CN104655826B - 一种检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法及装置，该方法包括：采集并生成测试岩样，测试并获取测试岩样的含油量W1；从测试岩样中钻取柱塞岩样进行覆压物性测试，获取孔隙度φ，并根据含油量W1及孔隙度φ获取含油饱和度So；对测试岩样进行洗油处理，生成洗油岩样；通过高压压汞法生成洗油岩样的孔径‑孔体积分布曲线，根据含油饱和度So确定含油下限Rm；对洗油岩样进行纳米CT成像测试，确定孤立孔表面积Sc；将洗油岩样粉碎，利用N₂吸附测试孔比面积分布，确定孔隙比表面积S_N，并生成有效孔隙面积S；通过QCM‑D仪器进行测试，生成吸附原油密度ρ_a及测试岩样的单位面积吸附量Ka；根据上述各参数最终生成测试岩样的吸附油量W及吸附油比例Wa。

Description

一种检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法及装置

技术领域

本发明是关于石油勘探的测试技术，具体地，是关于一种检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法及装置。

背景技术

致密储层普遍具有低孔、低渗、纳米级孔喉发育等特征。尽管通过大规模水平井和压裂等储层改造技术实现了致密储层的开采，但国内外勘探证实其产量呈早期高产、迅速降低的“L”型分布。国外通过单井产量长时间的监测计算EUR，利用FORSPAN方法实现区域可采资源量的估算,然而中国致密储层产量缺少长时间监测，产量曲线影响因素复杂，因此短期内不能利用该方法定量研究可采资源量,若引入国外的产量数据曲线，也因存在地质、工程技术工艺和流体性质的差异只能作参考。

目前研究流体的可动体积的主要方法是核磁共振技术，可动流体比孔隙度、渗透率更能表征低渗储层的物性和渗流特征，是空间有限的低渗储层开发潜力评价的一个重要参数。孔隙大小与氢核弛豫率成反比关系是利用核磁共振T₂谱研究岩石孔隙结构的理论基础。然而目前采用的核磁共振技术中，T₂转化成孔隙半径时，常忽略处理表面弛豫和扩散弛豫，从而导致不能准确的确定孔隙半径，再者T₂截止值得识别影响可动流体的定量。只有理清原油流体与岩石之间的相互作用，才能将可采资源量和提高石油采收率的机理理解彻底。根据流体学和界面学理论将地下原油分为游离态(体积流)和吸附态(边界流)，为了获得更加准确的原油的吸附参数等数据，需要提出一种结合界面吸附理论和先进的检测技术实现吸附态原油的定量检测方法。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法及装置，从而获得更加准确、精准的吸附态原油的吸附参数等数据。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法，该方法包括：采集测试岩心，去掉所述测试岩心上的钻井液浸染带，生成测试岩样，测试并获取所述测试岩样的含油量W1及原油密度ρ；从所述测试岩样中钻取柱塞岩样进行覆压物性测试，获取所述测试岩样的孔隙度φ，根据所述孔隙度φ、原油密度ρ及所述含油量W1生成所述测试岩样的含油饱和度So，对所述测试岩样进行洗油处理，生成洗油岩样；通过高压压汞法测量所述洗油岩样的孔径分布情况及孔体积分布情况，生成所述洗油岩样的孔径-孔体积分布曲线，根据所述孔径-孔体积分布曲线及所述含油饱和度So确定所述测试岩样的含油下限Rm；对所述洗油岩样进行纳米CT成像测试，确定孔径大于所述含油下限Rm的孤立孔表面积Sc；将所述洗油岩样粉碎，利用N₂吸附测试孔比面积分布，确定孔径大于所述含油下限Rm的孔隙比表面积S_N；根据所述孤立孔表面积Sc及孔隙比表面积S_N生成孔径大于所述含油下限Rm的有效孔隙面积S，S＝S_N-Sc；利用QCM-D仪器对所述测试岩样进行测试，生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及所述测试岩样的单位面积吸附量Ka；根据所述的有效孔隙面积S、孔隙度φ、原油密度ρ及单位面积吸附量Ka生成所述测试岩样的吸附油量W及吸附油比例Wa，其中，W＝S×Ka， $W_a=\frac{S\×K_a}{\mathrm{\φ}\×S_o\×\mathrm{\ρ}}\×100\%.$

在一实施例中，上述的利用QCM-D仪器对所述测试岩样进行测试，生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及所述测试岩样的单位面积吸附量Ka，包括：根据不同的地层岩性对所述QCM-D仪器的原始芯片进行表征修饰，选取修饰芯片；实时调整QCM-D仪器的温度环境，使所述温度环境保持在一预设温度；利用所述QCM-D仪器测试所述修饰芯片，生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及所述测试岩样的单位面积吸附量Ka。

在一实施例中，上述的根据不同的地层岩性对原始芯片进行表征修饰，生成修饰芯片，包括：针对砂岩选取石英修饰芯片；针对碳酸盐岩选取碳酸盐岩修饰芯片；针对页岩选取粘土修饰芯片。

