CN111239372B - 一种基于覆压渗流实验的碳酸盐岩孔隙结构分类的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气田开发过程中储层岩石孔隙结构分类领域，特别是涉及一种基于覆压渗流实验的碳酸盐岩孔隙结构分类的方法，该方法包括以下步骤：准备岩石样品，对岩石样品的气体渗透率进行测定；对上述岩石样品饱和模拟油后，进行渗透率‑围压关系测定实验，获得渗透率‑围压曲线；对渗透率‑围压曲线进行分段拟合，获取渗透率‑围压拟合曲线，对分段拟合的参数变化率进行分析；对岩心进行观察，根据岩心观察结果，对孔隙结构类型做初步判断；根据不同分段的拟合参数变化率的差异，并结合岩心观察结果及渗透率‑围压拟合曲线特征的理论分析，对岩心的孔隙结构类型进行划分，本发明的分类方法的孔隙结构分类结果更加接近碳酸盐岩储层真实情况。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发过程中储层岩石孔隙结构分类领域，特别是涉及一种基于覆压渗流实验的碳酸盐岩孔隙结构分类的方法。
背景技术
岩石孔隙结构的表征分类方法很多，例如压汞、铸体薄片、核磁共振等手段都可用于岩石孔隙结构研究并对其进行分类，但采用这些方法对岩石孔隙结构的分类也只是静态分析评价结果，并没有反映出实际地层条件下的孔隙结构及其动态变化特征，尤其是碳酸盐岩储层，裂缝发育，压力普遍较高，且开发过程中，油层压力衰减较快，岩石孔隙结构是不断变化的，需采用动态评价手段对其孔隙结构类型进行划分。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于覆压渗流实验的碳酸盐岩孔隙结构分类的方法，可以解决现有技术中存在的问题。
本发明提供了一种基于覆压渗流实验的碳酸盐岩孔隙结构分类的方法，该方法包括以下步骤：
准备岩石样品，对岩石样品的气体渗透率进行测定；
对上述岩石样品饱和模拟油后，进行渗透率-围压关系测定实验，获得渗透率-围压曲线；
对渗透率-围压曲线进行分段拟合，获取渗透率-围压拟合曲线，对分段拟合的参数变化率进行分析；
对岩心进行观察，根据岩心观察结果，对孔隙结构类型做初步判断；
根据不同分段的拟合参数变化率的差异，并结合岩心观察结果及渗透率-围压拟合曲线特征的理论分析，对岩心的孔隙结构类型进行划分。
优选地，渗透率-围压曲线的分段拟合方法为：
将渗透率-围压曲线分成高压段和低压段两个部分，采用下式(1)分别对高压段和低压段的数据进行拟合：
K＝aP-b (1)
式中，K为某一围压下的油相渗透率，P为围压，a、b为拟合参数。
优选地，拟合参数变化率分析的方法为：
采用式(2)、式(3)计算从低压段到高压段拟合参数的变化率△a和△b：
式中，△a和△b分别为低压段到高压段的拟合参数的变化率，a1、a2、b1和b2分别为低压段和高压段拟合参数。
优选地，岩心观察方法为：
观察岩心外观，对岩心进行切片，观察切片在电子显微镜下的岩心孔隙大小、矿物组成、微观裂缝分布，然后对孔隙结构类型做初步判断。
优选地，孔隙结构类型的划分结果为：
根据岩心观察，将岩心孔隙结构类型分为裂缝型和基质孔隙型两大类，裂缝型孔隙结构分为裂缝微孔和裂缝溶孔两种类型；
当△a﹥50％即孔隙结构为裂缝型，当△a＜50％即孔隙结构为基质孔隙型；当50％＜△b＜70％时，孔隙结构为裂缝溶孔型；当△b﹥70％时，孔隙结构为裂缝微孔型。
相对于现有技术，本发明的优点在于：
本发明的方法在模拟实际地层条件下，对碳酸盐岩岩心在不同围压条件下的渗流特征进行测试，获得到渗透率-围压曲线，并对渗透率-围压曲线进行分段拟合，得出拟合参数，并分析拟合参数的变化率差异，结合相关理论分析和岩心观察，对岩石孔隙结构类型进行划分，从而使得得到的孔隙结构分类结果更加接近碳酸盐岩储层真实情况。
附图说明
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他的附图。
图1为本发明岩孔隙结构分类的方法流程图；
