(柴智)人造岩芯孔喉结构的恒速压汞法评价

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底板巷水仓排水系统设计在孟津矿的应用

底板巷水仓排水系统设计在孟津矿的应用

底板巷水仓排水系统设计在孟津矿的应用摘要:近年来,随着瓦斯治理观念的不断改变和提高,采用底板抽放巷进行区域消突技术得到了推广。

孟津煤矿为严重煤与瓦斯突出矿井,设计产量120万吨。

矿井采用立井两水平上下山开拓,本井田二1煤底板距奥陶纪灰岩较近,奥陶纪灰岩含水层静水水压较高,需要考虑采区或工作面的排水问题。

11011工作面采用底板巷前期进行消突作业,在工作面形成后改为水仓,节约了资金,使用效果良好。

关键词:底板巷水仓优化排水系统节约投资1 工作面概况孟津煤矿,位于河南省孟津县横水镇境内,东距孟津县城15 km,南距新安县城约27 km,属新安煤田,井田走向长约7.0 km,倾斜宽5.7~10.0 km,面积57.52 km2。

主要可采煤层为山西组的二1煤,全区大部可采,二2煤层局部可采,其它煤层不可采或偶而可采。

11011工作面二1煤层厚度为2.3~3.1 m,平均厚度2.8 m,受褶皱控制煤层产状及厚度变化较大,煤层倾角2°~8°,平均为4°。

根据实际揭露地质资料分析,该工作面煤层赋存稳定,在掘进胶带顺槽期间煤层厚度轻微变化,从2.3 m增厚至2.9 m。

轨道顺槽煤厚2.2~3.1 m,平均2.8 m。

煤层呈粉末状,少量块状,结构简单,局部含夹矸1~2层,有分叉现象,仅局部存在夹矸,夹矸单层厚度0.04~1.54 m,夹矸岩性为泥岩或炭质泥岩。

2 工作面预计涌水量该工作面水文地质条件中等,主要充水水源为顶板砂岩裂隙水及底板太原组薄层灰岩水。

二1煤层赋存于山西组下部,上距砂锅窑砂岩37.80~69.45 m,平均79.74 m。

下距L7石灰岩6.70~12.3 m,平均10.5 m,下距奥陶系灰岩平均58 m。

充水来源主要是煤层顶底板直接充水含水层的地下水。

二1煤层顶板砂岩及太原组薄层灰岩均为弱富水性充水含水层,水量有限,易于疏排。

煤层开采以后,导水裂隙带通达下石盒子组含水层,增加了间接充水含水层的矿井水补给来源。

恒速压汞及核磁共振技术在四川盆地西部致密砂岩储层评价中的应用

恒速压汞及核磁共振技术在四川盆地西部致密砂岩储层评价中的应用

文章编号:1001-6112(2021)02-0368-09㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀doi:10.11781/sysydz202102368恒速压汞及核磁共振技术在四川盆地西部致密砂岩储层评价中的应用冯动军,肖开华(中国石化石油勘探开发研究院,北京㊀100083)摘要:在深入分析恒速压汞法和核磁共振实验原理的基础上,结合岩心实验结果,分析川西新场地区上三叠统须家河组四段储集空间类型㊁孔隙结构类型㊁孔喉特征㊁孔喉比特征及其与孔㊁渗相关关系,研究孔隙和喉道对毛细管曲线的影响,探讨孔喉特征对可动流体参数的影响㊂川西须四段为低孔㊁低 超低渗致密储层,孔隙度介于1.6% 10.9%,平均5.9%,渗透率介于(0.01 2.81)ˑ10-3μm2,平均0.37ˑ10-3μm2㊂发育粗喉大孔㊁粗喉小孔㊁细喉大孔和细喉小孔4类孔隙结构类型,孔隙半径介于8 180μm,平均112μm,以微孔 小孔为主;喉道半径介于0.100 1.008μm,平均0.484μm,以微喉为主㊂孔隙半径对低 超低渗储层的物性影响较小,喉道半径与渗透率相关性较好,其影响了毛细管曲线的变化,控制了低渗透储层的物性特征,是决定气藏开发效果的关键性因素㊂孔隙半径㊁喉道半径和最终进汞饱和度对可动流体参数影响较大,基于此三项参数提出孔隙结构指数,结合测井曲线开展了川西致密砂岩储层评价,评价结果与实际效果吻合较好㊂关键词:恒速压汞;核磁共振;孔隙结构;孔隙;喉道;可动流体;须家河组;川西中图分类号:TE132.2㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:AConstantvelocitymercuryinjectionandnuclearmagneticresonanceinevaluationoftightsandstonereservoirsinwesternSichuanBasinFENGDongjun,XIAOKaihua(SINOPECPetroleumExplorationandProductionResearchInstitute,Beijing100083,China)Abstract:Thereservoirporosity,porestructuretype,pore-throatcharacteristics,pore-throatratioandtheircorrelationswithporosityandpermeabilityofthefourthmemberofUpperTriassicXujiaheFormationintheXinchangareaofthewesternSichuanBasinwerediscussedbasedonconstantvelocitymercuryinjectionandnuclearmagneticresonance.Theeffectsofporesandthroatsoncapillarycurveswerestudied,andtheinfluenceofporethroatcharacteristicsonmovablefluidparameterswasdiscussed.ThereservoirofthefourthmemberofXujiaheFormationinthestudyareahaslowporosityandlowtoultra⁃lowpermeability.Itsporosityrangesfrom1.6%to10.9%,withanaverageof5.9%,andthepermeabilityrangesfrom0.01ˑ10-3μm2to2.81ˑ10-3μm2,withanaverageof0.37ˑ10-3μm2.Therearefourtypesofporestructures:coarsethroatandmacropore,coarsethroatandsmallpore,finethroatandmacropore,andfinethroatandsmallpore.Theporeradiusis8-180μm,withanaverageof112μm,mainlymicroporesandsmallpores.Thethroatradiusrangesfrom0.100to1.008μm,withanaverageof0.484μm,mainlymicrothroats.Poreradiushaslittleinfluenceonthephysicalpropertiesoflowtoultra⁃lowpermeabilityreservoirs.Porethroatradiushasagoodcorrelationwithpermeability,whichdeterminesthevariationcharacteristicsofcapillarycurvesandcontrolsthephysicalpropertiesoflowpermeabilityreservoirs,andisthekeyfactortodeterminethedevelopmenteffectofgasreservoirs.Theexperimentalparameters,suchasporeradius,throatradiusandfinalmercurysaturation,whichhavegreatinfluenceonmovablefluidparameters,wereoptimized.Aporestructureindexwasputforwardbasedonthethreeparametersmentionedabove,andthereservoirevaluationofthewholewellsectionwascarriedout,whichwasappliedtotheevaluationoftightsandreservoirsinthewesternSichuanBasin.Keywords:constantvelocitymercuryinjection;nuclearmagneticresonance;porestructure;pore;throat;movablefluid;XujiaheFormation;westernSichuanBasin收稿日期:2020-08-31;修订日期:2021-01-15㊂作者简介:冯动军(1976 ),男,博士,高级工程师,主要从事非常规油气地质研究㊂E⁃mail:fengdj.syky@sinopec.com㊂基金项目:中国石化科技部项目 新场须四段致密气藏描述 (P14158)资助㊂㊀第43卷第2期2021年3月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质PETROLEUMGEOLOGY&EXPERIMENT㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Vol.43,No.2Mar.,2021㊀㊀孔隙度和渗透率参数是常规储层的主要评价指标,而致密砂岩储层非均质性强,且具有低孔㊁低渗㊁孔隙类型多样㊁孔喉细小㊁孔隙结构复杂的特点[1-2],常规储层评价方法并不适用㊂同时,致密砂岩储层孔喉结构普遍具有很高的毛细管压力,因此,孔隙结构的差异会导致储层中流体流动赋存状态和分布的不同,进而制约和影响致密砂岩气藏的高效开发[3]㊂恒速压汞可以区分孔隙和喉道,并能够定量获取孔隙半径㊁喉道半径等相关参数[4]㊂核磁共振作为一种新兴的岩心实验分析手段,可以获取物性㊁微观孔隙结构及可动流体参数等储层特征[5-8]㊂本文利用恒速压汞和核磁共振测试结果,分析川西上三叠统须家河组储层孔隙结构类型和特征及其与孔㊁渗的相关关系,探讨孔喉特征对可动流体参数的影响,优选与储层物性和流体可流动性相关性较好的孔隙结构参数,通过数学分析,建立指示储层好坏的孔隙结构指数,开展单井全井段储层综合评价,解决了致密非均质储层无法用孔隙结构参数进行全井段储层评价的问题㊂1㊀实验介绍本次实验采用中国石油勘探开发研究院廊坊分院从美国引进的ASPE-730型恒速压汞实验装置,注射速率最低能到0.00005mL/min,最高到1mL/min,岩心取截面为1cmˑ1cm的圆柱体,压力范围0 1000psi,岩石孔隙结构的空间分辨率为0.00001mL㊂汞作为非润湿相注入岩石孔隙中时需要施加外部压力,接触角㊁界面张力和孔喉半径决定了进汞压力的大小[9]㊂恒速压汞技术是在样品分析过程中始终保持接触角与界面张力不变,以极低的准静态进汞速度(一般为5ˑ10-5mL/min)将汞注入岩石孔隙内,当驱替压力达到6.2MPa时实验结束㊂根据进汞压力的升降来区分岩石内部的孔隙和喉道[10-12],获得孔隙和喉道的毛细管压力曲线,并据此计算孔隙和喉道半径及孔喉半径比的分布[13-14]㊂核磁共振技术是通过对完全饱和水的岩心进行CPMG脉冲序列测试而获得T2谱,可以反映岩心内所有的孔喉分布[15],T2越小,代表孔径的孔隙越小,反之亦然,因此,T2分布反映了孔隙体积的分布㊂当孔隙半径小到一定程度后,由于受黏滞力或毛细管力束缚,孔隙中的流体将无法流动㊂因此在T2谱上就存在一个驰豫时间界限,当孔隙流体的T2驰豫时间大于某一值时,流体为可动流体,反之为不可动流体,这个界限常被称为可动流体T2截止值㊂总之,利用核磁共振技术可以快速㊁无损㊁准确地测定岩样中的可动流体量和孔隙体积的分布[16]㊂2㊀实验样品及结果选取14块四川盆地西部新场地区须家河组致密气岩心样品进行恒速压汞和核磁共振实验(直径2.5cm,长度0.5cm),样品平均孔隙度11.03%,平均渗透率0.25ˑ10-3μm2,为典型致密储层样品,计算孔喉特征参数如表1所示㊂上亚段为致密砂岩储层,以孔隙型储层为主,基质孔隙度和渗透率较高,平均分别为8.22%,0.72ˑ10-3μm2,喉道半径平均值为0.61μm,孔隙半径平均值为143.58μm,孔喉半径比平均值为304.81,最终进汞饱和度27.54%,表1㊀四川盆地西部新场地区须家河组四段砂岩储层孔隙结构参数统计Table1㊀StatisticsofporestructureparametersofsandstonereservoirsinfourthmemberofXujiaheFormation,Xinchangarea,westernSichuanBasin样号层位孔隙度/%渗透率/10-3μm2孔隙体积/cm3喉道半径平均值/μm孔隙半径平均值/μm孔喉半径比平均值最终进汞饱和度/%总孔隙进汞饱和度/%总喉道进汞饱和度/%总孔/喉体积比可动流体孔隙度/%可动流体/%束缚流体/%XC23-3XC22-2XC23-4CX565-10XC23-9XC26-4均值XC21-22X202-2XC31-5XC22-9XC22-10XC23-16XC25-8XC26-8均值上亚段下亚段Tx245.900.160.340.523147.80319.020.313.4416.870.204.2613.2086.80Tx347.800.290.360.496154.33382.634.9315.2419.690.776.3326.7473.26Tx348.100.450.300.627135.87262.123.783.5920.190.186.6811.0588.95Tx449.500.490.270.436148.38422.630.7910.0820.710.498.1526.9173.09Tx4410.902.810.361.088141.51145.627.776.7321.040.329.0727.4772.53Tx447.100.120.410.519133.62297.027.695.5322.160.254.3715.2184.798.220.720.340.610143.58304.827.547.4320.110.376.4820.1079.90Tx744.600.030.280.364173.32616.847.4329.2318.191.613.5746.4253.58Tx848.800.290.260.463149.28392.131.2910.3620.930.507.4826.5973.41Tx841.700.030.100.2098.8278.310.550.0110.540.001.1821.5978.41Tx941.900.020.110.10010.006.357.430.9846.450.020.7420.5579.45Tx941.600.010.100.60010.0010.049.450.1349.320.000.7136.3463.66Tx944.900.380.280.883138.29168.723.852.9420.920.144.0921.1578.85Tx944.700.030.290.10097.5010.011.430.0411.340.002.2111.8388.17Tx944.900.050.260.361123.46402.614.840.1614.670.013.598.5591.454.070.120.200.39076.75152.626.982.0924.880.102.9524.1375.87㊃963㊃㊀第2期㊀㊀㊀㊀㊀冯动军,等.