致密储层岩石微观结构的评价方法_2

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例的致密储层岩石微观结构的评价方法的流程图。如图1所示,该方法包括以下步骤:
[0034] 步骤SlOl,将致密储层岩石样品放置在自吸测试装置中,使致密储层岩石样品浸 没在自吸测试装置内的液体中,且保持致密储层岩石样品只有一面与液体接触。
[0035] 步骤S102,实时称量致密储层岩石样品的质量,并将质量数据传输至处理设备。例 如,使用电子天平(例如,精度可以为〇. 〇〇〇lg)连续称量致密储层岩石样品的质量随时间 的变化,1分钟记录一次数据,并将数据传输至电脑。
[0036] 步骤S103,根据致密储层岩石样品的初始质量、称量得到的致密储层岩石样品的 质量以及液体的密度,计算致密储层岩石样品吸入的液体体积。具体地,可以根据M=PV 进行计算,其中,M表示质量,P表示密度,V表示体积。
[0037] 步骤S104,根据预设公式绘制单位样品体积吸入的液体体积随着预设值变化的曲 线,当曲线的扩散段呈现直线型时停止自吸试验。其中,该曲线可以分为自吸段和扩散段, 初期的吸水动力主要为毛细管力,因此为自吸段,而在扩散段毛细管力作用非常微弱,吸水 主要由于分子扩散引起的,因此称为扩散段。在曲线图中,一般当曲线趋于平稳(即曲线斜 率较低),则可以认为处于扩散段。
[0038]步骤S105,根据上述曲线的形态确定自吸时间指数(Ii1)和扩散时间指数(nd),并 根据自吸时间指数和扩散时间指数对致密储层岩石样品的微观结构进行评价。
[0039] 本发明实施例的利用毛细管自吸实验评价致密储层岩石微观结构的方法,适用于 目前低渗、超低渗的储层岩石。根据预设公式绘制单位样品体积吸入的液体体积随着预设 值变化的曲线(即自吸曲线),不同致密储层岩石的自吸曲线的形态特征不同,辨识度高, 解决了传统表征方法无法形象直观表征自吸特征的问题,克服了常规方法中自吸曲线特征 难以辨识的缺点,对致密储层岩石的基质扩散作用和粘土矿物进行了定量评价研究。还可 以根据曲线形态变化评价致密储层岩石内部的微观孔隙连通性、孔径分布和粘土含量。另 外,该方法要求的测试设备简单,测试原理清晰。
[0040] 图2是本发明实施例的自吸测试装置的结构示意图,如图2所示,该自吸测试装置 包括:称重设备21、处理设备22和液体容器23,其中,液体容器23用于盛放液体,供致密储 层岩石样品浸入。称重设备21可以是天平,例如,使用精度较高的电子天平。处理设备22 可以是计算机。图2中,浸没在液体中的致密储层岩石样品只有一面与液体接触,如图中箭 头所指的一面。
[0041] 在一个实施例中,根据曲线的形态确定自吸时间指数和扩散时间指数包括:
[0042] 如果曲线的自吸段为直线段型,确定自吸时间指数的范围为大于第一预设值且小 于第二预设值。其中,第一预设值小于〇. 5,第二预设值大于0. 5,例如,第一预设值可以 为0. 47,第二预设值可以为0. 53,也就是说,当曲线的自吸段为直线段型,自吸时间指数在 0. 5附近。
[0043] 如果曲线的自吸段为下凸型,确定自吸时间指数大于第二预设值,例如,自吸时间 指数为〇. 63。
[0044] 如果曲线的自吸段为上凸型,确定自吸时间指数小于第一预设值,例如,自吸时间 指数为〇. 4。
[0045]曲线的扩散段的斜率越大,确定扩散时间指数的值越大。
[0046] 致密储层岩石样品的微观结构可以包括:孔径分布、孔隙连通性和粘土含量。孔可 以分为:宏孔、界孔和微孔。其中,宏孔的直径大于50nm,界孔的直径在2nm-50nm之间,微 孔的直径小于2nm〇
[0047] 在一个实施例中,根据自吸时间指数和扩散时间指数对致密储层岩石样品的微观 结构进行评价,包括:自吸时间指数反映致密储层岩石的孔隙连通性与粘土含量,当自吸时 间指数的范围为大于第一预设值且小于第二预设值时,表示孔隙连通性好,粘土含量低;当 自吸时间指数小于第一预设值时,表示孔隙连通性差,粘土含量低;当自吸时间指数大于第 二预设值时,表示致密储层岩石富含粘土,孔隙连通性好;扩散时间指数越大,表示致密储 层岩石的界孔越发育。
