一种致密储层饱和度指数的实验室测量方法与流程

1.本发明属于石油天然气配套技术领域，涉及一种致密储层饱和度指数的实验室测量方法，可以应用于致密储层岩样饱和度指数n的准确测量。


背景技术：

2.储层电阻率与油气藏的岩性、物性、含油性密切相关,可区别岩性、划分油水层和地层对比。特别地,由于油(气)、水在电阻(导)率存在接近10个数量级的差异，电阻率测井一直是评价储层含油性的重要方法之一，它广泛用于在测井解释和实验研究中，估算含油饱和度。利用电阻率求含油饱和度是基于阿尔齐公式，该公式利用电阻增大率i和含水饱和度sw来计算饱和度指数n。从该公式诞生以来，饱和度指数n一直是研究的重点。
3.电阻增大率的测量主要是使用合适的方法来降低岩样含水饱和度,同时测量岩样饱和度和电阻率,按阿尔齐公式中的电阻增大率公式计算电阻增大率。常用方法为离心法和半渗透隔板法。离心法是利用离心力克服储集层岩样的毛细管力，该方法对中高孔渗储层具备一定效果，但对于致密储层，离心法存在含水饱和度降低量不足，难以在双对数坐标系统中建立含水饱和度与电阻增大率的关系。半渗透隔板法是当今公认的确定阿尔齐公式中饱和度指数n的最佳方法。该方法基于半渗透隔板在一定压力下只能通过润湿相溶液，非润湿相的流体不能渗透的原理。然而，由于隔板法采用气体驱替，对于物性差、孔隙体积微小的致密储层岩样，其毛管压力难以平衡，常常需要一周乃至数周的时间等待毛管压力达到平衡状态，导致实验周期特别长，大大增加了实验成本。
4.cn102243196a公开了一种实验室快速测定储层饱和度指数n的方法，包括如下步骤：1)用地层水抽真空加压饱和已经制备好的柱塞岩心；2)岩心置于相对渗透率与电阻率联测系统，测量岩心含水饱和度为100％时的电阻率ro；3)使用地层原油、炼制油、或氦气驱替岩心含水饱和度至油、水相对渗透率相等或气、水相对渗透率相等，停止驱替，平衡7
‑
10天至电阻率平衡，测量等渗点swhe的电阻率rwhe；4)继续驱替至水相相对渗透率为0，测量岩心在束缚水饱和度swi的电阻率rwi；5)计算含水饱和度为100％、等渗点、及束缚水这三个饱和度的电阻增大率i，在双对数坐标下绘制电阻增大率i与含水饱和度sw的交会，若含水饱和度与电阻增大率呈线性关系，则幂函数拟合给出饱和度指数n。该发明的实验室快速测定储层饱和度指数n的“三点法”，采用相对渗透率与电阻率联测方式完成储层含水饱和度指数n的测量，实验测试可在2周之内完成。但对于致密储层岩样，上述技术方案存在三个问题：1、由于致密储层岩样物性差、孔隙体积微小，在线测量的方案会由于管汇体积的影响导致无法准确计量岩石含水饱和度；2、该专利采用等渗点作为三点之一，但对于致密储层样品，毛管力可能无法平衡，导致取不到等渗点，无法使用该发明方法；3、等待毛管力平衡所需要的时间太长，大大延长了实验周期。
5.因此，有必要建立一种致密储层饱和度指数的实验室测量方法，既能够准确测量致密储层岩样的饱和度指数n，又可以缩短实验周期，节约实验成本。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对致密储层岩样饱和度指数n获取难度大、实验周期长、实验成本高的技术难点，提出采用“三点法”，即：饱和地层水状态、束缚水状态、残余油状态下岩石的饱和度和电阻率参数，获取岩样储层饱和度指数n的方法。该方法所采用的岩样三种状态中，流体均处于稳定状态，从而不需要考虑毛管压力平衡问题，简化了致密储层饱和度n的实验测量流程，缩短了实验所需时间，节约了大量人力、物力和时间成本。
7.为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
8.一种致密储层饱和度指数的实验室测量方法，利用饱和地层水状态、束缚水状态和残余油状态下岩石的饱和度和电阻率参数，获取岩样储层饱和度指数n。
9.具体地，一种致密储层饱和度指数的实验室测量方法，包括以下步骤：
10.s1、将岩样洗油、洗盐、烘干处理后，测定岩样质量m1；
11.s2、将步骤s1烘干后的岩样抽真空后饱和地层水，得到饱和地层水岩样，测定饱和地层水岩样的质量m2和电阻r0，计算岩样空隙体积v
p
和饱和水地层水岩样的电阻率r0；
12.s3、将步骤s2得到的饱和地层水岩样，利用地层原油进行驱替，直至不再出现水结束，得到束缚水状态岩样，记录此时岩样的出水体积v
wi
和岩样电阻ri，计算束缚水饱和度s
wi
