致密基巖中基質(zhì)孔隙儲集天然氣能力的分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及天然氣地質(zhì)勘探技術(shù)中的儲層評價領(lǐng)域，尤其是一種致密基巖中基質(zhì) 孔隙儲集天然氣能力的分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 儲層評價技術(shù)是石油地質(zhì)勘探領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，油氣層中巖石的儲集能 力直接決定了油氣藏的規(guī)模和產(chǎn)能，其中物性評價和孔隙結(jié)構(gòu)研究是油氣儲層評價中的重 要內(nèi)容之一（國家能源局，SY/T 6285-2011油氣儲層評價方法，p. 1-15，2011;羅蟄潭和王允 誠，油氣儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)，北京，科學(xué)出版社，1986)。
[0003] 近年來，勘探家們在柴達(dá)木盆地東坪地區(qū)致密基巖中發(fā)現(xiàn)了規(guī)模巨大的天然氣 藏，學(xué)者們通過研究這個我國陸上最大規(guī)模的基巖氣藏發(fā)現(xiàn)，其儲層中發(fā)育大量孔徑極小 的基質(zhì)孔隙（馬峰等，柴達(dá)木盆地東坪地區(qū)基巖氣藏特征，石油勘探與開發(fā)，v42，n3，p. 266-273,2015)，這些液態(tài)石油無法進(jìn)入的基質(zhì)孔隙是天然氣的良好儲集空間，這一重要成果改 變了過去人們通常認(rèn)為的"基巖儲層空間以斷裂及其派生的裂隙為主"的觀點(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)，也很好的詮釋了東坪氣藏能持續(xù)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要控制因素。
[0004] 地質(zhì)學(xué)家們在測定巖石的孔隙度時通常采用的方法包括:阿基米德水銀浸沒法、 水銀驅(qū)替法，游標(biāo)卡尺測量法、波義耳定律雙室法、流體飽和度法等（中華人民共和國國家 質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，GB/T 29172-2012巖心分析方法， p.78-102,2012)，這些方法或組合或單獨測量出的孔隙度數(shù)據(jù)具有總孔隙體積的含義，但 無法區(qū)分出不同孔隙類型(如基質(zhì)孔隙、溶蝕孔隙、裂縫等)各自所占的百分比，尤其是基質(zhì) 孔隙體積的確定尤為重要，其含量百分比直接決定了天然氣能否持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)或產(chǎn)量衰減率。 針對致密基巖中基質(zhì)孔隙的識別和孔徑大小的測量，地質(zhì)學(xué)家們通常采用場發(fā)射掃描電鏡 法（國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，GB/T 18295-2001油氣儲層砂巖樣品掃描電子顯微鏡分析方法， p.l-8,2001)來實現(xiàn)，單個基質(zhì)孔隙的孔徑大小被掃描電鏡放大后在儀器系統(tǒng)標(biāo)尺上一目 了然，但掃描電鏡法無法計算出這些基質(zhì)孔隙在整個巖樣塊體中所占的體積百分比，即基 質(zhì)孔隙的儲集能力難以定量化分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種致密基巖中基質(zhì)孔隙儲集天然氣能力的 分析方法，所述分析方法包括：
[0006] 利用氦氣法測量待測巖樣的氣體孔隙度；
[0007] 根據(jù)所述待測巖樣的體積及所述氣體孔隙度計算所述待測巖樣的總孔隙體積：
[0008] Vp^VB^t
[0009] 向所述待測巖樣注入非潤濕相液體，并逐漸增大注入壓力，直至非潤濕相液體的 飽和度不隨壓力值的增加而增大，其中，所述飽和度由所述總孔隙體積計算得到；
[0010] 根據(jù)所述壓力值及其對應(yīng)的非潤濕相液體的飽和度進(jìn)行數(shù)據(jù)投點作圖，獲得所述 待測巖樣的毛管壓力曲線；
[0011] 讀取所述毛管壓力曲線上的非潤濕相液體飽和度的最大值，根據(jù)所述最大值得到 基質(zhì)孔隙的體積占所述待測巖樣的總孔隙體積的百分比；
[0012] 其中，VP為待測巖樣的總孔隙體積;Vb為待測巖樣的體積J為待測巖樣的氣體孔 隙度。
[0013] 在一實施例中，利用氦氣法測量待測巖樣的氣體孔隙度，包括：
[0014] 將所述待測巖樣放入樣品室，并將氦氣輸入?yún)⒈仁遥箙⒈仁覂?nèi)的壓力達(dá)到預(yù)設(shè) 壓力Pi，連通所述參比室與樣品室，待參比室及樣品室的壓力平衡后測量參比室內(nèi)的壓力 P2；