在一实施例中，上述的利用所述QCM-D仪器测试所述修饰芯片，生成所述测试岩样的单位面积吸附量Ka，包括：通过以下公式计算所述修饰芯片的吸附质量Δm：其中，ρ_q为所述修饰芯片的密度；ν_q为横波速度；t_q为所述修饰芯片的厚度；Δf为频率变化值，通过所述QCM-D仪器获取；f₀为基础共振频率；C是常数，C＝17.8ngcm^-2Hz^-1；n为奇数；当所述修饰芯片为单位面积的修饰芯片时，所述单位面积吸附量Ka等于所述吸附质量Δm。

在一实施例中，利用所述QCM-D仪器测试所述修饰芯片，生成吸附原油密度ρ_a及吸附层厚度h，包括：通过以下公式生成吸附原油粘度η及所述吸附原油密度 其中，ΔD为所述QCM-D仪器的耗散因子变化值；f为频率值，f＝nf₀，f₀为基础共振频率；n为奇数。

在一实施例中，利用所述QCM-D仪器测试所述修饰芯片，生成吸附原油密度ρ_a及吸附层厚度h，还包括：通过以下公式计算所述吸附层厚度h：h＝Δm/ρ_a。

本发明实施例还提供一种检测致密储层吸附态原油的吸附参数的装置，该装置包括：含油量获取单元，用于采集测试岩心，去掉所述测试岩心上的钻井液浸染带，生成测试岩样，测试并获取所述测试岩样的含油量W1及原油密度ρ；含油饱和度生成单元，用于从所述测试岩样中钻取柱塞岩样进行覆压物性测试，获取所述测试岩样的孔隙度φ，根据所述孔隙度φ、原油密度ρ及所述含油量W1生成所述测试岩样的含油饱和度洗油处理单元，用于对所述测试岩样进行洗油处理，生成洗油岩样；含油下限确定单元，用于通过高压压汞法测量所述洗油岩样的孔径分布情况及孔体积分布情况，生成所述洗油岩样的孔径-孔体积分布曲线，根据所述孔径-孔体积分布曲线及所述含油饱和度So确定所述测试岩样的含油下限Rm；孤立孔表面积确定单元，用于对所述洗油岩样进行纳米CT成像测试，确定孔径大于所述含油下限Rm的孤立孔表面积Sc；孔隙比表面积确定单元，用于将所述洗油岩样粉碎，利用N₂吸附测试孔比面积分布，确定孔径大于所述含油下限Rm的孔隙比表面积S_N；有效孔隙面积生成单元，用于根据所述孤立孔表面积Sc及孔隙比表面积S_N生成孔径大于所述含油下限Rm的有效孔隙面积S，S＝S_N-Sc；吸附原油密度及单位面积吸附量生成单元，用于利用QCM-D仪器对所述测试岩样进行测试，生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及所述测试岩样的单位面积吸附量Ka；吸附油量及吸附油比例生成单元，用于根据所述的有效孔隙面积S、孔隙度φ、原油密度ρ及单位面积吸附量Ka生成所述测试岩样的吸附油量W及吸附油比例Wa，其中，W＝S×Ka， $W_a=\frac{S\×K_a}{\mathrm{\φ}\×S_o\×\mathrm{\ρ}}\×100\%.$

在一实施例中，上述的吸附原油密度及单位面积吸附量生成单元包括：修饰芯片选取模块，用于根据不同的地层岩性对所述QCM-D仪器的原始芯片进行表征修饰，选取修饰芯片；温度调整模块，用于实时调整QCM-D仪器的温度环境，使所述温度环境保持在一预设温度；吸附原油密度及单位面积吸附量生成模块，用于利用所述QCM-D仪器测试所述修饰芯片，生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及所述测试岩样的单位面积吸附量Ka。

在一实施例中，上述的修饰芯片选取模块具体用于：针对砂岩选取石英修饰芯片；针对碳酸盐岩选取碳酸盐岩修饰芯片；针对页岩选取粘土修饰芯片。

在一实施例中，上述的吸附原油密度及单位面积吸附量生成模块具体用于：通过以下公式计算所述修饰芯片的吸附质量Δm：

其中，ρ_q为所述修饰芯片的密度；ν_q为横波速度；t_q为所述修饰芯片的厚度；Δf为频率变化值，通过所述QCM-D仪器获取；f₀为基础共振频率；C是常数，C＝17.8ngcm^-2Hz^-1；n为奇数；当所述修饰芯片为单位面积的修饰芯片时，所述单位面积吸附量Ka等于所述吸附质量Δm。

在一实施例中，上述的吸附原油密度及单位面积吸附量生成模块还用于：通过以下公式生成吸附原油粘度η及所述吸附原油密度其中，ΔD为所述QCM-D仪器的耗散因子变化值；η为原油粘度；f为频率值，f＝nf₀，f₀为基础共振频率；n为奇数。

在一实施例中，上述的吸附原油密度及单位面积吸附量生成模块还用于：通过以下公式计算所述吸附层厚度h：h＝Δm/ρ_a。

本发明实施例的有益效果在于，通过本发明，对致密储层中原油进行定量分析，参考的影响因素更贴近实际油层的环境，能够获得更加准确、精准的原油的吸附参数等数据。

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为根据本发明实施例的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的孔径-孔体积分布曲线图；

