Numerical estimation of carbonate rock properties using multiscale images          下载免费PDF全文

Mohamed Soufiane Jouini  Sandra Vega  Ahmed Al‐Ratrout 《Geophysical Prospecting》2015,63(2):405-421

Characterizing the pore space of rock samples using three‐dimensional (3D) X‐ray computed tomography images is a crucial step in digital rock physics. Indeed, the quality of the pore network extracted has a high impact on the prediction of rock properties such as porosity, permeability and elastic moduli. In carbonate rocks, it is usually very difficult to find a single image resolution which fully captures the sample pore network because of the heterogeneities existing at different scales. Hence, to overcome this limitation a multiscale analysis of the pore space may be needed. In this paper, we present a method to estimate porosity and elastic properties of clean carbonate (without clay content) samples from 3D X‐ray microtomography images at multiple resolutions. We perform a three‐phase segmentation to separate grains, pores and unresolved porous phase using 19 μm resolution images of each core plug. Then, we use images with higher resolution (between 0.3 and 2 μm) of microplugs extracted from the core plug samples. These subsets of images are assumed to be representative of the unresolved phase. We estimate the porosity and elastic properties of each sample by extrapolating the microplug properties to the whole unresolved phase. In addition, we compute the absolute permeability using the lattice Boltzmann method on the microplug images due to the low resolution of the core plug images. In order to validate the results of the numerical simulations, we compare our results with available laboratory measurements at the core plug scale. Porosity average simulations for the eight samples agree within 13%. Permeability numerical predictions provide realistic values in the range of experimental data but with a higher relative error. Finally, elastic moduli show the highest disagreements, with simulation error values exceeding 150% for three samples.  相似文献   

Heterogeneous distributions of CO2 may be more important for dissolution and karstification in coastal eogenetic limestone than mixing dissolution          下载免费PDF全文

Jason D. Gulley  Jonathon B. Martin  Paul J. Moore  Amy Brown  Patricia D. Spellman  John Ezell 《地球表面变化过程与地形》2015,40(8):1057-1071

Mixing dissolution, a process whereby mixtures of two waters with different chemical compositions drive undersaturation with respect to carbonate minerals, is commonly considered to form cavernous macroporosity (e.g. flank margin caves and banana holes) in eogenetic karst aquifers. On small islands, macroporosity commonly originates when focused dissolution forms globular chambers lacking entrances to the surface, suggesting that dissolution processes are decoupled from surface hydrology. Mixing dissolution has been thought to be the primary dissolution process because meteoric water would equilibrate rapidly with calcium carbonate as it infiltrates through matrix porosity and because pCO₂ was assumed to be homogeneously distributed within the phreatic zone. Here, we report data from two abandoned well fields in an eogenetic karst aquifer on San Salvador Island, Bahamas, that demonstrate pCO₂ in the phreatic zone is distributed heterogeneously. The pCO₂ varied from less than log ?2.0 to more than log ?1.0 atm over distances of less than 30 m, generating dissolution in the subsurface where water flows from regions of low to high pCO₂ and cementation where water flows from regions of high to low pCO_2. Using simple geochemical models, we show dissolution caused by heterogeneously distributed pCO₂ can dissolve 2.5 to 10 times more calcite than the maximum amount possible by mixing of freshwater and seawater. Dissolution resulting from spatial variability in pCO₂ forms isolated, globular chambers lacking initial entrances to the surface, a morphology that is characteristic of flank margin caves and banana holes, both of which have entrances that form by erosion or collapse after cave formation. Our results indicate that heterogeneous pCO₂, rather than mixing dissolution, may be the dominant mechanism for observed spatial distribution of dissolution, cementation and macroporosity generation in eogenetic karst aquifers and for landscape development in these settings. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

