1、5 毛管压力曲线对应的饱和度包括总的、Subison和Rison的毛管压力曲线可选用为汞真空和其它流体系统；6 ASPEDAS软件还可根据一系列不同预测方法如几何、平均域值和重整化等技术测量渗透率和地层因子；7 ASPEDAS软件还包括递增组分体积与压力和残余、初始饱和度曲线以及Excel扩展表格报告文件功能。4、与其它技术手段的比较恒速压汞与图形分析手段的比较 扫描电镜和薄片分析技术都是对孔隙形态的直接观察，我们可以把它们都叫做图形分析手段。研究孔隙结构，目的是刻画直接影响孔隙介质的渗流特性的孔隙结构特征。喉道、孔隙以及孔喉比实际上是针对孔隙介质中流体的运动所提出来的概念，而非某一种具体的几
2、何形态。通过对孔隙结构直接的观察，不难发现它具有极其复杂的几何形态。孔隙结构的复杂性就已经说明在如此复杂的几何形态中找寻出直接影响渗流运动的特征是困难的。对孔隙特征的认识只能从对渗流运动本身的测试去把握。恒速压汞与常规压汞的比较从渗流角度，压汞测试更为接近事实，因为它确实从发生在孔隙空间中的渗流运动本身对孔隙结构的响应进行了测试。但是，这个测试过程本身包含了太多人工干预的因素，使许多与自然渗流过程联系在一起的孔隙结构特征无法得到真实体现，这是常规压汞测试技术的不足。常规压汞是在一定的压力下记录进汞量，从一个静止的状态到另外一个静止的状态。在两个静止状态之间，丢失了很多孔隙结构的信息，比如喉道特
3、征，而没有喉道特征就无法得到孔喉比的信息。利用常规压汞方法得到的喉道分布频率反映的是某一级别喉道所控制的孔隙体积，而恒速压汞所测是喉道的数量分布。两者有很大的差别。常规压汞与恒速压汞的进汞曲线完全一致，说明两者反映的物理过程一致，只不过一个是离散的过程，另一个是连续的。常规压汞所获得的孔隙结构信息由分析进汞曲线获得，而恒速压汞不仅能得到一条进汞曲线，更重要的，它从进汞过程的压力涨落可以获得喉道的数量分布。常规压汞与恒速压汞获得的喉道分布之间的差别很大。其原因在于，常规压汞只能测得某一级别喉道所控制的孔隙体积，所以只有用体积分布来近似数量分布，而恒速压汞测得的是直接的数量分布。常规压汞无法得到喉
4、道的数量分布，只能用体积分布去近似数量分布，这对于以原生粒间孔为主的孔隙结构来说可能误差不大，但是对于后期成岩作用比较强、次生孔隙发育的孔隙结构来说就会有比较大的误差。总之，图形分析手段用于孔隙结构的分析，存在一定的不确定性。常规压汞则显出另外的不足，即对孔隙结构的信息反映的不够完整。恒速压汞仪测样时间比常规压汞法所需时间长，一般34天，取决于岩石本身孔隙结构的状况。四、岩石孔隙结构特征直观研究方法 （1）铸体薄片法岩石孔隙结构特征的铸体薄片研究法是将染色树脂注入到被洗净和抽空的岩心孔隙内，待树脂凝固后，再将岩心切片放在显微镜下观察。铸体薄片中带色的树脂部分就是代表岩石二维空间的孔隙结构状态，
5、因此可以很方便地直接观察到岩石薄片中的面孔率、孔隙、喉道及孔喉配位数等。（2）扫描电镜法扫描电镜（SEM）的原理类似于电视摄像，采用电子束作光源，通过电磁场使电子束偏转并聚焦，再轰击到被分析的样品之上，然后接收到电子信号成像。扫描电镜能够清楚地观察到储层岩石的主要孔隙类型：粒间孔、微孔隙、喉道类型和测定出孔喉半径等参数。（3）几种特殊的孔隙铸体技术（1）复制孔隙-喉道模型的技术将伍德合金（或者树脂）注入岩石孔隙空间中后，将岩石基质全部溶蚀，所留下的孔隙-喉道骨架再用一种透明塑料将其包裹。（2）排驱法研究残余油饱和度及分布的技术将伍德合金（或者树脂）注入岩石孔隙空间中后，再将饱和伍德合金的岩样放
