一种页岩储层多尺度孔隙应力敏感性评价方法

本发明涉及的是页岩油气开发，具体涉及的是一种页岩储层多尺度孔隙应力敏感性评价方法。

背景技术：

1、随着全球能源需求的不断增长，非常规油气的重要地位日益凸显。页岩油作为非常规油气资源的重要组成部分，对保障我国能源安全具有重要作用。在页岩油开发的过程中，储层压力不断降低，有效应力持续增大，页岩的受力状态发生改变。页岩发生压缩或者拉伸，其孔隙结构和体积发生变化，即改变了页岩的孔隙度和渗透率，从而影响了油气的渗流能力。页岩储层以微纳米孔喉为主，基质渗透率低，孔隙结构复杂，非均质性强且富含有机质及粘土矿物。以上特征加剧了页岩储层渗流特征和应力变化的复杂性，这区别于以往常规储层。明确页岩储层的应力敏感性对于控制页岩油开发生产过中的应力敏感损害、提高储层渗流能力、保持油井长期稳产高产具有重要意义。

2、目前，页岩储层的应力敏感性主要通过应力敏感性实验来进行评价。石油天然气行业标准《sy/t 5358-2010储层敏感性流动实验评价方法》为页岩储层应力敏感性评价提供了参考方法，该实验方法基于达西定律，通过改变围压或者回压来实现岩心净应力的变化，计算不同净应力作用下对应的渗透率，用岩样渗透率的损害程度来评价应力敏感性。现有技术cn106198338a与cn112924354a也采用了类似的实验原理与方法。但对于页岩储层，其孔隙多为微纳米孔，孔隙结构复杂，非均质性强，上述方法评价指标单一，即储层的整体渗透率变化，无法反映岩心孔隙大小的分布及不同尺度孔隙的应力敏感性，不能真实的评价页岩储层的多尺度应力敏感性。

3、现有技术cn106153662a是一种基于核磁共振测量岩心应力敏感性的方法，采用常规驱替实验与核磁共振测试方法，测量岩心应力敏感性。该方法通过改变围压来实现岩心净应力的变化，实验中增加的净应力先作用在岩石骨架上，模拟条件与实际储层开发情况不符；该方法使用饱和水作为实验流体，不适用于页岩，页岩可能发生水敏从而影响孔隙率与渗透率，造成实验结果偏差；该技术的测量重点是储层渗透率，未进行储层多尺度孔隙划分，没有具体给出不同尺寸孔隙的应力敏感性计算和评价方法，无法真实反映页岩多尺度孔隙应力敏感性。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术方法的不足，本发明提供了一种页岩储层多尺度孔隙应力敏感性的评价方法，能够给出页岩孔径的分布并评价不同尺度孔隙的应力敏感性，真实地反应储层生产实际情况下页岩多尺度孔隙应力敏感性。本技术解决了现有技术评价指标单一的问题，提高了页应力敏感性评价的准确性，为油田现场开发方案设计、优化合理井底流压提供重要的实验数据支撑。本发明的目的是提供页岩储层多尺度孔隙应力敏感性评价方法，这种页岩多尺度孔隙应力敏感性评价方法用于解决现有技术评价指标单一、无法评价不同尺寸孔隙应力敏感性、不能真实地反应储层生产实际情况下页岩多尺度孔隙应力敏感性等问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：基于在线核磁共振测试技术提出页岩储层多尺度孔隙应力敏感性评价方法，实现了模拟页岩储层生产实际条件下不同尺寸孔隙对有效应力敏感性定量精确评价。

3、一种页岩储层多尺度孔隙应力敏感性评价方法包括以下步骤：

4、步骤一，模拟页岩油配制及岩样制备：利用地面脱水脱气页岩油与煤油配置模拟页岩油，使模拟页岩油在储层温度下与地层原油具有相同粘度。测试1ml模拟页岩油的核磁信号量nmr1ml。从页岩储层全尺寸取芯岩心中钻取长度6cm、直径2.5cm的圆柱形岩心，将岩心切割成长度5cm和1cm的岩心，分别标记为1#和2#岩样。利用游标卡尺准确测定1#岩样的长度l和直径d。2#岩样用于高压压汞测试，1#岩样用于进行页岩储层多尺度孔隙应力敏感性评价实验。

5、步骤二，将1#和2#岩样在110℃条件下烘干至恒重。然后，2#岩样进行高压压汞测试，得到页岩岩样孔喉分布曲线。

6、步骤三，将1#岩样置于在线核磁共振岩心夹持器内部中间位置，连接在线核磁共振岩心测试系统，利用氟油使围压增至2mpa并将氟油温度增加至页岩储层温度。关闭夹持器入口端和出口端，对1#岩样进行抽真空48h，然后开展干样状态核磁t2谱测试，记录干样t2谱核磁信号量为nmr0。

7、步骤四，页岩储层上覆岩层压力p0与储层初始孔隙压力pp1的差值即为页岩所受初始有效应力p。利用氟油逐渐增加围压至初始有效应力。逐渐增加围压至上覆岩层压力p0的过程中，向夹持器入口端和出口端同时注入模拟页岩油至储层初始孔隙压力pp1，直至夹持器入口端和出口端流量连续4h为零，将页岩岩心还原至储层温度和压力初始条件（始终保持围压和孔隙压力差值为初始有效应力值）。开展储层初始有效应力p0-pp1条件下1#岩样饱和油状态核磁t2谱测试，记录初始饱和油t2谱核磁信号量为nmr1。

