CN102169115B - 一种通过岩心求取地层水矿化度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种求取地层水矿化度的方法，该方法包括步骤：取岩心样品，进行测量获取岩心的孔隙体积、岩心中所含盐分的质量；根据所获取的岩心的孔隙体积、岩心中所含的盐分求取地层水矿化度。利用本发明通过岩心求取的地层水矿化度更加准确、可靠。

Description

一种通过岩心求取地层水矿化度的方法

技术领域

本发明涉及一种求取地层水矿化度的方法，特别涉及石油领域通过岩心求取地层水矿化度的方法，利用本发明通过岩心求取的地层水矿化度更加准确、可靠。

背景技术

地层水中含无机盐的多少用矿化度表示，单位一般用mg/L表示。研究地层水的矿化度问题对油田、油井的勘探开发有重要的实际指导意义。

目前求取(计算)地层水矿化度的方法主要有：

(1)根据邻井确定地层水矿化度

根据邻井资料地层水矿化度的数值确定本井的地层水矿化度。一般情况下，地层水矿化度随着地层深度的增加而增大。

(2)用阿尔奇公式确定地层水电阻率或地层水矿化度

在已知标准水层中利用阿尔奇含水饱和度计算公式，找VSH＝0，Sw＝100％，φ是从中子密度或声波时差曲线求得，求解Rw的计算公式：

$\mathrm{Rw}=\frac{{\mathrm{\φ}}^m\×\mathrm{Rt}\×{\mathrm{Sw}}^n}{a\×b}$

由地层水电阻率，可以进而计算得到地层水矿化度。

(3)由区域资料和水样化验资料分析求得地层水矿化度或地层水电阻率

由区域资料和水样化验资料分析地层水矿化度，利用总的离子矿化度通过离子等效系数图版求出各种离子的等效系数，离子等效系数同相应的离子矿化度的乘积就是该离子等效NaCl溶液的矿化度，再利用NaCl溶液的电阻率、矿化度和温度之间关系的图版就可以求出地层水电阻率的数值。

(4)用SP测井曲线计算地层水电阻率或地层水矿化度

地层水电阻率或地层水矿化度可以通过自然电位测井曲线计算求得，因为自然电位测井在理想条件下仅取决于泥浆滤液电阻率和储层地层水电阻率，所以对于水淹层可利用自然电位测井确定地层水电阻率。但自然电位测井受测量环境影响较大，造成自然电位测井曲线与实际的静自然电位有较大差别，首先要消除各种影响因素把实测自然电位曲线尽量还原成静自然电位，再将静自然电位反演成地层水电阻率。

上述计算地层水矿化度或地层水电阻率的方法，均是通过测井资料来计算求取的，由于测井资料受井眼条件及多种影响因素的影响，致使通过测井资料计算的地层水矿化度或地层水电阻率存在一定的误差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新的求取地层水矿化度的方法，提高所求取的地层水矿化度的准确可靠性。

本发明提供了一种求取地层水矿化度的方法，该方法主要是利用岩心通过实验室测试方法计算求取地层水矿化度的方法。本发明的通过岩心求取地层水矿化度的方法所依据的基本原理是：当岩心未受到外来水体的浸染时(如采用密闭取心的样品)，岩心中所含的各种水分可以蒸发，但其中所含的盐分却不会随着水分的挥发而减少，通过测量岩石盐度的方法来计算求得地层水矿化度。本发明的实验室测试方法计算求取的地层水矿化度比较准确，可用于标定用测井资料计算的地层水矿化度。

