基于数字岩心的天然气储层岩石声电特性数值模拟研究
基于数字岩心的天然气储层岩石声电特性数值模拟研究【摘要】:数字岩心技术作为新兴的数值模拟方法,已逐渐在岩石物理特性研究中发挥重要的作用。利用该数值模拟方法研究微观因素对天然气储层岩
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P618.13
【目录】:
- 摘要4-6
- Abstract6-9
- 创新点摘要9-14
- 第一章 绪论14-26
- 1.1 课题研究的目的和意义14-15
- 1.2 数字岩心技术15-17
- 1.3 数字岩心建模技术及现状17-21
- 1.3.1 物理实验方法建立三维数字岩心17-18
- 1.3.2 数值重建方法建立三维数字岩心18-21
- 1.4 岩石物理数值模拟研究进展21-23
- 1.4.1 岩石弹性数值模拟的研究现状22-23
- 1.4.2 岩石电性数值模拟的研究现状23
- 1.5 论文的研究内容与研究目标23-25
- 1.6 论文的总体结构25-26
- 第二章 天然气的物理特性及天然气储层特征26-44
- 2.1 天然气的物理性质及分类26-33
- 2.1.1 天然气的物理性质26-31
- 2.1.2 天然气的分类31-33
- 2.2 天然气和石油的物性及储盖层差异33-39
- 2.2.1 天然气的扩散及其影响34-35
- 2.2.2 天然气在水中的溶解35-37
- 2.2.3 天然气在地层中所受到的动力和阻力37-38
- 2.2.4 天然气和石油的储盖层差异38-39
- 2.3 天然气储层岩石电性研究的必要性39-43
- 2.3.1 地层水的导电性40-41
- 2.3.2 润湿性41-42
- 2.3.3 表面张力42-43
- 2.3.4 孔隙尺寸及连通性43
- 2.4 本章小结43-44
- 第三章 数字岩心建模及格子玻尔兹曼方法研究44-73
- 3.1 X 射线 CT 建立三维数字岩心的方法44-52
- 3.1.1 X 射线 CT 扫描获取投影数据的基本原理45-46
- 3.1.2 CT 投影数据构建图像的方法46-47
- 3.1.3 CT 图像构建三维数字岩心的方法47-49
- 3.1.4 代表元体积(REV)分析49-52
- 3.2 过程模拟建立三维数字岩心的方法52-56
- 3.2.1 沉积过程模拟53-55
- 3.2.2 压实过程模拟55-56
- 3.2.3 成岩过程模拟56
- 3.3 格子玻尔兹曼方法56-71
- 3.3.1 格子玻尔兹曼方法介绍56-57
- 3.3.2 单相格子玻尔兹曼模型57-63
- 3.3.3 气液两相格子玻尔兹曼模型63-71
- 3.4 本章小结71-73
- 第四章 天然气储层岩石声学特性数值模拟研究73-120
- 4.1 弹性力学的基本知识73-75
- 4.2 有限元法计算岩石的弹性模量75-85
- 4.2.1 数字岩心中单元划分和结点编号76-77
- 4.2.2 有限元方法计算有效弹性模量77-85
- 4.3 气层岩石声学特性模拟算法验证85-92
- 4.3.1 基本的理论模型86-88
- 4.3.2 数值模拟结果与理论、实验结果比较分析88-92
- 4.4 微观因素对气层岩石声学特性的影响92-112
- 4.4.1 颗粒尺寸对气层岩石弹性性质的影响93-97
- 4.4.2 颗粒分选性对气层岩石弹性性质的影响97-99
- 4.4.3 成岩作用对气层岩石弹性特性的影响99-103
- 4.4.4 气饱和度对气层岩石弹性性质的影响103-106
- 4.4.5 气油比对气层岩石弹性性质的影响106-109
- 4.4.6 气体比重对气层岩石弹性性质的影响109-112
- 4.5 气层岩石的各向异性研究112-118
- 4.5.1 各向异性数字岩心建立及模拟算法实现113-115
- 4.5.2 各向异性 Gassmann 理论115-116
- 4.5.3 流体性质对含裂缝岩石弹性参数的影响116-118
- 4.6 本章小结118-120
- 第五章 天然气储层岩石电学特性数值模拟研究120-138
- 5.1 有限元方法计算三维数字岩心的电导率120-124
- 5.1.1 有限元方法的实现120-122
- 5.1.2 数值模拟算法验证122-124
- 5.2 微观因素对天然气储层岩石电性影响规律研究124-135
- 5.2.1 粒径尺寸对气层岩石电性的影响124-126
- 5.2.2 连通性对气层岩石电性的影响126-127
- 5.2.3 润湿性对气层岩石电性的影响127-130
- 5.2.4 水膜厚度对气层岩石电性的影响130-131
- 5.2.5 天然气溶解性对气层岩石电性的影响131-133
- 5.2.6 地层水矿化度对气层岩石电性的影响133-134
- 5.2.7 典型天然气储层和油层电阻率比较134-135
- 5.3 本章小结135-138
- 第六章 天然气储层饱和度模型研究138-149
- 6.1 饱和度模型研究现状分析138-142
- 6.1.1 经典的阿尔奇公式138-139
- 6.1.2 考虑泥质影响的饱和度解释模型139-140
- 6.1.3 考虑多重孔隙影响的饱和度解释模型140-141
- 6.1.4 基于网络导电的饱和度解释模型141-142
- 6.2 非阿尔奇特性产生的主要原因142-146
- 6.2.1 孔隙结构对饱和度指数的影响142-143
- 6.2.2 润湿性对饱和度指数的影响143-145
- 6.2.3 含水饱和度对饱和度指数的影响145-146
- 6.3 天然气储层饱和度新模型及验证146-148
- 6.4 小结148-149
- 第七章 结论与展望149-153
- 7.1 主要结论149-152
- 7.2 展望152-153
- 参考文献153-168
- 攻读博士学位期间取得的研究成果168-170
- 致谢170-171
- 个人简历171
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