8、步骤五，逐渐降低夹持器入口端和出口端至pp2（pp2<pp1），岩样孔隙压力降低、所受有效应力增大，此时岩心内页岩油向外流出，模拟页岩油开采过程，直至夹持器入口端和出口端流量连续4h为零。然后开展有效应力p0-pp2条件下1#岩样核磁t2谱测试，记录此时岩心内页岩油t2谱核磁信号量为nmr2。

9、步骤六，设定不同的储层孔隙压力值pp3、pp4、pp5、pp6 …（pp6<pp5<pp4<pp3<pp2），重复步骤五，分别模拟页岩油开发过程中有效应力逐渐增大p0-pp3、p0-pp4、p0-pp5、p0-pp6 …条件下1#岩样核磁t2谱测试，记录此时岩心内页岩油t2谱核磁信号量为nmr3、nmr4、nmr5、nmr6 …

10、步骤七，页岩多尺度孔隙应力敏感性测试数据处理与分析，具体方法为：

11、①在半对数坐标系内以t2弛豫时间为底部对数横坐标、以饱和进入岩心页岩油核磁信号量为十进制主纵坐标（步骤四初始饱和油t2谱核磁信号量nmr1扣除步骤三干样t2谱核磁信号量nmr0）绘制不同t2弛豫时间对应页岩油核磁信号量分布曲线。

12、②在上述半对数坐标系内添加不同尺寸孔隙分布频率压汞测试曲线（顶部对数横坐标为孔隙半径、十进制副纵坐标为压汞测试孔隙分布频率）。将页岩油核磁信号量分布曲线的最大t2弛豫时间与压汞测试曲线最大孔隙半径相对应、将页岩油核磁信号量分布曲线的最小t2弛豫时间与压汞测试曲线最小孔隙半径相对应，即可得到核磁共振t2弛豫时间与压汞孔隙半径一一对应的时空转换关系。根据核磁信号量峰值分布特征可将页岩多尺度孔隙划分为微纳孔、小孔、中孔和大孔，进而获得微纳孔、小孔、中孔和大孔相应初始核磁信号量分别为nmrn1、nmrs1、nmrm1、nmrl1，并确定不同孔隙的半径区间。

13、③计算初始储层条件下岩样不同尺寸孔隙的孔隙度：相对于大气压条件，由于初始储层条件下孔隙压力远大于大气压，流体压缩，相同孔隙体积内页岩油信号量增大。因此，需要基于页岩油压缩系数co利用公式1将页岩油核磁信号量转换为饱和油孔隙度，再根据②中获得的时空转换关系即可将①核磁信号量分布曲线转换为储层初始温度和压力条件下页岩多尺度孔隙分布曲线。进而依据公式1-公式5分别确定储层初始总孔隙度ф1以及微纳孔孔隙度фn1、小孔孔隙度фs1、中孔孔隙度фm1和大孔孔隙度фl1。

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15、④计算有效应力p0-pp2条件下岩样不同尺寸孔隙的孔隙度并评价其应力敏感性：参考②获得有效应力p0-pp2条件下微纳孔、小孔、中孔和大孔相应初始核磁信号量分别为nmrn2、nmrs2、nmrm2、nmrl2。此时由于孔隙压力降低，流体膨胀，同等核磁信号量的页岩油所占孔隙体积增大。因此，需要基于页岩油压缩系数co利用公式6将页岩油核磁信号量转换为对应孔隙压力下的饱和油孔隙度。然后利用公式7-公式10分别确定有效应力p0-pp2条件下总孔隙度ф2以及微纳孔孔隙度фn2、小孔孔隙度фs2、中孔孔隙度фm2和大孔孔隙度фl2。

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17、其中，pp2为步骤五中第一次降低后的孔隙压力。

18、⑤参考sy/t 5358-2010《储层敏感性流动实验评价方法》，依据公式11-公式15分别确定总孔隙、微纳孔、小孔、中孔和大孔的变化率分别为r2、rn2、rs2、rm2、rl2，进而评价页岩多尺度孔隙应力敏感性。

19、

20、⑥重复④和⑤评价不同有效应力p0-pp3、p0-pp4、p0-pp5、p0-pp6条件下页岩多尺度孔隙应力敏感性。

21、上述方案中步骤二参照标准《gb/t 21650 .1 2008压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度 第1部分：压汞法》对岩样进行高压压汞测试，确定岩心的孔喉分布；步骤三-步骤六参照标准《sy/t 6490-2014岩样核磁共振参数实验室测量规范》对岩样进行核磁共振t2谱测试，得到不同状态下页岩岩样核磁t2谱曲线。

22、本发明具有以下有益效果：

23、1、本发明是一种页岩储层多尺度孔隙应力敏感性评价方法，利用在线核磁共振技术，测试过程中无需取出岩样、岩样始终处于高温高压状态，避免人为因素干扰、测量结果精度高。测试时首先将岩样还原储层初始条件，通过定围压变孔压的方式施加不同的有效应力，真实地反应储层生产实际情况下页岩多尺度孔隙应力敏感性。

24、2、本发明不仅能够评价储层条件下总孔隙度应力敏感性，还从微观角度提出了不同尺度孔隙应力敏感性评价方法，解决了现有技术评价指标单一的问题，进一步提高了页岩多尺度孔隙应力敏感性评价的准确性。此外，还可根据油田现场实际在不同的有效应力下对岩样进行连续核磁共振测试，从而获得页岩多尺度孔隙应力敏感性随时间和有效应力的变化规律。

25、3、本发明确定的页岩多尺度孔隙应力敏感性可以为油田开发现场合理井底流压设计提供重要的实验数据支撑。