CN102507663A - 矿化度的测量方法、系统以及波及程度测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种矿化度测量方法、系统以及一种波及程度测量系统，该波及程度测量系统包括：驱动系统、流速测量系统以及矿化度的测量系统，其中，所述的驱动系统包括气瓶、压力稳定装置以及中间容器，用于向所述的模型提供稳定的压力；所述的流速测量系统包括微流量计，用于测量所述模型的出口的流量及流速；所述的矿化度的测量系统，用于测量所述模型的实时电阻率，并根据矿化度与电阻率的对应关系确定与实时电阻率对应的矿化度。通过测量饱和不同矿化度的水后模型的电阻率值，根据矿化度比值以及电阻率比值确定出矿化度与电阻率的对应关系，消除了模型中的孔隙介质的影响，提高了测量矿化度的准确性，进而提高了测量波及程度的准确性。

Description

矿化度的测量方法、系统以及波及程度测量系统

技术领域

本发明关于地层勘探技术领域，特别是关于石油勘探渗流技术中的驱替技术，具体的讲是一种矿化度的测量方法、系统及波及程度测量系统。

背景技术

随着油田工艺技术的不断发展，现有油田的开采工艺日渐成熟。为了更好的进行油田开采，需要更精确的测量油田中砂岩的孔隙度、采油性能，因此，石油勘探渗流机理日益得到重视。石油勘探渗流机理中的油藏驱替机理是指在一定温度和压力条件下，用油或水以一定的流量，利用渗透作用，置换水或油，以此来测量岩石的孔隙度、测试采油性能。岩心驱替和平面模型驱替是研究地下流体流动规律及开发特征的两种方案。

现有技术中测量平面模型的波及程度时较为常用的方法有电阻率、微波、声波、CT图像法和核磁成像法等。其中，声波和微波法对测量条件有严格要求，并且测量的精度较低。CT图像法和核磁成像法虽然可以获得直观的置换程度分布状况，但是这两种方法对平面模型(诸如模型尺寸)及整个测量流程有严格的限制。

在测试现场，主要采用示踪剂方法和数值模拟方法来确定地层内部波及程度。示踪剂主要采用具有特殊特征的化学剂或带有放射性特征的示踪剂，从注入井注入后，在监测井对示踪剂浓度进行监测，然后利用数值模拟方法，对油藏内部的波及程度进行模拟计算，反演地层内部波及程度。这种测试现场的示踪剂方法只能通过监测井对液体进行直接取样分析，不能间接测量以及多点精确测量。

此外，现有技术中还可利用电阻率法在实验室进行油水两相渗流，通过分布测量渗流过程中的饱和度，进而反演出平面渗流波及程度。该方法的测量原理是基于油水电阻率的不同进行的，但是由于该方法的处理方式比较简单，因此测量结果具有较大偏差。

目前，尚且没有一种完善的波及程度测量方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种矿化度的测量方法、系统及波及程度测量系统，通过测量饱和不同矿化度的水后模型的电阻率值，根据矿化度比值以及电阻率比值确定出矿化度与电阻率的对应关系，消除了模型中的孔隙介质的影响，提高了测量矿化度的准确性，进而提高了测量波及程度的准确性。

本发明的目的之一是，提供了一种矿化度的测量方法，包括标准值测量步骤、多值测量步骤以及未知矿化度测量步骤：

所述的标准值测量步骤包括：模型饱和系统将标准矿化度的水饱和到模型中；电阻率测量系统测量模型特定位置的电阻率，得到该特定位置的标准电阻率值；

所述的多值测量步骤包括：模型饱和系统将一系列不同矿化度的水饱和到模型中；电阻率测量系统依次测量饱和一系列不同矿化度的水后模型特定位置的电阻率值，得到该特定位置的一系列电阻率值；根据标准矿化度、一系列不同矿化度、标准电阻率以及一系列电阻率值确定电阻率与矿化度的对应关系；

所述的未知矿化度测量步骤包括：模型饱和系统将未知矿化度的水饱和到模型中；电阻率测量系统测量模型特定位置的电阻率，得到该特定位置的实时电阻率值；根据所述的电阻率与矿化度的对应关系以及实时电阻率值确定出未知矿化度的矿化度值。