恒速压汞及核磁共振技术在四川盆地西部致密砂岩储层评价中的应用㊀核磁共振计算上亚段可动流体孔隙度平均6.48%,可动流体百分比平均为20.10%㊂下亚段为致密砂砾岩储层,裂缝发育,以裂缝 孔隙型储层为主,基质孔隙度和渗透率较低,平均分别为4.07%,0.12ˑ10-3μm2,喉道半径平均值为0.39μm,孔隙半径平均值为76.75μm,孔喉半径比平均值为152.6,最终进汞饱和度26.98%,核磁共振计算下亚段可动流体孔隙度平均2.95%,可动流体百分比平均为24.13%㊂3㊀孔隙结构特征3.1㊀储集空间类型通过大量岩石铸体薄片鉴定㊁扫描电镜分析可知,新场地区须四段储层孔隙包括原生孔隙㊁次生孔隙㊁微裂隙(缝)三类,以次生孔隙为主,包括粒间溶孔㊁粒内溶孔㊁铸模孔㊁晶间溶孔等,其中粒间溶孔多为70 120μm,是溶蚀粒间杂基和沿颗粒边缘溶蚀扩大而成,呈不规则状,孔中常含残余黏土矿物;粒内溶孔一般在20 300μm,孔中常有黏土化后的残余骨架,孔中充填自形和他形石英及方解石㊁钠长石等;微裂缝和原生孔隙次之,原生孔隙主要为残余粒间孔(图1)㊂3.2㊀孔隙结构类型储层的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状㊁大小㊁分布及其连通关系[17],孔隙结构特征在微观上反映了储集层的储集及渗流能力,是储集层评价和分类的重要依据[18-19]㊂据扫描电镜㊁高压压汞及恒速压汞资料,新场地区须四段储层较差,样品排驱压力和中值压力值较高,孔图1㊀四川盆地西部新场地区须家河组四段砂岩储层储集空间类型Fig.1㊀Reservoirspacetypesofsandstonereservoirsinfourthmem⁃berofXujiaheFormation,Xinchangarea,westernSichuanBasin喉半径和喉道半径小㊂歪度是指孔喉大小分布偏向粗孔喉或是细孔喉,相应地称之为粗歪度或细歪度[4]㊂样品分选系数值较大,歪度值较小,偏细歪度,表明孔喉分选较差,且以微孔喉为主㊂利用高性能全自动压汞仪AutoPoreIV9520获取排驱压力㊁孔喉大小及毛管曲线特征,把须四段孔隙结构分为4类(图2):(1)粗喉大孔型:毛管曲线特征表现为下凹型,其储层排驱压力比较低,一般小于0.5MPa,喉道较粗,孔隙个体大,分选中等;毛细管压力曲线为平台状,同时曲线均凹向左下方,略显粗歪度;孔隙度㊁渗透率及孔隙结构均较好,为好储层;(2)粗喉小孔型:毛管曲线特征表现为下凹上凸型,毛细管压力曲线出现平台或略显平台;其排驱压力高于粗喉大孔型,一般0.5 1.0MPa,微 细孔喉,分选较差,孔隙度低 偏中,渗透率中等 偏低,孔隙结构较好,为差储层;(3)细喉大孔型:毛细管压力曲线特征表现为平直型,排驱压力较高,1.0 2.0MPa,微 细孔喉,最大进汞饱和度较高,孔隙较大,分选差;孔隙度一般,渗透率较低,孔隙结构较差,为较好储层;(4)细喉小孔型:毛管曲线特征表现为上凸型,排驱压力很高,20 50MPa,喉道偏细,最大进汞饱和度低,孔隙较小,分选较差,细歪度;孔隙度和渗透率均较低,孔隙结构差,为差储层或非储层㊂其中上亚段以粗喉大孔型为主,下亚段以粗喉小孔型为主㊂3.3㊀孔喉特征孔隙决定了储层的储集性能[20],新场须四上亚段砂岩孔隙型储层5个样品渗透率逐渐增大,孔隙半径主要分布在100 200μm之间,峰值分布在120μm左右㊂须四下亚段砂砾岩孔隙 裂缝型储层6个样品渗透率逐渐增大,孔隙半径主要分布在80 180μm,峰值在120μm左右(图3)㊂总体来看不同渗透率样品孔隙半径分布变化不明显,基本呈单峰正态分布,上亚段孔隙半径分布较为集中,下亚段除样品XC22-9和XC31-5外,孔隙分布相对集中,可能与砾岩的存在导致微裂缝发育有关,储层均以小孔为主㊂喉道反映了孔隙之间的连通情况,喉道半径大小㊁分布特征及其形状是影响储层储㊁渗透性能的主要因素,喉道越发育,储层渗流能力越强[21]㊂须四段储层喉道半径呈多峰态分布,上亚段砂岩孔隙型储层喉道半径明显高于下亚段砂砾岩孔隙 裂缝型储层(图4),总体以微喉为主㊂随着渗透率的增大,大喉道分布范围增大,小喉道分布范围减小㊂样品渗透率越高,大喉道所占比增大,其喉道半径分布范围越宽且分布频率越低;㊃073㊃石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀http:ʊwww.sysydz.net㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷㊀㊀图2㊀四川盆地西部新场地区须家河组四段致密储层孔隙结构类型Fig.2㊀PorestructuretypesoftightreservoirsinfourthmemberofXujiaheFormation,Xinchangarea,westernSichuanBasin图3㊀四川盆地西部新场地区须家河组四段致密储层孔隙半径分布Fig.3㊀PoreradiusdistributionoftightreservoirsinfourthmemberofXujiaheFormation,Xinchangarea,westernSichuanBasin图4㊀四川盆地西部新场地区须家河组四段致密储层喉道半径分布Fig.4㊀ThroatradiusdistributionoftightreservoirsinfourthmemberofXujiaheFormation,Xinchangarea,westernSichuanBasin㊃173㊃㊀第2期㊀㊀㊀㊀㊀冯动军,等.恒速压汞及核磁共振技术在四川盆地西部致密砂岩储层评价中的应用㊀渗透率越低,喉道半径越小且分布越集中㊂实验结果表明,对于致密储层而言,不同渗透率储层其孔隙半径的分布范围基本相同,喉道半径的大小和分布范围存在差异,喉道控制了低渗透储层的物性特征,决定了储层的好坏,是决定气藏开发效果的关键性因素㊂3.4㊀孔喉比特征孔喉比可以用来衡量孔隙开度的非均匀程度,反映了孔隙结构的均质性㊂图5可以看出,渗透率和孔喉比分布范围呈负相关㊂当孔喉比较小时,单个孔隙被多个喉道连通,渗透率较高,孔隙内储存的气体容易通过喉道被采出㊂而当孔喉比较大时,少数小喉道控制单个孔隙,孔隙的连通性较差,气体要想从孔隙内排出需要克服很大的阻力,因此很难被采出,很多赋存气体的孔隙成为无效孔隙㊂研究发现,孔喉比高的样品,孔隙度并不一定高,说明低 特低渗储层孔隙度不是影响储层好坏的最主要的因素之一㊂与中㊁高渗储层相比,低 特低渗储层的孔喉比较大且分布范围较宽,孔隙连通性差,体现了低 特低渗储层微观孔隙结构的显著特征,也是该类储层开发效果差的主要原因[22-23]㊂3.5㊀毛细管曲线特征采用ASPE-730型恒速压汞仪,通过恒速压汞技术不仅能够得到总的毛细管曲线,还可以分别获得喉道和孔隙的毛细管曲线㊂从图6可以看出,样品XC22-2当进汞压力较小时,总毛细管曲线主要取决于孔隙毛细管压力曲线的变化,而当进汞压力增加到一定程度时,总体毛细管曲线的变化则主要由喉道的变化决定,其余5块样品总体毛细管曲线均主要取决于喉道毛细管曲线的变化㊂恒速压汞实验分析总孔隙进汞饱和度比总喉道进汞饱和度要小,说明样品微裂隙发育,微裂隙沟通孔隙,使其成为有效孔隙㊂因此,对于低 超低渗透砂砾岩储层而言,气藏的开发应重视喉道的开发,也就是说要寻找微裂隙发育带㊂4㊀孔喉特征对可动流体参数的影响可动流体参数主要包括可动流体百分数和可动流体孔隙度[24]㊂可动流体百分数是指孔径大于截止孔径的孔隙体积占岩样总孔隙体积的百分数[25-26],是评价储层渗流能力及开发潜力的一个重要物性参数,比孔隙度和渗透率更能表征储层的渗透性[27]㊂可动流体孔隙度具体量化了可动流体图5㊀四川盆地西部新场地区须家河组四段致密储层孔喉比分布Fig.5㊀Distributionofpore⁃throatratiooftightreservoirsinfourthmemberofXujiaheFormation,Xinchangarea,westernSichuanBasin图6㊀四川盆地西部新场地区须家河组四段毛细管曲线特征Fig.6㊀CharacteristicsofcapillarycurvesoffourthmemberofXujiaheFormation,Xinchangarea,westernSichuanBasin㊃273㊃石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀http:ʊwww.sysydz.net㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷㊀㊀百分数的绝对含量,是储层开发潜力的重要评价参数[16]㊂通过对可动流体参数与平均孔隙半径㊁平均喉道半径的相关性对比分析可见(图7),可动流体参数与平均孔隙半径的相关性比与平均喉道半径相关性略好,与常规砂岩储层的规律相反,表明储层喉道发育;而电镜分析结果表明新场须四段致密砂岩微裂隙发育,可能是喉道发育的主要原因㊂因此在致密储层评价中,应适当降低孔隙度参数的权重,重视微裂缝对储集性能的影响[28]㊂5㊀基于孔隙结构的储层评价方法及应用目前,常见的利用孔隙结构参数进行储层评价的基本思路是通过对取心段的岩心或地面岩石样品进行采样后,在实验室通过铸体薄片㊁扫描电镜㊁压汞及核磁共振等手段,来确定其储层的孔隙结构参数,进而以点代面来确定某一目标层的储层孔隙结构参数,无法对目标层全井段进行纵向上的连续评价㊂显然,上述方法对于取心资料较多且储