基于数字化方法的微裂缝特征研究

论文摘要

随着石油勘探和开发技术的不断提高,裂缝性油气藏在油气储量中的比例逐年地增加,且效益好的油田大多数都是裂缝性油气藏(天然、人工)。所以,正确认识和评价地层中的裂缝对于油气田的钻井和开发都具有重要意义。前人对裂缝微观形态特征的研究做了一些工作,由于没有定量化的方法,研究人员只能用裂缝壁面的粗糙度等定性的方法或试验方法来间接分析裂缝的导流能力及其闭合规律。因此所得结果准确性和可靠性都不高。本文从裂缝壁面微观形态入手,通过裂缝壁面形态以及岩石力学物理参数建立模型定量地反映裂缝的力学特征和流动特征,这样就能对裂缝性油气藏的开采做出更符合实际生产的动态预测。本文在前人研究的基础上,总结了岩石裂缝微观特征研究主要内容、岩石裂缝表面形态的测量方法和描述方法,在此基础上提出了基于三维激光扫描仪的裂缝微观特征研究的数字化方法,在本团队前人研究基础上沿用吻合度的概念定量描述裂缝两壁面的接触特征,并具体介绍了数字化方法的实现过程和应用范围。对比分析了裂缝壁面微观形态数字化分析方法与常规裂缝微观特征研究方法,总结了常规方法存在的局限性。在四组岩心扫描数据和数字化图形(裂缝壁面间距柱状图、裂缝壁面等高线图)的基础上,利用岩石力学特性建立起了岩石裂缝闭合模型和岩石裂缝内流体流动模型。并进行了四组岩板加载闭合实验和四块岩心的驱替实验,分析总结了实验结果,并对比了模型的预测值和实验的实测值,误差较为理想,在15%以内,分析了误差产生的原因,考虑到实验条件模型预测效果较为理想。对比其它方法的评价效果,基于数字化方法的微观裂缝模型能较好地分析与量化预测裂缝的微观特征,从而为裂缝性岩心的评价和裂缝性油藏的开发评价提供了一种新的思路和定量化评价方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题的依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 发展趋势
• 1.3 研究内容及技术思路
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术思路
• 1.4 完成工作量及主要成果认识
• 第2章 岩石裂缝微观特征研究概述
• 2.1 岩石裂缝特征研究的主要内容
• 2.2 岩石裂缝表面形态描述
• 2.2.1 表面形态的测量方法
• 2.2.2 表面形态的描述方法
• 2.3 岩石裂缝微观特征研究的难点
• 2.4 岩石裂缝微观特征常规研究方法的不足
• 第3章 裂缝壁面微观形态数字化方法
• 3.1 裂缝壁面吻合度
• 3.1.1 吻合度与裂缝微观特征的关系
• 3.1.2 吻合度的主要影响因素
• 3.2 激光三维扫描测量系统
• 3.2.1 激光三维扫描系统原理
• 3.2.2 扫描系统主要技术参数
• 3.2.3 三维激光扫描仪操作步骤
• 3.3 数字化方法的实现过程
• 3.4 数字化方法的应用
• 3.4.1 裂缝导流能力与闭合规律研究
• 3.4.2 酸蚀裂缝导流能力研究
• 3.4.3 酸岩反应速度对导流能力的影响研究
• 3.5 裂缝壁面微观形态数字化方法小结
• 第4章 基于数字化方法的微观裂缝模型
• 4.1 岩石裂缝微观模型推导思路
• 4.2 岩样初始数字化结果
• 4.3 模型的推导
• 4.3.1 裂缝闭合模型
• 4.3.2 裂缝渗流能力预测模型
• 4.4 基于数字化方法的微观裂缝模型小结
• 第5章 模型验证与各类方法的对比分析
• 5.1 微观裂缝模型的验证
• 5.1.1 裂缝闭合量的验证
• 5.1.1.1 实验方法与过程
• 5.1.1.2 实验结果与讨论
• 5.1.1.3 模型预测与实验结果对比分析
• 5.1.2 裂缝渗透率的验证
• 5.1.2.1 实验方法与过程
• 5.1.2.2 实验结果与讨论
• 5.1.2.3 模型预测与实验结果对比分析
• 5.2 微观模型与各类方法的对比
• 5.3 模型验证与各类方法的对比分析小结
• 结论及建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果