本发明的目的之一是，提供了一种矿化度的测量系统，包括：模型饱和系统以及电阻率测量系统，其中，所述的模型饱和系统，用于将标准矿化度的水饱和到模型中；所述的电阻率测量系统，用于测量模型特定位置的电阻率，得到该特定位置的标准电阻率值；所述的模型饱和系统还用于模型饱和系统将一系列不同矿化度的水饱和到模型中；所述的电阻率测量系统还用于依次测量饱和一系列不同矿化度的水后模型特定位置的电阻率值，得到该特定位置的一系列电阻率值，根据标准矿化度、一系列不同矿化度、标准电阻率以及一系列电阻率值确定电阻率与矿化度的对应关系；所述的模型饱和系统还用于将未知矿化度的水饱和到模型中；所述的电阻率测量系统还用于测量模型特定位置的电阻率，得到该特定位置的实时电阻率值，根据所述的电阻率与矿化度的对应关系以及实时电阻率值确定出未知矿化度的矿化度值。

本发明的目的之一是，还提供了一种波及程度测量系统，包括驱动系统、流速测量系统以及矿化度的测量系统，其中，所述的驱动系统包括气瓶、压力稳定装置以及中间容器，用于向所述的模型提供稳定的压力；所述的流速测量系统包括微流量计，用于测量所述模型的出口的流量及流速；所述的矿化度的测量系统，用于测量所述模型的实时电阻率，并根据矿化度与电阻率的对应关系确定与实时电阻率对应的矿化度。

本发明的有益效果在于，通过测量饱和不同矿化度的水后模型的电阻率值，根据矿化度比值以及电阻率比值确定出矿化度与电阻率的对应关系，进而可根据矿化度与电阻率的对应关系以及实时测量的电阻率值确定出与实时测量的电阻率值对应的矿化度，消除了测量矿化度时模型孔隙介质的影响，提高了矿化度测量的准确性，进而提高了测量波及程度的准确性。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种矿化度测量方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种矿化度测量方法的具体流程图；

图3为图2中的步骤S205的具体流程图；

图4为本发明实施例提供的一种波及程度测量系统的结构框图；

图5为本发明实施例中的模型的立体图；

图6为本发明实施例中的模型的剖面图；

图7为本发明实施例中的驱动系统与模型的连接示意图；

图8为本发明实施例中的流速测量系统与模型的连接示意图；

图9为本发明实施例中的矿化度测量系统与模型的连接示意图；

图10为图9中的电阻率测量系统402结构示意图；

图11为本发明实施例中的矿化度与电阻率的对应曲线图；

图12为本发明实施例提供的一种波及程度测量系统的具体结构图。

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。

下面首先介绍本发明中提及的模型，模型的建立主要包括如下两个步骤：

a、模型的封装。在实验前，需要将电极和接口封装到模型上，并用一定物质包裹模型，以保证模型的密封性和耐压性；

b、模型的饱和：利用平面模型饱和系统将某矿化度盐水饱和到模型中。

图1为本发明实施例提供的一种矿化度测量方法的流程图，由图1可知，该方法包括：

S101：标准值测量步骤，该步骤用于测量标准矿化度b0以及对应的标准电阻率R0，可以根据测试的不同需求测量不同的标准值。

S102：多值测量步骤，该步骤用于测量多组矿化度以及对应的多组电阻率；

S103：未知矿化度测量步骤。

图2为本发明实施例提供的一种矿化度测量方法的具体流程图，由图2可知，步骤S101标准值测量步骤具体包括：

S201：模型饱和系统将标准矿化度b0的水饱和到模型中；

S202：电阻率测量系统测量模型特定位置的电阻率，得到该特定位置的标准电阻率值R0。该步骤中的特定位置可自由选定。

步骤S102多值测量步骤包括：

S203：模型饱和系统将一系列不同矿化度的水饱和到模型中，设所述的一系列不同矿化度的水的矿化度分别为b1、b2……bn；

S204：电阻率测量系统依次测量饱和一系列不同矿化度的水后模型特定位置的电阻率值，得到该特定位置的一系列电阻率值。即饱和矿化度为b1的水之后，电阻率测量系统测量此时模型特定位置的电阻率值，设为R1，同理，测量得到与b2、b3……bn对应的矿化度的值R2、R3……Rn。

S205：根据标准矿化度、一系列不同矿化度、标准电阻率以及一系列电阻率值确定电阻率与矿化度的对应关系。所述的电阻率与矿化度的对应关系包括对应函数和/或对应曲线。

步骤S103所述的未知矿化度测量步骤具体包括：

S206：模型饱和系统将未知矿化度的水饱和到模型中；

S207：电阻率测量系统测量模型特定位置的电阻率，得到该特定位置的实时电阻率值R；

S208：根据所述的电阻率与矿化度的对应关系以及实时电阻率值确定出未知矿化度的矿化度值b。

图3为图2中的步骤S205的具体流程图，由图3可知，步骤S205具体包括：

S301：分别确定一系列不同矿化度与标准矿化度的比值，得到一系列矿化度比值，即分别求b1/b0、b2/b0……bn/b0。电阻率是矿化度和孔隙介质的函数，如公式(1)所示：

