致密砂岩岩石物理模型研究.doc

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1、致密砂岩岩石物理模型研究致密砂岩油气作为非常规能源的一种，对世界常规能源的接替起到了至关重要的作用。其显著的特征是渗透率低（小于或等于0・lXl（Tuin2）、岩石压实紧密、微观储渗机理复杂。多数情况下，致密储层的胶结程度高，塑性大，岩屑含量及粘土含量相对多，常规的解释与评价方法很难揭示岩石的储集与渗流机理,并且现有的岩石物理解释模型也难以精细的表征其微观特征，表征物性特征的参数同样也不仅仅为孔、渗的数值大小，因此对于致密砂岩，基于岩石微观孔隙结构参数的表征是对物性进行播述的重要内容。但在致密砂岩储层中如何明确裂缝的形成过程并把它表征出来一直是一个难点。在致密砂岩形成

2、过程中，成岩作用对其影响最大。在成岩作用过程屮，压实作用和胶结作用较大幅度地降低了储层的孔隙度和渗透率，粘上等矿物的充填也是渗透率降低的重要原因。致密砂岩储层复杂的地质特征使得储层的渗流特征、弹性及物性特征有别于常规砂岩储层，加之极强的菲均质性，使得致密砂岩岩石物理分析研究具有很大的挑战性，常规的孔隙度、渗透率以及饱和度等公式适用性差，利用测井手段识别致密砂岩屮的气层特别困难、精确评估致密砂岩储层难度大。对此许多学者进行了岩石物理分析及建模方法、测井评价、储层横向预测，以及在开发过程中利用微地震、时移地震等进行储层动态监测的研究。有效的对岩石物理模型进行研究，能够合理

3、地对储层含油气性进行预测。1、致密砂岩储层特征在常规砂岩储层中，有效孔隙度通常只比总孔隙度稍低，然而如图3-1所示（蓝色部分为容纳气体的孔隙空间），致密砂岩储层屮，强烈的成岩作用导致有效孔隙度值比总孔隙度要小很多。伴着成岩作用的发生，致密砂岩得原生孔隙结构发牛重大改变，平均孔隙育径减小，弯曲度加大，不连通孔隙增多，于是岩石的孔隙类型和孔隙微结构变得十分复杂。（a）（a）图1两组砂岩薄片（引自G.C.Naik）（a）常规砂岩储层薄片；（b）致密砂岩气藏薄片致密砂岩的储集孔隙由岩石骨架颗粒之间的原牛孔隙和包含溶蚀孔隙、晶间微孔、裂隙孔隙的次生孔隙构成。晶间微孔形成于由胶结

4、物次生加大生成的孤立孔隙，主要与泥质及粘土有关；而裂缝孔隙度则多形成于岩石的微裂隙。粒间孔隙、溶蚀孔隙与微裂缝构成了致密砂岩储集空间的主要组合类型。总Z,次生溶蚀孔隙是致密砂岩主要的储集空间。裂缝既是致密砂岩中流体运移的主要通道,也是主要的油气储集空间。因为油气藏的分布被裂缝控制，所以裂缝是硏究致密砂岩油气藏开发方案的关键内容。按规模可将低渗透砂岩储层中的裂缝分为宏观裂缝和微观裂缝两种类型。与宏观裂隙相比，开度与孔吼处于同一数量级的微观裂隙的渗流作用虽较Z不及，但也极大的改善了致密砂岩储层的孔隙结构，提高了其整体性能。微观裂隙制约着宏观裂缝的形成与发展，因此研究其分布

5、特征与发育规律对特低渗透致密砂岩储层的储渗具有重要意义。2、岩石物理模型分析研究岩石是由固体岩石骨架和流动孔隙流体组成的多相介质，其有效弹性性质常用以下4个等效弹性参数来描述：基质模量、干岩石骨架模量、孔隙流体模量和环境因素（包括压力、温度、声波频率等）.岩石物理理论模型旨在建立这些模量之间相互关系，并在一定的假设条件下对实际储层进行简化，以便定量分析不同储层物性参数（孔隙度、饱和度等）与有效弹性性质之间的关系.岩石物理理论模型可以分为有效介质模型理论和波传播理论两大类有效介质模量理论是根据各种几何平均物理模型，在已知组成岩石各相的相对含量、弹性模量以及各相在岩石介质

6、中分布特征条件下，以适当方式定量求取岩石的等效弹性模量，从而进一步求出弹性波的速度和衰减。对于多孔岩石介质，有效介质模量理论的关键是确定适合介质成分的混合模型，以下是常用的几种有效介质模量理论模型：1)Voigt-Reuss-Ilill(V-R-I1)模量模型在已知组成岩石介质各相的相对含量以及弹性模量的情况下，分别利用同应变状态、同应力状态估算岩石介质有效弹性模量的Voigt±限、Reuss下限，利用两者的算术平均计算岩石的有效弹性模量。这种平均并没有任何理论的基础和物理含义。该模型比较适合于计算矿物成分的有效体积模量及可能的最大上下限；不适于求取岩石的总体积模量、

7、剪切模量和气饱和岩石的情况。2)Hashin-Shtrikman模量模型在已知岩石矿物和孔隙流体的弹性模量及孔隙度的情况下，Hashin-Shtrikman模型能精确地计算出多孔流体饱和岩石模量的取值范圉。其上、下限的分离程度取决于组成矿物弹性性质的差异(均为固体矿物颗粒吋，上下限分离很小；如有流体存在吋，则上下限分离较大)。3)Wood模量模型首先利用Reuss下限计算混合物平均体积模量，再利用其与密度的比值估算速度。该模型比较适用于计算孔隙混合流体的有效体枳模量,或者浅海沉积物的有效体积模量(浅海沉积物基本为悬浮状态)。4)Kuster-Toks