致密儲(chǔ)層巖石微觀結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣勘探技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種致密儲(chǔ)層巖石微觀結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界油氣工業(yè)的快速發(fā)展，常規(guī)油氣資源儲(chǔ)量逐漸減少，非常規(guī)油氣頁(yè)巖氣 作為接替能源已成為全球油氣勘探開發(fā)的熱點(diǎn)。非常規(guī)致密儲(chǔ)層孔隙度、滲透率極低，目 前，對(duì)非常規(guī)致密儲(chǔ)層的微觀結(jié)構(gòu)及流體微觀滲流機(jī)理還缺少系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，常規(guī)的加壓驅(qū)替 實(shí)驗(yàn)的方法不能滿足研究要求。該類儲(chǔ)層孔厚一般處于微納米級(jí)別，毛細(xì)管力作用引發(fā)的 自吸作用增強(qiáng)，自吸是在毛細(xì)管力作用下潤(rùn)濕相自發(fā)驅(qū)替非潤(rùn)濕相的過程。自吸已經(jīng)廣泛 應(yīng)用于很多方面，例如，水鎖傷害評(píng)價(jià)、采收率預(yù)測(cè)、鉆井液與壓裂液優(yōu)選等。
[0003] 巖心在毛細(xì)管壓力下的自吸過程可以很好地傳遞巖心內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)信息，因 此，自吸可以作為研究致密儲(chǔ)層巖石微觀組成、結(jié)構(gòu)和物性特征的一種手段，依據(jù)自吸曲線 的形態(tài)變化評(píng)價(jià)致密儲(chǔ)層巖石內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)特征。
[0004] 然而由于致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和礦物組成復(fù)雜，導(dǎo)致自吸特征多樣，目前還沒有形 成系統(tǒng)的表征方法和規(guī)律性認(rèn)識(shí)，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果只能做定性的研究，限制了自吸在致密儲(chǔ) 層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。
[0005] 現(xiàn)有的利用自吸規(guī)律表征微觀孔隙結(jié)構(gòu)的方法為：通過計(jì)算巖石的時(shí)間指數(shù)來評(píng) 價(jià)巖石內(nèi)部孔隙連通性。
[0006] Huetal(2000)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于低滲透致密儲(chǔ)層，液體的吸入的實(shí)際長(zhǎng)度隨著時(shí)間變 化的關(guān)系并不是嚴(yán)格滿足(即時(shí)間的〇. 5次冪），不連通的孔隙網(wǎng)絡(luò)通常出現(xiàn)在低滲 的致密儲(chǔ)層巖石中，自吸流線往往是彎曲的，孔隙連通性差，迂曲度增加，阻力也增大，時(shí)間 指數(shù)會(huì)低于〇. 5,而時(shí)間指數(shù)小于0. 5代表孔隙連通性較差。因此，自吸的吸入量與時(shí)間的 關(guān)系模型可以簡(jiǎn)化為：
[0007] VinbAc=Atn (1)
[0008] 對(duì)式⑴取對(duì)數(shù)，得：
[0009] lg(Vimb/Ac) =lgA+nlgt (2)
[0010] 其中，Vinib表示吸入液體的體積，單位為cm3;A。表示吸入液體的截面積（即巖石樣
示孔隙度，為一小數(shù)；kw表示滲透率，單位為md;Sw表示前緣含水飽和度，單位為cm;y"表 示液體的粘度；t表示自吸時(shí)間，單位為h;n表示時(shí)間指數(shù)，與孔隙或者微裂隙的分形維數(shù) 和連通性有關(guān)，為小數(shù)。因此，可以通過時(shí)間指數(shù)判定內(nèi)部微觀孔隙連通性的好壞。
[0011] 但是，采用上述方法，對(duì)于式（2)，在吸入量隨著時(shí)間變化的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，不同 致密儲(chǔ)層巖石的自吸曲線特征非常相似，辨識(shí)誤差高，而且難以形成形象直觀的認(rèn)識(shí)。
[0012] 大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，還有許多的自吸實(shí)驗(yàn)得出的時(shí)間指數(shù)超過預(yù)測(cè)值，例如 0.70(Familyetal.1992)和0.6(LiandHorne2004)。這是由于自吸的驅(qū)動(dòng)力除了毛細(xì) 管力之外，還有粘土吸附和滲透壓的作用。目前沒有提及，更沒有形成有效的參數(shù)來評(píng)價(jià)微 觀礦物組成。此外，對(duì)于致密儲(chǔ)層而言，基質(zhì)擴(kuò)散作用在油氣產(chǎn)出過程中發(fā)揮了重要作用， 目前的表征方法并沒有對(duì)自吸擴(kuò)散段進(jìn)行研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明提供了一種致密儲(chǔ)層巖石微觀結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中， 不同致密儲(chǔ)層巖石的自吸曲線特征非常相似，辨識(shí)誤差高，難以形成形象直觀的認(rèn)識(shí)的問 題。
