CN108956422A - 一种致密储层的孔隙度实验测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种致密储层的孔隙度实验测量方法，包括以下步骤：S1、岩样的制备；S2、重复测量3次岩样空隙度，分别将前后3次的测量结果记为Φ1、Φ2和Φ3；S3、计算：通过公式(1)、(2)和(3)，计算岩样的有效孔隙度Φe、流动孔隙度Φf和扩散孔隙度Φs。本发明的有益效果是测量方法简单、成本低，测量效率高，克服了传统氦气法测量致密储层的有效孔隙度偏小的问题，同时可以同时表征样品的三个孔隙度：有效孔隙度Φe、流动孔隙度Φf、扩散孔隙度Φs，有利于对致密气运聚机理及其控制因素的研究，对致密存储的开发也具有指导意义。
Description
技术领域
本发明属于石油、天然气地质与勘探开发工程领域，主要涉及一种致密储层的孔隙度的实验测量方法。
背景技术
孔隙度是储层岩石的固有性质，也是油气储层评价的基础参数。对于常规砂岩储层，孔隙度测量技术比较成熟，常用的方法主要有：氦气法、饱和排液法、高压压汞法等。其中，氦气法具有操作简单、成本低、时间短等优点，是最为常用的一种有效孔隙度实验测量方法。但致密储层的孔隙结构复杂，增加了致密储层孔隙度准确测量的难度。
本发明人在实际测量实验中发现，在应用氦气法测量致密储层的有效孔隙度时，由于浓度梯度驱动下的气体扩散机制的存在，连续重复测量时岩石孔隙中的残余气体无法全部排出，导致第二次、第三次测量的氦气法孔隙度比第一次测量的孔隙度小，取平均值的做法使有效孔隙度测量结果偏低，导致应用氦气法测量的样品的有效孔隙度偏小。
CN105866009A公开了一种计算致密油储层有效孔隙度的方法，包括：制备饱和岩样；将饱和岩样进行核磁共振测量，获得饱和岩样T2点幅度；利用所述饱和岩样T2点幅度获得饱和岩样核磁孔隙度以及饱和岩样T2谱的总幅度；将所述饱和岩样在离心力作用下脱水处理，并进行核磁共振测量，获得离心岩样T2点幅度；利用所述离心岩样T2点幅度获得离心岩样核磁孔隙度及离心岩样T2谱的总幅度；根据所述饱和岩样T2点幅度和所述饱和岩样核磁孔隙度获得饱和岩样T2点孔隙度分量，并利用所述饱和岩样T2点孔隙度分量获得饱和岩样T2谱曲线；根据所述离心岩样T2点幅度和所述离心岩样核磁孔隙度获得离心岩样T2点孔隙度分量，并利用所述离心岩样T2点孔隙度分量获得离心岩样T2谱曲线；根据饱和岩样T2谱的总幅度、饱和岩样T2谱曲线、离心岩样T2谱的总幅度及离心岩样T2谱曲线获得T2截止值；利用所述饱和岩样T2点幅度、所述饱和岩样T2谱的总幅度、所述离心岩样T2点幅度、所述离心岩样T2谱的总幅度以及所述T2截止值获得可动流体有效饱和度；根据所述可动流体有效饱和度和饱和岩样核磁孔隙度，计算致密油储层有效孔隙度，该发明可以准确的计算出致密油储层有效孔隙度的大小，但该发明检测周期长、设备昂贵，表征参数少，只能表征有效空隙度，不适合大规模推广应用。
有效孔隙度Φe，通常定义为岩石中互相联通的孔隙的体积与岩石总体积之比，流动孔隙度Φf，通常定义为岩石中流体能够流动部分的孔隙体积与岩石总体积之比。流动孔隙度与有效孔隙度不同，岩石中互相连通的有效孔隙并不一定都是流体能够流动的部分。对于致密储层，岩石中的部分孔隙和喉道十分狭小，达西流和低速非达西渗流都相对微弱或无法实现，浓度梯度驱动下的气体扩散成为气体运移的主要机制。
孔隙度是油气储层评价的基础参数，了解致密存储的孔隙结构有利于对致密气运聚机理及其控制因素的研究，对致密存储的开发也具有指导意义。
因此，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够提供一种操作简单、成本低、检测效率高的致密储层孔隙度的测量方法，同时可以更好的表征致密储层的孔隙度。
发明内容
基于在致密储层中，存在浓度梯度驱动下的气体扩散机制，本发明在有效孔隙度Φe和流动孔隙度Φf的基础上定义了扩散孔隙度Φs，它反映了浓度梯度驱动下的气体扩散机制控制的孔隙体积与岩石总体积的百分比。在此基础上，本发明提供了一种操作简单、成本低，检测效率高，可以同时表征上述三种孔隙度的致密储层的隙度实验测量方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种致密储层的孔隙度实验测量方法，包括以下步骤：
S1、岩样的制备；
