致密砂岩全息三维数字岩心建模和电阻率数值模拟研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41874152
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0408.油气地球物理学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Tight gas/oil sandstone features more complicated rock properties than conventional sandstone in many aspects such as higher volume fraction of clay minerals and co-existence of multiple scales of porous space. These features highly affect the accuracy of formation evaluation if we try to use classical Archie's law to estimate the oil/gas saturation within a certain tight formation. New techniques such as numerical simulation of electrical properties on digital image of rock samples have been applied effectively to conventional sandstone but the limit of these simulation methods on tight gas sandstone is inevitable. Due to the multiple scale property of tight gas sandstone, simulated electrical properties of tight gas sandstone on digital images with only one single scale of visible pore space always show a tendency of either overestimate or underestimate, if compared with experimental measurements. In this project, we will tackle the challenge of multiple scale porous space of tight gas sandstone. First, by combining digital images of tight gas sandstone acquired from X-ray Micro-CT and Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive Spectrum (SEM-EDS), different types of clay minerals embedded between solid grains are identified. These clay minerals are believed to be the main cause to the blockage of electrical currents within the macroscopic pore space. In addition, large field-of-view MAPS will focus onto various types clay minerals to distinguish their unique characterization of porous structure, e.g., the intragranular dissolved pore in feldspar, micro-pores in kaolinite, illite and chlorite. Next, on quantitatively analyzing porous structures of various clay minerals and calculating their effective resistivity respectively, the electrical properties of corresponding clay type will be registered back into larger scale digital image of tight gas sandstone to construct a comprehensive 3D digital image containing not only electrical property of large pores and grains but also that of clay minerals at microscopic scale. Finite element methods will be employed to simulate how electrical currents are conducted within the constructed 3D digital model of tight gas sandstone. The advantage of the model proposed in this project will be verified by comparing the simulated results with and without considering the effect of clay mineral conductivity. The coupling style of large pore and micro pore in tight sandstones is investigated by H-K labelling algorithm. The effective resistivity of percolated pore space alone is calculated by the finite element method. Then the resistivity of the digital rock containing all pore space is simulated by the same method. The coupling factor between large and micro pore system are related to the large porosity and micro porosity, which will improve the accuracy of hydrocarbon saturation evaluation.
致密砂岩物性差,发育多尺度孔隙,黏土含量高,导电路径复杂,制约含油气饱和度评价精度,传统三维数字岩心建模和电阻率模拟方法不适用。结合X射线CT和扫描电镜散射能谱SEM-EDS测试,识别致密砂岩粒间孔隙,区分主要矿物组分,建立多矿物组分三维数字岩心。选择合适分辨率,采用大视域高精度扫描电镜MAPS依次识别粒内溶蚀孔和高岭石、伊利石、绿泥石填隙物中的微孔。分析主要矿物组分的微孔隙率和孔隙尺寸分布,计算各矿物组分的等效电阻率,将上述等效物性参数赋给三维数字岩心的各矿物组分,建立体现多尺度孔隙和矿物组分的全息三维数字岩心。采用有限元方法准确计算全息三维数字岩心电阻率,模拟完整饱和度区间电阻率,拓展三维数字岩心技术应用范围。基于数字岩心分析不同储层参数条件下,大孔隙和微孔隙导电路径的耦合关系。采用有限元方法计算不同导电路径单独存在和共存时的电阻率,归纳导电路径耦合函数,有助于改进该类储层饱和度评价。