图3为根据本发明实施例的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的装置的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的原油密度及单位面积吸附量生成单元8的结构示意图；

图5为对石英表面的吸附原油进行检测所得吸附质量和吸附层厚度的检测结果曲线图；

图6为常规的核磁方法测定岩心游离态原油比例的结果示意图。

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作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。

本发明实施例提供一种检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法及装置。以下结合附图对本发明进行详细说明。

本发明实施例提供一种检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法，如图1所示，该方法主要包括以下步骤：

步骤101：采集测试岩心，去掉测试岩心上的钻井液浸染带，生成测试岩样，测试并获取测试岩样的含油量W1及原油密度ρ；

步骤102：从测试岩样中钻取柱塞岩样进行覆压物性测试，获取测试岩样的孔隙度φ，根据孔隙度φ、含油量W1及原油密度ρ生成测试岩样的含油饱和度So， $S_o=\frac{W1}{\mathrm{\φ}\×\mathrm{\ρ}};$

步骤103：对测试岩样进行洗油处理，生成洗油岩样；

步骤104：通过高压压汞法测量洗油岩样的孔径分布情况及孔体积分布情况，生成洗油岩样的孔径-孔体积分布曲线，根据孔径-孔体积分布曲线及含油饱和度So确定测试岩样的含油下限Rm；

步骤105：对洗油岩样进行纳米CT成像测试，确定孔径大于含油下限Rm的孤立孔表面积Sc；

步骤106：将洗油岩样粉碎，利用N₂吸附测试孔比面积分布，确定孔径大于含油下限Rm的孔隙比表面积S_N；

步骤107：根据孤立孔表面积Sc及孔隙比表面积S_N生成孔径大于含油下限Rm的有效孔隙面积S，S＝S_N-Sc；

步骤108：利用QCM-D仪器对测试岩样进行测试，生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及测试岩样的单位面积吸附量Ka；

步骤109：根据有效孔隙面积S、孔隙度φ、原油密度ρ及单位面积吸附量Ka生成测试岩样的吸附油量W及吸附油比例Wa，其中，W＝S×Ka， $W_a=\frac{S\×K_a}{\mathrm{\φ}\×S_o\×\mathrm{\ρ}}\×100\%.$

通过上述各步骤可知，本发明实施例的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法，是在油田现场对致密储层岩样进行密闭取芯，采集测试岩心，并通过高压压汞法分析、纳米CT成像技术、N₂等温吸附仪、QCM-D仪器等测试手段，针对采集到的测试岩心进行检测，以获取致密储层吸附态原油的吸附参数等数据。由于参考的因素更加广泛，使得检测环境更加接近真实储层环境，所得数据的准确性更高。

以下结合具体内容，对本发明实施例的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法进行详细说明。

上述步骤101，是在油井勘探现场采集测试岩心，采集后立刻对测试岩心进行去污处理，去掉边缘钻井液浸染带，从而消除钻井液可能对后续检测过程中获取的检测数据产生的干扰，故该测试岩心为新鲜岩心。在整个采集过程中，还需注意防止原油组分的污染。并且，在采集到测试岩心后立刻进行上述的去污处理及后续的检测过程，使该测试岩心保持较佳的新鲜度，从而能够提高测试结果的准确性。为便于区分与说明，在下文中，将进行去污处理后的测试岩心称为测试岩样。在步骤101中，是对该测试岩样进行测量，从而获取该测试岩样的含油量W1及原油密度ρ。

对于上述的测试岩样，执行上述步骤102，在测试岩样上钻取柱塞获得柱塞岩样，从而针对该柱塞岩样进行覆压物性测试，以获取上述测试岩样的孔隙度φ，并根据步骤101中获取的含油量W1及原油密度ρ计算该测试岩样的含油饱和度So，具体地，含油饱和度So可以通过公式计算获得。

获取了测试岩样的含油饱和度So后，执行上述的步骤103，将该测试岩样进行洗油处理，获得脱油后的测试岩样，为以示区别，下文中将经过洗油处理后的测试岩样称为洗油岩样。

上述的步骤104，针对洗油岩样，可通过高压压汞法测量洗油岩样的孔径分布情况及孔体积分布情况，生成洗油岩样的孔径-孔体积分布曲线，如图2所示，并可根据该孔径-孔体积分布曲线，以及在步骤102中获取的含油饱和度So，确定上述测试岩样的含油下限Rm。

实际应用中，如图2所示，长7致密砂岩普遍具有较高的含油饱和度，含油饱和度一般处在60％～80％，平均值在74％。根据31块含油砂岩高压压汞数据确定致密砂岩孔隙半径和控制体积的百分比，按照含油饱和度平均值74％计算，含油下限Rm在9nm左右，孔径为18nm。

经过步骤104获取了测试岩样的含油下限Rm之后，可执行步骤105，通过对上述洗油岩样进行纳米CT成像测试，以确定孔径大于上述含油下限Rm的孤立孔表面积Sc。

上述的步骤106，是将该洗油岩样粉碎，并利用N₂吸附测试孔比面积分布，从而确定孔径大于上述含油下限Rm的孔隙比表面积S_N。

在确定了孤立孔表面积Sc及孔隙比表面积S_N之后，执行上述步骤107，根据孤立孔表面积Sc及孔隙比表面积S_N生成孔径大于含油下限Rm的有效孔隙面积S，具体地，是通过公式S＝S_N-Sc来计算该有效孔隙面积S。

