致密基岩中基质孔隙储集天然气能力的分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及天然气地质勘探技术中的储层评价领域，尤其是一种致密基岩中基质 孔隙储集天然气能力的分析方法。
【背景技术】
[0002] 储层评价技术是石油地质勘探领域中最重要的技术之一，油气层中岩石的储集能 力直接决定了油气藏的规模和产能，其中物性评价和孔隙结构研究是油气储层评价中的重 要内容之一（国家能源局，SY/T 6285-2011油气储层评价方法，p. 1-15，2011;罗蛰潭和王允 诚，油气储集层的孔隙结构，北京，科学出版社，1986)。
[0003] 近年来，勘探家们在柴达木盆地东坪地区致密基岩中发现了规模巨大的天然气 藏，学者们通过研究这个我国陆上最大规模的基岩气藏发现，其储层中发育大量孔径极小 的基质孔隙（马峰等，柴达木盆地东坪地区基岩气藏特征，石油勘探与开发，v42，n3，p. 266-273,2015)，这些液态石油无法进入的基质孔隙是天然气的良好储集空间，这一重要成果改 变了过去人们通常认为的"基岩储层空间以断裂及其派生的裂隙为主"的观点(YAN Xiang-bin et al.?Ordovician Basement Hydrocarbon Reservoirs in the Tarim Basin, China，Acta Geologica Sinca，v78，n3，p.676_683,2004;Anirbid Sircar?Hydrocarbon production from fractured basement formations ^Current science，v87，n2，p·147-151，2004)，也很好的诠释了东坪气藏能持续高产、稳产的重要控制因素。
[0004] 地质学家们在测定岩石的孔隙度时通常采用的方法包括:阿基米德水银浸没法、 水银驱替法，游标卡尺测量法、波义耳定律双室法、流体饱和度法等（中华人民共和国国家 质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，GB/T 29172-2012岩心分析方法， p.78-102,2012)，这些方法或组合或单独测量出的孔隙度数据具有总孔隙体积的含义，但 无法区分出不同孔隙类型(如基质孔隙、溶蚀孔隙、裂缝等)各自所占的百分比，尤其是基质 孔隙体积的确定尤为重要，其含量百分比直接决定了天然气能否持续稳产或产量衰减率。 针对致密基岩中基质孔隙的识别和孔径大小的测量，地质学家们通常采用场发射扫描电镜 法（国家质量技术监督局，GB/T 18295-2001油气储层砂岩样品扫描电子显微镜分析方法， p.l-8,2001)来实现，单个基质孔隙的孔径大小被扫描电镜放大后在仪器系统标尺上一目 了然，但扫描电镜法无法计算出这些基质孔隙在整个岩样块体中所占的体积百分比，即基 质孔隙的储集能力难以定量化分析。
【发明内容】
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种致密基岩中基质孔隙储集天然气能力的 分析方法，所述分析方法包括：
[0006] 利用氦气法测量待测岩样的气体孔隙度；
[0007] 根据所述待测岩样的体积及所述气体孔隙度计算所述待测岩样的总孔隙体积：
[0008] Vp^VB^t
[0009] 向所述待测岩样注入非润湿相液体，并逐渐增大注入压力，直至非润湿相液体的 饱和度不随压力值的增加而增大，其中，所述饱和度由所述总孔隙体积计算得到；
[0010] 根据所述压力值及其对应的非润湿相液体的饱和度进行数据投点作图，获得所述 待测岩样的毛管压力曲线；
[0011] 读取所述毛管压力曲线上的非润湿相液体饱和度的最大值，根据所述最大值得到 基质孔隙的体积占所述待测岩样的总孔隙体积的百分比；
[0012] 其中，VP为待测岩样的总孔隙体积;Vb为待测岩样的体积J为待测岩样的气体孔 隙度。
[0013] 在一实施例中，利用氦气法测量待测岩样的气体孔隙度，包括：
[0014] 将所述待测岩样放入样品室，并将氦气输入参比室，使参比室内的压力达到预设 压力Pi，连通所述参比室与样品室，待参比室及样品室的压力平衡后测量参比室内的压力 P2；
[0015] 根据所述参比室的体积、样品室的体积、预设压力Pi及压力p2计算待测岩样中颗粒 的体积；
