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微裂缝对致密多孔介质中气体渗流的影响机制

中国石油大学学报（自然科学版） 2018年第1期42卷 90-98页

作者：赵建林姚军张磊杨永飞孙海孙致学白玉湖中国石油大学石油工程学院山东青岛266580 中海油研究总院北京100028

采用考虑正则化过程的微尺度格子Boltzmann模型研究微裂缝对致密多孔介质中气体渗流的影响机制。首先采用漫反射滑移边界条件,并考虑正则化过程构建适用于高努森数下多孔介质中气体流动模拟的微尺度格子Boltzmann模型,基于该模型进行二... 详细信息

采用考虑正则化过程的微尺度格子Boltzmann模型研究微裂缝对致密多孔介质中气体渗流的影响机制。首先采用漫反射滑移边界条件,并考虑正则化过程构建适用于高努森数下多孔介质中气体流动模拟的微尺度格子Boltzmann模型,基于该模型进行二维裂缝性致密多孔介质中的气体流动模拟,研究微裂缝对致密多孔介质中气体渗流的影响,并构建二维并联孔隙模型模拟揭示微裂缝对致密多孔介质气体渗流的影响机制。结果表明:微裂缝的存在能够明显提高致密多孔介质的渗透率,且连通性裂缝的影响更明显;随着压力的升高,微裂缝提高致密介质气体渗透率的作用增强,随着压力减小,基岩与裂缝中的气体流速差别减小,基岩对多孔介质渗透率的贡献增加,当压力极大或极小时,裂缝与基岩中平均流速比趋于定值,微裂缝的影响趋于稳定;微裂缝能够提高致密多孔介质渗透率的主要原因是在压降方向上微裂缝与基岩形成了并联高渗通道。

关键词：格子Boltzmann方法致密多孔介质微裂缝微尺度效应

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微裂缝钢混构件水分侵入的成像与定量表征

建筑材料学报 2015年第3期18卷 438-443页

作者：张鹏李绍纯赵铁军王鹏刚杨进波青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033 卡尔斯鲁厄理工大学混凝土结构与建筑材料研究所卡尔斯鲁厄76131 青岛理工大学蓝色经济区工程建设与安全山东省协同创新中心山东青岛266033 北京顺义区住房和城乡建设委员会北京101300

通过三点弯曲施荷,对C30和C50钢筋混凝土构件诱导了宽度为20--88μm不等的微裂缝,然后采用中子透射技术对微裂缝钢混构件中的水分侵入过程进行了可视化成像探测,并对侵入过程中水分的空间分布进行了定量表征.结果表明,即使C30和C50混凝... 详细信息

通过三点弯曲施荷,对C30和C50钢筋混凝土构件诱导了宽度为20--88μm不等的微裂缝,然后采用中子透射技术对微裂缝钢混构件中的水分侵入过程进行了可视化成像探测,并对侵入过程中水分的空间分布进行了定量表征.结果表明,即使C30和C50混凝土的微裂缝仅为20μm,也为水分的侵入提供了畅通通道;水分在短时间内即快速充满裂缝,继而在水平方向上沿裂缝两侧、在垂直方向上超越裂缝末端侵入水泥基体;C30混凝土裂缝宽度为82μm（与混凝土保护层厚度比值为0.39%）时,受拉钢筋与水泥基体界面存在较明显的水分侵入,但其含量较低;水分侵入含量在微裂缝处最高,并以此为中心向裂缝两侧呈对称状逐渐降低.

关键词：微裂缝钢筋混凝土水分渗透中子成像定量分布

黑色页岩微裂缝发育控制因素——以长宁双河剖面五峰组—龙马溪组为例

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石油勘探与开发 2018年第5期45卷 763-774页

作者：董大忠施振生孙莎莎郭长敏张晨晨郭雯管全中张梦琪蒋珊张磊夫马超武瑾李宁昌燕中国石油勘探开发研究院北京100083 国家能源页岩气研发(实验)中心河北廊坊065007 中国石油天然气集团有限公司非常规油气重点实验室河北廊坊065007 中国石化石油勘探开发研究院北京100083 中国石油大学(北京) 北京102249 北京大学地球与空间学院北京100871

以长宁双河剖面奥陶系五峰组—志留系龙马溪组为例,重点讨论黑色页岩微裂缝发育控制因素及页岩气储集层"甜点段"微裂缝成因。针对目标层段,开展了203块大薄片、203块小薄片、110块TOC样品、110块X-衍射全岩和103块主微量样品测定与分析... 详细信息

