CN105181547A - 储层双孔系统相对储集能力的分析方法及分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种储层双孔系统相对储集能力的分析方法及分析装置，该方法包括：获取待测岩样的几何尺寸、孔隙度和空气渗透率；向待测岩样注入非润湿相液体并逐渐增大注入压力，直至非润湿相液体饱和度不随压力的增加而增大；进行数据投点作图，获得待测岩样的毛管压力曲线；在毛管压力曲线上划分出注入压力不同的两个曲线段，并将两个曲线段投影在毛管压力曲线的非润湿相液体饱和度轴上，得到第一投影长度及第二投影长度；根据第一投影长度及第二投影长度，确定待测岩样中两种不同的孔隙系统的相对储集能力。利用本发明可以确定储层双孔系统的相对储集能力，尤其是小孔系统的发现及其相对储集能力的定量化对评估油气田产量能否持续稳产至关重要。

Description

储层双孔系统相对储集能力的分析方法及分析装置

技术领域

本发明涉及石油地质勘探技术领域，尤其涉及一种储层双孔系统相对储集能力的分析方法及分析装置。

背景技术

储层评价技术是石油地质勘探领域中最重要的技术之一，物性和孔隙结构的研究在油气储层评价技术中是至关重要的核心内容。中华人民共和国石油天然气行业标准(国家能源局，SY/T6285-2011油气储层评价方法，p.1-15，2011)中明确规范了油气储层的物性分级标准，中华人民共和国石油天然气行业标准(国家发展和改革委员会，SY/T5346-2005岩石毛管压力曲线的测定，p.1-17，2005)中也明确规范了毛管压力测试原理、方法和流程，地质学家们可以通过毛管压力曲线计算出岩石的孔隙半径及分布频率(罗蛰潭和王允诚，油气储集层的孔隙结构，北京，科学出版社，1986)，在以毛管压力的对数为纵坐标、以累计汞饱和度为横坐标的毛管压力曲线上，非润湿相汞开始连续进入岩样最大喉道时所对应的毛管压力称为排驱压力。一般来说，毛管压力曲线上会出现一个相对平坦的部分，即在毛管压力变化不大的条件下进汞量增加较快而形成的“坡度较缓”的曲线部分，由此可以计算出不同孔喉半径的分布频率，从而获得岩样中最主要的孔径大小。

近年来，柴达木盆地英西地区始新统下干柴沟组混积岩中的油气勘探取得了重大突破，在储层评价中，勘探家们普遍认为储集空间以裂缝为主(易定红等，柴达木盆地西部英雄岭东段下油砂山组油气地质条件及勘探潜力,天然气地球科学，v25，n6，p.818-823，2014；李兰斌等，柴达木盆地西南地区褶皱构造样式,石油实验地质，v34，n1，p.30-35，2012；张晓宝等，柴西南地区E31构造岩性油气藏形成条件及有利勘探区带，天然气地球科学，v22，n2，p.240-249，2011；王桂宏等，柴达木盆地英雄岭地区新生代构造演化动力学特征，地学前缘，v11，n4，p.417-424，2004)，2015年最新研究成果显示，场发射扫描电镜下发现其储层中还发育一类超微观基质孔隙，且储藏着丰富的石油(吴丽荣等，咸化湖盆混积岩中双重孔隙介质及其油气储集意义，v37，n2，p.59-67，2015)，从而确认了英西地区始新统下干柴沟组储层发育双孔系统，即一类孔径较大，一类孔径较小。这一成果很好的解释了柴达木盆地英西地区油藏能够持续高产、稳产的控制因素，而不同于其它大多数裂缝性油藏具有“短期产量高但衰减快”的典型特征。

针对岩样中孔径大小的测量，地质学家们通常采用铸体薄片法和扫描电镜法。铸体薄片法即用高压将有色环氧树脂胶灌注到岩石孔隙中，然后磨制成厚度为0.03mm的薄片放在偏光显微镜下观察和测量，或利用图像分析软件计算孔径大小和分布频率(国家发展和改革委员会，SYT5913-2004岩石制片方法，p.1-9，2004；曹正林等，高温高压下碎屑岩储层中石膏溶解对方解石沉淀的影响，石油学报，v35，n3，p.450-454，2014)。扫描电镜法即在扫描电镜下直接观察并测量所看到的孔隙大小。上述两种方法在单个观测面上对孔径的测量无疑是精确的，但其测量数据无法代表整个块体岩样中孔径的大小和分布频率，特别是当岩样具有较强的非均质性时。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种储层双孔系统相对储集能力的分析方法及分析装置。

本发明一方面提供了一种储层双孔系统相对储集能力的分析方法，所述的分析方法包括：

获取待测岩样的几何尺寸、孔隙度和空气渗透率；

向所述待测岩样注入非润湿相液体，并逐渐增大注入压力，直至所述非润湿相液体饱和度不随压力值的增加而增大；

根据所述压力值及其对应的非润湿相液体饱和度进行数据投点作图，获得所述待测岩样的毛管压力曲线；

在所述毛管压力曲线上划分出注入压力不同的两个曲线段，并将两个曲线段分别投影在毛管压力曲线的非润湿相液体饱和度轴上，得到第一投影长度及第二投影长度，两个曲线段分别对应两种不同的孔隙系统；

