高温高压条件下岩石电阻率数值模拟研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:qazmlp159753
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近年来,世界各地范围内高温高压油气藏勘探均取得了重大突破,一批温度可达150-250℃,压力为50-150MPa的大型高温高压油气田被发现,深层油气研究已经成为我国陆上油气勘探突破发现与规模增储的重要领域。基于储层电阻率特性的孔隙流体性质识别是储层评价的关键,高温高压条件下,岩石的微观孔隙结构和孔隙流体性质与地面常温常压条件下的性质差异较大,为提高深层油气储层评价的精度,需定量研究储层条件下的岩石电阻率特性。与室内岩石物理实验相比,数字岩石物理实验不仅可定量表征储层微观结构,还可突破实验室温压限制,数值模拟实验时间成本低。本论文采用数字岩石物理实验方法,模拟温度和压力对岩石电阻率特性的影响规律。首先,利用沉积过程法建立不同微观结构的三维数字岩心,包括单一矿物组分、多矿物组分和发育节理的模型。在三维数字岩心的基础上,分别通过有限单元法和离散单元法来求解在压力作用下数字岩心中各体素的应变,进而定量分析微观孔隙结构的变化规律;采用有限元方法计算应力作用下三维数字岩心的电阻率,分析温度和压力对岩石电阻率特性的影响规律,对提高深层油气饱和度评价具有重要的意义。通过本文的研究,得到如下结论。(1)采用离散元方法模拟数字岩心中的裂缝起裂和扩展过程,采用有限元方法模拟数字岩心中的应力分布,产生裂缝的位置与应力集中区域基本一致。两种数值模拟算法相互验证,说明采用数值模拟算法研究温度和压力对孔隙结构影响的可行性。与传统有限元方法相比,能真实刻画岩心中的大变形、裂缝产生等非线性行为。(2)数值模拟结果表明压力对孔隙结构具有重要的影响:(1)不存在节理和发育单节理数字岩心的模拟结果表明:不存在节理时微裂纹在端部较多,分布于整个试样;发育倾角50°的节理时,微裂纹主要分布于节理面附近,沿节理面的剪切滑移造成裂缝产生,破坏岩样;(2)单组分岩石破坏时,微裂纹沿施力方向向两端扩展;含有粘土的多组分三维数字岩心微裂纹起始于粘土位置,沿施力方向向两端扩展;(3)随着压力的增大,岩石的孔隙度逐渐降低,初始孔隙度的数值越大,岩石越疏松,孔隙度对压力越敏感。相同条件下,碳酸盐岩孔隙度变化值小于砂岩,粘土含量越高,岩石的孔隙度变化值越大;(4)相同压力下,温度对孔隙结构的影响并不明显。(3)电阻率数值模拟结果表明:(1)三维数字岩心的电阻率随着压力的增大而增大,主要原因是压力升高导致孔隙度降低;(2)随着压力的增大,岩石电阻率呈现明显的各向异性,水平方向电阻率明显高于竖直方向电阻率,孔隙结构分析结果说明由于压力的作用,岩石中产生的微裂缝主要沿竖直方向,竖直方向的孔隙连通性明显优于水平方向;(3)随着温度的升高,岩石电阻率会下降。这是由于温度的升高促进了溶液中离子的运动速度,进而增加岩石的电导率。
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