一种致密砂岩蜡封岩心含水饱和度的获取方法与流程

本发明涉及一种致密砂岩蜡封岩心含水饱和度的获取方法，属于石油开采领域。

背景技术：

天然气藏的原始含水饱和度是储量计算的重要基础参数。储层原始含水饱和度是在原始状态下储层中原始地层水体积占有效孔隙体积的百分数，储层中含水饱和度通常确定的方法有：岩心直接测定方法、岩心毛管压力曲线确定方法和间接计算方法。

在实验室中岩心毛管压力曲线是通过模拟地下气水驱替过程的原理获得的，其主要方法有：①半渗透隔板法，其优点是可以通过建立含水饱和度状态来近似模拟天然气藏实际情况，精度高，缺点是测量时间太长且在特低渗与致密砂岩中气水驱替困难；②压汞法，它具有测试快速、精确的特点，但汞空气系统毕竟与气水系统有很大差别，会对结果带来影响；③离心法，它可直接模拟天然气藏气水系统，但由于离心机转速和离心时间选择很难，往往会造成很大误差，对特低渗与致密砂岩气层中原始含水饱和度的测量更加不适用。

间接计算法有两种：①利用岩心直接测定的储层原始含水饱和度与储层物性资料，直接建立储层参数与含水饱和度的关系；②根据储层的物性、岩性及测井曲线等特征，建立储层的导电模型，利用该模型确定储层含水饱和度。致密气储层含水饱和度计算面临两个方面的困难：一是通常所采用的含水饱和度计算方程如阿尔奇、印度尼西亚公式等均是基于中高孔、渗储层的实验而提出，对于复杂孔隙结构的致密气储层其适用性差，需重新建立与之相适应的含水饱和度方程，但难度很大；二是假设已有含水饱和度方程大致适用于致密气储层，仅对其中参数进行适当的修正，但这要建立在系统深入的岩电实验基础之上，探究不同孔隙结构储层的岩电参数变化规律。

岩心直接测定方法是最基本的方法，是获取原始含水饱和度的基础资料，其它方法均应使用该方法的结果作为解释基准。由于岩心直接测定方法要求被测定的岩心必须保持不受钻井泥浆滤液的影响，使得实验测量的含水饱和度更接近地层真实含水饱和度，在岩心取出过程中需要采用密闭取心方式，而密闭取心方式成本高昂，不能大规模应用。因此，为了降低取心费用，实践中利用蜡封岩心样品代替密闭取心样品测量含水饱和度，作为致密砂岩气层原始含水饱和度，进而计算出原始含气饱和度，其中的关键是蜡封岩心样品不能受到钻井泥浆滤液的侵入影响。

在钻井过程中，钻井泥浆滤液会侵入地层和岩心中。泥浆滤液侵入油气储层是一个复杂的物理过程，受地层物性、储层流体性质、泥浆性能、井场状况等多种因素的影响，具体地说，就是与储层渗透率、储层孔隙度、泥浆滤液性质、井内液柱与储层压力差、泥浆侵泡时间、泥浆与储层流体密度差、毛细管压力以及不同矿化度的液体扩散对流等因素有关。目前，主要是利用电阻率动态响应数值模拟方法，反演出地层冲洗带电阻率、地层真电阻率和侵入半径，其精度取决于多种因素。由于致密砂岩储层物性差、孔隙结构复杂、非均质性强，泥浆滤液侵入规律与常规中高孔渗砂岩储层存在较大区别，且影响侵入的具体因素与内在机理并不清楚，采用数值模拟的方法很难确定侵入深度。

技术实现要素：

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种操作简便且能够模拟真实泥浆滤液侵入深度的致密砂岩蜡封岩心含水饱和度的获取方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种致密砂岩蜡封岩心含水饱和度的获取方法，包括以下步骤：

1)将高纯氮气瓶、手动压力泵、压力阀、压力表和压力罐顺次连接起来；

2)将蜡封全直径致密砂岩岩心样品去蜡后得到全直径致密砂岩岩心样品，采用烘干设备在对全直径致密砂岩岩心样品进行烘干，冷却后称量样品干重，利用氦气法测量岩心孔隙度与渗透率；