R＝f(b)g(s)                                        (1)

公式(1)中，R为实测的电阻率，f，g表示函数，b表示矿化度，s表示孔隙结构参数。在模型上的同一位置，g(s)是不变的。

$\frac{R}{R_0}=\frac{f\left(b\right)g\left(s\right)}{f\left(b_0\right)g\left(s\right)}=\frac{f\left(b\right)}{f\left(b_0\right)}---\left(2\right)$

通过比值计算可以将孔隙结构的影响消除，使数据的可靠性和规律性得到增强。

S302：分别确定一系列电阻率值与标准电阻率的比值，得到一系列电阻率比值，即分别计算R1/R0、R2/R0……Rn/R0。

根据步骤S301、S302，可以获得一系列的(R/R0，b/b0)值。

S303：根据所述的矿化度比值以及电阻率比值拟合矿化度与电阻率的对应关系。

利用拟合的矿化度与电阻率的对应关系，可以对实时测量的电阻率进行处理，反演出对应的矿化度值。

图4为本发明实施例提供的一种波及程度测量系统的结构框图，由图4可知，所述的系统包括驱动系统200、流速测量系统300以及矿化度的测量系统400，

其中，所述的驱动系统200包括气瓶、压力稳定装置以及中间容器，用于向所述的模型提供稳定的压力；

所述的流速测量系统300包括微流量计，用于测量所述模型的出口的流量以及流速；

所述的矿化度的测量系统400，用于测量所述模型的实时电阻率，并根据矿化度与电阻率的对应关系确定与实时电阻率对应的矿化度。

图7为本发明实施例中的驱动系统与模型的连接示意图，由图可知，所述的驱动系统200包括：气瓶201，用于存放气体以作为压力源；阀门204，进行供气与否的选择；压力稳定装置202，用于精确控制驱替压力；中间容器203，用于存放驱替用的特定矿化度的地层水。气瓶201通过阀门204与中间容器203相连。

图8为本发明实施例中的流速测量系统与模型的连接示意图，由图8可知，所述的流速测量系统300具体包括：

微流量计301，用于测量所述模型的出口的流量以及流速，通过管线与模型的采出端连接，采出端由中间阀门304控制。

容量瓶302，用于盛放所述的微流量计输送的采出液；

天平303，用于测量盛放所述采出液的容量瓶的质量。

图9为本发明实施例中的矿化度测量系统与模型的连接示意图，由图9可知，矿化度测量系统具体包括：模型饱和系统401以及电阻率测量系统402，

其中，所述的模型饱和系统，用于将标准矿化度的水饱和到模型中；

所述的电阻率测量系统，用于测量模型特定位置的电阻率，得到该特定位置的标准电阻率值；

所述的模型饱和系统还用于模型饱和系统将一系列不同矿化度的水饱和到模型中；

所述的电阻率测量系统还用于依次测量饱和一系列不同矿化度的水后模型特定位置的电阻率值，得到该特定位置的一系列电阻率值，根据标准矿化度、一系列不同矿化度、标准电阻率以及一系列电阻率值确定电阻率与矿化度的对应关系；

所述的模型饱和系统还用于将未知矿化度的水饱和到模型中；

所述的电阻率测量系统还用于测量模型特定位置的电阻率，得到该特定位置的实时电阻率值，根据所述的电阻率与矿化度的对应关系以及实时电阻率值确定出未知矿化度的矿化度值。

图10为本发明实施例提供的电阻率测量系统的结构示意图，由图10可知，电阻率测量系统包括：数据采集器4021、计算机4023以及电阻测量仪4022，

其中，所述的数据采集器4021，用于根据计算机4023的控制指令连接所述模型特定位置的探针；

所述的电阻测量仪4022，用于根据计算机4023的控制指令测量所述模型的电阻率，将测量的电阻率值发送至计算机4023；

所述的计算机4023，用于根据测量需求向所述的数据采集器4021以及所述的电阻测量仪4022发送指令，根据所述的电阻率值以及矿化度确定矿化度与电阻率的对应关系，还用于根据所述的矿化度与电阻率的对应关系确定未知矿化度的矿化度值。