四川盆地及邻区下寒武统龙王庙组颗粒滩沉积特征与空间分布   总被引：3，自引：1，他引：2       下载免费PDF全文

马腾  谭秀成  李凌  曾伟金民东  罗冰  洪海涛  杨雨 《古地理学报》2015,17(2):213-228

通过对区域地质调查剖面资料和钻井资料的研究,结合对部分野外剖面与钻井岩心的系统观察和取样分析,发现四川盆地及邻区下寒武统龙王庙组的颗粒滩主要由颗粒石灰岩(白云岩)和晶粒白云岩构成;颗粒滩以未暴露浅滩为主,发育向上变浅和向上变深2类垂向序列。川中古隆起和黔中古隆起北部地区的颗粒滩的横向规模大、层位稳定性和连续性最好,其余地区颗粒滩多表现为点滩且规模较小。研究区龙王庙期总体上为西浅东深,西南缘、西北缘和北缘为古陆环抱,盆内呈“一隆两坳”的古地理格局。颗粒岩在古地貌高地具有广覆式“五线一带”的平面分布样式。川中古隆起、黔中古隆起北部地区是颗粒滩发育最有利的地区,东北部和东南部的水下岛链区是优质颗粒滩带发育的潜在区。古隆起发育演化对颗粒滩和有利储集相带具有明显的控制效应,次一级海平面升降变化影响滩体的垂向叠置样式和横向连续性。  相似文献   

南黄海盆地二叠系烃源岩孢粉相特征及其形成环境   总被引：1，自引：0，他引：1  

谭思哲  高顺莉  葛和平  付焱鑫 《吉林大学学报(地球科学版)》2015,45(3):691-700

以沉积环境控制烃源岩发育理论为指导,应用孢粉相分析方法,以南黄海盆地二叠系大隆组、龙潭组和栖霞组烃源岩层段为研究对象,对典型钻井剖面的孢粉及沉积有机屑进行系统的分析。根据沉积有机屑的丰度特征和组分类型,探讨三套烃源岩的形成环境,初步评价其生烃潜力。研究结果表明,利用孢粉相分析方法,可以有效地对高成熟海相烃源岩的生烃潜力和形成环境进行客观评价:栖霞组为缺氧远陆架沉积环境,以无定形有机质为主,水体分层缺氧,是烃源岩形成的有利环境;大隆组为缺氧和少氧的陆架环境,也较有利于烃源岩的形成,生烃潜力较栖霞组差;龙潭组煤质型有机质较为丰富,为充氧的陆架区,以陆源输入为主,沉积区水体较浅,含氧量高,不利于富氢烃源岩的形成。  相似文献   

深层碳酸盐岩储层溶洞围岩应力分布研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

周汉国  郭建春  李静  彭成乐  王昌  高帅  郑金凯 《地质力学学报》2018,24(1):35-41

以冀中凹陷任北奥陶系碳酸盐岩储层为例,基于油田测井资料及岩石力学实验确定了研究区岩石力学参数,对目标储层典型的长椭圆形孤立落水溶洞围岩应力进行了数值模拟,并根据第三强度理论研究了围岩破坏情况。研究结果表明,（1）溶洞在上覆岩层压力和侧向压力的共同作用下,长椭圆形溶洞围岩的应力集中效应带为9倍的半径范围;（2）长椭圆形溶洞围岩应力以压应力为主,主要集中分布在洞顶和洞底;（3）溶洞填充性对其围岩主应力差及破坏范围影响很大。当填充压力小于0.1 MPa时,溶洞围岩主应力差及破坏区域范围随填充压力的增大而增大;而当填充压力大于0.1 MPa时,溶洞围岩主应力差及破坏区域范围随填充压力的增大均呈减小的趋势。   相似文献   