结项摘要

致密砂岩油气是全球非常规油气发展的重点之一,我国的致密油气资源丰富,主要分布在鄂尔多斯、准噶尔、松辽和四川等多个盆地。致密砂岩物性差,发育多尺度孔隙,黏土含量高,导电路径复杂,制约含油气饱和度评价精度。数字岩石物理已经发展为岩石物理研究的重要方法,但传统三维数字岩心建模和电阻率模拟方法无法直接应用至致密砂岩储层。针对致密砂岩储层,本项目建立了全息三维数字岩心建模方法,构建了升尺度电阻率数值模拟方法,明确了不同导电路径的耦合关系,提出了双孔隙导电模型,改进了致密砂岩储层饱和度评价精度。首先,采用X射线CT扫描获取标准柱塞致密砂岩样品的三维灰度图像,基于Qemscan测试结果进行图像配准和分割,准确识别粒间孔和主要矿物组分,采用MAPS测试识别孔径小于CT扫描分辨率的微孔隙,建立了致密砂岩全息数字岩心,其孔隙度和矿物组分含量与真实岩心吻合。然后,基于矿物组分的性质和微孔隙率,计算其等效电阻率,采用有限元方法升尺度模拟致密砂岩全息三维数字岩心的电阻率,同时考虑多尺度孔隙中流体和粘土附加导电作用,电阻率数值模拟结果与实验结果吻合,并分析了粘土、样品尺寸和流体分布对模拟结果的影响。最后,结合流体注入法和X射线CT扫描,明确了致密砂岩储层大尺寸粒间孔隙和小尺寸填隙物微孔隙的串联关系,建立了双孔隙导电模型,准确描述了致密砂岩储层胶结指数m的变化规律,应用该模型评价鄂尔多斯盆地长7段致密砂岩储层含油气饱和度,提高了饱和度评价精度。项目研究期间,发表论文8篇,其中SCI收录7篇,EI收录1篇。申请国家发明专利3项,其中授权1项,在审2项。授权软件著作权2项。受邀参加2020年海上油田测井技术研讨会1次,做40分钟专题报告,参加第11届测井新技术国际学术研讨会1次,参加第12和13届国际多孔介质协会(Interpore)年度会议3人次。项目研究期间累积培养硕士研究生4名。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
致密砂岩岩电响应规律与饱和度评价方法
  • DOI:
    10.11698/ped.2020.01.20
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    石油勘探与开发
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李霞;李潮流;李波;刘学锋;袁超
  • 通讯作者:
    袁超
Influence of gas hydrate saturation and pore habits on gas relative permeability in gas hydrate-bearing sediments: Theory, experiment and case study
天然气水合物饱和度和孔隙习性对含天然气水合物沉积物中气体相对渗透率的影响:理论、实验和案例研究
  • DOI:
    10.1016/j.jngse.2021.104171
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    Journal of Natural Gas Science and Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Xuefeng;Dong Huaimin;Yan Weichao;Arif Muhammad;Zhang Yihuai;Golsanami Naser
  • 通讯作者:
    Golsanami Naser
Numerical upscaling of multi-mineral digital rocks: Electrical conductivities of tight sandstones
多矿物数字岩石的数值升级:致密砂岩的电导率
  • DOI:
    10.1016/j.petrol.2021.108530
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Journal of Petroleum Science and Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Xuefeng;Yan Jingxu;Zhang Xiaowei;Zhang Lingtan;Ni Hao;Zhou Wei;Wei Baojun;Li Chaoliu;Fu Li-Yun
  • 通讯作者:
    Fu Li-Yun
采用机器学习分割算法和扫描电镜分析页岩微观孔隙结构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国石油大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘学锋;张晓伟;曾鑫;程道解;尼浩;李潮流;俞军;胡法龙;李长喜;魏宝君
  • 通讯作者:
    魏宝君
NMR characterization of a tight sand's pore structures and fluid mobility: An experimental investigation for CO2 EOR potential
致密砂岩孔隙结构和流体流动性的 NMR 表征:CO2 EOR 潜力的实验研究
  • DOI:
    10.1016/j.marpetgeo.2020.104460
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    Marine and Petroleum Geology
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Xu Dong;Luyi Shen;Xuefeng Liu;Pengyun Zhang;Yuli Sun;Weichao Yan;Liming Jiang;Fei Wang;Jianmeng Sun
  • 通讯作者:
    Jianmeng Sun

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其他文献

宁夏香山群深水沉积类型及研究意义
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李向东;罗顺社;郑昭昌;罗进雄;何幼斌;刘学锋
  • 通讯作者:
    刘学锋
Y或La对Ca-Si-Al-O-N氧氮玻璃结构与性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘学锋;王克强;胡晓林;卢安贤
  • 通讯作者:
    卢安贤
Characteristics of internal-wave and internal-tide deposits and their hydrocarbon potential
内波内潮汐沉积特征及油气潜力
  • DOI:
    10.1007/s12182-008-0006-4
  • 发表时间:
    2008-03
  • 期刊:
    石油科学(英文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何幼斌;罗顺社;刘学锋;高振中;罗进雄
  • 通讯作者:
    罗进雄
碳酸盐岩非阿尔奇特性的诠释
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    测井技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾文冲;刘学锋
  • 通讯作者:
    刘学锋
施肥对夏玉米季紫色土N_2O排放及反硝化作用的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    土壤学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱波;朱雪梅;刘学锋;王彦
  • 通讯作者:
    王彦

其他文献

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AI技术路线图

刘学锋的其他基金

基于三维数字岩心构建陆相页岩油储层导电模型研究—以古龙页岩为例
  • 批准号:
    42274158
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    56 万元
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    面上项目
基于三维数字岩心的碳酸盐岩电阻率数值模拟研究
  • 批准号:
    41204084
  • 批准年份:
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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