图2为本发明渗透率-围压关系测定实验装置结构示意图
图3为本发明不同岩心的渗透率-围压的分段拟合曲线图。
具体实施方式
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，本发明提供了一种基于覆压渗流实验的碳酸盐岩孔隙结构分类的方法：
实验材料和设备的准备：
①实验材料包括岩样和流体两部分，其中，实验岩样取自实际碳酸盐岩地层，将天然岩样取出后，采用石蜡密封并送到实验室，经钻取和切割后，对岩样进行编号，然后采用乙醇和苯的混合物对岩样进行洗油，一般经过5-7天，即可清洗干净，随后将岩样取出放入干燥箱烘干，去除岩样中的水分，设定温度为80℃，一般需要10小时左右，之后采用皂沫流量计法对岩样的气体渗透率进行测定。实验流体采用煤油和模拟油，煤油主要用于恒流泵和中间容器，其密度为0.785g/cm3，粘度为1.558mPa.s。模拟油主要用做岩心渗流介质，模拟油由原油、正葵烷与煤油调配而成，粘度和密度分别为0.9402mPa.s和0.741g/cm3。
②实验设备主要包括恒温箱、活塞式中间容器、压力表、高压恒流泵、高温高压岩心夹持器、环压跟踪泵、流量计、电子天平和真空泵，高压恒流泵压力范围为0-65MPa，流量范围为0.00001-50mL/min。高温高压岩心夹持器耐温最高为100℃，耐压最大为100MPa，恒温箱最高温度可达120℃。设备连接方式如图2所示，高压恒流泵出口与活塞式中间容器入口相连，活塞式中间容器出口与压力表相连，压力表同时与岩心夹持器入口相连，夹持器上还接有环压跟踪泵，夹持器出口为流量计，这些仪器设备都置于恒温箱中。
渗透率-围压关系曲线的测定：
①先采用电子天平称量岩心的质量，记为m1，然后采用真空泵对岩心孔隙内的空气进行抽提，直到岩心孔隙内部达到真空状态，将模拟油充入岩心孔隙内，使其孔隙完全饱和模拟油，其后将岩心泡到盛有模拟油的烧杯中，再将烧杯置入恒温箱内，恒温箱设置温度为岩心所处深度的地层温度，让岩心在模拟油中老化15天左右。
②将岩心从烧杯中取出，在电子天平上称重，其质量记为m2，则孔隙体积Vp为：(m2-m1)/0.741，据此可以计算岩心的孔隙度，孔隙度φ为：Vp/VL，其中，VL为岩心的外观体积。打开活塞式中间容器，将活塞压入底部，给活塞式中间容器中装满模拟油，按照图2的连接方式，连接好实验管路，并将岩心装入岩心夹持器中，打开环压跟踪泵，给岩心加围压，打开高压恒流泵，并设置合适的驱替压力，保证围压比驱替压力高2.5-3MPa，采用模拟油驱替岩心至少5PV(孔隙体积)以上。
③在此驱替压力条件下采用流量计测定并记录夹持器出口流量，保持驱替压力不变，调节环压跟踪泵缓慢升高围压，即缓慢增加有效应力，增压间隔一般为3-5MPa，在每个设定的围压点处保持30min以上，测试并记录流量，围压最高加至30MPa(可根据实际地层覆压情况进行调整)。测试结束后，立即停止高压恒流泵，排空实验管路流体，将环压跟踪泵压力即围压降至0，打开岩心夹持器，取出岩心，放入盛有模拟油的烧杯中，关泵，结束实验。
实验数据的拟合：
①根据上述实验所得流量和驱替压力，并结合岩心尺寸和模拟油粘度数据，据达西定律计算得到不同围压条件下的岩心油相渗透率，并以渗透率为纵坐标，以围压为横坐标，在坐标系中绘制渗透率-围压曲线。
②将渗透率-围压曲线分成两个部分，一个部分为高压段(围压大于10MPa)，其渗透率随围压变化较慢，另一部分为低压段(围压小于10MPa)，其渗透率随围压变化较快，两段均用指数函数拟合，采用如下拟合方程分别对高压段和低压段的数据进行拟合：
K＝aP-b (1)
式中，K为某一围压下的油相渗透率，P为围压，a、b为拟合参数。分析对比低压段和高压段拟合参数的差异。
③对高压段和低压段的拟合参数做进一步的处理，采用如下公式计算从低压段到高压段拟合参数的变化率△a和△b：
式中，a1和a2分别为低压段和高压段的拟合参数，b1和b2分别为低压段和高压段拟合参数。
岩心观察：