对于上述的测试岩样，可利用QCM-D仪器做进一步的测试，从而生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及测试岩样的单位面积吸附量Ka。具体地，上述的步骤108包括：

步骤108a：根据不同的地层岩性对QCM-D仪器的原始芯片进行表征修饰，选取修饰芯片：针对砂岩选取石英修饰芯片；针对碳酸盐岩选取碳酸盐岩修饰芯片；针对页岩选取粘土修饰芯片。需要说明的是，上述的各种地层岩性仅为举例说明，而并非用以限制本发明。

步骤108b：实时调整QCM-D仪器的温度环境，使QCM-D仪器所处的温度环境保持在一预设温度。在利用QCM-D仪器对测试岩样进行测试时，为提高测试结果的准确性，本发明实施例中，提出了对QCM-D仪器所处的温度环境进行调节的方案，以使得QCM-D仪器所处的环境与相应岩层的温度环境相近似或尽可能相同。实际应用中，可通过水浴加热器或者电加热装置来实现对QCM-D仪器的温度环境的实时调整。该预设温度即是指相应岩层的温度环境的温度，可以根据不同岩层的具体情况进行调整，本发明并不以此为限。

步骤108c：利用QCM-D仪器测试选取的修饰芯片，生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及所述测试岩样的单位面积吸附量Ka。

具体地，可通过以下公式(1)计算该测试岩样的吸附质量Δm：

$\mathrm{\Δm}=-\frac{{\mathrm{\ρ}}_q{t}_q\mathrm{\Δf}}{f_{0}n}=-\frac{{\mathrm{\ρ}}_q{v}_q\mathrm{\Δf}}{2f_0^{2}n}=-\frac{\mathrm{C\Δf}}{n}---\left(1\right),$

其中，ρ_q为上述修饰芯片的密度；ν_q为横波速度；t_q为该修饰芯片的厚度；Δf为频率变化值，可利用QCM-D仪器获取；f₀为基础共振频率；C是常数，C＝17.8ngcm^-2Hz^-1；n为奇数。并且，当该修饰芯片为单位面积的修饰芯片时，上述的单位面积吸附量Ka等于单位面积的修饰芯片的吸附质量Δm。

进一步地，利用QCM-D仪器获取耗散因子变化值ΔD、频率值f，其中，f＝nf₀，f₀为基础共振频率，n为奇数。通过QCM-D仪器记录并生成不同频率f条件下耗散因子D的变化曲线，耗散因子D可表示为：其中，E_d代表一次振荡能量的耗散，E_s是振荡系统的储存能量。再结合以下公式(2)，对吸附原油密度ρ_a和吸附原油粘度η两个参数进行计算。一般可初步确定吸附原油密度ρ_a的范围在0.7mg/cm³～0.9mg/cm³之间，吸附原油粘度η的值在2mpa·S～20mpa·S之间，根据不同频率f条件下耗散因子D的变化曲线选取多组数据代入公式(2)，通过迭代算法拟合，从而确定吸附原油粘度η及该测试岩样的吸附原油密度ρ_a：

$\mathrm{\ΔD}=\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_q{t}_q}\sqrt{\frac{{\mathrm{\ρ}}_a\mathrm{\η}}{2\mathrm{\πf}}}---\left(2\right).$

在计算出修饰芯片的吸附质量Δm及吸附原油密度ρ_a之后，可通过以下公式(3)计算吸附层厚度h：

h＝Δm/ρ_a (3)。

在一实例中，如图5所示，图5表示目前的地温约为60℃左右，采用60℃时密度值和粘度值进行吸附量的计算。通过上述的步骤108a将QCM-D的工作环境维持在60℃，利用甲苯作为体系溶液，对石英表面的原油吸附质量进行测定，并计算相应的吸附层厚度，检测所得结果如图5所示，石英表面吸附质量(Ka)为13mg/m²，吸附层厚度(h)为15.6nm。

实际应用中，长7致密砂岩吸附面积为1m²/g(对洗油砂岩进行纳米CT成像测试确定孔径大于Rm的孤立孔表面积Sc，然后粉碎后利用N₂吸附测试孔比面积分布，确定大于Rm的孔隙比表面积S_N，确定大于孔径Rm的有效孔隙面积S＝S_N-Sc)，长7砂岩的密度取2.4g/cm³，含油饱和度取平均值74％，原油密度取值为0.82g/cm³。孔隙度取6％，吸附态比例为85.7％，对应的游离态比例为14.3％；孔隙度取10％，吸附态比例为51.4％，对应的游离态比例为48.6％。常规的核磁方法测定岩心游离态原油比例的结果如图6所示，其依据的原理是离心力和孔径之间具有反比关系，离心后核磁信号衰减量即为相应离心转速下可动流体的量。通过本发明实施例的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法所得游离态比例为48.6％的结果与同一岩心核磁方法确定的游离态比例44.1％基本一致，这也验证了本发明实施例的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法的可行性。

