基于光学新方法的油气储层潜能分析

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1、中图分类号：TE19单位代码：11414学号：2014316011题目基于光学新方法的油气储层潜能分析学科专业材料科学与工程研究方向材料多功能化与智能化博士生詹洪磊指导教师赵昆教授二○一七年五月Potentialevaluationofoil-gasreservoirbasedonnewopticalmethodsDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum,BeijinginpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineering(

2、OrDoctorofNaturalScience)ByZhanHonglei（MaterialScienceandEngineering）DissertationSupervisorProf.ZhaoKunMay,2017博士学位论文独创性声明郑重声明：本博士学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声

3、明产生的法律后果并承担相应责任。作者签名：日期：导师签名：日期：博士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书面同意，且须以中国石油大学（北京）为第一署名单位。作者签名：日期：导师签名：日期

4、：-I-摘要摘要随着经济社会和能源工业的发展，常规的油气资源日益短缺，既需要对目前已探明的油气资源进行系统的潜力评估，科学制定开采方案，也需要对未知区块进行高水平的油气资源潜力评价，用科学的理论指导勘探开采实践，客观上就要求科研工作者不断发展既实用又经济的新方法来丰富油气储层勘探理论体系。本论文基于光学新方法非接触、成本低、不受地磁地电干扰的优点，利用太赫兹光谱、斜入射光反射差技术等近几年得到快速发展的光学新技术，开展油气储层、特别是非常规油气储层的表征与评价，并发展了相对应的光谱分析方法，初步形成了油气储层潜能光学技术表征与评价的理论体系。主要取得了以下研究成果：

5、1.根据油气储层的光学响应特点，发展了线性回归、主成分分析、聚类分析、人工神经网络、支持向量机、二维相关光谱等适用的光谱分析方法，并不断对其优化和丰富，初步应用于油气资源、大气污染和市政民生等相关领域。基于此编写了相关的程序和软件，并将这些方法的基本原理和实际应用编写成专著《太赫兹光谱分析技术》（科学出版社）。2.研究了碳酸盐及碳酸盐岩在太赫兹波段的响应特性，证实部分无机盐在太赫兹波段存在特征吸收峰，这是储层岩性表征的基础。同时，对于储层演化过程中的某一基本化学反应，反应前后的总折射率守恒，说明原子重排过程对于太赫兹吸收和折射的影响具有明显的差异。3.利用太赫兹光谱

6、和光谱分析方法研究了微米级孔隙的形状效应，证实了光谱分析方法的使用可将孔隙的太赫兹成像分辨极限150微米提升到20微米左右，说明光谱分析技术可提取到光学参数谱中的隐藏信息。4.利用太赫兹光谱研究了多孔活性炭对水分子的吸附动态过程，在前期扩散阶段，太赫兹光学参数无明显变化，吸附过程开始后，太赫兹参数急剧变化至吸附结束。因此，太赫兹光谱不仅追踪了水分子的吸附过程，还准确表征了吸附的起始点、拐点及速率变化情况。5.利用斜入射光反射差技术研究了致密岩心的表面特性，分析了岩心表面的介电性质分布，页岩具有明显的纹理结构或各向异性特点，而砂岩则具有各项同性特点。结合光学显微镜和扫

7、描电子显微镜，分析了两种岩石内部的微裂缝和矿物分布特点，证实了基于斜入射光反射差技术的岩石物性像可推测储层的组成和结构特点。-II-摘要6.研究了西北地区某油田地表沙样的光学响应，利用单位厚度太赫兹幅值衰减系数得到了采样区域内油藏和气藏的太赫兹响应分布，以此作为该区域内有机质分布预测的依据，获得了钻井位置的分布。该结果与已钻井位置基本符合，具有很高的准确率。关键词：油气储层；光学新方法；光谱分析技术；油气光学-III-ABSTRACTPotentialevaluationofoil-gasreservoirbasedonnewopticalmethodsABST