根据本发明的具体实施方案，本发明的求取地层水矿化度的方法包括步骤：

取岩心样品，进行测量获取岩心的孔隙体积、以及岩心中所含盐分的质量；

根据所获取的岩心的孔隙体积、以及岩心中所含的盐分求取地层水矿化度。

具体地，所述地层水矿化度Pw是按照以下公式(1)计算得到：

$\mathrm{Pw}={10}^6\×\frac{G}{V}---\left(1\right)$

式(1)中：Pw——岩石地层水矿化度，单位mg/L

G——岩心中所含盐分的质量，单位g

V——岩心的孔隙体积，cm³

根据本发明的具体实施方案，本发明的求取地层水矿化度的方法中，所述岩心的孔隙体积是按照以下方法测量获取：

将岩心烘干后完全饱和蒸馏水，进行岩心核磁共振测量，测量饱和后的油水核磁信号A；

根据式(2)计算岩心的孔隙体积

式(2)中：

——标样孔隙度；V_标——标样体积；A_标——标样的核磁信号量；

D——标样扫描次数；d——岩心扫描次数；N——标样增益；n——岩样增益。

根据本发明的具体实施方案，本发明的求取地层水矿化度的方法中，是将岩心样品分为至少2份平行样：第一岩心、第二岩心，分别进行测量获取岩心的孔隙体积和孔隙度，以及岩心中所含盐分的质量。

更具体地，本发明的求取地层水矿化度的方法中，所述岩心孔隙度可以按照以下方法测量获取：

(1)称量第一岩心原始岩心质量G₁₀。

(2)将第一岩心烘干后抽空加压饱和蒸馏水后，称重量G₁，测量饱和后的核磁信号A₁；

进而计算获得岩心孔隙度。优选是按照以下方法计算获得岩心孔隙度：

根据式(2-1)计算第一岩心的孔隙体积V_Φ1：

式(2-1)中，Φ_标——标样孔隙度；V_标——标样体积；A_标——标样的核磁信号量；

D——标样扫描次数；d——岩心扫描次数；N——标样增益；n——岩样增益。

根据式(3)计算第一岩心的骨架质量G_a1：

G_a1＝G₁-V_φ1*ρ_f    (3)，

式(3)中，ρ_f——孔隙流体密度；

根据式(4)得到第一岩心的骨架体积V_a1：

V_a1＝G_a1/ρ_a    (4)，

式(4)中，ρ_a——骨架密度；

根据式(5)得到第一岩心的外观体积V₁：

V₁＝V_φ1+V_a1    (5)；

根据式(6)得到第一岩心的孔隙度：

φ＝V_φ1/V₁    (6)。

将第二岩心烘干后的捣碎，过60目筛，放入烧杯中加蒸馏水浸泡溶解1天，用滤纸过滤溶液，用电导率仪测盐度M；

根据式(7)计算第二岩心中盐分的质量：

G_盐＝M×V₄×g₄(7)

式(7)中：M——盐度，％，

G_盐——溶液中盐的质量，即第二岩心中所含盐分的质量，单位g，

V₄——浸泡溶液体积，

g₄——浸泡岩心粉末溶液密度。

根据本发明的优选具体实施方案，本发明的求取地层水矿化度的方法中，在将第二岩心烘干捣碎前，可以先称量第二岩心的原始岩心质量G₂₀，然后根据式(8)计算第二岩心的外观体积V₂：

$\frac{G_{10}}{G_{20}}=\frac{V_1}{V_2}---\left(8\right)$

式(8)中：

G₁₀——第一岩心的质量，

G₂₀——第二岩心的质量，

V₁——第一岩心的外观体积，

V₂——第二岩心的外观体积；

第二岩心的孔隙体积根据式(9)计算

V_φ2＝V₂×φ    (9)

式(9)中：

——第二岩心的孔隙体积，单位cm³

V₂——第二岩心的外观体积，单位cm³

——第二岩心的孔隙度，单位％。

根据本发明的具体实施方案，，本发明的求取地层水矿化度的方法中，所述岩心为砂岩岩心，是将每一岩心样品均分为两份平行样(可任意方式截取，规格尽量相同，不同截取方式对测试结果没有影响。