下面结合具体的实施例，详细介绍本发明提供的一种矿化度的测量方法、系统及波及程度测量系统。由图12可知，本发明提供的一种波及程度测量系统包括驱动系统、流速测量系统、矿化度测量系统三部分组成，所述的这三个系统与模型相连接，在本实施例中，模型为天然砂岩平板模型连接，所述的天然砂岩平板模型采用天然低渗透砂岩平板封装而成，几何尺寸为40cm×40cm×3cm，模型内布置了若干只探针，用来进行波及程度测量。经过钻孔和布置探针，将探针安装于钻孔内并用胶固定，用环氧树脂进行整体浇铸。待封胶固结后，将模型抽真空。抽真空过程中在模型上连接压力表，保证抽真空过程充分进行。应用外界大气压进行地层水初步饱和，最后用泵向模型中注入地层水，憋压24小时，然后将模型静止放置48小时，以使模型充分均匀地饱和地层水。天然砂岩平板模型的立体图如图5所示，由图5可知，模型内布置了若干只探针101，模型的剖面图如图6所示。

所述驱动系统采用氮气作为压力源，通过阀门进行供气与否的选择，通过压力稳定装置精确控制驱替压力。稳定压力的氮气源通过阀门与中间容器相连，中间容器中为驱替用的特定矿化度的地层水。

所述流速测量系统通过微流量计精确测量驱替过程中流速的大小和变化情况，微流量计通过管线与采出端连接，采出端由中间阀门控制。通过电子天平精确测量采出井产量。采出液由容量瓶盛放，容量瓶置于电子天平上。

所述的矿化度测量系统包括模型以及电阻率测量系统，其中电阻率测量系统包括多路数据采集器、LRC电阻测量仪以及计算机。

所述波及程度测量系统通过多路数据采集器与天然砂岩平板模型上的各个测量点连接，通过计算机控制测量时连通的任意两个测量探针。通过电阻测量仪精确测量探针之间的电阻值。

图5中的模型表面布设多个电极探针，通过多路数据采集器与计算机连接。计算机控制测量时连通的特定的两个电极探针，通过电阻测量仪精确测量两个电极探针的电阻值。

将充满氮气源的气瓶、阀门、压力稳定装置、中间容器、天然砂岩平板模型、微流量、容量瓶、电子天平、多路数据采集器、LRC电阻测量仪、计算机通过金属管线或数据传输线正确连接。打开采出端阀门，使之与外界大气连通。调节压力稳定装置至要求压力值，打开各个与天然砂岩模型连通的阀门，保证流程线的通路状态。打开氮气供气源阀门，通过矿化度的测量系统确定矿化度与电阻率的对应关系。测定的矿化度与电阻率的对应关系，如图11所示，拟合得到如下关系式：

C＝A.I^-B                        (3)

其中，C为矿化度即矿化水离子浓度，单位为10³mg/L；A、B为系数，I为电阻率比值。如此仅需测量某一点的电阻率值即可获得该点对应的矿化度值即矿化水离子浓度。

从入口注入矿化度为C₁的流体驱替矿化度为C₂的流体，不考虑分子运动的影响，可得：

C＝S₁×C₁+S₂×C₂                        (4)

式中，C为根据实测的电阻率I、公式(3)计算得到的某一位置矿化水离子浓度，S₁为注入流体C₁的体积分数，S₂为被驱替流体C₂的体积分数。

只存在两种流体相互驱替，所以：

S₁+S₂＝1                (5)

矿化度C₁和C₂已知，因此通过测得电阻率比值I，即可通过(3)，(4)和(5)计算出注入流体体积分数S₁。

计算得到某一位置S₁为1，则表明该处注入流体波及程度为100％，如果某一位置S₁为0，则表明该处没有被注入流体波及到。因此S₁可以直接作为度量注入流体波及程度的参数。即：

B＝S₁×100％                    (6)

式中，B为注入流体波及程度，无量纲。S₁为某一位置注入流体的体积分数，无量纲。

综上可知，只需要测得电阻率比值I，就可以得到矿化水离子浓度C，从而求出两种流体的体积分数S₁和S₂，最后得到不同注入流体孔隙体积下，不同位置处注入流体的波及程度B。

综上所述，本发明的有益成果是：提供了一种矿化度的测量方法、系统及波及程度测量系统，通过测量饱和不同矿化度的水后模型的电阻率值，根据矿化度比值以及电阻率比值确定出矿化度与电阻率的对应关系，消除了模型中的孔隙介质的影响，提高了测量矿化度的准确性，进而提高了测量波及程度的准确性。