[0015] 根據(jù)所述參比室的體積、樣品室的體積、預(yù)設(shè)壓力Pi及壓力p2計算待測巖樣中顆粒 的體積；
[0016] 根據(jù)所述待測巖樣中顆粒的體積及待測巖樣的體積計算待測巖樣的氣體孔隙度：
[0017] φ= (Vb- Vg)/ Vhx
[0018] 其中，為待測巖樣的氣體孔隙度;Vg為待測巖樣中顆粒的體積。
[0019] 在一實施例中，根據(jù)所述參比室的體積、樣品室的體積、預(yù)設(shè)壓力Pi、壓力p2計算待 測巖樣中顆粒的體積，包括：
[0020] 將所述參比室的體積、預(yù)設(shè)壓力Pi及壓力p2代入波義耳公式，計算中間體積變量；
[0021] 根據(jù)所述樣品室的體積、參比室的體積及所述中間體積變量，計算得到待測巖樣 中顆粒的體積。
[0022] 在一實施例中，所述預(yù)定壓力？!的取值范圍為[690kPa，1380kPa]。
[0023] 在一實施例中，根據(jù)所述最大值得到基質(zhì)孔隙的體積占所述待測巖樣的總孔隙體 積的百分比，包括：用100%與所述最大值作差，得到基質(zhì)孔隙的體積占所述待測巖樣的總 孔隙體積的百分比。
[0024] 在一實施例中，所述分析方法還包括：
[0025]獲取待測巖樣的幾何尺寸，并根據(jù)所述幾何尺寸計算所述待測巖樣的體積。
[0026] 在一實施例中，在獲取待測巖樣的幾何尺寸之前，所述分析方法還包括:將待測巖 樣清洗干凈并烘干至恒重。
[0027] 在一實施例中，所述非潤濕相液體為汞。
[0028] 針對掃描電鏡法僅能測量基質(zhì)孔隙的孔徑大小而無法計算出基質(zhì)孔隙的體積百 分比的難題，本發(fā)明采用氦氣法和壓汞法相結(jié)合可精確計算出整個塊體巖樣中基質(zhì)孔隙所 占的體積百分比，從而確定基質(zhì)孔隙儲集天然氣的能力。
【附圖說明】
[0029] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0030] 圖1為本發(fā)明實施例致密基巖中基質(zhì)孔隙儲集天然氣能力的分析方法的流程示意 圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明實施例利用氦氣法測量待測巖樣的氣體孔隙度的流程示意圖；
[0032] 圖3為本發(fā)明實施例柴達(dá)木盆地東坪105井四個基巖樣品的毛管壓力曲線。
【具體實施方式】
[0033]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0034] 圖1為本發(fā)明實施例致密基巖中基質(zhì)孔隙儲集天然氣能力的分析方法的流程示意 圖。如圖1所示，該分析方法主要包括以下步驟：
[0035] 步驟S1、利用氦氣法測量待測巖樣的氣體孔隙度。
[0036] 待測巖樣取自致密基巖，其包含孔徑極小的基質(zhì)孔隙及孔徑較大的其它孔隙，其 中，上述孔徑極小的基質(zhì)孔隙主要用于儲集天然氣，要想獲知待測巖樣儲集天然氣的能力， 需獲取基質(zhì)孔隙的體積或者基質(zhì)孔隙的體積占待測巖樣總孔隙體積的百分比。
[0037] 由于待測巖樣的總孔隙體積包含基質(zhì)孔隙的孔隙體積，也包含較大的其它類型孔 隙的體積，由于氦原子半徑小并且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可以在一定壓力下進(jìn)入孔徑極小的基質(zhì) 孔隙，因此采用氦氣法測量圓柱狀巖樣的氣體孔隙度。在測量時，為獲得較高的精確度，可 基于重復(fù)測量取平均值。
[0038] 步驟S2、根據(jù)待測巖樣的體積及步驟S1得到的氣體孔隙度計算待測巖樣的總孔隙 體積：
[0039] Υρ = ΗΧφ (1)
[0040] 式（1)中，VP為待測巖樣的總孔隙體積;Vb為待測巖樣的體積；？為待測巖樣的氣體 孔隙度。
[0041] 步驟S3、向待測巖樣注入非潤濕相液體，并逐漸增大注入壓力，直至非潤濕相液體 的飽和度不隨壓力值的增加而增大，其中，上述飽和度由所述總孔隙體積計算得到。
[0042] 在本發(fā)明中，僅以非潤濕相液體為汞進(jìn)行說明，但并不以此為限。
[0043]向待測巖樣中注入汞，并逐漸增大注入壓力，記錄壓力由Pi升至p1+1時的進(jìn)汞量m 和Bi+i，并根據(jù)式(2)，結(jié)合待測巖樣的總孔隙體積計算出對應(yīng)的汞飽和度增量△ SHg，直至汞 飽和度不隨壓力的增加而增大。
[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為汞飽和度增量;Bi和&+1分別為為壓力由Pi升至Pi+1時的進(jìn)汞量，mL;Ki 和κ1+1分別是壓力為PjPP1+1時的空白實驗體積的測量值，mL;a為儀器的體積常數(shù)，即壓汞 儀單位測量值所代表的體積變化;S Hg為累計汞飽和度。
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