在本发明的一具体实施方案中，本发明的通过岩心求取地层水矿化度的方法的主要步骤如下：

1、岩心的获取

从人工岩心上获取岩心直径7.5×2.5cm大小的样品，均分为相同规格大小的两等份。用岩心1、岩心2表示，这两块岩心为平行样，可视为均质性不变。

用岩心1来求取岩心孔隙度值，用岩心2来测量岩心中所含的盐分，进而求取地层水矿化度。

2、岩心孔隙度Φ的求取

将岩心1烘干后完全饱和蒸馏水，进行岩心核磁共振测量，可得到核磁孔隙度，核磁孔隙度可视为岩心的孔隙度

核磁共振求岩心孔隙度的方法如下：

(1)称量岩心1原始岩心质量G₁₀，测量得到油水核磁信号A₁₀。

(2)将岩心1烘干后抽空加压饱和蒸馏水后，称重量G₁，测量饱和后的油水核磁信号A₁。

根据样品含氢孔隙流体体积与其核磁信号量成正比的原理，已知标样孔隙度

标样体积V_标和标样的核磁信号量A_标，以及样品的核磁信号量A₁，用式(2-1)求样品1的孔隙体积

根据岩心质量等于孔隙流体质量与骨架质量之和的原理，已知岩心质量G₁、孔隙体积V_Φ1及孔隙流体密度ρ_f(这里孔隙流体密度ρ_f可以近似视为1g/cm³，即ρ_f≈1g/cm³)，可用式(3)求得岩心1的骨架质量G_a1：

G_a1＝G₁-V_φ1*ρ_f    (3)。

根据岩心1骨架质量G_a1以及骨架密度ρ_a(这里，砂岩岩心的骨架密度一般可近似为2.65g/cm³，即ρa≈2.65g/cm³)，由式(4)得到岩心1的骨架体积V_a1：

V_a1＝G_a1/ρ_a    (4)。

岩心1的外观体积等于孔隙体积和骨架体积之和，即式(5)：

V₁＝V_φ1+V_a1    (5)。

岩心1的孔隙度等于孔隙体积与外观体积之比，即式(6)：

φ＝V_φ1/V₁    (6)。

由于岩心1、2为平行样，可将该孔隙度

视为这两块岩心的孔隙度。

3、岩心2中所含盐分质量的求取

(1)岩心2外观体积的测量

称量岩心2原始岩心质量G₂₀。

岩心2外观体积V₂可由以下公式求取，见式(8)：

$\frac{G_{10}}{G_{20}}=\frac{V_1}{V_2}---\left(8\right)$

G₁₀——岩心1的质量，

G₂₀——岩心2的质量，

V₁——岩心1的外观体积，

V₂——岩心2的外观体积；

(2)盐度M的测量

把烘干后的岩心2捣碎，过60目筛，放入烧杯中加蒸馏水至100ml溶解1天，用滤纸过滤溶液，用电导率仪测盐度M。

(3)岩心2中盐分质量的计算

浸泡溶液中盐的质量由式(7)求得：

G_盐＝M×V₄×g₄    (7)

式(8)中：M——盐度，％

G_盐——溶液中盐的质量，即岩心3中所含盐分的质量，单位g

V₄——浸泡溶液体积，100ml

G₄——浸泡岩心粉末溶液密度，可视为1.0g/cm³。

(4)岩心2孔隙体积，由式(9)计算求得：

V_φ2＝V₂×φ    (9)

式(9)中：

——岩心2的孔隙体积，单位cm³

V₂——岩心2的外观体积，单位cm³

——岩心2的孔隙度，单位％。

4、地层水矿化度计算公式：

$\mathrm{Pw}={10}^6\×\frac{G}{V}---\left(1\right)$

式中：Pw——岩石地层水矿化度，单位mg/L

G——岩心中所含盐分的质量，单位g

V——岩心的孔隙体积，cm³

本发明提供的求取地层水矿化度的方法，利用岩心通过实验室测试方法计算求取的地层水矿化度，可应用于各种低、中、高矿化度的水溶液的测量，优选适用于矿化度≥3000mg/L的地层水，更优选适用于矿化度≥8000mg/L例如8000～250000mg/L的地层水，测量结果比较准确，可以用来计算求取或标定测井资料计算的地层水矿化度资料，具有较好的应用效果。