层非均质性较弱的地区比较适用,但对于储层非均质性较强的致密砂岩储层则不太适用,主要存在两方面的问题:一是由于受钻井取心成本等的限制,不可能在钻井过程中进行大规模的取心,因沉积环境㊁后期成岩作用和构造运动等因素的变化,致密砂岩储层在纵向上具有很大的非均质性,即使取心很多,也不可能取全所有类型的储层样品;二是由于受分析测试工作量和成本等因素的限制,也很难进行高密度的㊁大量的铸体薄片㊁电镜扫描㊁压汞及核磁共振等分析测试㊂因此,利用数量有限的样品孔隙结构参数来对目标层进行储层评价具有很大的局限性㊂针对目前利用孔隙结构参数进行储层评价的缺陷,本文建立了一种利用孔隙结构参数进行全井段储层评价的新方法㊂具体方法流程是:对采取的每块岩心样品分别进行恒速压汞和核磁共振分析测试,得到它们的喉道半径㊁孔隙半径及最终进汞饱和度等参数数据㊂利用测井曲线计算的全井段的孔隙度㊁渗透率曲线,求取全井段的渗透率与孔隙度比值曲线㊂分别把孔隙半径㊁喉道半径㊁最终进汞饱和度参数与孔隙度㊁渗透率/孔隙度进行交会,拟合出相应的函数关系(图8),计算出研究目标全井段的孔隙半径指示曲线(Rp)㊁喉道半径指示曲线(Rth)和最终进汞饱和度指示曲线(SHg)㊂利用数学变换的方法,根据影响储渗性能的程度对参数进行缩放,建立孔隙结构指数(Rc)计算模型,进而计算出孔隙结构指示曲线,参考测井解释的储层类型㊁储层中流体性质及测试产能,建立孔隙结构参数储层评价标准(表2),对研究目标全井段储层进行评价㊂Rc=(A㊃Rth+Rp/B)㊃SHg/C式中:A㊁B㊁C为常数㊂本次岩样恒速压汞和核磁共振分析的对象是川西新场地区8口井须家河组的岩心样品,共取14图7㊀四川盆地西部新场地区须家河组四段孔隙结构与可动流体参数相关关系Fig.7㊀CorrelationbetweenporestructureandmovablefluidparametersoffourthmemberofXujiaheFormation,Xinchangarea,westernSichuanBasin图8㊀四川盆地西部新场地区致密储层孔隙结构参数与孔㊁渗相关性Fig.8㊀CorrelationbetweenporestructureparametersandporosityandpermeabilityoftightreservoirsinXinchangarea,westernSichuanBasin㊃373㊃㊀第2期㊀㊀㊀㊀㊀冯动军,等.恒速压汞及核磁共振技术在四川盆地西部致密砂岩储层评价中的应用㊀表2㊀四川盆地西部新场地区须家河组四段储层孔隙结构参数评价标准Table2㊀EvaluationcriteriaofporestructureparametersoffourthmemberofXujiaheFormation,Xinchangarea,westernSichuanBasin储集空间类型类别物性参数孔隙度/%渗透率/10-3μm2孔隙结构参数喉道半径/μm孔隙半径/μm进汞饱和度/%孔隙结构指数储层综合评价孔隙型裂缝 孔隙型Ⅰ>10>0.2>0.411>155>20.5>110好Ⅱ8 100.15 0.200.407 0.411130 15520.0 20.570 110中等Ⅲ6 80.05 0.150.374 0.407105 13016.0 20.050 70差Ⅰ>6>0.35>0.533>105>37.0>70好Ⅱ4.5 60.15 0.350.453 0.53385 10526.0 37.050 70中等Ⅲ3 4.50.05 0.150.401 0.45365 8519.0 26.040 50差块样品,先进行核磁共振实验,然后再进行恒速压汞实验,保证两项分析测试具有一一对应关系㊂从对新场某井的评价来看,储层分类评价结果与测井解释结果具有较好的对应关系,一类和二类储层测井图9㊀四川盆地西部新场X井基于孔隙结构参数的储层评价Fig.9㊀ReservoirevaluationofwellXbasedonporestructureparameters,Xinchangarea,westernSichuanBasin㊃473㊃石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀http:ʊwww.sysydz.net㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷㊀㊀解释为气层或差气层,井段3832.3 3887.9m综合评价一类和二类储层发育,测试无阻流量12.86ˑ104m3/d,为中产工业气流井,证明基于恒速压汞和核磁共振建立的致密砂砾岩储层评价方法是适用的(图9)㊂6㊀结论(1)利用恒速压汞和核磁共振实验技术不仅可以定量分析孔喉半径㊁孔喉半径比及孔喉体积大小等微观孔隙结构特征,同时也能定量评价微观孔喉特征对可动流体参数的影响,是开展致密砂岩储层评价的有效手段之一㊂(2)对于低 超低渗透储层而言,喉道半径的大小和分布范围决定了微观孔隙结构的差异,控制了低渗透储层的物性特征,影响了储层的好坏,是决定气藏开发效果的关键性因素㊂新场须四段微裂隙发育,微裂隙沟通孔隙,使得孔隙成为有效孔隙,因此气藏的开发应重视喉道的作用,也就是说要寻找微裂隙发育带㊂(3)新场须四段致密砂砾岩储层可动流体参数与平均孔隙半径的相关性要比与平均喉道半径的相关性略好,孔隙进汞饱和度与可动流体参数的相关性较好,表明研究区致密砂岩储层孔隙对可动流体参数的影响要比对喉道的影响更大㊂(4)基于喉道半径㊁孔隙半径及最终进汞饱和度等参数建立了孔隙结构指数计算模型和储层评价标准,对新场地区须四段全井段进行储层评价,储层分类评价结果与测井解释结果㊁测试结果具有较好的对应关系,证明基于恒速压汞和核磁共振建立的致密砂砾岩储层评价方法是适用的㊂参考文献:[1]㊀王为民,赵刚,谷长春,等.核磁共振岩屑分析技术的实验及应用研究[J].石油勘探与开发,2005,32(1):56-59.㊀㊀㊀WANGWeimin,ZHAOGang,GUChangchun,etal.ExperimentandapplicationofNMRtechnologyoncuttings[J].PetroleumExplorationandDevelopment,2005,32(1):56-59.[2]㊀冯动军,周洪瑞,肖开华,等.川西新场地区须二段致密双介质储层特征及有利开发区优选[J].现代地质,2014,28(3):626-634.㊀㊀㊀FENGDongjun,ZHOUHongrui,XIAOKaihua,etal.Characte⁃risticofdensedualporemediumreservoirandoptimizationofthefavorableblockinthesecondmemberofXujiaheFormationinXinchangareaofwesternSichuan[J].Geoscience,2014,28(3):626-634.[3]㊀陈国俊,吕成福,王琪,等.珠江口盆地深水区白云凹陷储层孔隙特征及影响因素[J].石油学报,2010,31(4):566-572.㊀㊀㊀CHENGuojun,LVChengfu,WANGQi,etal.CharacteristicsofporeevolutionanditscontrollingfactorsofBaiyunSagindeep⁃waterareaofPearlRiverMouthBasin[J].ActaPetroleiSinica,2010,31(4):566-572.[4]㊀TOLEDOPG,SCRIVENLE,DAVISHT.Pore⁃spacestatisticsandcapillarypressurecurvesfromvolume⁃controlledporosimetry[J].SPEFormationEvaluation,1994,9(1):46-54.[5]㊀李易隆,贾爱林,何东博.致密砂岩有效储层形成的控制因素[J].石油学报,2013,34(1):71-82.㊀㊀㊀LIYilong,JIAAilin,HEDongbo.Controlfactorsontheformationofeffectivereservoirsintightsands:examplesfromGuang 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浅谈恒速压汞法与常规压汞法优缺点