6、入夹持器中，用另一种树脂作为排驱工作剂，在一定的压力梯度下进行排驱。将伍德合金（或前一种树脂）排驱出来之后，重新使树脂和伍德合金同时固结，此时，取出的岩样可以进行切片或称重，分别研究残余油分布和饱和度。假设伍德合金（或特殊树脂）为非润湿相（模拟油），而另一种树脂为润湿相（模拟水），在铸体薄片中可观察到残余的模拟油分布。3）不同压力下注入研究孔隙和喉道大小分布的技术将均质岩样切成几段，在不同压力下将伍德合金灌注进去，用称重法确定不同压力下所注入伍德合金的体积，即该压力下喉道所控制的孔隙体积。设计5-6个压力点即可绘出喉道所控制的孔隙体积分布曲线。基于伍德合金对于各种岩石是一种强的非润湿相，不同的
7、注入压力代表不同的孔喉大小。用这种方法所求得的孔隙体积分布与压汞法所求出的数值可以对比。4）用系列切片研究三度空间的技术使用全直径岩心整体抽空，并用浸染剂浸染，待浸染剂固结后，每隔5毫米切一薄片，对一系列薄片分别确定其孔隙大小及分布，近似地恢复孔隙三度空间结构。（4）岩石孔隙铸体的地质应用1）能够清楚地鉴别孔隙和岩石矿物对致密岩石，在普通岩石薄片下常看不到小孔隙和它的喉道。而铸体薄片可观察到0.1微米以上的孔隙和喉道。对于与透明矿物不易分辨的孔隙，也能在镜下很方便地加以区别。2）能清楚地看出不同岩石特征及不同地质条件的孔隙空间形态、大小和相互的连通关系通过观察，可以确定孔隙类型及其所受的各种地
8、质因素的影响，特别是确定成岩后生作用对孔隙结构的影响。当扩大视域观察时，能够综合各种基本孔隙类型的相互配合关系，确定储集岩的孔隙组合类型。孔隙组合类型是确定岩石储渗性好坏以及是否有效的一种重要标志。3）能够比较准确地目测估算面孔率估计面孔率时，可以使用标准样板图作为目测面孔率的基础；也可使用网格法，图象分析系统等计算出面孔率、比面率、孔隙平均宽度、渗透率以及矿物颗粒的平均宽度等多种参数。4）与岩样的毛细管压力曲线相配合，能够解释各种类型岩石的孔隙结构特征某白云岩孔隙铸体观察结果与同一样品的毛细管压力曲线对比实例:晶体尺寸大而均匀，晶体间接触不太紧密，则其孔隙和喉道都较大，排驱压力较低，孔喉分选
9、好。晶体大小不均匀，孔喉分选差，毛细管压力曲线上会出现一段明显的倾斜线。晶体小而均匀，孔隙和喉道都小时，毛细管压力曲线就会出现一个高的平台，排驱压力很高。5）借助于孔隙铸体、电镜扫描和毛细管压力资料可以定量测定孔隙大小、喉道大小、矿物颗粒大小以及它们之间的相互关系6）能够定量地确定孔隙大小分布、平均孔隙直径以及孔隙和喉道的直径比选择一个具有三十个连续孔隙的视域，分别测量其每个孔隙的大小，由此作出孔隙直径的体积分布曲线。在孔隙体积分布曲线上可以用平均值原理确定出该样品的平均孔隙直径。在铸体薄片或孔隙铸体上所确定的是真实的孔隙大小和分布，所求出的是真实的孔隙平均直径。而从压汞曲线上可以求出该岩样的
10、平均喉道半径。两者的比值即为孔喉平均直径比：7）可以确定储集岩的孔隙相互连通的系数及孔隙和喉道连通的系数是在用网络模型模拟孔隙介质储集层时所必需的一个系数。为连接在每一个流动沟道上流动通道（喉道）的数目。在孔隙铸体的扫描电镜显微照片中，可以直接统计出连接到每一个中心孔隙的相邻孔隙数量。在定量确定值之后，利用各类网络模型就可以求出该多孔介质的毛管压力特征、渗透率和相渗透率曲线等。8）利用孔隙铸体的扫描结果，可以确定用什么样的模型来模拟岩石孔隙结构的基本形态对于砂岩通常用大小不同的管子所组成的管子网络模型来模拟比较合适；而白云岩则应由片状孔隙喉道以及四面体孔隙组成的模型来模拟。在选择了孔隙结构的物