经过上述步骤101～步骤108后，获取了原油密度ρ和测试岩样的有效孔隙面积S、孔隙度φ及单位面积吸附量Ka等数据，即可根据上述的数据分别计算测试岩样的吸附油量W及吸附油比例Wa等吸附参数。具体地，是通过公式W＝S×Ka计算该吸附油量W；并通过以下公式(4)计算该吸附油比例Wa：

$W_a=\frac{S\×K_a}{\mathrm{\φ}\×S_o\×\mathrm{\ρ}}\×100\%---\left(4\right).$

根据流体学和界面学理论，将地下原油分为游离态(体积流)和吸附态(边界流)，在上述步骤101中获取的测试岩样中的含油量W1即为原油总量。当通过步骤109计算获得了测试岩样中的吸附油量W后，用含油量W1减去吸附油量W即为该测试岩样中的游离态原油的量，从而实现将地下原油分成吸附态和游离态分别进行定量检测分析，检测过程更为直接与准确。

综上所述，通过本发明，对致密储层中原油进行定量分析，参考的地质环境因素更贴近实际油层的环境，且通过多种测试技术相结合的方式，综合考虑各种地质环境因素的影响，从而能够获得更加准确、精准的原油的吸附参数等数据。

本发明实施例还提供一种检测致密储层吸附态原油的吸附参数的装置，如图3所示，该装置包括：含油量获取单元1、含油饱和度生成单元2、洗油处理单元3、含油下限确定单元4、孤立孔表面积确定单元5、孔隙比表面积确定单元6、有效孔隙面积生成单元7、吸附原油密度及单位面积吸附量生成单元8以及吸附油量及吸附油比例生成单元9。

上述的含油量获取单元1用于采集测试岩心，去掉所述测试岩心上的钻井液浸染带，生成测试岩样，测试并获取所述测试岩样的含油量W1及原油密度ρ。具体实施时，在油井勘探现场采集测试岩心，采集后立刻对测试岩心进行去污处理，去掉边缘钻井液浸染带，从而消除钻井液可能对后续检测过程中获取的检测数据产生的干扰。在整个采集过程中，还需注意防止原油组分的污染。并且，在采集到测试岩心后立刻进行上述的去污处理及后续的检测过程，使该测试岩心保持较佳的新鲜度，从而能够提高测试结果的准确性。为便于区分与说明，在下文中，将进行去污处理后的测试岩心称为测试岩样。上述含油量获取单元1是对该测试岩样进行测量，从而获取该测试岩样的含油量W1及原油密度ρ。

含油饱和度生成单元2用于从上述测试岩样中钻取柱塞岩样进行覆压物性测试，获取该测试岩样的孔隙度φ，根据该孔隙度φ及含油量获取单元1生成的含油量W1及原油密度ρ计算该测试岩样的含油饱和度So，具体地，含油饱和度So可以通过公式 $S_o=\frac{W1}{\mathrm{\φ}\×\mathrm{\ρ}}$ 计算获得。

上述的洗油处理单元3用于对测试岩样进行洗油处理，获得脱油后的测试岩样，为以示区别，下文中将经过洗油处理后的测试岩样称为洗油岩样。

对于获取的洗油岩样，可由含油下限确定单元4通过高压压汞法测量所述洗油岩样的孔径分布情况及孔体积分布情况，如图2所示，并可根据该孔径-孔体积分布曲线，以及含油饱和度生成单元2获取的含油饱和度So，确定上述测试岩样的含油下限Rm。

实际应用中，如图2所示，长7致密砂岩普遍具有较高的含油饱和度，含油饱和度一般处在60％～80％，平均值在74％。根据31块含油砂岩高压压汞数据确定致密砂岩孔隙半径和控制体积的百分比，按照含油饱和度平均值74％计算，含油下限Rm在9nm左右，孔径为18nm。

通过孤立孔表面积确定单元5对该洗油岩样进行纳米CT成像测试，以确定孔径大于上述含油下限Rm的孤立孔表面积Sc。

上述的孔隙比表面积确定单元6用于将该洗油岩样粉碎，并利用N₂吸附测试孔比面积分布，确定孔径大于所述含油下限Rm的孔隙比表面积S_N。

在确定了孤立孔表面积Sc及孔隙比表面积S_N之后，可通过上述的有效孔隙面积生成单元7根据孤立孔表面积Sc及孔隙比表面积S_N计算并生成孔径大于所述含油下限Rm的有效孔隙面积S，具体地，是通过公式S＝S_N-Sc来计算该有效孔隙面积S。

对于上述的测试岩样，可由吸附原油密度及单位面积吸附量生成单元8利用QCM-D仪器做进一步的测试，从而生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及测试岩样的单位面积吸附量Ka。

具体地，如图4所示，该吸附原油密度及单位面积吸附量生成单元8包括：修饰芯片生成模块81、温度调整模块82和吸附原油密度及单位面积吸附量生成模块83。

上述修饰芯片生成模块81用于根据不同的地层岩性对QCM-D仪器的原始芯片进行表征修饰，选取修饰芯片。其中，针对砂岩选取石英修饰芯片；针对碳酸盐岩选取碳酸盐岩修饰芯片；针对页岩选取粘土修饰芯片。需要说明的是，上述的各种地层岩性仅为举例说明，而并非用以限制本发明。