本发明的优点是：

1.创造性地通过测量饱和不同矿化度的水后模型的电阻率值，选取标准的矿化度值以及标准电阻率值，通过计算不同矿化度与标准矿化度的比值，计算电阻率值与标准电阻率值的比值，根据矿化度比值以及电阻率比值拟合出矿化度与电阻率的对应关系，消除了孔隙结构的影响，提高了通过测量电阻率反演出矿化度的准确性，提高了数据的可靠性。

2.创造性地根据电阻率反演得到模型平面上水的矿化度，根据实时监测反演到的矿化度进而得到单项驱替过程中的波及程度，且由于矿化度的数据可靠性比较高，因此测量得到的波及程度数据的可靠性也得到提高。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种矿化度的测量方法，其特征在于，所述的方法包括标准电阻率测量步骤、一系列电阻率测量步骤以及未知矿化度确定步骤：

所述的标准电阻率测量步骤包括：

模型饱和系统将标准矿化度的水饱和到模型中；

电阻率测量系统测量模型特定位置的电阻率，得到该特定位置的标准电阻率值；

所述的一系列电阻率测量步骤包括：

模型饱和系统将一系列不同矿化度的水饱和到模型中；

电阻率测量系统依次测量饱和一系列不同矿化度的水后模型特定位置的电阻率值，得到该特定位置的一系列电阻率值；

根据标准矿化度、一系列不同矿化度、标准电阻率以及一系列电阻率值确定电阻率与矿化度的对应关系；

所述的未知矿化度确定步骤包括：

模型饱和系统将未知矿化度的水饱和到模型中；

电阻率测量系统测量模型特定位置的电阻率，得到该特定位置的实时电阻率值；

根据所述的电阻率与矿化度的对应关系以及实时电阻率值确定出未知矿化度的矿化度值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据标准矿化度、一系列不同矿化度、标准电阻率以及一系列电阻率值确定电阻率与矿化度的对应关系包括：

分别确定一系列不同矿化度与标准矿化度的比值，得到一系列矿化度比值；

分别确定一系列电阻率值与标准电阻率的比值，得到一系列电阻率比值；

根据所述的矿化度比值以及电阻率比值拟合矿化度与电阻率的对应关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的矿化度与电阻率的对应关系包括：对应函数和/或对应曲线。

4.一种矿化度的测量系统，其特征在于，所述的系统包括：模型饱和系统以及电阻率测量系统，

其中，所述的模型饱和系统，用于将标准矿化度的水饱和到模型中；

所述的电阻率测量系统，用于测量模型特定位置的电阻率，得到该特定位置的标准电阻率值；

所述的模型饱和系统还用于模型饱和系统将一系列不同矿化度的水饱和到模型中；

所述的电阻率测量系统还用于依次测量饱和一系列不同矿化度的水后模型特定位置的电阻率值，得到该特定位置的一系列电阻率值，根据标准矿化度、一系列不同矿化度、标准电阻率以及一系列电阻率值确定电阻率与矿化度的对应关系；

所述的模型饱和系统还用于将未知矿化度的水饱和到模型中；

所述的电阻率测量系统还用于测量模型特定位置的电阻率，得到该特定位置的实时电阻率值，根据所述的电阻率与矿化度的对应关系以及实时电阻率值确定出未知矿化度的矿化度值。

5.一种波及程度测量系统，其特征在于，所述的系统包括驱动系统、流速测量系统以及如权利要求4所述的矿化度的测量系统，

其中，所述的驱动系统包括气瓶、压力稳定装置以及中间容器，用于向所述的模型提供稳定的压力；

所述的流速测量系统包括微流量计，用于测量所述模型的出口的流量以及流速；

所述的矿化度的测量系统，用于测量所述模型的实时电阻率，并根据矿化度与电阻率的对应关系确定与实时电阻率对应的矿化度。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述的驱动系统还包括阀门。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述的流速测量系统还包括：

容量瓶，用于盛放所述的微流量计输送的采出液；

天平，用于测量盛放所述采出液的容量瓶的质量。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述的电阻率测量系统包括：数据采集器、计算机以及电阻测量仪，

其中，所述的数据采集器，用于根据计算机的控制指令连接所述模型特定位置的探针；

所述的电阻测量仪，用于根据计算机的控制指令测量所述模型的电阻率，将测量的电阻率值发送至计算机；

所述的计算机，用于根据测量需求向所述的数据采集器以及所述的电阻测量仪发送指令，根据所述的电阻率值以及矿化度确定矿化度与电阻率的对应关系，还用于根据所述的矿化度与电阻率的对应关系确定未知矿化度的矿化度值。

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