进入岩石的孔喉半径。,2020/8/10,储层表征与建模,c. 汞饱和度50时的压力P50

23、：非润湿相饱和度为50%时相应的毛管压力。 e. 汞饱和度数50时的孔喉半径R50： f. 平均孔喉半径RP：,g. 平均喉道半径RF：,h. 相对分选系数Dr：,2020/8/10,储层表征与建模,i. 均质系数a：,j. 退汞效率WE：,k. 结构系数p:,l. 特征结构系数 m. 岩性系数F：,2020/8/10,储层表征与建模,(3)、油水相对渗透率的测定 油水相对渗透率测定的方法有稳态法和非稳态法。稳态法适用于测定空气渗透率范围为(501000)10-3m2的圆柱状岩样的油水相对渗透率；非稳态法适用于测定空气渗透率大于510-3m2的圆柱状岩样的油水相对渗透率。,2020/8/10,

24、储层表征与建模,(4)、参数优选 a、能反映渗流场中一个或多个方面的孔喉、毛管网络因子表征特性的。 b、有一套成熟的能表达渗流场某一特征参数的数学表达式。 c、试验、实验要求不特殊复杂，便于测定所取的参数。,2020/8/10,储层表征与建模,2、渗流参数变化规律 (1)、润湿性变化,2020/8/10,储层表征与建模,(2)、孔隙特征变化,2020/8/10,储层表征与建模,(3)、孔喉参数变化,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,六、微观剩余油分布

25、模式,2020/8/10,储层表征与建模,微观剩余油分布类型 微观剩余油控制因素 微观剩余油形成机制,2020/8/10,储层表征与建模,1、微观剩余油分布类型,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,2020/8/10,储层表征与建模,2、微观剩余油控制因素 (1)储层润湿性是控制微观剩余油形成和分布的主要因素,A：水环状，油渠道流动（初含水阶段） B：水、油渠道流动（中高含水阶段） C：水、渠道流动，油、斑块状、孤滴状(特高含水阶段) 亲水岩石中油水分布示意图,2020/8/10,储层表征与建模,亲油的储层，油则为润湿相，水为非润湿相而取道于孔喉网络较大的连通性好的孔喉,继续注水，水则逐渐驱入小孔喉