温度调整模块82用于实时调整QCM-D仪器的温度环境，使QCM-D仪器所处的温度环境保持在一预设温度。在利用QCM-D仪器对测试岩样进行测试时，为提高测试结果的准确性，本发明实施例中，提出了对QCM-D仪器所处的温度环境进行调节的方案，以使得QCM-D仪器所处的环境与相应岩层的温度环境相近似或尽可能相同。实际应用中，可通过水浴加热器或者电加热装置来实现该温度调整模块82的功能，即对QCM-D仪器的温度环境的实时调整。该预设温度即是指相应岩层的温度环境的温度，可以根据不同岩层的具体情况进行调整，本发明并不以此为限。

吸附原油密度及单位面积吸附量生成模块83用于利用QCM-D仪器测试选取的修饰芯片，生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及测试岩样的单位面积吸附量Ka。

具体地，该吸附原油密度及单位面积吸附量生成模块83通过以下公式(1)计算该测试岩样的吸附质量Δm：

$\mathrm{\Δm}=-\frac{{\mathrm{\ρ}}_q{t}_q\mathrm{\Δf}}{f_{0}n}=-\frac{{\mathrm{\ρ}}_q{v}_q\mathrm{\Δf}}{2f_0^{2}n}=-\frac{\mathrm{C\Δf}}{n}---\left(1\right),$

其中，ρ_q为上述修饰芯片的密度；ν_q为横波速度；t_q为该修饰芯片的厚度；Δf为频率变化值，可利用QCM-D仪器获取；f₀为基础共振频率；C是常数，C＝17.8ngcm^-2Hz^-1；n为奇数。并且，当该修饰芯片为单位面积的修饰芯片时，上述的单位面积吸附量Ka等于单位面积的修饰芯片的吸附质量Δm。

进一步地，利用QCM-D仪器获取耗散因子变化值ΔD、频率值f，其中，f＝nf₀，f₀为基础共振频率，n为奇数。然后吸附原油密度及单位面积吸附量生成模块83即通过QCM-D仪器记录并生成不同频率f条件下耗散因子D的变化曲线，耗散因子D可表示为：其中，E_d代表一次振荡能量的耗散，E_s是振荡系统的储存能量。再结合以下公式(2)，对吸附原油密度ρ_a和吸附原油粘度η两个参数进行计算。一般可初步确定吸附原油密度ρ_a的范围在0.7mg/cm³～0.9mg/cm³之间，吸附原油粘度η的值在2mpa·S～20mpa·S之间，根据不同频率f条件下耗散因子D的变化曲线选取多组数据代入公式(2)，通过迭代算法拟合，从而确定吸附原油粘度η及该测试岩样的吸附原油密度ρ_a：

$\mathrm{\ΔD}=\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_q{t}_q}\sqrt{\frac{{\mathrm{\ρ}}_a\mathrm{\η}}{2\mathrm{\πf}}}---\left(2\right).$

在计算出修饰芯片的吸附质量Δm及吸附原油密度ρ_a之后，吸附原油密度及单位面积吸附量生成模块83可通过以下公式(3)计算吸附层厚度h：

h＝Δm/ρ_a (3)。

在一实例中，如图5所示，图5表示目前的地温约为60℃左右，采用60℃时密度值和粘度值进行吸附量的计算。通过上述的步骤108a将QCM-D的工作环境维持在60℃，利用甲苯作为体系溶液，对石英表面的原油吸附质量进行测定，并计算相应的吸附层厚度，检测所得结果如图5所示，石英表面吸附质量(Ka)为13mg/m²，吸附层厚度(h)为15.6nm。

实际应用中，长7致密砂岩吸附面积为1m²/g(对洗油砂岩进行纳米CT成像测试确定孔径大于Rm的孤立孔表面积Sc，然后粉碎后利用N₂吸附测试孔比面积分布，确定大于Rm的孔隙比表面积S_N，确定大于孔径Rm的有效孔隙面积S＝S_N-Sc)，长7砂岩的密度取2.4g/cm³，含油饱和度取平均值74％，原油密度取值为0.82g/cm³。孔隙度取6％，吸附态比例为85.7％，对应的游离态比例为14.3％；孔隙度取10％，吸附态比例为51.4％，对应的游离态比例为48.6％。常规的核磁方法测定岩心游离态原油比例的结果如图6所示，其依据的原理是离心力和孔径之间具有反比关系，离心后核磁信号衰减量即为相应离心转速下可动流体的量。通过本发明实施例的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法所得游离态比例为48.6％的结果与同一岩心核磁方法确定的游离态比例44.1％基本一致，这也验证了本发明实施例的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法的可行性。

经过上述各个单元部件获取了原油密度ρ和测试岩样的有效孔隙面积S、孔隙度φ及单位面积吸附量Ka等数据后，即可通过吸附油量及吸附油比例生成单元9根据上述的数据分别计算测试岩样的吸附油量W及吸附油比例Wa等吸附参数。具体地，是通过公式W＝S×Ka计算该吸附油量W；并通过以下公式(4)计算该吸附油比例Wa：

