碳酸盐岩原油注入压力和孔喉下限的判断方法

本发明涉及一种石油地质研究领域的实验方法，尤其涉及一种利用压汞和沥青剔除实验判断碳酸盐岩储层内部原油充注压力和可进入孔喉下限的方法。

背景技术：

碳酸盐岩储层具有巨大的勘探开发价值，是全球油藏资源的重要组成部分。中国的碳酸盐岩广泛分布于四川盆地和塔里木盆地。但是，由于碳酸盐岩储层内部大小不同和构造作用的影响，使其储层空间及连通状况在空间上的表现出强烈的非均质性。然而，关于碳酸盐岩储层原油充注压力和可进入的孔喉下限等成藏机理尚未有明确的统一认识。在原油充注过程中，充注压力与孔喉直径存在对应关系。随着充注压力的增加，孔喉直径会逐渐减小。但总会存在一个原油可进入的孔喉下限，此时的压力即为充注过程中最大压力，所对应的孔喉即为孔喉下限。

因此，准确判断原油充注压力和可进入的孔喉下限，有利于计算油气储量、预测“工程甜点区”和优选有力勘探开发目标。目前确定孔喉下限的方法主要分两种：1.基于动态生产资料的确定方法，主要是根据试油资料、录井资料与孔渗分布关系的一种统计方法，在常规砂岩储层上应用较多；2.基于岩心实验分析结果的确定方法，包括流体饱和度测试、核磁共振法等，这些实验方法依据测试结果的分布及经验值确定孔喉下限，受测试条件及样品代表性的影响较大。但是上述方法均已不适合用于判断碳酸盐岩的原油充注压力和可进入孔喉下限。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种利用压汞和沥青剔除实验判断碳酸盐岩储层内部原油充注压力和可进入孔喉下限的方法。本发明提出的判断原油充注压力及可进入孔喉下限的方法是根据碳酸盐岩储层开发程度不断提高，现有的一些实验方法已不能满足实际生产需求的背景下提出的，该方法具有刻画孔喉下限更加精细，重复性强等优势，且操作简单、经济、快速。

碳酸盐岩原油注入压力和孔喉下限的判断方法，主要包括以下步骤：

s1、制备待测样品和对照样品；

s2、将对待测样品进行沥青剔除处理后，再将待测样品和对照样品分别进行压汞处理，以获取待测样品和对照样品的孔喉直径和孔径分布信息，以获取原油注入压力值，再通过将待测样品孔径分布值与对照样品孔径分布值进行做差处理，即可得到待测样品的孔喉下限值。

进一步地，s1中制备待测样品的具体操作为：选取待测碳酸盐岩样品，从碳酸盐岩样品中切取平行样品后，烘干，打磨，即可得到所述待测样品。

进一步地，所述待测样品的大小为1cm³。

进一步地，烘干的温度条件为60℃，时间条件为48h。

进一步地，通过式(1)获取s2中原油注入压力，式(1)表达式为：

上式中，p为充注压力，mpa；pc为毛细管力，mpa；σ为汞与空气的界面张力，480n/m；θ为汞与岩石的润湿角，140°；d为孔喉直径，nm。

进一步地，s2中获取待测样品的孔喉下限值的具体操作为：将对待测样品进行沥青剔除处理后，再将待测样品和对照样品分别进行压汞处理，以分别获取待测样品和对照样品“孔喉直径-孔径分布(dv/dlogd)”曲线，将曲线中待测样品和对照样品的孔径分布对应的拐点值进行做差处理，即可得到待测样品的孔喉下限值。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述方法，基于压汞和沥青剔除实验，提供了一种全新的确定原油充注压力和可进入孔喉下限的实验技术，补充了原油的充注机理、成藏理论等内容，为油气运移机制提供了新的思路和技术手段，且该方法操作简单、经济、快速，获取孔喉下限信息更精准，还具有重复性强等优点。

附图说明

图1是本发明实施例1中a组样品的压汞实验“压力-累积进汞量”；

图2是本发明实施例1中a组样品的压汞实验“孔喉直径分布(dv/dlogd)”曲线图；

图3是本发明实施例1中b组样品的压汞实验“压力-累积进汞量”；

图4是本发明实施例1中b组样品的压汞实验“孔喉直径分布(dv/dlogd)”曲线图；

图5是本发明所述碳酸盐岩原油注入压力和孔喉下限的判断方法的原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

本发明利用压汞和剔除沥青实验来判断碳酸盐岩储层原油充注压力及可进入孔喉下限方法的原理是：通过高温的方式将碳酸盐岩样品中的沥青剔除，然后结合压汞实验，得到未进行高温剔除和进行高温剔除样品的孔径分布，通过对比二条曲线纵坐标“dv/dlogd”差异，差值最大的峰值处值对应的孔喉直径即为孔喉下限，结合沃什伯恩方程确定充注压力。