S2、重复测量3次岩样空隙度，分别将前后3次的测量结果记为Φ1、Φ2和Φ3；
S3、计算：通过公式(1)、(2)和(3)，计算岩样的有效孔隙度Φe、流动孔隙度Φf和扩散孔隙度Φs，
Φe＝Φ1 (1)
Φf＝{Φ2,Φ3}max (2)
Φs＝Φe-Φf (3)
其中，
Φe为有效孔隙度，它反映了联通的孔隙体积与岩石总体积的百分比；
Φf为流动孔隙度，它反映了达西流和低速非达西渗流机制控制的孔隙体积与岩石总体积的百分比；
Φs为扩散孔隙度，它反映了浓度梯度驱动下的气体扩散机制控制的孔隙体积与岩石总体积的百分比。
具体地，步骤S1中所述的岩样为柱塞样或粉碎样。
优选地，步骤S1中所述的岩样为粉碎样。
进一步优选地，所述粉碎样的粒径为0.1-8mm；更进一步优选为0.4-7.5mm。
具体地，步骤S2中所述的岩样孔隙度的测量方法为氦气法。
优选地，步骤S2中所述的测量条件为：压力为1.30-4.0Mpa，平衡时间为0.5-10min；进一步优选为压力为1.40-3.90Mpa，平衡时间为0.6-9min。
优选地，步骤S2中所述的重复测量过程中，岩样不能取出样品室。
同时，本发明提供了一种上述孔隙度实验测量方法在测量致密储层的有效孔隙度Φe、流动孔隙度Φf和扩散孔隙度Φs中的应用。
优选地，所述的致密储层的渗透率小于0.1mD，有效孔隙度小于10％。
和现有技术相比，本发明有益效果是：
本发明将致密储层的有效孔隙度Φe分为流动孔隙度Φf和扩散孔隙度Φs两部分，利用常规的氦气法测量致密储层的孔隙度，采用第一次氦气法孔隙度测量结果作为有效孔隙度Φe，采用连续测量的第二次、第三次氦气法孔隙度测量结果的最大值作为流动孔隙度Φf，有效孔隙度Φe与流动孔隙度Φf的差值作为扩散孔隙度Φs，测量方法简单、成本低，克服了传统氦气法测量致密储层的有效孔隙度偏小的问题，测量效率高，可以同时表征样品的三个孔隙度：有效孔隙度Φe、流动孔隙度Φf、扩散孔隙度Φs，有利于对致密气运聚机理及其控制因素的研究，对致密存储的开发也具有指导意义。
具体实施方式
下面将以大港油田X井致密储层样品(Φe＜10％)为例结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，并进一步验证该方法的适用性，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种致密储层的孔隙度实验测量方法，包括以下步骤：
S1、岩样的制备；将大港油田X井致密储层样品粉碎至0.1-8mm，得到粉碎样；
S2、将粉碎样放入样品室，利用氦气法在压力条件为1.30-4.0Mpa，平衡时间为0.5-10min的条件下，重复测量3次粉碎样的空隙度，测量过程中粉碎样不能取出样品室，分别将前后3次的测量结果记为Φ1、Φ2和Φ3；
S3、计算：通过公式(1)、(2)和(3)，计算岩样的有效孔隙度Φe、流动孔隙度Φf和扩散孔隙度Φs，
Φe＝Φ1 (1)
Φf＝{Φ2,Φ3}max (2)
Φs＝Φe-Φf (3)
其中，
Φe为有效孔隙度，它反映了联通的孔隙体积与岩石总体积的百分比；
Φf为流动孔隙度，它反映了达西流和低速非达西渗流机制控制的孔隙体积与岩石总体积的百分比；
Φs为扩散孔隙度，它反映了浓度梯度驱动下的气体扩散机制控制的孔隙体积与岩石总体积的百分比。
每块样品重复测量三次的样品孔隙度，如表1，测量过程中样品不能取出样品室。对比三次孔隙度的结果可以发现：每块样品第一次孔隙度的测量结果明显大于第二次和第三次的测量结果。根据三次测量的孔隙度结果，可以计算得到有效孔隙度Φe、流动孔隙度Φf、扩散孔隙度Φs，如表2所示。
表1岩样氦气法测得孔隙度数据
| 序号 | 岩样编号 | Φ1/％ | Φ2/％ | Φ3/％ |
| 1 | X1 | 1.17 | 0.40 | 0.24 |
| 2 | X2 | 4.07 | 1.33 | 0.29 |
| 3 | X3 | 4.20 | 2.65 | 2.72 |
| 4 | X4 | 5.43 | 2.03 | 2.15 |
| 5 | X5 | 5.98 | 4.10 | 2.82 |
| 6 | X6 | 7.16 | 2.29 | 2.00 |
| 7 | X7 | 8.61 | 5.50 | 3.20 |
| 8 | X8 | 9.47 | 3.83 | 3.38 |
| 9 | X9 | 9.69 | 4.06 | 4.43 |