根据所述第一投影长度及第二投影长度，确定所述待测岩样中的两种不同的孔隙系统的相对储集能力。

在一实施例中，两个所述曲线段通过一中间曲线段连接，所述中间曲线段的一端连接其中一所述曲线段的终点，其另一端连接另一所述曲线段的起点。

在一实施例中，所述分析方法还包括：判断所述毛管压力曲线是否包括注入压力不同的两个所述曲线段。

在一实施例中，所述中间曲线段上的点对应的非润湿相液体饱和度近似相等。

在一实施例中，在获取待测岩样的几何尺寸、孔隙度和空气渗透率之前，所述定量化方法还包括：将待测岩样清洗干净并烘干至恒重。

在一实施例中，所述非润湿相液体为汞。

本发明还提供了一种储层双孔系统相对储集能力的分析装置，所述的分析装置包括：

数据获取单元，用于获取待测岩样的几何尺寸、孔隙度和空气渗透率；

非润湿相液体注入单元，用于向所述待测岩样注入非润湿相液体，并逐渐增大注入压力，记录压力值及与该压力值对应的非润湿相液体饱和度，直至所述非润湿相液体饱和度不随压力值的增加而增大；

毛管压力曲线获取单元，用于根据所述压力值及其对应的非润湿相液体饱和度进行数据投点作图，获得所述待测岩样的毛管压力曲线；

投影长度获取单元，用于在所述毛管压力曲线上划分出注入压力不同的两个曲线段，并将两个曲线段分别投影在毛管压力曲线的非润湿相液体饱和度轴上，得到第一投影长度及第二投影长度，两个曲线段分别对应两种不同的孔隙系统；

相对储集能力判断单元，用于根据所述第一投影长度及第二投影长度，确定所述待测岩样中的两种不同的孔隙系统的相对储集能力。

在一实施例中，两个所述曲线段通过一中间曲线段连接，所述中间曲线段的一端连接其中一所述曲线段的终点，其另一端连接另一所述曲线段的起点。

在一实施例中，所述分析装置还包括：曲线判断单元，用于判断所述毛管压力曲线是否包括注入压力不同的两个所述曲线段。

在一实施例中，所述中间曲线段上的点对应的非润湿相液体饱和度近似相等。

在一实施例中，所述的分析装置还包括：预处理单元，用于在利用所述数据获取单元获取待测岩样的几何尺寸、孔隙度和空气渗透率之前，将待测岩样清洗干净并烘干至恒重。

在一实施例中，所述非润湿相液体为汞。

针对发育双孔系统的岩样中孔径大小及分布频率难以通过铸体薄片法和扫描电镜法直接准确估算的问题，本发明方法采用毛管压力曲线法来精确计算大孔系统和小孔系统对岩石储集能力的贡献作用。

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为本发明实施例储层双孔系统相对储集能力分析方法的流程示意图；

图2为本发明实施例柴达木盆地英西地区始新统岩石的毛管压力曲线；

图3为本发明实施例柴达木盆地英西地区始新统白云石晶间孔在电镜下的图像；

图4为本发明实施例储层双孔系统相对储集能力的分析装置10的结构示意图。

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所示为本发明实施例储层双孔系统相对储集能力分析方法的流程示意图。如图1所示，本发明包括以下步骤：

步骤1、获取待测岩样的几何尺寸、孔隙度和空气渗透率。

在一实施例中，如果钻取的待测岩样是未经预处理的岩样，则在获取待测岩样的上述参数之前，还需将待测岩样清洗干净并烘干至恒重，然后再测量其几何尺寸、空气度和空气渗透率等参数。

具体实施时，钻取的待测岩样通常是直径为2.50cm，长度为大于或者等于2.50cm的圆柱状岩样。

步骤2、向上述待测岩样注入非润湿相液体，并逐渐增大注入压力，直至所述非润湿相液体饱和度不随压力值的增加而增大。

本发明仅以非润湿相液体为汞进行说明，但并不以此为限。

具体实施时，在岩样外部对汞施加压力，记录下注入汞的每一个压力值及其对应的进汞量(即汞饱和度)，把汞注入于待测岩样的孔隙中时，液体汞会因表面张力作用被阻止进入孔隙，因此必须在外部对待测岩样施加压力，注入汞的每一个压力值就代表一个相应的孔隙大小下的毛细管压力值，在该压力下进入孔隙系统的汞量代表了相应的孔喉体积。随着注入压力不断增加，汞不断进入较小的孔隙中，直至进汞饱和度不随压力增加而变大。增加注入压力过程中，需要记录压力值及与该压力值对应的进汞量。

步骤3、根据所述压力值及其对应的汞饱和度进行数据投点作图，获得所述待测岩样的毛管压力曲线。

具体地，以汞饱和度为横坐标，压力值为纵坐标，制作待测岩样的毛管压力曲线。

步骤4、判断上述毛管压力曲线是否包括注入压力不同的两个曲线段，其中两个所述曲线段通过一中间曲线段连接，该中间曲线段的一端连接其中一曲线段的终点，其另一端连接另一曲线段的起点。