[0048] 在将致密储层岩石样品放置在自吸测试装置中之前,上述方法还可以包括:对致 密储层岩石样品进行预先处理,以更好地进行自吸实验。
[0049] 预先处理可以包括:清洗并烘干致密储层岩石样品;将致密储层岩石样品处理成 规则形状,并测量其尺寸和初始质量;封固致密储层岩石样品,使其只露出一面。
[0050] 例如,将致密储层岩石样品清洗干净,105度烘干48h,切隔或钻取成为规则形状, 并测量尺寸;利用环氧树脂封固样品,使其只露出一面,即浸没在液体中只有一面与液体接 触。
[0051] 现有的自吸模型是Handyl960年提出的,假设岩石内部为平直毛管束,前缘的气 相压力梯度和重影响忽略不计,建立了气水自吸模型:
[0053] 式⑶中,Vinib表示吸入液体的体积,单位为cm3;P。表示毛细管力,单位为Pa 表示孔隙度,为一小数;kw表示渗透率,单位为md;SW表示前缘含水饱和度,单位为cm 表 示吸入液体的截面积,即致密储层岩石样品与液体接触的截面积,单位为cm2;y"表示液体 的粘度;t表示自吸时间,单位为h。
[0054] 对于特定的流体和岩石,页岩毛细管力、孔隙度、渗透率、前缘含水饱和度以及流 体的粘度都是常数,因此取A为:
[0058] 其中,R表示自吸能力,即吸入液体的体积与致密储层岩石样品烘干后的体积的比 值,为一小数,致密储层岩石样品烘干后的体积即规则形状的致密储层岩石样品的截面积
[0060] 需要说明的是,上述实施例是根据曲线形态较为直观地得到自吸时间指数和扩散 时间指数的大概范围,以对致密储层岩石的微观结构进行评价,对于自吸时间指数和扩散 时间指数的具体数值,可以根据公式lg(Vinib/A。)=lgA+nlgt绘制单位样品面积吸入的液体 体积与时间的双对数曲线,其中,n表示时间指数,其余参数的含义与前述相同,此处不再赘 述。然后根据双对数曲线的斜率计算得到自吸时间指数(r〇和扩散时间指数(nd)的具体 数值,在双对数坐标系中,曲线的斜率即为时间指数。在双对数曲线中,自吸段的曲线斜率 为自吸时间指数(r〇,扩散段的曲线斜率为扩散时间指数(nd)。可以结合双对数曲线计算 得到时间指数具体数值,对根据曲线形态确定时间指数范围的结果进行验证。
[0061] 为了对上述致密储层岩石微观结构的评价方法进行更为清楚的解释,下面结合具 体的实施例来进行说明,然而值得注意的是该实施例仅是为了更好地说明本发明,并不构 成对本发明不当的限定。
[0062] 在以下具体实施例中,样品初始孔隙度为2%,渗透率0. 0021md,测试液体为水。
[0063] 分别取鄂尔多斯盆地上石盒子组致密砂岩、松辽盆地火石岭组致密火山岩(H)、松 辽盆地营城组致密火山岩(Y)以及四川盆地鲁家坪组页岩,开展自吸实验,岩石物性参数 如表1所示。
[0064] 表1岩石物性参数表
[0066] 分别将上述四种岩石样品放置在自吸测试装置中,使岩石样品浸没在自吸测试装 置内的水中,且保持岩石样品只有一面与水接触。实时称量岩石样品的质量,并将质量数据 传输至处理设备。根据致密储层岩石样品的初始质量、称量得到的致密储层岩石样品的质 量以及水的密度,计算致密储层岩石样品吸入的水的体积。
[0067] 针对上述四种岩石样品,分别根据式(5)绘制单位样品体积吸入的水的体积随着
变化的曲线,当曲线出现明显扩散段时停止自吸试验。根据该曲线的形态确定自吸时 间指数(r〇和扩散时间指数(nd),并根据自吸时间指数和扩散时间指数对致密储层岩石样 品的微观结构进行评价。其中,可以根据对数公式绘制单位样品吸入量与时间的双对数曲 线,并根据双对数曲线的斜率计算得到时间指数的具体数值。各岩石样品的曲线示意图如 图3A至图6B所示,压汞是测试岩石孔径分布的实验,通过在一定压力下将汞压入岩石来测 定岩石孔径的分布。在一定孔径下汞的增量即为该孔径的孔隙所占的体积,因此压汞增量 很好地反映了岩石孔径分布情况。在图3A、图4A、图
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