CN103759680A - 一种致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法，包括：选取岩心样品；通过能谱仪对岩心样品的可动油膜进行元素含量测定，得到元素的质量百分比和原子数百分比；根据岩心样品中的元素的质量百分比和原子数百分比计算能谱仪的探测范围V以及可动油膜的体积占能谱仪总探测范围的百分比C；利用场发射环境扫描电镜测量油膜赋存的孔隙尺寸的长度为x，宽度为y，高度为z，根据公式S=π(z²+(MAX(x,y)/2)²)计算油膜覆盖表面积S；利用公式

计算油膜赋存厚度。本发明采用高倍观察与能谱定量测定的方法，解决了常规方法的分辨率无法满足微纳米孔喉系统中原油厚度观测计算的问题，克服了岩心样品中油易挥发、不易观察的难题，结果真实可信。

Description

一种致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法

技术领域

本发明涉及油气增储上产领域，尤其涉及一种试验计算方法，具体的讲是一种致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法。

背景技术

致密油是目前研究的热点，也是油气资源增储上产的重要组成部分。目前国内外学者在致密油微纳米孔喉系统表征方面开展了大量的有效的探索性研究，提出许多前瞻性的研究成果，目前普遍认为微纳米孔喉是致密油储层的主要赋存空间，因此有效计算微纳米孔喉中油膜赋存厚度对于致密油资源评价具有重要意义。

但是，现有并没有对于致密储层微纳米孔喉中的可动油膜赋存厚度的计算方法的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法，用以解决技术中没有针对致密储层微纳米孔喉中的可动油膜赋存厚度做出测量的问题。

本发明实施例提供一种致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：选取岩心样品；通过能谱仪对所述岩心样品的可动油膜进行元素含量测定，得到元素的质量百分比和原子数百分比；根据所述岩心样品中的元素的质量百分比和原子数百分比计算所述能谱仪的探测范围V以及所述可动油膜的体积占所述能谱仪总探测范围的百分比C；利用场发射环境扫描电镜测量油膜赋存的孔隙尺寸的长度为x，宽度为y，高度为z，根据公式S=π(z²+(MAX(x,y)/2)²)计算油膜覆盖表面积S；利用公式

计算油膜赋存厚度。

进一步地，在一实施例中，所述选取岩心样品时，要选取致密油藏产油层段的含油性好的样品或者选取密闭取样岩心样品。

进一步地，在一实施例中，根据所述质量百分比和原子数百分比计算所述能谱仪的探测范围V以及所述可动油膜的体积占所述能谱仪总探测范围的百分比C，包括：根据所述岩心样品中的元素的质量百分比和原子数百分比，计算所述岩心样品中的矿物质量百分比以及烃类质量百分比；根据所述原子百分比，利用元素的特征X射线能量加权平均值计算实验临界激发电压E_e；根据原油密度、矿物平均密度、所述岩心样品中的元素的质量百分比、矿物质质量百分比以及烃类质量百分比，计算所述岩心样品的平均密度ρ；根据所述岩心样品中的元素的原子数百分比，计算平均原子量A及平均原子序数Z；根据公式计算得到所述能谱仪的探测范围V，其中，E₀为所述场发射环境扫描电镜的加速电压。

进一步地，在一实施例中，根据所述岩心样品中的原油密度、矿物平均密度、矿物质量百分比以及烃类质量百分比，计算得到所述岩心样品中的可动油膜的体积占所述能谱仪总探测范围V的百分比C；根据公式V₀=C*V计算所述可动油膜的体积V₀。

进一步地，在一实施例中，利用场发射环境扫描电镜测量油膜赋存的孔隙尺寸的长度为x，宽度为y，高度为z，根据公式S=π(z²+(MAX(x,y)/2)²)计算油膜覆盖表面积S，包括：将不规则的x×y×z的孔隙表面积近似等同于高度为z，截面积半径为MAX(x,y)，半径为R的半球体表面积，首先根据公式(R-z)²+(MAX(x,y)/2)²=R²计算出半球体的半径R，然后根据公式S=2πRz计算得到所述油膜覆盖表面积S。