11、理模型后，就可以用数字处理，定量地确定该多孔介质的各种流动特征。小结：孔隙铸体能够提供储集岩的有关孔隙和渗滤方面的定性、定量特征。利用这些参数可以研究岩相与储集性能的相互关系，以便于在有利的岩相带中进一步寻找有利的聚集带；可以作为定量解释测井曲线的基础，指导油气井的增产措施，以及确定该层位的生产方式。在估算储量、预测石油采收率以及研究油气层下限中都需要这些资料。在石油勘探和开发中，定性和定量地掌握储集岩的孔隙类型和发育情况是十分必要的，而孔隙铸体则是最直观、最有效的方法之一。五、利用CT扫描技术进行岩心分析 CT扫描法又叫层析成像法，是发射X射线对岩心作旋转扫描，在每个位置可采集到一组一维的投
12、影数据，再结合旋转运动，就可得到许多方向上的投影数据；综合这些投影数据，经过迭代运算就可以得到X射线衰减系数的断面分布图，这就是重建岩心断面CT图像的基础。CT扫描法的最大优点是对岩心没有损伤，且测量速度快，但是其测量方法复杂，且费用较高。岩心的CT扫描能够提供岩石孔隙结构、充填物分布、颗粒表面结构、构造及物性参数等。XCT扫描实验技术与方法X-CT扫描成像技术可以通过岩石内部各成像单元的岩石密度差异以256个灰度等级可视化地将岩石内部的微观结构特征（如裂缝、孔隙、微裂缝、次生溶蚀孔及均质、非均质性等）真实地反映出来。通过对岩心水驱油驱替实验过程的CT断层扫描，清晰、动态地观察测定随驱替压力升
13、高，岩心中剩余油饱和度变化分布范围。然后计算出各个岩心截面孔隙度和不同压力下的含水饱和度值，做出CT扫描三维图像切片以供观察分析研究。与常规的驱替方法相比，可动态观察不同驱替压力下注入水在不同微观孔隙介质中的渗流分布特征。 （2）CT技术测量基本原理 运用CT技术测定岩石和流体特性时，它所测定的只有一种特性线性衰减系数（）。线性衰减系数是对穿过研究对象的那一部分X射线的度量，用比尔定律来定义：=（a+bZ38/E32 ）式中 被测物体体积密度； a，b常数；Z有效原子序数；E X射线能量。在低能量时，主要作为Z的函数；在高能量时，主要作为的函数。X射线信号源绕着样品旋转，对一个固定的横剖面在不
14、同角度测量穿过样品的X射线的强度。这就使CT能在单个横剖面上对进行空间析像。根据强度资料重新构建样品的二维横剖面，再把一系列横剖面叠加在一起就形成样品的三维图像 。（4）CT技术的应用利用CT确定油层基本物理参数微焦点CT对岩心进行扫描后，计算密度的方法有单能扫描法、双能扫描法、线性插值法；确定孔隙度的方法有单次扫描法、两次扫描法、图象分析法；确定饱和度的方法有单能两次扫描确定含水率、双能扫描确定含水率、单能扫描确定两相流体饱和度、单能扫描确定三相流体饱和度、双能扫描确定三相流体饱和度、图象分析法确定流体饱和度。通过试验对比分析，微焦点CT试验得到的平均密度与煤油法测定值的平均百分绝对误差不到
15、1.2%；饱和煤油法、氦孔隙计法、CT干样单次扫描法、CT完全饱和水单次扫描法、CT两次扫描法孔隙度测定值对比表明，常规测试方法，如饱和煤油法与氦孔隙计法之间的误差为8.53%；而CT两次扫描法与饱和煤油法之间的误差为7.81 ；岩心两种方法获得的相对渗透率曲线的对比，饱和度变化是一致的。利用微焦点CT确定岩心的基本物理参数不仅在理论上可行，而且测试结果也相当准确。2）岩石微观特征描述微焦点CT对孔隙和微裂缝的微观描述是其它技术无法比拟的，弥补了常规方法的许多不足。在高能条件下，由于X射线在样品中发生康普顿散射，不同分子物质由此所引起的X射线衰减受其本身的质量电子密度和结晶程度的制约很少相同。