[0016] 根据所述待测岩样中颗粒的体积及待测岩样的体积计算待测岩样的气体孔隙度：
[0017] φ= (Vb- Vg)/ Vhx
[0018] 其中，为待测岩样的气体孔隙度;Vg为待测岩样中颗粒的体积。
[0019] 在一实施例中，根据所述参比室的体积、样品室的体积、预设压力Pi、压力p2计算待 测岩样中颗粒的体积，包括：
[0020] 将所述参比室的体积、预设压力Pi及压力p2代入波义耳公式，计算中间体积变量；
[0021] 根据所述样品室的体积、参比室的体积及所述中间体积变量，计算得到待测岩样 中颗粒的体积。
[0022] 在一实施例中，所述预定压力？!的取值范围为[690kPa，1380kPa]。
[0023] 在一实施例中，根据所述最大值得到基质孔隙的体积占所述待测岩样的总孔隙体 积的百分比，包括：用100%与所述最大值作差，得到基质孔隙的体积占所述待测岩样的总 孔隙体积的百分比。
[0024] 在一实施例中，所述分析方法还包括：
[0025]获取待测岩样的几何尺寸，并根据所述几何尺寸计算所述待测岩样的体积。
[0026] 在一实施例中，在获取待测岩样的几何尺寸之前，所述分析方法还包括:将待测岩 样清洗干净并烘干至恒重。
[0027] 在一实施例中，所述非润湿相液体为汞。
[0028] 针对扫描电镜法仅能测量基质孔隙的孔径大小而无法计算出基质孔隙的体积百 分比的难题，本发明采用氦气法和压汞法相结合可精确计算出整个块体岩样中基质孔隙所 占的体积百分比，从而确定基质孔隙储集天然气的能力。
【附图说明】
[0029] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它的附图。
[0030] 图1为本发明实施例致密基岩中基质孔隙储集天然气能力的分析方法的流程示意 图；
[0031] 图2为本发明实施例利用氦气法测量待测岩样的气体孔隙度的流程示意图；
[0032] 图3为本发明实施例柴达木盆地东坪105井四个基岩样品的毛管压力曲线。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034] 图1为本发明实施例致密基岩中基质孔隙储集天然气能力的分析方法的流程示意 图。如图1所示，该分析方法主要包括以下步骤：
[0035] 步骤S1、利用氦气法测量待测岩样的气体孔隙度。
[0036] 待测岩样取自致密基岩，其包含孔径极小的基质孔隙及孔径较大的其它孔隙，其 中，上述孔径极小的基质孔隙主要用于储集天然气，要想获知待测岩样储集天然气的能力， 需获取基质孔隙的体积或者基质孔隙的体积占待测岩样总孔隙体积的百分比。
[0037] 由于待测岩样的总孔隙体积包含基质孔隙的孔隙体积，也包含较大的其它类型孔 隙的体积，由于氦原子半径小并且化学性质稳定，可以在一定压力下进入孔径极小的基质 孔隙，因此采用氦气法测量圆柱状岩样的气体孔隙度。在测量时，为获得较高的精确度，可 基于重复测量取平均值。
[0038] 步骤S2、根据待测岩样的体积及步骤S1得到的气体孔隙度计算待测岩样的总孔隙 体积：
[0039] Υρ = ΗΧφ (1)
[0040] 式（1)中，VP为待测岩样的总孔隙体积;Vb为待测岩样的体积；？为待测岩样的气体 孔隙度。
[0041] 步骤S3、向待测岩样注入非润湿相液体，并逐渐增大注入压力，直至非润湿相液体 的饱和度不随压力值的增加而增大，其中，上述饱和度由所述总孔隙体积计算得到。
[0042] 在本发明中，仅以非润湿相液体为汞进行说明，但并不以此为限。
[0043]向待测岩样中注入汞，并逐渐增大注入压力，记录压力由Pi升至p1+1时的进汞量m 和Bi+i，并根据式(2)，结合待测岩样的总孔隙体积计算出对应的汞饱和度增量△ SHg，直至汞 饱和度不随压力的增加而增大。
[0044] Δ SHg= [ (Bi+i-Bi) -(Ki+i-Ki) Xa]/VP X 100% (2)
[0045] SHg= Σ Δ SHg (3)
[0046] 其中，Δ SHg为汞饱和度增量;Bi和&+1分别为为压力由Pi升至Pi+1时的进汞量，mL;Ki 和κ1+1分别是压力为PjPP1+1时的空白实验体积的测量值，mL;a为仪器的体积常数，即压汞 仪单位测量值所代表的体积变化;S Hg为累计汞饱和度。
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