以长宁双河剖面奥陶系五峰组—志留系龙马溪组为例,重点讨论黑色页岩微裂缝发育控制因素及页岩气储集层"甜点段"微裂缝成因。针对目标层段,开展了203块大薄片、203块小薄片、110块TOC样品、110块X-衍射全岩和103块主微量样品测定与分析。结果表明,黑色页岩微裂缝分为顺层缝和非顺层缝,顺层缝多为层面滑移缝、页理缝和构造雁列缝,非顺层缝主要为剪切缝和拉张缝。纵向上,龙马溪组SLM1段微裂缝密度最高,SLM2段至SLM5段微裂缝密度逐渐降低,五峰组微裂缝密度最低。微裂缝密度与黑色页岩硅质含量正相关、与碳酸盐矿物含量负相关,黑色页岩颗粒越细微裂缝密度越大。微裂缝密度受控于生物成因硅含量,生物成因硅含量越高微裂缝密度越大,在应力作用下,微裂缝优先在细粒页岩的纹层界面处形成。区域性构造活动是龙马溪组页岩气储集层"甜点段"微裂缝形成的关键因素,成岩收缩是页理缝形成的重要动力,生烃增压是微裂缝大量发育主要原因。

关键词：微裂缝有机质含量纹层岩性黑色页岩志留系龙马溪组奥陶系五峰组四川盆地

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不规则微裂缝网络定量表征及其对多孔介质渗流能力的影响

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石油勘探与开发 2021年第2期48卷 368-378页

作者：李滔李骞胡勇彭先冯曦朱占美赵梓寒中国石油西南油气田公司勘探开发研究院成都610041 清华大学工程力学系北京100084 中国石油西南油气田公司成都610051

基于对储集层岩石微裂缝和基质孔隙特征的认识,采用数值算法构建裂缝性多孔介质和裂缝-孔隙性多孔介质模型,引入裂缝网络连通系数和走向因子定量表征微裂缝网络连通性和走向,以揭示微裂缝网络对岩石渗透率的影响机理。采用多弛豫时间格... 详细信息

基于对储集层岩石微裂缝和基质孔隙特征的认识,采用数值算法构建裂缝性多孔介质和裂缝-孔隙性多孔介质模型,引入裂缝网络连通系数和走向因子定量表征微裂缝网络连通性和走向,以揭示微裂缝网络对岩石渗透率的影响机理。采用多弛豫时间格子-玻尔兹曼模型模拟流体渗流,研究裂缝开度、裂缝网络走向和裂缝网络连通性对多孔介质渗流能力的影响。研究表明,裂缝网络走向因子越大,裂缝性多孔介质迂曲度越小,渗透率越大;裂缝网络连通系数越大,裂缝-孔隙性多孔介质渗透率越大,越易出现优势通道效应,且裂缝网络连通性对裂缝-孔隙性多孔介质渗流能力的影响大于裂缝开度和裂缝网络走向;裂缝性多孔介质的迂曲度与裂缝网络走向因子呈多项式关系式,裂缝-孔隙性多孔介质的渗透率与裂缝网络连通系数满足指数关系式。

关键词：微裂缝裂缝网络连通性裂缝网络走向格子-玻尔兹曼模型渗透率

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晚期快速埋藏过程中微裂缝对深层不同成岩强度碎屑岩储集层的改造作用——来自准噶尔盆地南缘白垩系清水河组成岩物理模拟的启示

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石油勘探与开发 2023年第2期50卷 309-321页

作者：靳军鲜本忠连丽霞陈思芮王剑李嘉奇中国石油新疆油田公司实验检测研究院新疆克拉玛依834000 中国石油砾岩油气藏勘探开发重点实验室新疆克拉玛依834000 新疆砾岩油藏实验室新疆克拉玛依834000 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 油气资源与探测国家重点实验室北京102249

以准噶尔盆地南缘白垩系清水河组埋藏史为约束,利用露头区低成熟砂岩样品开展成岩物理模拟实验,并结合区域地质资料,探讨微裂缝对不同成岩强度储集层的改造作用及其对优质储集层发育的意义。研究结果表明:大尺度微裂缝主要形成于晚期快... 详细信息