浅谈恒速压汞法与常规压汞法优缺点

浅谈恒速压汞法与常规压汞法优缺点【摘要】油藏勘探开发过程中,储集层岩石的孔隙结构是非常复杂的,岩石的孔隙结构特征对储层的渗流特性有直接的影响,一直是油层物理学的一个重要研究内容。

目前对孔隙结构认识的资料都是建立在理论模型上的,岩石孔隙结构参数的测定方法主要是常规压汞法、半渗透隔板法、扫描电镜、铸体薄片分析等,都受到检测方法和技术手段的局限性限制,都做了相当的假设性处理,这种假设增加了预测结果的随意性,很难精确地描述储层岩石真实的孔隙结构特征。

恒速压汞法是一种测试储层岩石孔隙结构的新技术,对孔隙结构复杂性的认识方面,比以往的研究方法和手段更先进一步,对储层岩石的孔隙结构特征有了更精细的描述和刻画。

本文以美国ASPE-730压汞仪为例,浅谈该检测技术的优缺点。

【关键词】常规压汞法;恒速压汞法;孔隙结构;孔喉比汞对绝大多数造岩矿物来说都是非润湿的。

如果对汞施加压力,当注入汞的压力达到孔隙喉道的毛管压力时,汞就会克服毛管阻力进入孔隙内,根据不断注入汞的孔隙体积百分数和对应压力,便能绘制出压汞毛管压力曲线。

由于汞的表面张力和润湿接触角比较恒定,常用注入型的压汞法(恒压法和恒速法)毛管压力曲线换算孔隙大小及分布。

式中:PC—毛管压力,单位为(MPa);σ—表面张力,单位为(N/m),取σ= 0.48 N/m;θ—润湿接触角,单位为(°),取θ=140°;rc—毛管半径,单位为(?m)。

1.常规压汞法常规压汞法是在一定的压力下记录进汞量测定岩石的孔隙结构的方法,进汞过程可以看成是从一个静止的状态到另外一个静止的状态过程,在两个压力差的作用下,就会有一定量体积汞被注入进被检测的岩石孔隙中,根据压力的涨落变化和相对应进入岩石汞体积的涨落变化情况,就可以测得岩石的孔隙大小和分布曲线,绘制出岩石的进入-退出毛管压力曲线,经过进一步计算就可以得出该样品的其它孔隙结构特征参数。

1.1优点:该方法测试样品速度快、准确,仪器设备测试原理相对简单、操作比较容易,是大多数油田测试储集岩孔隙结构最普遍、采用最多的方法,也是油田开发初期的勘探开发、储量计算、开发方案的设计等最重要的基础资料。