16、同时，图像中每一像素的X射线的衰减系数为该像素所对应的样品中各种物质的X射线衰减系数与其含量的加权平均值，从而使X射线衰减系数图像能够反映被测物体内部的成分及其含量的变化情况，勾划被测物体的内部结构 。对于砂岩，从微焦点CT图象上能直接观察到粒间孔隙的形状 、大小、分布，以及颗粒的形状、大小、分布和密度。对于白云质灰岩， CT图象上能清楚出分辨灰质部分（暗色）和白云岩晶体部分（亮色），晶体棱角清晰可辩。可识别灰质和晶体之间裂缝宽度,晶间孔隙宽度。对于砂砾岩，可直接观察颗粒分选,砾石大小,大颗粒之间的充填物；含油孔隙直径大小，存在的裂缝，以及大颗粒内存在的微细裂缝等。3）岩心地质特征描述 微焦点
17、CT在确定岩石类型、层序、层理、孔隙类型、沉积结构、岩性非均质性、渗透率变化等方面具有突出的优势，能清晰反映的是岩心三维空间结构的变化。描述裂缝分布和微裂缝描述裂缝非常困难，有人曾经采用几十个参数来描述裂缝。近年来随着分形几何技术的发展，使得描述裂缝变得相对有可能。但是无论如何进行描述，都必须建立在物理模型的基础上。常规试验方法（如铸体薄片）仅能描述裂缝在一个或几个平面上的分布，无法描述各种裂缝在立体空间内的展布。用微焦点CT图像重建的三维裂缝和孔洞的分布，则能直观获得裂缝的宽度、方位、体积等参数；它可以描述用常规方法难以定量描述的细小的微裂缝。利用X-CT扫描仪对全直径岩心的裂缝系统进行观察
18、和定量描述，在此基础上可计算岩心中不同类型孔隙的孔隙度，主要裂缝的交角、宽度等参数。层理判断CT图象可以观察岩心表面用肉眼无法观察到的层理。孔洞连通性岩心孔洞是良好的储集空间，但好的储集未必是好的渗流空间，它还取决于这些储集空间的连通状态。微焦点CT可以观察岩心中的孔洞是否有良好的渗流通道。还可观察酸化后在孔洞间形成的渗流通道形状及其分布。岩心污染钻井过程会造成岩心污染，被污染后的岩心也会造成孔隙度、渗透率和饱和度等分析数据的不准确。防止这种分析数据的不准确，比较有效的方法就是利用CT筛选岩心，选用未被污染的部分进行取样分析，确保分析数据的准确可靠。4）油水驱替动态特征描述（实例）实验技术应用
19、X-CT图像扫描实验技术对具有不同孔隙结构和孔、渗特征的岩心进行微观孔隙结构和注入水驱替扫描实验研究时，先将岩心在真空条件下饱和地层水，待岩心与饱和水达到化学平衡后，开始油驱水至束缚水状态。然后，岩心用油老化5d，使油、水、岩石三者界面达到平衡。X-CT驱替实验是将岩心水平固定在CT 断层扫描仪的扫描腔中，岩心夹持器水平位移由计算机控制，精度为0.01mm，纵向位移处于锁定状态。CT扫描是沿着岩心的径向，从注入端向出口端，每次扫描11个点，平均5.5mm一个点。扫描截面厚度为5mm。由此，11个扫描点几乎将岩心所有长度都包括在内。孔隙度及其分布特征通过对饱和水后的岩心样品进行X-CT 扫描后，