[0014] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種致密儲(chǔ)層巖石微觀結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法，包括：將致密儲(chǔ)層 巖石樣品放置在自吸測(cè)試裝置中，使所述致密儲(chǔ)層巖石樣品浸沒在所述自吸測(cè)試裝置內(nèi)的 液體中，且保持所述致密儲(chǔ)層巖石樣品只有一面與所述液體接觸；實(shí)時(shí)稱量所述致密儲(chǔ)層 巖石樣品的質(zhì)量，并將質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸至處理設(shè)備；根據(jù)所述致密儲(chǔ)層巖石樣品的初始質(zhì)量、 稱量得到的所述致密儲(chǔ)層巖石樣品的質(zhì)量以及所述液體的密度，計(jì)算所述致密儲(chǔ)層巖石樣 品吸入的液體體積；根據(jù)預(yù)設(shè)公式繪制單位樣品體積吸入的液體體積隨著預(yù)設(shè)值變化的曲 線，當(dāng)所述曲線的擴(kuò)散段呈現(xiàn)直線型時(shí)停止自吸試驗(yàn)；根據(jù)所述曲線的形態(tài)確定自吸時(shí)間 指數(shù)和擴(kuò)散時(shí)間指數(shù)，并根據(jù)所述自吸時(shí)間指數(shù)和所述擴(kuò)散時(shí)間指數(shù)對(duì)所述致密儲(chǔ)層巖石 樣品的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述曲線包括：自吸段和擴(kuò)散段；根據(jù)所述曲線的形態(tài)確定自 吸時(shí)間指數(shù)和擴(kuò)散時(shí)間指數(shù)包括：如果所述曲線的自吸段為直線段型，確定所述自吸時(shí)間 指數(shù)的范圍為大于第一預(yù)設(shè)值且小于第二預(yù)設(shè)值；如果所述曲線的自吸段為下凸型，確定 所述自吸時(shí)間指數(shù)大于所述第二預(yù)設(shè)值；如果所述曲線的自吸段為上凸型，確定所述自吸 時(shí)間指數(shù)小于所述第一預(yù)設(shè)值；所述曲線的擴(kuò)散段的斜率越大，確定所述擴(kuò)散時(shí)間指數(shù)的 值越大。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述致密儲(chǔ)層巖石樣品的微觀結(jié)構(gòu)包括：孔徑分布、孔隙連通性 和粘土含量；根據(jù)所述自吸時(shí)間指數(shù)和所述擴(kuò)散時(shí)間指數(shù)對(duì)所述致密儲(chǔ)層巖石樣品的微觀 結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括：所述自吸時(shí)間指數(shù)反映致密儲(chǔ)層巖石的孔隙連通性與粘土含量，當(dāng)所 述自吸時(shí)間指數(shù)的范圍為大于第一預(yù)設(shè)值且小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，表示孔隙連通性好，粘土 含量低；當(dāng)所述自吸時(shí)間指數(shù)小于所述第一預(yù)設(shè)值時(shí)，表示孔隙連通性差，粘土含量低；當(dāng) 所述自吸時(shí)間指數(shù)大于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)，表示致密儲(chǔ)層巖石富含粘土，孔隙連通性好；所 述擴(kuò)散時(shí)間指數(shù)越大，表示致密儲(chǔ)層巖石的界孔越發(fā)育。
[0017] 在一個(gè)實(shí)施例中，在將致密儲(chǔ)層巖石樣品放置在自吸測(cè)試裝置中之前，所述方法 還包括：對(duì)所述致密儲(chǔ)層巖石樣品進(jìn)行以下處理：清洗并烘干所述致密儲(chǔ)層巖石樣品；將 所述致密儲(chǔ)層巖石樣品處理成規(guī)則形狀，并測(cè)量其尺寸和初始質(zhì)量；封固所述致密儲(chǔ)層巖 石樣品，使其只露出一面。
表示吸入液體的體積；A。表示所述致密儲(chǔ)層巖石樣品與所述液體接觸的截面積；L。表示所
[0019] 通過本發(fā)明的致密儲(chǔ)層巖石微觀結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法，根據(jù)預(yù)設(shè)公式繪制單位樣品體 積吸入的液體體積隨著預(yù)設(shè)值變化的曲線（即自吸曲線），不同致密儲(chǔ)層巖石的自吸曲線 的形態(tài)特征不同，辨識(shí)度高，解決了傳統(tǒng)表征方法無法形象直觀表征自吸特征的問題，克服 了常規(guī)方法中自吸曲線特征難以辨識(shí)的缺點(diǎn)，對(duì)致密儲(chǔ)層巖石的基質(zhì)擴(kuò)散作用和粘土礦物 進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)研究。還可以根據(jù)曲線形態(tài)變化評(píng)價(jià)致密儲(chǔ)層巖石內(nèi)部的微觀孔隙連通 性、孔徑分布和粘土含量。另外，該方法要求的測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)單，測(cè)試原理清晰。
【附圖說明】
[0020] 此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中：
[0021] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的致密儲(chǔ)層巖石微觀結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法的流程圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的自吸測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3A是本發(fā)明實(shí)施例的砂巖的吸水量隨預(yù)設(shè)值變化的曲線示意圖；
[0024] 圖3B是本發(fā)明實(shí)施例的砂巖的壓汞增量隨孔徑變化的曲線示意圖；
[0025] 圖4A是本發(fā)明實(shí)施例的致密火山巖-H的吸水量隨預(yù)設(shè)值變化的曲線示意圖；
[0026] 圖4B是本發(fā)明實(shí)施例的致密火山巖-H的壓汞增量隨孔徑變化的曲線示意圖；
[0027] 圖5A是本發(fā)明實(shí)施例的致密火山巖-Y的吸水量隨預(yù)設(shè)值變化的曲線示意圖；
[0028] 圖5B是本發(fā)明實(shí)施例的致密火山巖-Y的壓汞增量隨孔徑變化的曲線示意圖；
[0029] 圖6A是本發(fā)明實(shí)施例的頁(yè)巖的吸水量隨預(yù)設(shè)值變化的曲線示意圖；
[0030] 圖6B是本發(fā)明實(shí)施例的頁(yè)巖的壓汞增量隨孔徑變化的曲線示意圖；
[0031] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例的自吸特征與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本 發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種致密儲(chǔ)層巖石微觀結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法，圖1是本發(fā)明實(shí)施