运用压汞法描述孔隙结构

运用压汞法描述孔隙结构
运用压汞法描述孔隙结构

CONTENCT

• 引言 • 孔隙结构基本概念 • 压汞法实验原理及设备 • 数据处理与分析方法 • 不同类型材料孔隙结构特征分析 • 压汞法在工业应用中的案例分析 • 总结与展望
01
引言
目的和背景
描述孔隙结构
压汞法是一种常用的实验手段,用于描述岩石、土 壤等多孔介质的孔隙结构特征。
实验步骤
样品准备、真空处理、压汞实验、数据收集与处理。
适用范围
适用于多种多孔介质,如岩石、土壤、陶瓷等。
02
孔隙结构基本概念
孔隙定义与分类
孔隙定义
孔隙是指材料中未被固体颗粒占据的空间,包括颗粒间的空隙和 颗粒内部的孔洞。
孔隙分类
根据孔隙的大小、形状和连通性,孔隙可分为微孔、中孔和大孔三 类。微孔直径小于2nm,中孔直径在2-50nm之间,大孔直径大于 50nm。
数据预处理
80%
数据清洗
去除异常值、重复值和缺失值, 保证数据质量。
100%
数据转换
将原始数据转换为适合后续分析 的数据格式,如将压汞数据转换 为孔隙半径和进汞量的关系数据 。
80%
数据标准化
对数据进行标准化处理,消除量 纲影响,便于后续计算。
孔隙度计算
02
01
03
孔隙体积计算
根据压汞数据和样品体积,计算孔隙体积。
油气藏开发方案优化
利用压汞法分析油气藏的孔隙结构,为开发方案 的制定和优化提供重要依据,提高采收率。
3
油田注水效果评价
通过压汞法研究注水前后岩石孔隙结构的变化, 评价注水效果,指导油田注水开发。
地质工程应用案例
工程地质评价
01

压汞法测定页岩孔隙特征的影响因素分析

压汞法测定页岩孔隙特征的影响因素分析

2016年 3月 March2016岩 矿 测 试 ROCKANDMINERALANALYSISVol.35,No.2 178~185文章编号:0254 5357(2016)02 0178 08DOI:10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.02.010压汞法测定页岩孔隙特征的影响因素分析张 涛,王小飞,黎 爽,邓平晔(北京市理化分析测试中心,北京市科学技术研究院分析测试技术重点实验室,北京 100089)摘要:压汞法是目前测定岩石内部孔隙特征的常用方法,但测试结果受样品尺寸、测量范围等多种因素的影响。

本文以页岩为主要研究对象,采用压汞法等测试手段分析了不同的样品尺寸、接触角等条件下的孔隙特征。

结果表明:①孔隙率与所选的孔径范围有关,在 7.1nm~100μm孔径范围内测量孔隙率的准确性更高;样品制备时可能产生人为裂隙导致孔隙率的测量误差较大。

②在一定孔 径 范 围 内,与 人 工 合 成 样 品 相 比,页 岩 的 平 均 孔 径、孔隙率、比孔容等特征值受样品尺寸影响更大。

页岩样品尺寸的减小,不仅能增加小孔隙间的连通性,而且可以降低较大裂隙的影响。

③ 接 触 角 从 130°增 加 到 150°,平 均 孔 径 变 大 约 35%。

因此应在准确测量接触角的情况下采用小尺寸样品进行测试,同时进一步完善并统一压汞法测量页岩孔隙特征的实验规范,以提高测试结果的准确性和可比性。

关键词:压汞法;页岩;样品尺寸;接触角;孔隙率中图分类号:P588.2文献标识码:A储层孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和孔道的 几何形状、大小、分布、相互连通情况以及孔隙与喉 道间的配置关系等。

储层岩石的微观孔隙结构直接 影响着储层的储集与渗流能力并最终决定着油气藏 产能的大小。

对页岩中微观孔隙特征进行有效的分 析是进行储层评价的重要技术支撑[1]。

目前页岩孔隙表征主要有薄片分析、气体吸附 分析、压汞 分 析、扫 描 电 子 显 微 镜 分 析 以 及 最 新 的 Nano-CT分析等一系列方法[2-6]。

压汞法研究岩心孔隙结构特征

压汞法研究岩心孔隙结构特征

压汞法研究岩心孔隙结构特征马文国;王影;海明月;夏惠芬;冯海潮;吴迪【摘要】The artificial cores are widely used in the various types of oil displacement experiments. According to the pore structure characteristics of the artificial cores and natural cores, the natural cores and artificial cores with different permeability are selected for conventional mercury penetration experiment. The pore structure characteristics parameters are studied and the pore volume and pore-throat ratio of different pore radius intervals are analyzed. The pore structure characteristics of the artificial cores and natural cores are givea The result shows that the pore structure of the high permeability artificial cores and the natural cores are close, the great mass of the pore volume distributes in the pore radii from 5 μm to 20μm. For the artificial cores with mid-lower permeability, the pore volume proportion is less than the natural cores in the small pore. So there are some differences for the pore structure between artificial cores and the natural cores with mid-lower permeability.%人造岩心广泛用于各类驱油实验,针对人造岩心与天然岩心的孔隙结构问题,选取不同渗透率的人造岩心及天然岩心进行常规压汞实验,研究了表征岩石孔隙结构特征的各项参数,分析了不同孔隙半径区间的孔隙体积及孔喉比等特点,给出了人造岩心和天然岩心的孔隙结构特征.研究结果表明,高渗透率的人造岩心与天然岩心的孔隙结构相近,孔隙体积大部分集中在半径区间为(5μm,20 μm];而中低渗透层的人造岩心,在孔隙半径较小区间的孔隙体积所占比例小于天然岩心的,孔隙结构有一定差异.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2013(030)001【总页数】4页(P66-69)【关键词】岩心孔隙结构;压汞实验;毛管压力曲线【作者】马文国;王影;海明月;夏惠芬;冯海潮;吴迪【作者单位】东北石油大学教育部提高油气采收率重点实验室,黑龙江大庆163318【正文语种】中文【中图分类】TE357.4近年来人们对岩石系的孔隙结构进行了大量研究,蒲秀刚等[1],通过扫描电镜和常规压汞实验,研究了岩石孔渗参数和储层孔隙结构参数之间的定量关系。

恒速压汞技术在储层孔隙结构研究中的应用

恒速压汞技术在储层孔隙结构研究中的应用
道 分 布 区间及 峰值 差异 较 大 。 l , 2 , 3号 样 品渗 透率 较 低, 喉道半径 0 . 2 ~ 1 . 1 m, 曲线 形 态 为 单 峰 态 ; 4 , 5号 样 品渗 透率 较大 , 喉道 半径 0 . 4 ~ 2 . 8 m, 分布 范 围明显
变宽 , 曲线 波动 性变 小 , 趋 于双 峰态 l 9 3 。 分 析结果 表 明 :
ห้องสมุดไป่ตู้
3 结 束 语
低 渗 透储层 孔 隙半径 特 征 随渗透 率 的变 化基 本保
持 不变 。喉道是 影 响储层 渗 流能 力 和开发 效 果 的关键