20、可以计算各个岩心截面的孔隙度值。再用11个扫描截点测得的孔隙度计算整个岩心样品孔隙度。可分别显示被测试岩心样品的孔隙度X-CT三维分布图及二维图像切片图。岩心在不同注入压力下的含水饱和度分布特征实验中将饱和水后的岩样进行油驱水，至处于束缚水状态，再进行恒压水驱油实验，最终使每个岩样都驱至残余油状态,实时扫描获得不同注入压力的含水饱和度三维及二维切片图，或不同截面的含水饱和度分布图。六、利用核磁共振技术进行岩心分析近年来国外在核磁共振石油工业应用方面形成了一个高潮。 虽然采用核磁共振技术，可以获得孔隙度（总孔隙度、有效孔隙度、粘土束缚水孔隙度等）、可动流体百分数、孔径分布以及渗透率等多种岩石物性
21、参数，但是现代核磁共振石油工业应用测试技术是一种间接测量技术，它所采集到的原始数据是地下岩石孔隙中所含流体的核自旋信号的大小和弛豫特征，这些核磁共振特征受到岩石饱和流体性质、岩石孔隙结构和岩石矿物组成的影响，因此要将核磁共振测量参数正确地转化为石油工业可直接应用的油层物理参数，需要进行大量的应用基础研究工作。中国石油天然气集团公司、中国科学院渗流力学所于1991年引进了具有世界先进水平的超导核磁共振成像仪，开展了大量的石油岩心分析和石油渗流力学方面的研究工作。并于1996年研制出低磁场（共振频率2MHz和5MHz）核磁共振全直径岩心分析系统，开发了多种适合岩心分析的脉冲序列及多弛豫反演技术，实
22、现了孔隙度、渗透率、自由流体孔隙度等岩石物性参数的快速无损检测。1.核磁共振岩心分析原理 核磁共振测井检测的是氢核H1的磁化强度。当含有油和水的样品处在均匀分布的静磁场中时，流体中所含的氢核 H1就会被磁场极化，产生一个磁化矢量。此时若对样品施加一定频率的射频场，就会产生核磁共振，撤掉射频场后，可以接收到一个幅度随着时间以指数函数衰减的信号。有两个参数可用来描述核磁信号衰减的快慢：纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2。核自旋弛豫的机理是多种多样的，但都是核自旋与周围环境或核自旋之间发生相互作用的结果。这些作用是和分子运动密切相关的，在纯净物质组成的简单系统中，核自旋与周围环境或核自旋之间的相互作
23、用在系统各处都是相同的，因此其弛豫过程较为简单，可用一个纵向弛豫时间T1（或T2）来描述。在岩石中，情况就大不相同了。对于T1，一方面由于岩石内表面上存在顺磁矿物杂质（如Mn2+,Fe3+），顺磁矿物杂质与在孔道内流体的核自旋发生很强的相互作用，使核自旋弛豫得到极大的增强；另一方面，孔道内流体被许多岩石界面分割包围，孔道形状变化大，核自旋与表面顺磁杂质接触机会不一，弛豫得到增强的几率不等。所以，岩石流体系统的核自旋弛豫变得很复杂，通常不能以单个弛豫时间来描述。在岩石中，流体分子扩散到岩石表面，分子中核自旋与岩石表面顺磁杂质相互作用而发生弛豫。在扩散足够快时，单个孔道内的弛豫将会是该孔道内所有核
24、自旋弛豫的平均，这样，单个孔道内流体的弛豫为单指数衰减。根据快扩散表面弛豫模型，计算单个孔道内T1为：1/T1=（h*S/V）（nM/T1M+M）=1（S/V）S/V-孔隙比表面；h-表面厚度；nM-单位表面上顺磁离子浓度；T1M-顺磁离子周围作用半径内核自旋弛豫时间； M-核自旋在此半径内平均滞留时间； 1-纵向表面弛豫强度。1/T2=2（S/V）+2G2D2/3D-扩散系数；G-内磁场梯度； -回波间隔； -磁旋比； 2-横向表面弛豫强度。当外场不很强（G不大），且足够短时：1/T2=2（S/V）在岩石分析中， T2弛豫和T1弛豫时间一样，其弛豫时间分布反映了岩石比表面的分布。由于T2比T