进一步地，在一实施例中，所述矿物质为石英或者钠长石。

本发明实施例的致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法，采用高倍观察与能谱定量测定的方法，解决了常规方法的分辨率无法满足微纳米孔喉系统中原油厚度观测计算的问题，克服了岩心样品中油易挥发、不易观察的难题，通过实际测定探测范围、探测范围内油膜体积、油膜赋存表面积等实际数据得到油膜赋存厚度，结果真实可信。

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为本发明实施例的致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法的方法流程图；

图2场发射环境扫描电镜能谱仪观测油膜分布探测范围示意图；

图3为不规则的x×y×z的孔表面积近似等同于高度为z，截面积半径为MAX(x,y)，半径为R的半球体表面积的示意图；

图4为R59，2121m-3号点的场发射电镜照片。

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。

图1为本发明实施例的致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法的流程图。如图所示，本实施例的测量方法包括：步骤S101，选取岩心样品；步骤S102，通过能谱仪对所述岩心样品的可动油膜进行元素含量测定，得到元素的质量百分比和原子数百分比；步骤S103，根据所述岩心样品中的元素的质量百分比和原子数百分比计算所述能谱仪的探测范围V以及所述可动油膜的体积占所述能谱仪总探测范围的百分比C；步骤S104，利用场发射环境扫描电镜测量油膜赋存的孔隙尺寸的长度为x，宽度为y，高度为z，根据公式S=π(z²+(MAX(x,y)/2)²)计算油膜覆盖表面积S；步骤S105，利用公式

计算油膜赋存厚度。

在本实施例的步骤S101中，选取岩心样品时，要选取致密油藏产油层段的含油性好的样品或者选取密闭取样岩心样品，以保证该样品中可动油挥发量较少，以便于观测。

在本实施例的步骤S102中，根据所述质量百分比和原子数百分比计算所述能谱仪的探测范围V以及所述可动油膜的体积占所述能谱仪总探测范围的百分比C，包括：

首先，根据所述岩心样品中的元素的质量百分比和原子数百分比，计算所述岩心样品中的矿物质量百分比以及烃类质量百分比。例如，在一实施例中，一个样品中的主要元素为C、O、S_i，利用能谱仪测得的C、O、S_i的质量百分比分别为71.22%、22.55%与5.2%，原子数百分比分别为78.41%、18.64%与2.45%，表明探测范围内的主要矿物为石英（S_iO₂），S_iO₂中的O原子百分比为S_i原子百分比的2倍，即4.9%，因此S_iO₂中的O原子占总的O原子比值为0.26，则S_iO₂中的O原子质量百分比为5.93%，由此可以计算出油膜中的O原子质量百分比为16.62%，则S_iO₂质量百分比为5.93%+5.2%=11.13%，烃类质量百分比为71.22%+16.62%=87.84%。

其次，根据所述原子百分比，利用元素的特征X射线能量加权平均值计算实验临界激发电压E_e。在上述实施例中，临界激发电压E_e可用C、O、S_i的特征X射线能量加权平均值计算，即：

E_e=0.277keV×78.41%+0.525keV×18.64%+1.74keV×2.45%=0.36keV。

再次，根据原油密度、矿物平均密度、所述岩心样品中的元素的质量百分比、矿物质质量百分比以及烃类质量百分比，计算所述岩心样品的平均密度ρ。在上述实施例中，石英的密度为2.2～2.6g/cm³，取平均值2.4g/cm³；研究区原油密度为0.85g/cm³，样品平均密度ρ为（71.22%+22.55%+5.2%）/（87.84%/0.85+11.13%/2.4）g/cm³=0.88g/cm³