1 o o 2 0 0 3 【 x )
渗 透 率越 小 , 喉 道半 径分 布范 围越 窄 , 其 峰值 喉道 半 径
越小 , 且 主要集 中于细 喉道一侧 , 喉道分 选较 好 ; 反之 ,
孔隙半径/ l u n
渗透率 越大 , 喉道半径分 布范 围越 宽 , 喉道 分选变差 l 1 。
从 喉道 大小 对渗 透率 贡献 的关 系 曲线 ( 见图 2 ) 可
看出: 渗透 率较 低 的 1 , 2 , 3号样 品 , 对 渗透 率起 主要 贡
献 的喉 道 半 径分 布 较 集 中 , 主要 在 0 . 3 3 ~ 1 . 0 m; 渗 透 率 较高 的 4 . 5号 样 品 , 起 主要 贡献 的喉 道 半径 分 别 在 1 . 1 4 ~ 1 . 5 7 m, 1 . 3 8 3 . 0 3 m。 这 表 明对于低 渗 透储层 , 物 性越 好 , 喉 道半 径 分 布越 分 散 , 贡 献 范 围越 宽 , 大 喉 道 对渗 透率 的贡献 显著 增 大 ; 反之 , 喉 道半 径分 布越 集

恒速压汞法在致密储层孔隙结构表征中的适用性

恒速压汞法在致密储层孔隙结构表征中的适用性

恒速压汞法在致密储层孔隙结构表征中的适用性赵华伟;宁正福;赵天逸;王庆;胡金柱【期刊名称】《断块油气田》【年(卷),期】2017(024)003【摘要】在深入分析恒速压汞法原理的基础上,结合鄂尔多斯盆地延长组致密油岩心实验结果,研究了该方法在致密油孔隙结构表征中的适用性.结果表明:运用恒速压汞法能够区分孔隙和喉道,获得孔隙半径、喉道半径及孔喉半径比分布,可以更全面地表征孔隙结构并揭示其对渗流能力的影响;恒速压汞法以准静态进汞,能够消除润湿滞后效应,同时修正了高压下介质变形的影响,实验数据相比于高压压汞法更为准确.然而,受最高驱替压力的限制,恒速压汞法最大汞饱和度较低,无法表征半径小于0.12 μm的孔喉.总体而言,恒速压汞法在表征致密油孔隙结构方面有一定的优势,但还需要结合其他方法才能表征致密油完整的孔隙结构.【总页数】4页(P413-416)【作者】赵华伟;宁正福;赵天逸;王庆;胡金柱【作者单位】中国石油大学(北京)油气资源与工程国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与工程国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与工程国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与工程国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与工程国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE135.1【相关文献】1.压汞-恒速压汞在致密储层微观孔喉结构定量表征中的应用--以鄂尔多斯盆地华池-合水地区长7储层为例 [J], 喻建;马捷;路俊刚;曹琰;冯胜斌;李卫成2.压汞法与气体吸附法联用分析沈352井致密储层岩石孔隙结构 [J], 郭鹏超;3.恒速压汞法研究低渗透储层微观孔隙结构特征——以大庆油田为例 [J], 慕月4.应用常规压汞和恒速压汞实验方法研究储层微观孔隙结构——以三塘湖油田牛圈湖区头屯河组为例 [J], 朱永贤;孙卫;于锋5.联合压汞法的致密储层微观孔隙结构及孔径分布特征:以鄂尔多斯盆地吴起地区长6储层为例 [J], 孟子圆;孙卫;刘登科;吴育平;李冠男;欧阳思琪;赵丁丁;雒斌因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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北京大学学报(自然科学版), 第48卷, 第5期, 2012年9月Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, Vol. 48, No. 5 (Sept. 2012)人造岩芯孔喉结构的恒速压汞法评价柴智1师永民1,†徐常胜2张玉广3李宏2吴文娟1徐洪波3王磊11.北京大学地球与空间科学学院, 北京大学石油与天然气研究中心, 北京 100871;2.中国石油天然气股份有限公司新疆油田分公司采油一厂, 克拉玛依 834000; 3.大庆油田有限责任公司采油工程研究院, 大庆 163458;†通信作者, E-mail: sym@摘要利用恒速压汞实验, 对3种不同工艺制作的人造岩芯孔喉特征进行研究, 并与天然岩芯实验结果进行对比。

3种方法制作的人造岩芯孔隙尺度分布均十分接近, 且与天然岩芯数据吻合良好。

人造岩芯喉道尺度分布集中, 相比之下天然岩芯喉道尺度分布范围较宽, 在极小的区间内也有可渗流喉道分布, 同时平均喉道半径大于人造岩芯。

天然岩芯可能呈现出大孔细喉的配置关系, 存在更大的孔喉比, 因而驱油效率更低, 剩余油饱和度较人造岩芯更大。

关键词人造岩芯; 恒速压汞; 孔喉结构; 驱油效率中图分类号TD315Pore-Throat Structure Evaluation of Artificial Coreswith Rate-Controlled PorosimetryCHAI Zhi1, SHI Yongmin1,†, XU Changsheng2, ZHANG Yuguang3, LI Hong2,WU Wenjuan1, XU Hongbo3, WANG Lei11. School of Earth and Space Science, Institute of Oil and Gas, Peking University, Beijing 100871;2. No.1 Oil Production Plant,Xinjiang Oilifeld Company, PetroChina, Karamay 834000; 3. Institute of Oil Production Engineering, Daqing Oilfield Company,Daqing 163458; † Corresponding author, E-mail: sym@Abstract The pore-throat structure properties of artificial cores made with three different methods are compared with the approach of rate-controlled porosimetry. The feasibility of the artificial cores to replace real cores in micro-structure experiments of reservoirs is evaluated. Pore size distribution of the artificial cores exhibits similar trait as the real core sample, while the throat size is slightly smaller, and the range is narrower compared to the real core. Meanwhile, larger pore-throat ratio may exist in real cores rather than in artificial cores, therefore the displ- acement efficiency of artificial cores is slightly higher and the residual oil saturation is lower than that of real cores.Key words artificial core; rate-controlled porosimetry; pore and throat structure; displacement efficiency由于取芯难度和费用方面的限制, 油田区块内取芯井所占比例少, 所钻取的岩芯大部分用于油藏描述以及储层岩性、物理性质、含油性等参数的测定, 能够用于采油工程实验的岩芯较少。