25、1测量速度快，因此在岩石核磁共振测量中，一般进行T2弛豫时间测量。岩石多孔介质是由不同大小孔道组成，存在多种指数衰减过程，总的核磁弛豫S（t）为这些弛豫的叠加：S（t）= Ai exp（-tT2i ）T2i-第i类孔隙的T2弛豫时间;Ai-弛豫时间为T2i的孔隙组份所占的比例，对应于岩石孔隙内在的比表面 SV或孔隙半径的分布比例。实际核磁共振测量中，获取的是T2衰减叠加曲线，总的衰减信号是许多孔隙中流体衰减信号的叠加，采用现代数学反演技术，可以计算出不同大小孔隙中的流体所占的份额，即所谓的弛豫时间谱。弛豫时间谱纵坐标表示岩心不同弛豫时间组分占有的份额。较大孔隙对应的弛豫时间较长，较小孔隙对应的
26、弛豫时间较短。弛豫时间谱的油层物理含义为岩心中不同大小的孔隙占总孔隙的比例。从弛豫时间谱中可以得到丰富的油层物理信息。核磁共振岩心分析参数岩石孔隙度弛豫时间谱积分面积的大小，与地层岩心中所含流体的多少成正比，只要对弛豫时间T2 谱进行适当的刻度，即可获得地层岩心的核磁孔隙度。岩石中不同类型孔隙中的流体具有不同的弛豫时间,采用核磁共振方法可以得到岩石的粘土束缚孔隙度（微孔）、毛细管束缚孔隙度（小孔隙）以及可动流体孔隙度（大孔隙），对裂缝、溶洞型岩石还可得到裂缝、溶洞孔隙度。岩石可动流体及束缚流体饱和度弛豫时间谱实际上代表了地层岩石孔径分布情况，而当孔径小到某一程度后，孔隙中的流体将被毛管力所束缚
27、而无法流动，因此在弛豫时间谱上就存在一个界限，当孔隙流体的弛豫时间大于某一值时，流体为可动流体，反之为不可动流体。这个弛豫时间界限，常被称为可动流体截止值。岩石渗透率既然弛豫时间谱代表了地层岩石孔径分布，而地层岩石渗透率又与孔径（孔喉）有一定的关系，因此可以从弛豫时间谱中计算出地层岩心渗透率，这种计算一般采用一些经验公式来进行。岩石孔径分布从油层物理中可知，对球形孔隙模型比表面sV = 3r，对管束孔隙模型比表面sv =2r（r表示孔隙半径），因此有：rpore=cT2c为转换系数，因此从弛豫时间谱T2谱上可以得到岩石孔隙半径的分布情况。（2） 储层流体的核磁共振特征岩石核磁信号来自于岩石孔隙
28、流体的氢核。不同储层地层水矿化度不同，地层原油组成和粘度也不同，因此，有必要通过室内研究了解地层水矿化度、原油组成和粘度等对核磁共振信号及弛豫时间的影响程度。地层水矿化度（不含顺磁离子）对核磁共振信号大小、 T1 、T2弛豫时间影响均很小。高矿化度条件下的信号强度、 T1 、T2值略小于纯净水状态，但相差均不超过5。T1 、T2随粘度的增加而缩短，而且T2的变化要比了T1剧烈。粘度对T1 、T2的影响要比矿化度的影响大得多。因此，在实际解释中应该考虑原油粘度的影响，特别是当原油粘度大于30mPa.s后，T2 弛豫时间很短，这会对可动流体计算精度造成较大影响。（3）核磁共振T2谱响应特征岩石饱和
29、水状态下的T2谱在油层物理中的含义是岩石内部的孔隙大小分布,因此分析T2谱的特征，可以了解到很多岩石孔隙结构信息。不同岩性的岩石T2谱具有的响应特征：砂岩岩石的T2谱呈双峰态；泥岩的T2谱通常呈单峰态；砾岩的T2谱通常呈三峰态，由于砾石表面孔隙较大，其中流体的弛豫时间较长，因此T2谱中最右边T2弛豫时间值较大的峰反映的是砾石表面孔隙，其与岩石内其它孔隙之间孔径大小连续性较好；带有裂缝的岩石T2谱通常呈三峰态，T2谱中最右边T2弛豫时间值较大的峰反映裂缝孔隙，由于裂缝孔隙通常比岩石内的其它孔隙要大得多，裂缝孔隙与岩石内其它孔隙之间孔径大小连续性较差，因此裂缝孔隙峰与其它峰之间的连续性也较差，T2弛