$W_a=\frac{S\×K_a}{\mathrm{\φ}\×S_o\×\mathrm{\ρ}}\×100\%---\left(4\right).$

根据流体学和界面学理论，将地下原油分为游离态(体积流)和吸附态(边界流)，由于在上述含油量获取单元1中获取的测试岩样中的含油量W1即为原油总量。当通过吸附油量及吸附油比例生成单元9计算获得了测试岩样中的吸附油量W后，用含油量W1减去吸附油量W即为该测试岩样中的游离态原油的量，从而实现将地下原油分成吸附态和游离态分别进行定量检测分析，检测过程更为直接与准确。

综上所述，通过本发明，对致密储层中原油进行定量分析，参考的地质环境因素更贴近实际油层的环境，且通过多种测试技术相结合的方式，综合考虑各种地质环境因素的影响，从而能够获得更加准确、精准的原油的吸附参数等数据。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，比如ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法，其特征在于，所述的方法包括：

采集测试岩心，去掉所述测试岩心上的钻井液浸染带，生成测试岩样，测试并获取所述测试岩样的含油量W1及原油密度ρ；

从所述测试岩样中钻取柱塞岩样进行覆压物性测试，获取所述测试岩样的孔隙度φ，根据所述孔隙度φ、含油量W1及原油密度ρ生成所述测试岩样的含油饱和度So， $S_o=\frac{W1}{\mathrm{\φ}\×\mathrm{\ρ}};$

对所述测试岩样进行洗油处理，生成洗油岩样；

通过高压压汞法测量所述洗油岩样的孔径分布情况及孔体积分布情况，生成所述洗油岩样的孔径-孔体积分布曲线，根据所述孔径-孔体积分布曲线及所述含油饱和度So确定所述测试岩样的含油下限Rm；

对所述洗油岩样进行纳米CT成像测试，确定孔径大于所述含油下限Rm的孤立孔表面积Sc；

将所述洗油岩样粉碎，利用N₂吸附测试孔比面积分布，确定孔径大于所述含油下限Rm的孔隙比表面积S_N；

根据所述孤立孔表面积Sc及孔隙比表面积S_N生成孔径大于所述含油下限Rm的有效孔隙面积S，S＝S_N-Sc；

利用QCM-D仪器对所述测试岩样进行测试，生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及所述测试岩样的单位面积吸附量Ka；

根据所述的有效孔隙面积S、孔隙度φ、原油密度ρ及单位面积吸附量Ka生成所述测试岩样的吸附油量W及吸附油比例Wa，其中，W＝S×Ka， $W_a=\frac{S\×K_a}{\mathrm{\φ}\×S_o\×\mathrm{\ρ}}\×100\%.$

2.根据权利要求1所述的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法，其特征在于，利用QCM-D仪器对所述测试岩样进行测试，生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及所述测试岩样的单位面积吸附量Ka，包括：

根据不同的地层岩性对所述QCM-D仪器的原始芯片进行表征修饰，选取修饰芯片；

实时调整QCM-D仪器的温度环境，使所述温度环境保持在一预设温度；

利用所述QCM-D仪器测试所述修饰芯片，生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及所述测试岩样的单位面积吸附量Ka。

3.根据权利要求2所述的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法，其特征在于，根据不同的地层岩性对原始芯片进行表征修饰，生成修饰芯片，包括：

针对砂岩选取石英修饰芯片；针对碳酸盐岩选取碳酸盐岩修饰芯片；针对页岩选取粘土修饰芯片。

4.根据权利要求3所述的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法，其特征在于，利用所述QCM-D仪器测试所述修饰芯片，生成所述测试岩样的单位面积吸附量Ka，包括：

通过以下公式计算所述修饰芯片的吸附质量Δm：

$\mathrm{\Δ}m=-\frac{{\mathrm{\ρ}}_q{t}_q\mathrm{\Δ}f}{f_{0}n}=-\frac{{\mathrm{\ρ}}_q{v}_q\mathrm{\Δ}f}{2f_0^{2}n}=-\frac{C\mathrm{\Δ}f}{n},$

其中，ρ_q为所述修饰芯片的密度，g/cm³；ν_q为横波速度，m/s；t_q为所述修饰芯片的厚度，nm；Δf为频率变化值，Hz，通过所述QCM-D仪器获取；f₀为基础共振频率，Hz；C是常数，C＝17.8ngcm^-2Hz^-1；n为奇数；

当所述修饰芯片为单位面积的修饰芯片时，所述单位面积吸附量Ka等于所述吸附质量Δm。

5.根据权利要求4所述的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法，其特征在于，利用所述QCM-D仪器测试所述修饰芯片，生成吸附原油密度ρ_a及吸附层厚度h，包括：

通过以下公式生成吸附原油粘度η及所述吸附原油密度ρ_a：

$\mathrm{\Δ}D=\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_q{t}_q}\sqrt{\frac{{\mathrm{\ρ}}_a\mathrm{\η}}{2\mathrm{\π}f}},$