为了弥补天然岩芯对后期实验的供应不足, 本文对人造岩芯替代天然岩芯的可行性进行评价。

对3种不同工艺下制作的人造岩芯进行恒速压汞实验, 比较不同工艺对岩芯孔喉结构的影响, 并将实验结果与天然岩芯进行对比, 优选人造岩芯制作工艺。

1 恒速压汞原理恒速压汞是由Yuan等[1]提出并发展应用的一种储层微观孔喉特征的研究方法, 即在极低并且恒定的压汞速率下, 使用高敏感度压力测量仪器记录国家重点基础研究发展计划(2009CB219300)资助收稿日期: 2011-12-23; 修回日期: 2012-04-06; 网络出版日期: 2012-07-12网络出版地址: /kcms/detail/11.2442.N.20120712.1621.001.html770第5期 柴智等: 人造岩芯孔喉结构的恒速压汞法评价771注汞压力变化。

恒速压汞不同于常规压汞实验之处在于通过压力的细微变化可以明确区分储层孔隙与喉道[2–3](图1), 同时得出孔隙、喉道的大小及其分布频率。

汞作为非润湿相侵入岩芯时, 毛细管力作为阻力在喉道半径最小处达到最大值。

汞以恒定的速率不断注入, 填充孔隙中半径更小的部分[5–6], 注入端压力随之升高, 随着汞突破喉道进入孔隙, 压力发生突降, 之后下一个孔隙被填满, 压力再次上升。

因而可以通过高精度的压力测量分辨驱替过程中通过孔喉空间半径的微小变化。

本文中各组岩芯压汞速率相同, 实测值稳定在3.33 nL/s, 整个压汞过程为准静态过程, 当压力升高至4.8 MPa 时, 实验结束。

驱替时汞对于岩石的接触角为140°, 与空气的界面张力为485 mN/m 。

2 岩芯数据对天然岩芯进行全岩分析, 根据所得的矿物含量作为配比, 混合原矿物粉末并经过3种不同的制作工艺, 在10 MPa 的压力下压制10分钟制备岩芯。

本次实验所用岩芯包括3组人造砂岩岩芯和1组对照天然砂岩岩芯, 具体为人造RZ-1组岩芯2块、人造RZ-2组岩芯3块、人造RZ-3组岩芯3块以及TR 组天然岩芯1块, 共计9块。

3种制作工艺的差异如下。

1) RZ-1组: 直接用胶结剂胶结原矿物, 压制成岩芯。

2) RZ-2组: 原矿物分别用浓度为1%, 2%, 3%的盐水预处理后, 再用胶结剂胶结压制成岩芯RZ-2-1, RZ-2-2, RZ-2-3。

3) RZ-3组: 先用胶结剂胶结石英砂以及长石, 分别晾晒10, 20, 30小时后轻轻研碎过筛, 制成复膜石英砂, 加入其他矿物搅拌均匀, 最后压制成岩芯RZ-3-1, RZ-3-2, RZ-3-3。

原矿物粉末通过相同的工艺粉碎制得, 因而可以保证有相同的粒度及颗粒磨圆度, 在一定的预处理及压制工艺下, 岩芯制作的可重复性能够得到保证。

同时人造岩芯解决了天然岩芯非均质性导致实验数据无重复性和可比性的难题[7]。

天然岩芯的全岩分析结果为: 石英含量54%, 长石含量39%, 黏土矿物含量5%。

按照此配比混合原矿物粉末制作岩芯, 并对制成的岩芯进行全岩分析。

3组人造岩芯矿物实测含量稍有波动, 石英在47%~58%之间, 长石在36%~45%之间, 黏土矿物在3%~5%之间, 基本符合设计配比。

天然岩芯及制成之后的各组人造岩芯实测物理性质参数见表1, 可见不同工艺下制作的人造岩芯相比于天然岩芯, 孔隙度有一定的偏高, 但差别不大。

渗透率接近天然岩芯, 3组依次逐渐减小, 其中RZ-1组和RZ-2组渗透率高于天然岩芯, 而RZ-3组低于天然岩芯, 反映了不同制作工艺间的差别, 但9块岩芯都属于高孔中渗的范围[8]。

RZ-2组3块岩芯渗透率依次减小, 可见更高浓度的盐水预处理对渗透率有更明显的减小作用, 但总的影响不大。

RZ-3组3块岩芯渗透率同样依次减小, 表明更长的晾晒时间会减小所制作岩芯的渗透率。

O 1为一级孔隙, O 2为二级孔隙, 依此类推; V t 为喉道体积图1 恒速压汞毛细管压力曲线示意图(据文献[4]修改) Fig. 1 Schematic diagram of capillary pressure curve inrate-controlled porosimetry (after Ref. [4])表1 岩芯物理性质参数测试结果Table 1 Physical parameters of the cores岩芯编号 孔隙度/%渗透率/(10−3μm 2)天然岩芯(TR)25.9 213.2RZ-1-1 27.9 277.2 RZ-1-2 27.7 273.9 RZ-2-1 29.0272.7 RZ-2-2 28.6 267.1 RZ-2-3 31.6 231.3 RZ-3-1 27.6 207.9 RZ-3-2 29.2 206.6 人造 岩 芯RZ-3-3 30.6194.2北京大学学报(自然科学版) 第48卷7723 孔隙特征分析将实验所得的3组人造岩芯孔隙半径分布与天然岩芯进行对比[1,9–10](图2), 可见各组孔隙半径分布情况同天然岩芯具有相同的形态与峰值, 孔隙半径大致分布在110~330 μm 的区间内, 最大频率值重合于195 μm, 平均孔隙半径在208 μm 左右。

对比不同工艺的岩芯孔隙尺度分布情况, 可见制作方法的不同对孔隙分布的影响并不明显, 并未呈现与制作方法相关的可识别规律性变化。

因而, 使用各组岩芯均可以达到对天然岩芯孔隙大小分布情况较好的模拟效果, 相同的孔隙尺寸分布保证了人造岩芯与天然岩芯有相同的油气赋存条件。

4 喉道特征分析将实验所得的3组人造岩芯及天然岩芯喉道尺寸分布进行对比[1,11](图3)。

天然岩芯主流喉道半径分布在6.5 μm 左右, 平均喉道半径为6.4 μm 。

与天然岩芯相比, RZ-1组直接用胶结剂胶结压制的岩芯喉道尺寸分布相对分散, 主流喉道半径约6 μm, 平均喉道半径为6.1 μm; RZ-2组中盐水处理过原矿物的岩芯主流喉道半径为5~5.5 μm, 平均喉道半径为5.7 μm; RZ-3组中部分原矿物经过晾晒的一组岩芯, 主流喉道半径最小, 在4.5~5.5 μm 之间, 喉道尺寸分布最为集中, 平均喉道半径为5.3 μm 。

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