木里地區(qū)是中國目前唯一發(fā)現(xiàn)天然氣水合物的陸域凍土區(qū),水合物以浸染狀產(chǎn)于巖層的孔隙中,或以片狀產(chǎn)于巖層的裂隙中,水合物儲層巖性主要為泥巖、油頁巖、粉砂巖、細(xì)砂巖等,賦存環(huán)境、產(chǎn)出形態(tài)和成藏機(jī)理等與海域和極地凍土區(qū)水合物存在顯著差異。鑒于研究區(qū)勘查程度低,亟需通過分析水合物儲層的測井響應(yīng)特征和開展巖石物理實驗,形成一套適合高山凍土區(qū)水合物儲層的識別和評價方法,并研究異常特征的產(chǎn)生機(jī)理和主控因素。本文利用常規(guī)測井和超聲成像測井資料,分巖性、賦存狀態(tài),討論了水合物儲層測井響應(yīng)特征,結(jié)合巖心測試和巖電資料,建立了儲層參數(shù)計算模型;構(gòu)建了多種情況下的數(shù)字巖心,利用數(shù)值模擬方法研究了水合物產(chǎn)出形態(tài)、分布類型等因素對水合物儲層電學(xué)特性的影響規(guī)律,提供了研究水合物儲層電學(xué)特性與水合物分布及飽和度等影響因素之間關(guān)系的橋梁。主要研究過程和取得的成果如下:1.分析了含水合物儲層和非儲層的測井響應(yīng)特征。分析表明木里地區(qū)的天然氣水合物具有高電阻率、高聲波速度、低密度的響應(yīng)特征;電阻率對孔隙型水合物反映靈敏,電阻率和聲波測井對裂隙型水合物反映靈敏,且研究區(qū)以裂隙型水合物儲層為主。2.開展巖石物理實驗,通過巖電、物性、聲速測量獲取地層參數(shù),并對實驗結(jié)果進(jìn)行了整理和分析。3.利用X射線CT掃描法構(gòu)建了水合物儲層孔隙型數(shù)字巖心模型;然后基于分形理論,采用隨機(jī)模擬方法構(gòu)建了分形離散裂縫網(wǎng)絡(luò),并與孔隙性儲層數(shù)字巖心疊合得到了裂縫性儲層的三維裂縫網(wǎng)絡(luò)數(shù)字巖心,為開展水合物儲層數(shù)值模擬研究奠定了基礎(chǔ)。4.利用最大球算法建立了與真實巖心具有相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和幾何特征的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型,定性并定量地研究了水合物孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與水合物儲層巖石物理特性之間的相關(guān)關(guān)系和孔隙結(jié)構(gòu)等表征幾何特征和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的參數(shù)。5.采用有限元方法計算不同水合物分布、飽和度等情況下的數(shù)字巖心電阻率,分析了不同因素下的電性響應(yīng)特征和主控因素,探討了產(chǎn)生機(jī)理和對巖石宏觀物理特性的影響規(guī)律;基于模擬結(jié)果,推斷出研究區(qū)以接觸型水合物分布類型為主。6.研究了水合物儲層參數(shù)(泥質(zhì)含量、孔隙度、飽和度等)計算模型。研究表明阿爾奇、修正阿爾奇、印度尼西亞等飽和度評價模型仍可適用于砂巖孔隙型水合物儲層和泥巖、頁巖裂隙型水合物儲層含水飽和度的求取。建立了木里水合物儲層最優(yōu)化分析的目標(biāo)函數(shù),采用SR1、DFP、BFGS變尺度最優(yōu)化方法反演計算儲層參數(shù)。
【學(xué)位單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P618.13;P631.81
【部分圖文】：

圖 2.1 研究區(qū)地質(zhì)及鉆孔位置示意圖[89]受區(qū)域構(gòu)造作用，聚乎更礦區(qū)中部形成一個背斜，由三疊系地層組成，而南、北兩側(cè)形成兩個向斜，由侏羅系含煤地層組成[90]（圖 2.1b）。出露的地層中，木里組下段為沖積平原辮狀河沉積，發(fā)育一套粗碎屑巖，底部發(fā)育底礫巖；上段以湖泊-沼澤沉積環(huán)境為主，發(fā)育下1和下2兩層可開采煤。江倉組下段以三角洲-湖相沉積為主，發(fā)育 2-6 層煤；上段以淺湖相-半深湖相沉積為主，為一套細(xì)碎屑泥巖和粉砂巖沉積，未發(fā)育煤層[91]。研究區(qū)上述地層發(fā)育的古地理環(huán)境有利于油氣、煤層氣、油頁巖等的生成與演化，并能夠為天然氣水合物的形成提供豐富的氣源。

圖 2.1 研究區(qū)地質(zhì)及鉆孔位置示意圖[89]受區(qū)域構(gòu)造作用，聚乎更礦區(qū)中部形成一個背斜，由三疊系地層組成，側(cè)形成兩個向斜，由侏羅系含煤地層組成[90]（圖 2.1b）。出露的地層中下段為沖積平原辮狀河沉積，發(fā)育一套粗碎屑巖，底部發(fā)育底礫巖；上-沼澤沉積環(huán)境為主，發(fā)育下1和下2兩層可開采煤。江倉組下段以三沉積為主，發(fā)育 2-6 層煤；上段以淺湖相-半深湖相沉積為主，為一套巖和粉砂巖沉積，未發(fā)育煤層[91]。研究區(qū)上述地層發(fā)育的古地理環(huán)境氣、煤層氣、油頁巖等的生成與演化，并能夠為天然氣水合物的形成提氣源。

隙型水合物儲層（砂巖）中的孔隙可為水合物提供了適宜的儲集空間。DK8 井在 150~1儲層巖性為細(xì)砂巖，地質(zhì)編錄描述：該層呈灰色，有油跡滲出（152.5m）。通過與 116~119m 不含水合物細(xì)砂巖測井曲線對比（視電阻率增大約 200Ωm，縱波速度增大約 150m/s，密度減小井徑增大約 5mm。本段地層超聲成像背景色較亮，夾雜著 3 條小裂縫，說明整體上該段水合物儲層巖石完整，屬于典型的砂層。

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本文編號：2831365