陈孝君(博士研究生),姚光庆* 等, 资源学院/构造与油气资源教育部重点实验室 JGR-Solid Earth, 2019, Capillary Pressure Curve Determination Based on a 2‐D Cross‐Section Analysis Via Fractal Geometry: A Bridge Between 2‐D and 3‐D Pore Structure of Porous Media

近日，国际地球物理Nature Index期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》刊出了我校关于多孔介质二维和三维之间输运机理方面的最新研究成果：基于分形几何的二维截面分析确定毛细管压力曲线：多孔介质的二维和三维孔隙结构之间的桥梁(Capillary Pressure Curve Determination Based on a 2-D Cross-Section Analysis Via Fractal Geometry: A Bridge Between 2-D and 3-D Pore Structure of Porous Media)。资源学院构造与油气资源教育部重点实验室陈孝君博士为文章的第一作者，导师姚光庆教授为通讯作者。

孔隙结构与流体流动能力，储层质量评估，储存体积，溶质运移，流体构型，烃类生产，气体扩散和电传导行为以及由孔隙尺度的各向异性和非均质性导致的残余油分布等直接相关。为了准确表征多孔介质内部孔隙结构，毛细管压力曲线（CPC）（也被称为汞侵入毛细管压力，MICP）已经被发现是在宏观尺度上最有效的分析数据之一。然而，获得CPC的直接准静态实验（压汞法）非常昂贵并且耗时。另一种获得方法，是基于当前先进的成像技术和精确的数值模拟算法。但是，如果孔隙结构具有高度非均质性或者不具代表性，计算的CPC不但需要强性能的计算机，而且可能还具有不可接受的误差。

图1  获得3-D属性毛细管压力曲线和2-D截面数据的实验过程以及“桥梁函数”的结构原理

在本次研究中，二维（2-D）切片（如，铸体薄片，电子探针和Micro-CT切片）的孔隙结构被视为“子体”，而三维（3-D）岩心的全局孔隙结构被视为“母体”。它们之间必然存在一定的内在“遗传”关系。该工作证明了存在这样一个特殊的“桥梁函数”可以表征2-D和3-D之间的孔隙结构的这种内在本质关系，它可以作为孔隙半径的转换桥梁，从而来估计CPC。我们将模型的估计值与通过压汞法获得的实验结果在六种具有不同孔隙结构的典型天然砂岩中进行了比较。结果表明，3-D全局孔隙结构的横截面，“桥梁函数”给出了可靠的CPC估计。该见解可以简化获得多孔介质的岩石物理特性的过程，揭示了多孔介质的2-D和3-D孔隙结构之间的固有差异和关联，为“2-D到3-D的转化”提供了新的思路与途径。

该研究受到十三五国家重大科技专项子课题(2016ZX05024-06)与国家自然科学基金(41722403)资助。

论文信息：

Title: Capillary Pressure Curve Determination Based on a 2‐D Cross‐Section Analysis Via Fractal Geometry: A Bridge Between 2‐D and 3‐D Pore Structure of Porous Media

Authors: Xiaojun Chen, Guangqing Yao*, Chengfei Luo, Ping Jiang, Jianchao Cai, Kun Zhou, and E. Herrero‐Bervera

Source: Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 124, 1-16

DOI:10.1029/2018JB016722

First published: 11 March 2019

论文链接: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2018JB016722