再次，根据所述岩心样品中的元素的原子数百分比，计算平均原子量A及平均原子序数Z。在上述实施例中，平均原子量A为：

A=12×78.41%+16×18.64%+28×2.45%=13.08；

平均原子序数Z为：

Z=6×78.41%+8×18.64%+14×2.45%=6.54。

最后，根据上述各步骤得到的参数ρ、A、Z、E_e，利用公式

计算所述能谱仪的探测范围V，其中，E₀为所述场发射环境扫描电镜的加速电压。由于能谱仪探测范围可以简化为一个雨滴状四分之三球形，如图2所示，如果矿物表面存在油膜，那么其探测范围为覆盖有一定厚度的油膜的球体。

在本实施例中，根据所述岩心样品中的原油密度、矿物平均密度、矿物质量百分比以及烃类质量百分比，计算得到所述岩心样品中的可动油膜的体积V₀占所述能谱仪总探测范围V的百分比C，再根据公式V₀=C*V计算所述可动油膜的体积V₀。

由于计算得到的探测范围V属于三维空间概念，其为探测范围内的油膜体积V₀与矿物体积V_m之和，根据能谱仪测得的含碳量质量百分比，可以大致估算油膜的体积百分比，例如，在上述实施例中，油膜体积占总的探测范围的百分比为：

C=（87.84%/0.85）/（87.84%/0.85+11.13%/2.4）=95.71%。

在本实施例的步骤S104中，利用场发射环境扫描电镜测量油膜赋存的孔隙尺寸的长度为x，宽度为y，高度为z，根据公式S=π(z²+(MAX(x,y)/2)²)计算油膜覆盖表面积S，包括：将不规则的x×y×z的孔隙表面积近似等同于高度为z，截面积半径为MAX(x,y)，半径为R的半球体表面积，如图3所示，首先根据公式(R-z)²+(MAX(x,y)/2)²=R²计算出半球体的半径

然后根据公式S=2πRz计算得到所述油膜覆盖表面积S。

在本实施例的步骤S105中，利用公式

计算油膜赋存厚度，即：

首先，计算油膜体积V_o=HS=Hπ(z²+(MAX(x,y)/2)²)，则：

$H=\frac{\mathrm{CV}}{\mathrm{\π}(z^2+(\mathrm{MAX}(x,y)/2{)}^2)}.$

在本发明的实施例中，所述矿物质为石英S_iO₂或者钠长石NaAlSi₃O₈。

具体实施例：

以R59井、2121m样品3号点为例，其主要元素为C、O、S_i，质量百分比分别为71.22%、22.55%与5.2%，原子数百分比分别为78.41%、18.64%与2.45%，表明探测范围内的主要矿物为石英（S_iO₂），S_iO₂中的O原子百分比为S_i原子百分比的2倍，即4.9%，因此S_iO₂中的O原子占总的O原子比值为0.26，则S_iO₂中的O原子质量百分比为5.93%，由此可以计算出油膜中的O原子质量百分比为16.62%。则S_iO₂质量百分比为5.93%+5.2%=11.13%，烃类质量百分比为71.22%+16.62%=87.84%，相应的烃类分子表达式可以写成C₇₁O₁₄H_nX_m，其中n代表H元素比例数，X代表烃类分子中C、O、H以外其他元素，m代表烃类分子中C、O、H以外其他元素比例数，显然m值很低。该表达式可反映探测范围中所探测到的油膜中所有C、O、H、X元素原子数百分比，不代表真实烃类分子结构式。如果探测范围内的主要矿物为钠长石NaAlSi₃O₈，可以根据同样原理进行换算。R59井、2121m样品3号点实验分析测试的加速电压E₀为15KV，临界激发电压E_e可用C、O、S_i的特征X射线能量加权平均值计算，即0.277keV×78.41%+0.525keV×18.64%+1.74keV×2.45%=0.36keV，平均原子量A为12×78.41%+16×18.64%+28×2.45%=13.08。石英的密度为2.2～2.6g/cm³,取平均值2.4g/cm³。研究区原油密度为0.85g/cm³，样品平均密度ρ为（71.22%+22.55%+5.2%）/（87.84%/0.85+11.13%/2.4）g/cm³=0.88g/cm³，平均原子序数Z为6×78.41%+8×18.64%+14×2.45%=6.54，据公式（1）计算得到探测范围V为7.48um³。油膜体积占总的探测范围的百分比为（87.84%/0.85）/（87.84%/0.85+11.13%/2.4）=95.71%。