以准噶尔盆地南缘白垩系清水河组埋藏史为约束,利用露头区低成熟砂岩样品开展成岩物理模拟实验,并结合区域地质资料,探讨微裂缝对不同成岩强度储集层的改造作用及其对优质储集层发育的意义。研究结果表明:大尺度微裂缝主要形成于晚期快速埋深阶段,形成时间与有机酸充注基本发生在同一时期。微裂缝的发育为油气在深层、超深层碎屑岩中的运移创造了良好的条件,也为有机酸沿着微裂缝进入储集层促进胶结物与颗粒发生晚期持续性溶蚀提供了可能。快速埋深前储集层的基质孔隙、微裂缝的发育与否决定了快速埋深过程形成的微裂缝对储集层的改善程度。快速埋深前基质孔隙与微裂缝越发育、胶结程度越低,晚期快速埋深中的微裂缝越发育、溶蚀程度越高,储集层质量的改善程度越明显,实验中储集层渗透率最大增加55%。如果快速埋深前储集层胶结作用强烈、基质孔隙缺乏但已局部发育微裂缝,则晚期快速埋深中的微裂缝发育程度也相对较高,可使渗透率增加43%。但如果快速埋深前储集层的胶结作用强烈、基质孔隙缺乏,且不存在微裂缝,那么晚期快速埋深形成的微裂缝有限,渗透率仅增加16%。晚期快速埋深过程中大尺度微裂缝的形成及其对有机酸溶蚀的促进,是深层、超深层优质储集层发育的重要原因。

关键词：快速埋深微裂缝物理模拟深层储集层白垩系清水河组准噶尔盆地

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微裂缝研究进展、意义及发展趋势

天然气地球科学 2020年第3期31卷 402-416页

作者：李长海赵伦刘波陈强陆成和孔悦北京大学地球与空间科学学院北京100871 北京大学石油与天然气研究中心北京100871 中国石油勘探开发研究院北京100083 西部钻探国际工程公司新疆乌鲁木齐830000

近年来随着非常规油气的开发,微裂缝对于油气勘探开发的意义日益突显。国内外学者围绕不同储层中微裂缝的定义、分类、成因、主控因素及预测方法等方面进行了广泛而深刻的探讨。总结认为:定义微裂缝长度的上限值为50 mm,开度的上限值在... 详细信息

近年来随着非常规油气的开发,微裂缝对于油气勘探开发的意义日益突显。国内外学者围绕不同储层中微裂缝的定义、分类、成因、主控因素及预测方法等方面进行了广泛而深刻的探讨。总结认为:定义微裂缝长度的上限值为50 mm,开度的上限值在不同储层中有所差异。基于成因的分类方案优于其他分类方案且目前应用最广。不同岩石中的微裂缝均是构造作用、成岩作用和异常高压作用等单因素或多因素叠合作用下形成的。不同类型的微裂缝主控因素差异较大,且不同储层中同一类型的微裂缝主控因素也有所差异。微裂缝的预测目前仍处于早期探索阶段,现有方法存在准确性和可靠性差、对资料要求高和成本高等方面的问题。基于分形和压汞曲线等的定量化分析技术是微裂缝定量化表征的主要手段。微裂缝的研究对于宏观裂缝的预测、沉积成岩演化的恢复以及油气开发具有重要意义。不同储层中微裂缝的对比、微裂缝与沉积和成岩的关系、微裂缝预测与定量化研究、不同成因微裂缝与孔隙空间的组合关系以及不同成因微裂缝对储层渗透率的贡献是下一步微裂缝研究的重点。

关键词：微裂缝分类成因主控因素识别与预测研究意义发展趋势

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页岩气和致密砂岩气藏微裂缝气体传输特性

力学学报 2015年第6期47卷 955-964页

作者：吴克柳李相方陈掌星李俊键胡源姜亮亮中国石油大学石油工程教育部重点实验室北京102249 加拿大卡尔加里大学化学与石油工程学院

页岩气和致密砂岩气藏发育微裂缝,其开度多在纳米级和微米级尺度且变化大,因此微裂缝气体传输机理异常复杂.本文基于滑脱流动和努森扩散模型,分别以分子之间碰撞频率和分子与壁面碰撞频率占总碰撞频率的比值作为滑脱流动和努森扩散的权... 详细信息