岩心观察时首先初步观察岩心外观，包括裂缝发育、岩性等，然后在显微镜下对岩心的上述外观特征进行详细的观察，最后切片在扫描电镜下确定岩心孔隙大小、矿物组成、微观裂缝分布等，结合岩心观察对孔隙结构类型做初步判断，可将岩心孔隙结构类型分为裂缝型和基质孔隙型两大类，裂缝型孔隙结构分为裂缝微孔和裂缝溶孔两种类型。
实施例1
如图3所示，针对柴达木盆地某地区的碳酸盐岩岩心，通过不同围压条件下油相渗透率的测试，得到一系列渗透率-围压的曲线，作图将渗透率-围压的曲线分为高压段和低压段两部分，然后将高压段和低压段数据分别进行拟合，所得拟合参数见表1，并根据式(2)和式(3)计算低压段和高压段拟合参数变化率△a和△b。
表1
表2
如表1所示，不同孔隙结构类型的岩心△a和△b存在较大差异，根据△a和△b范围不同，可对岩心的孔隙结构类型进行划分。
通过岩心观察发现，从大类来说，所取碳酸盐岩岩心存在裂缝和基质孔隙两大类孔隙结构类型，对于裂缝型孔隙结构，又存在裂缝微孔和裂缝溶孔两种类型。由理论分析可知，裂缝微孔型低压段和高压段拟合参数差异较大，而孔隙基质型低压段和高压段拟合参数差异很小，对于裂缝溶孔型，这种差异居中。首先可以根据△a的大小，将岩心孔隙结构类型分为两类，即基质孔隙型和裂缝型，△a﹥50％即为裂缝型，△a＜50％即为基质孔隙型。进一步根据△b的大小，再对裂缝型孔隙结构类型进行细分，当50％＜△b＜70％时，为裂缝溶孔型，当△b﹥70％时，为裂缝微孔型，最终的孔隙结构类型划分结果如表2所示，通过岩心观察，也验证了此分类结果是合理的。
综上，本发明的测试方法，在模拟实际地层条件下，对碳酸盐岩岩心在不同围压条件下的渗流特征进行测试，获得到渗透率-围压关系数据，并对数据进行分段拟合，得出拟合参数，并分析拟合参数的变化率差异，结合相关理论分析和岩心观察，对岩石孔隙结构类型进行划分，从而使得得到的孔隙结构分类结果更加接近碳酸盐岩储层真实情况，且测试效率高，实验方法简单，操作容易，值得推广。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (2)
1.一种基于覆压渗流实验的碳酸盐岩孔隙结构分类的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
准备岩石样品，对岩石样品的气体渗透率进行测定；
对上述岩石样品饱和模拟油后，进行渗透率-围压关系测定实验，获得渗透率-围压曲线；
对渗透率-围压曲线进行分段拟合，获取渗透率-围压拟合曲线，对分段拟合的参数变化率进行分析；
对岩心进行观察，根据岩心观察结果，对孔隙结构类型做初步判断；
根据不同分段的拟合参数变化率的差异，并结合岩心观察结果及渗透率-围压拟合曲线特征的理论分析，对岩心的孔隙结构类型进行划分；
渗透率-围压曲线的分段拟合方法为：
将渗透率-围压曲线分成高压段和低压段两个部分，采用下式(1)分别对高压段和低压段的数据进行拟合：
K＝aP-b (1)
式中，K为某一围压下的油相渗透率，P为围压，a、b为拟合参数；
拟合参数变化率分析的方法为：
采用式(2)、式(3)计算从低压段到高压段拟合参数的变化率△a和△b：
式中，△a和△b分别为低压段到高压段的拟合参数的变化率，a1、a2、b1和b2分别为低压段和高压段拟合参数；
孔隙结构类型的划分条件为：
根据岩心观察，将岩心孔隙结构类型分为裂缝型和基质孔隙型两大类，裂缝型孔隙结构分为裂缝微孔和裂缝溶孔两种类型；
当△a﹥50％即孔隙结构为裂缝型，当△a＜50％即孔隙结构为基质孔隙型；当50％＜△b＜70％时，孔隙结构为裂缝溶孔型；当△b﹥70％时，孔隙结构为裂缝微孔型。
2.如权利要求1所述的一种基于覆压渗流实验的碳酸盐岩孔隙结构分类的方法，其特征在于，对岩心孔隙结构类型做初步判断的方法为：
观察岩心外观，对岩心进行切片，观察切片在电子显微镜下的岩心孔隙大小、矿物组成、微观裂缝分布，然后对孔隙结构类型做初步判断。
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