和束缚水电阻率r
wi
；
13.s4、将步骤s3得到的束缚水状态岩样，使用地层水驱替，直至不再出油为止，得到残余油状态的岩样，记录此时岩样的出油体积v
wo
和电阻r
wo
，计算残余饱和度s
wo
和残余油电阻率r
wo
；
14.s5、根据阿尔奇公式，计算束缚水状态电阻增大率i
wi
和残余油状态电阻增大率i
wo
；
15.s6、利用岩样完全饱和水状态、束缚水状态和残余油状态的含水饱和度和电阻增大率，在双对数坐标轴中建立幂函数关系，得到岩性系数b和饱和度指数n；
16.优选地，步骤s2中所述岩样空隙体积v
p
的计算公式如下：
17.m3＝m2‑
m1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
18.v
p
＝m3/ρ
w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
19.式中，m3为岩样饱和地层水质量；
20.ρ
w
为饱和地层水密度。
21.优选地，步骤s3中所述束缚水饱和度s
wi
的计算公式为：
22.s
wi
＝(v
p
‑
v
wi
)/v
p
×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
23.步骤s3中所述束缚水电阻率r
wi
的计算公式为：
[0024][0025]
式中，d为岩样的直径，单位为mm；
[0026]
l为岩样的长度，单位为mm；
[0027]
所述r
wi
为温度校正后的电阻，单位为欧姆(ω)。
[0028]
进一步优选地，所述r
wi
的温度校正公式为：
[0029][0030]
式中，r
i
为温度校正前的电阻，单位为欧姆(ω)；
[0031]
t
i
为测量岩样电阻时的室温，单位为摄氏度(℃)；
[0032]
t为标准温度，单位为摄氏度(℃)。
[0033]
优选地，步骤s4中所述残余饱和度s
wo
的计算公式为：
[0034]
s
wo
＝(v
wi
‑
v
wo
)/v
p
×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)。
[0035]
优选地，步骤s4中所述残余油电阻率r
wo
的计算公式为：
[0036][0037]
优选地，步骤s5中所述束缚水状态电阻增大率i
wi
的计算公式为：
[0038][0039]
优选地，步骤s5中所述残余油状态电阻增大率i
wo
的计算公式为：
[0040][0041]
优选地，步骤s6中所述岩心完全饱水状态、束缚水状态、残余油状态对应的含水饱和度和电阻增大率分别为(1，1)、(s
wi
、i
wi
)和(s
wo
、i
wo
)。
[0042]
本发明的有益效果为：
[0043]
本发明针对致密储层岩样饱和度指数n获取难度大、实验周期长、实验成本高的技术难点，提出采用“三点法
”‑‑
即：饱和地层水状态、束缚水状态、残余油状态下岩石的饱和度和电阻率参数，获取岩样储层饱和度指数n的方法。该方法所采用的岩样三种状态中，流体均处于稳定状态，从而不需要考虑毛管压力平衡问题，简化了致密储层饱和度n的实验测量流程，缩短了实验所需时间，节约了大量人力、物力和时间成本，相比现有技术，本发明的重复性好，准确性高，可适用于致密储层饱和度指数的实验室测量方法。
具体实施方式
[0044]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详述。
[0045]
一种致密储层饱和度指数的实验室测量方法，包括以下步骤：
[0046]
s1、将岩样洗油、洗盐、烘干处理后，测定岩样质量m1；
[0047]
s2、将步骤s1烘干后的岩样抽真空后饱和地层水，得到饱和地层水岩样，测定饱和地层水岩样的质量m2和电阻r0，计算岩样空隙体积v
p
和饱和地层水岩样的电阻率r0；
[0048]
步骤s2中所述岩样空隙体积v
p
的计算公式如下：
[0049]
m3＝m2‑
m1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0050]
v
p
＝m3/ρ
w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0051]
式中，m3为岩样饱和地层水质量；
[0052]
ρ
w
为饱和地层水密度；
[0053]