页岩气和致密砂岩气藏发育微裂缝,其开度多在纳米级和微米级尺度且变化大,因此微裂缝气体传输机理异常复杂.本文基于滑脱流动和努森扩散模型,分别以分子之间碰撞频率和分子与壁面碰撞频率占总碰撞频率的比值作为滑脱流动和努森扩散的权重系数,耦合这两种传输机理,建立了微裂缝气体传输模型.该模型考虑微裂缝形状和尺度对气体传输的影响.模型可靠性用分子模拟数据验证.结果表明:(1)模型能够合理描述微裂缝中所有气体传输机理,包括连续流动,滑脱流动和过渡流动;(2)模型能够描述不同开发阶段,微裂缝中各气体传输机理对传输贡献的逐渐变化过程;(3)微裂缝形状和尺度影响气体传输,相同开度且宽度越大的微裂缝,气体传输能力越强,且在高压和微裂缝大开度的情况下表现更明显.

关键词：页岩气致密气微裂缝滑脱努森扩散

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碳酸盐岩储集层微裂缝的识别与表征

石油勘探与开发 2022年第2期49卷 366-376页

作者： PERMADI Pudji MARHAENDRAJANA Taufan NANDYA Sesilia IDEA Kharisma 万隆理工学院万隆40132印度尼西亚中国石油国际贾邦油田有限公司雅加达12940印度尼西亚

采用基于孔隙几何形状与结构的岩石分类方法,利用碳酸盐岩储集层A和碳酸盐岩储集层B岩石样品的常规岩心、特殊岩心分析数据和薄片照片,对岩石样品进行分类,识别并表征碳酸盐岩储集层岩石样品中的微裂缝。碳酸盐岩储集层A的各类岩石中均... 详细信息

采用基于孔隙几何形状与结构的岩石分类方法,利用碳酸盐岩储集层A和碳酸盐岩储集层B岩石样品的常规岩心、特殊岩心分析数据和薄片照片,对岩石样品进行分类,识别并表征碳酸盐岩储集层岩石样品中的微裂缝。碳酸盐岩储集层A的各类岩石中均发育微裂缝;而碳酸盐岩储集层B中,只有孔隙度为1%~11%、孔洞较少、硬度为中硬—硬的部分类型岩石样品中发育微裂缝。建立确定各类岩石截止孔隙度的方法,以区分发育导流型微裂缝与不发育导流型微裂缝的岩石样品,分析导流型微裂缝在提高渗透率方面的作用。基于渗透率和初始含水饱和度的关系,结合基于孔隙几何形状与结构的岩石分类方程,筛选出发育导流型微裂缝的特殊岩心分析数据建立渗透率预测方程,成功预测了含有导流型微裂缝的岩石样品的渗透率。

关键词：碳酸盐岩微裂缝岩石分类渗透率

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重庆南川地区龙马溪组页岩微裂缝发育影响因素及程度预测

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天然气地球科学 2015年第8期26卷 1579-1586页

作者：汪吉林朱炎铭宫云鹏方辉煌中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

通过野外观测、室内实验和镜下观测,总结了重庆南川地区龙马溪组页岩微裂缝发育的宽度范围、优势方位及在压汞实验阶段进汞量曲线图上的表现等特征,分析了页岩矿物成分、TOC值、RO值、孔隙率、构造变形等因素对页岩微裂缝发育的影响,探... 详细信息

通过野外观测、室内实验和镜下观测,总结了重庆南川地区龙马溪组页岩微裂缝发育的宽度范围、优势方位及在压汞实验阶段进汞量曲线图上的表现等特征,分析了页岩矿物成分、TOC值、RO值、孔隙率、构造变形等因素对页岩微裂缝发育的影响,探讨了">100nm孔体积"和"总进汞量"指标与微裂缝发育程度之间的相关性,利用矿物成分含量、TOC值、RO值、孔隙率等实验数据,结合构建的构造因子,建立了页岩微裂缝发育影响因素的量化指标,运用BP神经网络模型,探讨了页岩微裂缝发育的影响因素与发育程度之间的量化联系,对微裂隙发育程度进行预测研究,认为研究区龙马溪组页岩中发育宽度在百纳米—百微米的微裂缝,形成不同级别的微裂缝网络;阶段进汞量曲线在一定程度上反映了页岩中超微裂缝的发育程度;微米级的微裂缝宽度主要集中在100μm以下,与构造变形关系密切;BP神经网络模型中的权值矩阵反映了微裂缝影响因素与微裂缝发育程度之间的量化联系,可以运用BP神经网络对微裂缝的发育程度进行量化预测。

关键词：页岩微裂缝影响因素发育程度 BP神经网络