3)将全直径致密砂岩岩心样品固定在压力罐底部；

4)将加有辨色用墨水的实验用钻井泥浆注入压力罐中，钻井泥浆的液面漫过全直径致密砂岩岩心样品的顶部，封闭压力罐；

5)利用手动压力泵往压力罐内加氮气，达到设计地层压力值后停止加入氮气，并关闭压力阀，让压力罐在静置状态下使其内部压力在预定时间内处于设计地层压力值；

6)打开压力阀泄压，取出全直径致密砂岩岩心样品清理干净表面泥浆后，称量样品湿重；

7)将全直径致密砂岩岩心样品烘干并剖开，观察并测量红墨水侵入深度，将红墨水侵入深度记为钻井泥浆滤液侵入深度；

8)更换不同孔隙度的蜡封全直径致密砂岩岩心样品，重复上述步骤2)～7)，得到泥浆滤液侵入深度与全直径岩心孔隙度的关系曲线图；

9)根据步骤8)中得到的泥浆滤液侵入深度与全直径岩心孔隙度的关系曲线，来钻取未被泥浆滤液侵入的柱塞岩样，进行含水饱和度测定，测得的含水饱和度测量值认为是致密砂岩气层真实含水饱和度。

所述步骤1)中，压力罐为圆柱形全直径岩心夹持器，压力罐上设置有用于监测压力罐内部压力的压力表，电子天平的精度不低于0.01g。

所述步骤4)中，墨水的颜色为红色，实验用钻井泥浆的注入量刚好能够淹没全直径致密砂岩岩心样品为最佳。

所述步骤4)中实验用钻井泥浆中红墨水与钻井泥浆的比例为1:20。

所述步骤5)中，预定时间为两小时，设计地层压力值为14mpa。

所述步骤7)中，拍照记录红墨水侵入深度。

所述步骤2)中，对全直径致密砂岩岩心样品进行烘干时所设定的烘干温度为110℃，烘干时间为48小时。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过在地面将真实钻井泥浆加入压力罐，泥浆中加有用于辨别颜色的有色墨水，利用压力泵将氮气加入压力罐中使压力罐内的压力维持在预设压力，然后维持压力罐内的压力一段时间，因此本发明可以准确模拟钻井取心过程中泥浆滤液侵入岩心的过程，且通过颜色可以方便地观察出泥浆滤液侵入岩心的深度，为后续钻取岩样中未被泥浆滤液侵染的岩心来测定特低渗与致密砂岩气层原始含水饱和度做准备。2、本发明利用蜡封致密砂岩岩心样品代替密闭取心致密砂岩岩心样品，大大降低了低渗和致密砂岩气层含水饱和度测定的成本。

附图说明

图1为本发明实验装置的结构示意图；

图2为本发明实验测得的泥浆滤液侵入深度与全直径岩心孔隙度的关系曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明提供的一种致密砂岩蜡封岩心含水饱和度的获取方法，包括以下步骤：

1)如图1所示，将高纯氮气瓶1、手动压力泵2、压力阀3、压力表4和压力罐5顺次连接起来。

2)将蜡封全直径致密砂岩岩心样品去蜡后得到全直径致密砂岩岩心样品6，采用烘干设备在110℃下对全直径致密砂岩岩心样品6烘干48小时，冷却后称量样品干重，利用氦气法测量岩心孔隙度与渗透率。

3)将全直径致密砂岩岩心样品6固定在压力罐5底部。

4)将加有辨色用墨水的实验用钻井泥浆注入压力罐5中，钻井泥浆的液面漫过全直径致密砂岩岩心样品6的顶部，封闭压力罐5。

5)利用手动压力泵2往压力罐5内加氮气，达到设计地层压力值后停止加入氮气，并关闭压力阀3，让压力罐5在静置状态下使其内部压力在预定时间内处于设计地层压力值。

6)打开压力阀3泄压，取出全直径致密砂岩岩心样品6清理干净表面泥浆后，称量样品湿重。

7)将全直径致密砂岩岩心样品6烘干并剖开，观察并测量红墨水侵入深度，将红墨水侵入深度记为钻井泥浆滤液侵入深度。

8)更换不同孔隙度的蜡封全直径致密砂岩岩心样品6，重复上述步骤2)～7)，得到泥浆滤液侵入深度与全直径岩心孔隙度的关系曲线(如图2所示)。

9)根据步骤8)中得到的泥浆滤液侵入深度与全直径岩心孔隙度的关系曲线，来钻取未被泥浆滤液侵入的柱塞岩样，利用现有技术进行含水饱和度测定，测得的含水饱和度测量值认为是致密砂岩气层真实含水饱和度。

上述实施例中，步骤1)中，压力罐5为圆柱形全直径岩心夹持器，该压力罐5能够承受大约20mpa的压力，压力罐5上设置有用于监测压力罐5内部压力的压力表4。电子天平的精度不低于0.01g。

上述实施例中，步骤4)中，墨水的颜色为红色，实验用钻井泥浆的注入量刚好能够淹没全直径致密砂岩岩心样品6为最佳。进一步地，实验用钻井泥浆中红墨水与钻井泥浆的比例为1:20。

上述实施例中，步骤5)中，预定时间为两小时，设计地层压力值为14mpa。

上述实施例中，步骤7)中，拍照记录红墨水侵入深度。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。