生物碎屑灰岩差异成岩及储集层特征:以伊拉克HF油田白垩系Mishirif组为例^*          下载免费PDF全文

余义常  宋新民  郭睿  高兴军  林敏捷  衣丽萍  韩海英  陈军  邓亚  李峰峰  刘航宇 《古地理学报》2018,20(6):1053-1067

中东地区白垩系Mishirif组以生物碎屑灰岩为主,其形成于温暖潮湿的环境中。综合利用岩心、铸体薄片、全岩分析、常规物性及高压压汞等资料,以伊拉克HF油田Mishrif组为例,开展生物碎屑类型、分布特征、差异成岩及储集层特征等研究。Mishrif组灰岩中生物碎屑以底栖有孔虫、非固着类双壳类、厚壳蛤和棘皮动物为主,含少量苔藓动物、藻类与海绵动物,其含量、类型及大小对沉积环境有重要指示意义。沉积环境决定岩石组分与结构的差异,在此基础上成岩作用控制岩石的孔隙结构与物性特征。生物碎屑主要经历了不同程度海水环境的泥晶化和生物钻孔、大气淡水环境的溶蚀和胶结、埋藏环境的压实压溶和颗粒破裂作用。以底栖有孔虫和非固着类双壳类碎屑为主的低能沉积环境具有“弱溶蚀、强胶结、强压实”的成岩特征,主要发育微孔、晶间孔及粒内孔,孔喉分布呈偏细态细微喉单峰型,物性较差;以厚壳蛤和棘皮动物碎屑为主的高能沉积环境具有“强溶蚀、弱胶结”的成岩特征,主要发育铸模孔、粒间孔及粒间溶孔,孔喉分布呈偏粗态中粗喉极宽峰型,是Mishrif组最有利储集层。以HF油田Mishrif组为代表的白垩系生物碎屑灰岩在中东地区发育广泛,故上述成果对于该地区生物碎屑灰岩油气开发具有重要意义。  相似文献   

川西北地区中三叠统顶部溶蚀型喀斯特特征及地质意义^*     

吴冰  金鑫  时志强  Nereo Preto  杜怡星 《古地理学报》2018,20(1):133-146

中三叠统顶部溶蚀型喀斯特在什邡金河剖面及四川盆地大部分地区已有报道。在近期的野外工作中,在川西北地区绵竹汉旺观音崖、江油黄莲桥和江油马鞍塘剖面天井山组近顶部、顶部也识别出这一古特提斯面,其形成与强烈的构造活动或全球海平面下降造成的岩层长时间的暴露有关。其表现形式主要为: (1)暴露溶蚀间断沉积面;(2)溶沟、溶缝及其内的碳酸盐、陆源碎屑充填物;(3)暴露期黏土层;(4)喀斯特角砾。其中暴露溶蚀间断沉积面上的沉积构造以鸟眼、层状孔洞构造最为典型,在绵竹汉旺观音崖剖面最为发育,孔、洞充填物主要为亮晶方解石和白云石;溶沟、溶缝及其内的碳酸盐、陆源碎屑充填物在江油马鞍塘、汉旺观音崖、什邡金河等剖面均有发育,这些溶缝、溶沟一般近于竖直发育,宽度及深度不一,被碳酸盐角砾、亮晶方解石、白云石或陆源黏土等所充填;暴露期黏土层主要见于江油黄莲桥剖面,共发育2套,厚5~20 cm,与铁质矿物共生,其上下发育深灰色潟湖沉积;喀斯特角砾主要见于汉旺观音崖剖面,喀斯特角砾最大可达15×20 cm大小,呈棱角状充填于富含泥质和有机质的暗色碳酸盐基质中。天井山组近顶部溶蚀型喀斯特的发现可为区域地层等时对比提供依据,与其有关的古岩溶作用可在天井山组(或雷口坡组)顶部碳酸盐岩中形成以溶蚀孔、洞、缝为主要储集空间的古岩溶型储集层。  相似文献   