如图4所示，扫描电镜照片显示R59井、2121m样品3号点油膜赋存的孔平面尺寸1.5um×2um，深度约为0.8um，深度值小于平面尺寸值。其中，图4（a）表示本实施例中的能谱探测电子束位置；图4（b）表示本实施例中的实际油膜赋存孔隙尺寸；图4（c）表示本实施例中的不规则尺寸孔隙简化为截面球体体积。采用上述方法将不规则的1.5um×2um×0.8um的孔表面积近似等同于高度为0.8um，截面积为2um球体表面积。根据公式S=π(z²+(MAX(x,y)/2)²)计算得到表面积S为5.15um²。

根据公式

计算，R59井、2121m样品2号点油膜厚度H的具体数据为1.39um。

本发明实施例的致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法，采用高倍观察与能谱定量测定的方法，解决了常规方法的分辨率无法满足微纳米孔喉系统中原油厚度观测计算的问题，克服了岩心样品中油易挥发、不易观察的难题，通过实际测定探测范围、探测范围内油膜体积、油膜赋存表面积等实际数据得到油膜赋存厚度，结果真实可信。

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 (6)

1.一种致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：

选取岩心样品；

通过能谱仪对所述岩心样品的可动油膜进行元素含量测定，得到元素的质量百分比和原子数百分比；

根据所述岩心样品中的元素的质量百分比和原子数百分比计算所述能谱仪的探测范围V以及所述可动油膜的体积占所述能谱仪总探测范围的百分比C；

利用场发射环境扫描电镜测量油膜赋存的孔隙尺寸的长度为x，宽度为y，高度为z，根据公式S=π(z²+(MAX(x,y)/2)²)计算油膜覆盖表面积S；

利用公式

计算油膜赋存厚度。

2.根据权利要求1所述的致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法，其特征在于，所述选取岩心样品时，要选取致密油藏产油层段的含油性好的样品或者选取密闭取样岩心样品。

3.根据权利要求2所述的致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法，其特征在于，根据所述质量百分比和原子数百分比计算所述能谱仪的探测范围V以及所述可动油膜的体积占所述能谱仪总探测范围的百分比C，包括：

根据所述岩心样品中的元素的质量百分比和原子数百分比，计算所述岩心样品中的矿物质量百分比以及烃类质量百分比；

根据所述原子百分比，利用元素的特征X射线能量加权平均值计算实验临界激发电压E_e；

根据原油密度、矿物平均密度、所述岩心样品中的元素的质量百分比、矿物质质量百分比以及烃类质量百分比，计算所述岩心样品的平均密度ρ；

根据所述岩心样品中的元素的原子数百分比，计算平均原子量A及平均原子序数Z；

根据公式

计算得到所述能谱仪的探测范围V，其中，E₀为所述场发射环境扫描电镜的加速电压。

4.根据权利要求3所述的致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法，其特征在于，根据所述岩心样品中的原油密度、矿物平均密度、矿物质量百分比以及烃类质量百分比，计算得到所述岩心样品中的可动油膜的体积占所述能谱仪总探测范围V的百分比C；

根据公式V₀=C*V计算所述可动油膜的体积V₀。

5.根据权利要求4所述的致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法，其特征在于，利用场发射环境扫描电镜测量油膜赋存的孔隙尺寸的长度为x，宽度为y，高度为z，根据公式S=π(z²+(MAX(x,y)/2)²)计算油膜覆盖表面积S，包括：

将不规则的x×y×z的孔隙表面积近似等同于高度为z，截面积半径为MAX(x,y)，半径为R的半球体表面积，首先根据公式(R-z)²+(MAX(x,y)/2)²=R²计算出半球体的半径R，然后根据公式S=2πRz计算得到所述油膜覆盖表面积S。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的致密储层微纳米孔喉中油膜赋存厚度的测量方法，其特征在于，所述矿物质为石英或者钠长石。

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