| 10 | X10 | 9.86 | 5.99 | 6.01 |
| 11 | X11 | 9.94 | 5.29 | 4.73 |
表2岩样有效孔隙度、流动孔隙度和扩散孔隙度数据
| 序号 | 岩心编号 | Φe/％ | Φf/％ | Φs/％ |
| 1 | X1 | 1.17 | 0.4 | 0.77 |
| 2 | X2 | 4.07 | 1.33 | 2.74 |
| 3 | X3 | 4.20 | 2.72 | 1.48 |
| 4 | X4 | 5.43 | 2.15 | 3.28 |
| 5 | X5 | 5.98 | 4.1 | 1.88 |
| 6 | X6 | 7.16 | 2.29 | 4.87 |
| 7 | X7 | 8.61 | 5.5 | 3.11 |
| 8 | X8 | 9.47 | 3.83 | 5.64 |
| 9 | X9 | 9.69 | 4.43 | 5.26 |
| 10 | X10 | 9.86 | 6.01 | 3.85 |
| 11 | X11 | 9.94 | 5.29 | 4.65 |
为了验证本发明的效果，同时将11块平行样做常规氦气法孔隙度测量实验，为了增加两种测量方法下孔隙度结果的客观性，用两种测量结果下的油水饱和度之和进行比较，发现本申请测定的空隙度值计算出的油水饱和度之和基本分布在75.2-96.3％之间，而用常规的氦气法测得的油水饱和度之和提高了6-20％，其中有6个样品超过了100％。所以，本发明测得孔隙度相对更高，更能反映致密储层的实际情况。
综上所示，本发明将致密储层的有效孔隙度Φe分为流动孔隙度Φf和扩散孔隙度Φs两部分，利用常规的氦气法测量致密储层的孔隙度，采用第一次氦气法孔隙度测量结果作为有效孔隙度Φe，采用连续测量的第二次、第三次氦气法孔隙度测量结果的最大值作为流动孔隙度Φf，有效孔隙度Φe与流动孔隙度Φf的差值作为扩散孔隙度Φs，测量方法简单、成本低，通过对样品粒径和测试参数的调整，提高了测量效率，克服了传统氦气法测量致密储层的有效孔隙度偏小的问题，同时可以定量的表征样品的三个孔隙度：有效孔隙度Φe、流动孔隙度Φf、扩散孔隙度Φs，有利于对致密气运聚机理及其控制因素的研究，对致密存储的开发也具有指导意义。
Claims (10)
1.一种致密储层的孔隙度实验测量方法，包括以下步骤：
S1、岩样的制备；
S2、重复测量3次岩样空隙度，分别将前后3次的测量结果记为Φ1、Φ2和Φ3；
S3、计算：通过公式(1)、(2)和(3)，计算岩样的有效孔隙度Φe、流动孔隙度Φf和扩散孔隙度Φs，
Φe＝Φ1 (1)
Φf＝{Φ2,Φ3}max (2)
Φs＝Φe-Φf (3)
其中，
Φe为有效孔隙度，它反映了联通的孔隙体积与岩石总体积的百分比；
Φf为流动孔隙度，它反映了达西流和低速非达西渗流机制控制的孔隙体积与岩石总体积的百分比；
Φs为扩散孔隙度，它反映了浓度梯度驱动下的气体扩散机制控制的孔隙体积与岩石总体积的百分比。
2.根据权利要求1所述的孔隙度实验测量方法，其特征在于，步骤S1中所述的岩样为柱塞样或粉碎样。
3.根据权利要求1所述的孔隙度实验测量方法，其特征在于，步骤S1中所述的岩样为粉碎样。
4.根据权利要求2或3所述的孔隙度实验测量方法，其特征在于，所述粉碎样的粒径为0.1-8mm。
5.根据权利要求2或3所述的孔隙度实验测量方法，其特征在于，所述粉碎样的粒径为0.4-7.5mm。
6.根据权利要求1所述的孔隙度实验测量方法，其特征在于，步骤S2中所述的岩样孔隙度的测量方法为氦气法。
7.根据权利要求6所述的孔隙度实验测量方法，其特征在于，所述的氦气法的测量条件为：压力为1.30-4.0Mpa，平衡时间为0.5-10min。
8.根据权利要求1所述的孔隙度实验测量方法，其特征在于，步骤S2中所述的重复测量过程中，岩样不能取出样品室。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的孔隙度实验测量方法在测量致密储层的有效孔隙度Φe、流动孔隙度Φf和扩散孔隙度Φs中应用。
10.根据权利要求9所述的上述孔隙度实验测量方法在测量致密储层的应用，其特征在于，所述的致密储层的渗透率小于0.1mD，总孔隙度小于10％。
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