基于上述原理，请参考图5，本发明的实施例提供了一种碳酸盐岩内部可进入孔喉下限的判断方法，其主要包括以下步骤：

s1、分别制备待测样品和对照样品，其具体操作步骤为：选取待测碳酸盐岩样品，从碳酸盐岩样品中用切割机切取2组平行样品后，烘干，打磨；选取其中一组平行样品为实验组，记为待测样品，另一组平行样品为对照组，记为对照样品；

其中，需要注意的是，本发明切取的两组平行样品需从碳酸盐岩样品的相邻位置获得，目的是最大化消除碳酸盐岩的非均质性的影响。具体的，本发明的待测样品和对照样品的大小均为1cm³的标准立方块，并用抛光机磨平待测样品和对照样品的6个表面，直至表面光滑平整并无明显的凹坑，目的是消除后续压汞实验的“麻皮效应”。此外，烘干处理的温度条件为60℃，时间条件为48h，有效去除样品孔隙中的挥发分。

s2、对待测样品进行沥青剔除处理后，分别对待测样品和对照样品进行压汞处理，以分别获取待测样品和对照样品的孔喉直径信息，根据孔喉直径信息即可获取待测样品的孔喉下限值和原油注入压力信息；

具体的，将待测样品放入马弗炉中进行高温沥青剔除实验，其中，当原油经过碳酸盐岩储层内部时，会充注在岩石颗粒的孔隙网络中间。经过原油裂解生气后，油气分子通过连通孔隙网络逸出，剩余部分组成残余沥青。沥青剔除实验就是通过高温的方式将残余沥青进行剔除，而经过不同温度梯度的热重实验分析表明，当沥青剔除温度为500℃，时间为6h时，既可以有效剔除样品中沥青，又能最大程度保存样品内部信息。

剔除沥青实验完成后，将待测样品和对照样品分别进行压汞处理，以分别获取待测样品和对照样品的“压力-累积进汞量”和“孔喉直径-孔径分布(dv/dlogd)”曲线。本次压汞实验采用autoporeiv9520，micromeritics型号压汞仪进行压汞实验操作，其中，压汞的压力条件为0.2-60000psia，每一个压力点平衡时间为30s，该压力条件可实现对3nm～800μm范围的孔喉直径表征。通过“压力-累计进汞量”曲线，可获取待测样品和对照样品在不同压力条件下的累积进汞量，根据“孔喉直径-孔径分布(dv/dlogd)”曲线，将待测样品和对照样品的孔径分布的拐点值进行做差处理，即可得到待测样品的孔喉下限值，其中，孔径分布可通过求取，vi为在压力点pi下的累积孔隙体积；vi+1为更高压力点pi+1下的累积孔隙体积；di+1为累积孔隙体积是vi+1时的孔喉直径；di为累积孔隙体积为vi时的孔喉直径。

常采用washburn方程将压汞毛细管压力与孔喉直径进行关联，此时原油充注压力等于压汞毛细管压力，计算公式：式中，p为充注压力，mpa；pc为毛细管力，mpa；σ为汞与空气的界面张力，480n/m；θ为汞与岩石的润湿角，140°；d为孔喉直径，nm，因此，根据孔喉直径信息，即可对应的获取待测样品的原油注入压力信息。

<实施例1>

s1、分别选取残余影像粉-细晶白云岩(a组)、灰色藻凝块微-粉晶白云岩(b组)、灰白色细-中晶白云岩(c组)、灰色叠层石粉-细晶白云岩(d组)和核形石(微晶)白云岩(e组)五组不同岩相类型的待测碳酸盐岩样品，从每组碳酸盐岩样品中用切割机切取2组平行样品后，以烘干温度60℃，时间为48h烘干；选取每组碳酸盐岩样品中的一组平行样品为实验组，记为待测样品，另一组平行样品为对照组，记为对照样品；每组样品的尺寸均为1cm³；

s2、沥青剔除：分别对五组待测样品依次进行沥青剔除和压汞处理，其中，沥青剔除的温度条件为500℃，时间为6h，压汞的压力条件为0.2-60000psia，以分别获取五组待测样品和五组对照样品的“压力-累积进汞量”和“孔喉直径分布(dv/dlogd)”曲线。分别对经过沥青剔除处理后的待测样品和对照样品进行总有机碳(toc)含量测试，a组、b组、c组、d组和e组沥青剔除率分别为94％、92％、87％、91％和90％，数据表明高温有效的剔除了样品中的沥青。

a组和b组的“压力-累积进汞量”和“孔喉直径分布(dv/dlogd)”曲线分别如图1-4所示。同时，获取五组待测样品的孔喉下限值和原油充注压力值，其结果如表1所示。

如表1所示，汇总了本次实验5组平行样品的沥青充注孔喉下限，说明了不同岩相类型的碳酸盐岩的原油充注压力和可进入的孔喉下限是不同的。

对比图1和图3可知，相比a组的对照样品，a组的待测样品的累积进汞量均得到明显提升，且都是在达到某一压力后与对照样品进汞量曲线发生差异。

对比图2和图4可知，对比两条曲线的孔喉直径分布，箭头所指之处两条曲线的差值最大，判断待测样品的孔喉下限，可知，a组孔喉下限值为454nm，b组为65nm。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。