附图说明

图1本发明实际计算地层水矿化度与岩心饱和盐水矿化度对比图一。

图2本发明实际计算地层水矿化度与岩心饱和盐水矿化度对比图二。

具体实施方式

以下通过具体实施例详细说明本发明的技术及特点，但这些实施例并非用以限定本发明的保护范围。

实施例：

选择11块岩心样品，用五种不同矿化度的溶液饱和岩心，按照本发明的求取地层水矿化度的方法进行溶液矿化度的测量计算，具体步骤如下：

1、岩心的获取

取岩心直径7.5×2.5cm大小的一块样品，均分为相同规格大小的两等份。用岩心1、和岩心2表示，这两块岩心为平行样，可视为均质性不变。

用岩心1来求取岩心孔隙度值，用岩心2来测量岩心中所含的盐分，进而求取地层水矿化度。

2、岩心孔隙度

的求取

将岩心1烘干后完全饱和蒸馏水，进行岩心核磁共振测量，可得到核磁孔隙度。大量实验结果表明，核磁孔隙度可视为岩心的孔隙度

核磁共振求岩心孔隙度的方法如下：

(1)称量岩心1原始岩心质量G₁₀(51.2177g)。

(2)将岩心1烘干后抽空加压饱和蒸馏水后，称重量G₁(51.2177g，实际用人工岩心做实验，所以G₁₀＝G₁)，测量饱和后的核磁信号A₁(172973)。

根据样品含氢孔隙流体体积与其核磁信号量成正比的原理，已知正常的核磁测量实验室标准样品获得的数据：标样孔隙度

标样体积V_标(26.51)和标样的核磁信号量A_标(29447)，以及样品的核磁信号量A₁(72973)，用式(2-1)求的样品1的孔隙体积V_Φ1(7.37)：

(D、N、d和n均为测量仪器设置的参数：D——标样扫描次数，取32；d——岩心扫描次数，取128；N——标样增益，取20％；n——岩样增益，取100％)

根据岩心质量等于孔隙流体质量与骨架质量之和的原理，已知岩心质量G₁(51.2177g)、孔隙体积

及孔隙流体密度ρ_f(这里孔隙流体密度ρ_f可以近似视为1g/cm³，即ρ_f≈1g/cm³)，可用式(3)求得岩心1的骨架质量G_a1(43.4317g)：

G_a1＝G₁-V_φ1*ρ_f    (3)。

岩心1骨架质量G_a1(43.4317g)以及骨架密度ρ_a(这里，砂岩岩心的骨架密度一般可近似为2.65g/cm³，即ρa≈2.65g/cm³)，由式(4)得到岩心1的骨架体积V_a1(16.389cm³)：

V_a1＝G_a1/ρ_a    (4)。

岩心1的外观体积等于孔隙体积和骨架体积之和V₁(24.175cm³)，即式(5)：

V₁＝V_φ1+V_a1    (5)。

岩心1的孔隙度Φ等于孔隙体积与外观体积之比，即式(6)：

φ＝V_φ1/V₁    (6)。

由于岩心1、2为平行样，可将该孔隙度视为这2块岩心的孔隙度。

3、岩心2中所含盐分质量的求取

(1)岩心2外观体积的测量

称量岩心2原始岩心质量G₂₀(49.5125g)。

岩心2外观体积V₂可由以下公式求取，见式(8)：

$\frac{G_{10}}{G_{20}}=\frac{V_1}{V_2}---\left(8\right)$

G₁₀——岩心1的质量(51.2177g)

G₂₀——岩心2的质量(49.5125g)

V₁——岩心1的外观体积(24.175cm³)

V₂——岩心2的外观体积(23.374cm³)

(2)盐度M的测量

把烘干后的岩心2捣碎，过60目筛，放入烧杯中加蒸馏水至100ml溶解1天，用滤纸过滤溶液，用电导率仪测滤液的盐度M(0.06％)。

(3)岩心2中盐分质量的计算

浸泡溶液中盐的质量由式(7)求得，为0.06g：

G_盐＝M×V₄×g₄    (7)

式(7)中：M——盐度，％

G_盐——溶液中盐的质量，即岩心2中所含盐分的质量，单位g

V₄——浸泡溶液体积，100ml

G₄——浸泡岩心粉末溶液密度，可视为1.0g/cm³

(4)岩心2孔隙体积，由式(9)计算求得为7.527cm³。

V_φ2＝V₂×φ(9)

式(9)中：

——岩心2的孔隙体积，单位cm³

V₂——岩心2的外观体积，单位cm³

——岩心2的孔隙度，用岩心1求取的孔隙度值代替，单位％

(5)地层水矿化度P_w的计算，由式(10)求得Pw为(7971L/mg)

依次重复上述步骤，求得每一块岩心的地层水矿化度值，具体见表1所示。其中，为了检验该发明具有普遍的使用范围，本发明特意选取矿化度从低到高(3000～18000mg/l)的方式考查应用效果(实验表明在地层水矿化度校低时，误差是相对要大些)。