鄂尔多斯盆地渭北地区上三叠统延长组长7油层组碳酸盐结核中自生碳酸盐矿物的特征          下载免费PDF全文

李云  胡作维  刘灿  董杰  贺静  袁效奇  魏杨 《古地理学报》2019,21(4):577-588

早期形成的碳酸盐结核在埋藏期间会经历多种碳酸盐矿物相沉淀的复杂胶结作用,岩石学研究是探究结核成因的关键。通过野外剖面观察、岩石学观察和阴极发光技术,分析了鄂尔多斯盆地渭北地区上三叠统延长组长7油层组泥页岩中各种形状的方解石和白云石结核中自生碳酸盐矿物的特征。这些结核为成岩早期的产物,构成结核的自生碳酸盐矿物特征显著:(1)球粒方解石结核中,方解石呈纤维状或刃片状,球粒间充填晶粒方解石或因压实呈贴面结合,纤维状方解石发桔红色和暗红色2种光,刃片状方解石发暗红色光;(2)粉晶方解石结核中,方解石呈他形粒状,含有机质包裹体或纤维状晶形残余,晶间含沥青和纤维状方解石残余,主要发暗红色光;(3)白云石结核有泥晶和粉晶2种晶体类型,粉晶白云石结核含较多泥质,泥质条带或有机质条带处常见纤柱状白云石;(4)沿裂缝充填的方解石和白云石常呈纤维状或纤柱状结构,发暗红色光或不发光。研究区长7油层组碳酸盐结核中的方解石和白云石具有不同的成因类型和复杂的胶结作用:球粒方解石和泥晶白云石代表了结核开始形成时的胶结作用,可以准确地反映结核的成因;粉晶方解石、粉晶白云石反映了交代成因;裂缝中纤维状、纤柱状方解石和白云石集合体则为结核经历了较强压实作用之后充填裂缝而成。  相似文献   

利用碳酸盐岩的Fe/Mn比值恢复海洋的氧化还原状态     

蔡青青  闫宝强  王永志 《地质与资源》2019,28(2):160-164

碳酸盐岩的Fe/Mn元素比值,作为一项新的地球化学指标,可以用于恢复海洋的氧化还原状态.在氧化条件下,Fe³⁺和Mn⁴⁺均不可溶,因此氧化海水中的溶解Fe和Mn的含量均很低.Fe³⁺和Mn⁴⁺在还原条件下可以被细菌还原为可溶的Fe²⁺和Mn²⁺,而氧化还原电位的计算表明,Mn⁴⁺的还原要早于Fe³⁺的还原,因此细菌的Mn还原过程发生在沉积物的更浅层.可溶的Fe²⁺和Mn²⁺向上扩散到海水中,替代碳酸盐岩晶格里的Ca²⁺,因此碳酸盐岩晶格中的Fe²⁺和Mn²⁺的含量受控于来自沉积物孔隙水的扩散,而后者又与水岩界面的氧化还原状态相关.因此可以预测,随着海水变得逐渐缺氧,碳酸盐岩中的Fe/Mn比值会逐渐增高.为了验证这一假说,我们分析了中元古代高于庄组白云岩的Fe/Mn比值.研究发现,几乎所有的样品的Fe/Mn比值介于20～30之间,显著高于泥盆纪末期深水碳酸盐岩和浅水台地碳酸盐岩的Fe/Mn比值.高于庄组碳酸盐岩高的Fe/Mn比值一方面可能指示了中元古代低的大气氧气浓度和海洋的广泛缺氧,也可能反映了白云岩形成于缺氧的沉积物空隙水里.  相似文献   

湖北武汉典型地区岩溶发育特征分析          下载免费PDF全文

李慧娟  金小刚  涂婧  魏瑞均  李海涛  杨涛 《中国地质灾害与防治学报》2019,30(4):40-47

本文在分析以往地质资料和完成的武汉市1∶5万岩溶塌陷调查成果的基础上,从武汉市岩溶发育的形态及规模、不同岩溶条带、不同构造条件、不同地层、不同埋深和不同地貌七个方面,分别系统总结了武汉市典型地区岩溶发育的特征。区内岩溶总体中等发育,岩溶形态主要为溶隙、溶孔以及小规模溶洞;在水平方向上存在5个走向NWW—SEE、各自相对独立的碳酸盐岩条带,其中白沙洲条带岩溶最为发育,在垂直方向上浅层溶蚀发育;各地层的岩溶发育强度依次为P2q>T1d>C2h+d>T1-2j;在褶皱核部或转折端、断层带附近、长江一级阶地、山前补给局部地区等地下水交替循环强烈地带和可溶岩与非可溶岩接触带,岩溶发育相对强烈。结论可为武汉市岩溶塌陷地质灾害防治提供地质基础支撑。  相似文献