s3、将步骤s2得到的饱和地层水岩样，利用地层原油进行驱替，直至不再出现水结束，得到束缚水状态岩样，记录此时岩样的出水体积v
wi
和电阻r
i
，计算束缚水饱和度s
wi
和束缚水电阻率r
wi
；
[0054]
步骤s3中所述束缚水饱和度s
wi
的计算公式为：
[0055]
s
wi
＝(v
p
‑
v
wi
)/v
p
×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0056]
步骤s3中所述束缚水电阻率r
wi
的计算公式为：
[0057][0058]
式中，d为岩样的直径，单位为mm；
[0059]
l为岩样的长度，单位为mm；
[0060]
所述r
wi
为温度校正后的电阻，单位为欧姆(ω)。
[0061]
进一步地，所述r
wi
的温度校正公式为：
[0062][0063]
式中，r
i
为温度校正前的电阻，单位为欧姆(ω)；
[0064]
t
i
为测量岩样电阻时的室温，单位为摄氏度(℃)；
[0065]
t为标准温度，单位为摄氏度(℃)；
[0066]
s4、将步骤s3得到的束缚水状态的岩样，使用地层水驱替，直至不再出油为止，得到残余油状态的岩样，记录此时岩样的出油体积v
wo
和电阻r
wo
，计算残余饱和度s
wo
和残余油电阻率r
wo
；
[0067]
步骤s4中所述残余饱和度s
wo
的计算公式为：
[0068]
s
wo
＝(v
wi
‑
v
wo
)/v
p
×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)；
[0069]
步骤s4中所述残余油电阻率r
wo
的计算公式为：
[0070][0071]
s5、根据阿尔奇公式，计算束缚水状态电阻增大率i
wi
和残余油状态电阻增大率i
wo
；
[0072]
步骤s5中所述束缚水状态电阻增大率i
wi
的计算公式为：
[0073][0074]
步骤s5中所述残余油状态电阻增大率i
wo
的计算公式为：
[0075][0076]
s6、利用岩样完全饱和水状态、束缚水状态和残余油状态分别对应的含水饱和度和电阻增大率(1，1)、(s
wi
、i
wi
)和(s
wo
、i
wo
)，在双对数坐标轴中建立幂函数关系，得到岩性系数b和饱和度指数n。
[0077]
实施例l
[0078]
使用本发明方法对某致密储层岩样进行电阻增大率测量，并确定饱和度指数n，其操作方法包括以下步骤：
[0079]
s1、选取8块相同条件下制备的直径为25.4mm，长度为30mm的致密储层柱塞岩样洗油、洗盐、烘干后，分别测定岩样质量；
[0080]
s2、将烘干后的8块岩样抽真空后饱和40000mg/l的盐水，得到饱和盐水岩样，测定饱和地层水岩样的质量和电阻，记录测定温度，计算岩样空隙体积和饱和地层水岩样的电阻率；
[0081]
s3、将8块饱和盐水岩样分别置入驱替夹持器中用地层原油驱替，直至不再出水结
束，得到束缚水状态岩样，记录此时岩样的出水体积和束缚水状态电阻，并计算束缚水饱和度和束缚水电阻率；
[0082]
s4、取出束缚水状态下的8块岩样，将表面擦拭干净，重新装入驱替夹持器中，用地层水(40000mg/l的盐水)进行驱替，记录此时岩样的出油体积和电阻，计算残余油饱和度和残余油电阻率；
[0083]
s5、根据s2、s3和s4求得的饱和度数据和电阻数据，可以确定实验过程中的100％含水饱和度、束缚水饱和度、残余油饱和度以及对应的电阻r；计算出三种状态饱和度对应的电阻增大率，在双对数坐标系统建立幂函数关系，即可求得岩性系数b和饱和度指数n。
[0084]
实验测定结果如表1所示。
[0085]
表1实施例1实验测量结果
[0086][0087]
由表1知，应用本发明致密储层饱和度指数的实验室测量方法计算得到的密储层岩样的岩性系数b的相对误差小于2％，饱和度指数n的相对误差小于10％，
[0088]
同时，利用相同的8块岩样，采用cn102243196a公开的实验室快速测定储层饱和度指数n的方法进行实验，发现仅有2块岩样可完成饱和度指数n的测定，n分别为2.673和1.758，但二者相差较大，无法用于致密储层饱和度指数的测定。
[0089]
以上表明，相对现有技术，本发明的重复性好，准确性高，可适用于致密储层饱和度指数的实验室测量方法。
[0090]
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。