表1人工岩心饱和盐水矿化度和测量矿化度对比数据表

本发明地层水矿化度的求解方法，可利用岩心通过实验室测试方法计算求取的地层水矿化度。利用本发明的方法实际计算地层水矿化度与岩心饱和盐水矿化度对比图请参见图1、图2。从图1、图2可以看出，利用本发明实际计算地层水矿化度与岩心饱和盐水矿化度二者较为一致(特别是对于中高矿化度的地层水准确度更高)，应用效果明显。

Claims (10)

1.一种求取地层水矿化度的方法，该方法包括步骤：

取岩心样品，进行测量获取岩心的孔隙体积、岩心中所含盐分的质量；其中，所述岩心的孔隙体积是按照以下方法测量获取：

将岩心烘干后完全饱和蒸馏水，进行岩心核磁共振测量，测量饱和后的核磁信号A；

根据式(2)计算岩心的孔隙体积

式(2)中：

_标——标样孔隙度；V_标——标样体积；A_标——标样的核磁信号量；

D——标样扫描次数；d——岩心扫描次数；N——标样增益；n——岩样增益；

根据所获取的岩心的孔隙体积、岩心中所含的盐分求取地层水矿化度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述地层水矿化度Pw是按照以下公式(1)计算得到：

$\mathrm{Pw}={10}^6\×\frac{G}{V}---\left(1\right)$

式(1)中：Pw——岩石地层水矿化度，单位mg/L

G——岩心中所含盐分的质量，单位g

V——岩心的孔隙体积，cm³。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，是将岩心样品分为至少2份平行样：第一岩心、第二岩心，分别进行测量获取岩心的孔隙体积和孔隙度、以及岩心中所含盐分的质量。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述岩心孔隙度是按照以下方法测量获取：

(1)称量第一岩心原始岩心质量G₁₀；

(2)将第一岩心烘干后抽空加压饱和蒸馏水后，称重量G₁，测量饱和后的核磁信号A₁；

进而计算获得岩心孔隙度。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，是按照以下方法计算获得岩心孔隙度：

根据式(2-1)计算第一岩心的孔隙体积V_Φ1：

根据式(3)计算第一岩心的骨架质量G_a1：

G_a1＝G₁-V_φ1*ρf    (3)，

式(3)中，ρf——孔隙流体密度；

根据式(4)得到第一岩心的骨架体积V_a1：

V_a1＝G_a1/ρ_a    (4)，

式(4)中，ρ_a——骨架密度；

根据式(5)得到第一岩心的外观体积V₁：

V₁＝V_φ1+V_a1    (5)；

根据式(6)得到第一岩心的孔隙度：

φ＝V_φ1/V₁    (6)。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述岩心中所含的盐分质量是按照以下方法测量获取：

将第二岩心烘干后的捣碎，过60目筛，放入烧杯中加蒸馏水浸泡溶解1天，用滤纸过滤溶液，用电导率仪测盐度M；

根据式(7)计算第二岩心中盐分的质量：

G_盐＝M×V₄×g₄    (7)

式(7)中：M——盐度，％，

G_盐——溶液中盐的质量，即第二岩心中所含盐分的质量，单位g，

V₄——浸泡溶液体积，

g₄——浸泡岩心粉末溶液密度。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在将第二岩心烘干捣碎前，先称量第二岩心的原始岩心质量G₂₀，然后根据式(8)计算第二岩心的外观体积V₂：

$\frac{G_{10}}{G_{20}}=\frac{V_1}{V_2}---\left(8\right)$

G₁₀——第一岩心的质量，

G₂₀——第二岩心的质量，

V₁——第一岩心的外观体积，

V₂——第二岩心的外观体积；

第二岩心的孔隙体积根据式(9)计算：

V_φ2＝V₂×φ    (9)

式(9)中：

——第二岩心的孔隙体积，单位cm³

V₂——第二岩心的外观体积，单位cm³

——第二岩心的孔隙度，单位％。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述岩心为砂岩岩心，是将每一岩心样品均分为2份平行样。

9.根据权利要求1所述的方法，该方法是应用于矿化度≥3000mg/L的地层水。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述地层水矿化度为8000～250000mg/L。

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