其中，ΔD为所述QCM-D仪器的耗散因子变化值；f为频率值，f＝nf₀，f₀为基础共振频率；n为奇数。

6.根据权利要求5所述的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的方法，其特征在于，利用所述QCM-D仪器测试所述修饰芯片，生成吸附原油密度ρ_a及吸附层厚度h，还包括：

通过以下公式计算所述吸附层厚度h：

h＝Δm/ρ_a。

7.一种检测致密储层吸附态原油的吸附参数的装置，其特征在于，所述的装置包括：

含油量获取单元，用于采集测试岩心，去掉所述测试岩心上的钻井液浸染带，生成测试岩样，测试并获取所述测试岩样的含油量W1及原油密度ρ；

含油饱和度生成单元，用于从所述测试岩样中钻取柱塞岩样进行覆压物性测试，获取所述测试岩样的孔隙度φ，根据所述孔隙度φ、所述含油量W1及原油密度ρ生成所述测试岩样的含油饱和度So，

洗油处理单元，用于对所述测试岩样进行洗油处理，生成洗油岩样；

含油下限确定单元，用于通过高压压汞法测量所述洗油岩样的孔径分布情况及孔体积分布情况，生成所述洗油岩样的孔径-孔体积分布曲线，根据所述孔径-孔体积分布曲线及所述含油饱和度So确定所述测试岩样的含油下限Rm；

孤立孔表面积确定单元，用于对所述洗油岩样进行纳米CT成像测试，确定孔径大于所述含油下限Rm的孤立孔表面积Sc；

孔隙比表面积确定单元，用于将所述洗油岩样粉碎，利用N₂吸附测试孔比面积分布，确定孔径大于所述含油下限Rm的孔隙比表面积S_N；

有效孔隙面积生成单元，用于根据所述孤立孔表面积Sc及孔隙比表面积S_N生成孔径大于所述含油下限Rm的有效孔隙面积S，S＝S_N-Sc；

吸附原油密度及单位面积吸附量生成单元，用于利用QCM-D仪器对所述测试岩样进行测试，生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及所述测试岩样的单位面积吸附量Ka；

吸附油量及吸附油比例生成单元，用于根据所述的有效孔隙面积S、孔隙度φ、原油密度ρ及单位面积吸附量Ka生成所述测试岩样的吸附油量W及吸附油比例Wa，其中，W＝S×Ka， $W_a=\frac{S\×K_a}{\mathrm{\φ}\×S_o\×\mathrm{\ρ}}\×100\%.$

8.根据权利要求7所述的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的装置，其特征在于，所述的吸附原油密度及单位面积吸附量生成单元包括：

修饰芯片选取模块，用于根据不同的地层岩性对所述QCM-D仪器的原始芯片进行表征修饰，选取修饰芯片；

温度调整模块，用于实时调整QCM-D仪器的温度环境，使所述温度环境保持在一预设温度；

吸附原油密度及单位面积吸附量生成模块，用于利用所述QCM-D仪器测试所述修饰芯片，生成吸附原油密度ρ_a、吸附层厚度h及所述测试岩样的单位面积吸附量Ka。

9.根据权利要求8所述的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的装置，其特征在于，所述的修饰芯片选取模块具体用于：

针对砂岩选取石英修饰芯片；针对碳酸盐岩选取碳酸盐岩修饰芯片；针对页岩选取粘土修饰芯片。

10.根据权利要求9所述的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的装置，其特征在于，所述的吸附原油密度及单位面积吸附量生成模块具体用于：

通过以下公式计算所述修饰芯片的吸附质量Δm：

$\mathrm{\Δ}m=-\frac{{\mathrm{\ρ}}_q{t}_q\mathrm{\Δ}f}{f_{0}n}=-\frac{{\mathrm{\ρ}}_q{v}_q\mathrm{\Δ}f}{2f_0^{2}n}=-\frac{C\mathrm{\Δ}f}{n},$

其中，ρ_q为所述修饰芯片的密度，g/cm³；ν_q为横波速度，m/s；t_q为所述修饰芯片的厚度，nm；Δf为频率变化值，Hz，通过所述QCM-D仪器获取；f₀为基础共振频率，Hz；C是常数，C＝17.8ngcm^-2Hz^-1；n为奇数；

当所述修饰芯片为单位面积的修饰芯片时，所述单位面积吸附量Ka等于所述吸附质量Δm。

11.根据权利要求10所述的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的装置，其特征在于，所述的吸附原油密度及单位面积吸附量生成模块还用于：

通过以下公式生成吸附原油粘度η及所述吸附原油密度ρ_a：

$\mathrm{\Δ}D=\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_q{t}_q}\sqrt{\frac{{\mathrm{\ρ}}_a\mathrm{\η}}{2\mathrm{\π}f}},$

其中，ΔD为所述QCM-D仪器的耗散因子变化值；η为原油粘度；f为频率值，f＝nf₀，f₀为基础共振频率；n为奇数。

12.根据权利要求11所述的检测致密储层吸附态原油的吸附参数的装置，其特征在于，所述的吸附原油密度及单位面积吸附量生成模块还用于：

通过以下公式计算所述吸附层厚度h：

h＝Δm/ρ_a。