如果岩石发育双孔系统，则在毛管压力曲线上会表现为具有“双平台”结构(即注入压力不同的两个曲线段)，即在注入压力相对较小和相对较大时各会出现一个在一定注入压力下持续进汞的“平台”结构。如果待测岩样中发育双孔系统，则进入步骤5；否则结束(步骤7)，即待测岩样并未发育双孔系统。

在一实施例中，上述中间曲线段上的所有点对应的汞饱和度近似相等。

步骤5、在所述毛管压力曲线上划分出注入压力不同的两个曲线段，并将两个曲线段分别投影在毛管压力曲线的汞饱和度轴上，得到第一投影长度及第二投影长度，两个曲线段分别对应两种不同的孔隙系统。

在一实施例中，为叙述方便起见，分别用第一曲线段及第二曲线段表示上述两个曲线段，第二曲线段上所有点的压力值均大于第一曲线段上所有点的压力值，第二曲线段上所有点的汞饱和度均大于第一曲线段上所有点的汞饱和度。其中，中间曲线段的一端连接第一曲线段的终点，其另一端连接第二曲线段的起点。

具体实施时，以汞饱和度为0时为第一起点，以第一曲线段向中间曲线段延伸处的拐点为第一终点，识别所述第一曲线段自该第一起点至该第一终点投影到汞饱和度方向上的距离，可以获得第一投影长度；以中间曲线段向第二曲线段延伸处的拐点为第二起点，以汞饱和度不再随压力增加而增大处为第二终点，识别第二曲线段自该第二起点至该第二终点投影到汞饱和度轴上的距离，可以获得第二投影长度。

步骤6、根据上述第一投影长度和第二投影长度，确定待测岩样中的两种不同的孔隙系统的相对储集能力。

通过对比第一投影长度和第二投影长度，可以确定两种不同的孔隙系统的对进汞量的贡献作用，根据进汞量来评估两种孔隙系统的相对储集能力。

对同一地区不同采样点的多个岩样重复上述步骤，将所获得的所有毛管压力曲线叠合在同一个坐标系内，观察毛管压力曲线，如果岩石发育双孔系统，则在毛管压力曲线上会表现为具有“双平台”结构，即在在压力相对较小和相对较大时各会出现一个在一定压力下持续进汞的“平台”结构。

针对发育双孔系统的岩样中孔径大小及分布率难以通过铸体薄片法和扫描电镜法直接准确估算的问题，利用本发明可以精确计算大孔系统和小孔系统对岩石储集能力的贡献作用。

图2所示为柴达木盆地英西地区始新统岩石毛管压力曲线。以柴达木盆地英西地区始新统为例，岩石的毛管压力曲线具有“双平台”结构(即两条注入压力不同的曲线段)，其形成的主要原因是：大孔系统的进汞量随压力变化特征形成了“下平台”(即第一曲线段)，小孔系统的进汞量随压力变化特征形成了“上平台”(即第二曲线段)。

图2中样品1和样品3的毛管压力曲线的具有明显的“上平台”，而其“下平台”不甚明显，样品2、样品4和样品5的毛管压力曲线均具有明显的“双平台”结构，显示了该地区岩石发育了双孔系统的特征。

图3所示为柴达木盆地英西地区始新统岩石中的小孔系统，其孔径通常仅为数十到数百纳米左右，为研究区最重要的储油空间。

柴达木盆地英西地区始新统临近湖盆沉积中心，埋深较大，岩性较细且致密，勘探家们普遍认为裂缝为该区的主要储集空间，但近年来研究成果显示，该区高产工业油气流井大都能持续稳产，完全不同于“短期产量高但衰减快”的裂缝性油气藏的典型特征，通过本发明的基于毛管压力曲线的储层双孔系统的分析方法，可以清晰识别出英西地区储层中发育一类小孔径储集空间，结合场发射扫描电镜分析可知其为白云石晶间孔(图3)，此类小孔系统对其储集能力的贡献作用极大。如图2中所示样品2、样品4和样品5的毛管压力曲线均具有“双平台”结构，大孔系统形成了“下平台”，小孔系统形成了“上平台”。从两种孔隙系统对进汞量的贡献作用(即储集能力)来看，小孔系统的贡献率约是大孔系统的2～3倍。

图4所示为本发明实施例储层双孔系统相对储集能力的分析装置10的结构示意图。

如图4所示，储层双孔系统相对储集能力的分析装置10包括：数据获取单元12、非润湿相液体注入单元13、毛管压力曲线获取单元14、投影长度获取单元16和相对储集能力判断单元17。

数据获取单元12，用于获取待测岩样的几何尺寸、孔隙度和空气渗透率。

非润湿相液体注入单元13，用于向所述待测岩样注入非润湿相液体，并逐渐增大注入压力，记录压力值及与该压力值对应的非润湿相液体饱和度，直至所述非润湿相液体饱和度不随压力值的增加而增大。

毛管压力曲线获取单元14，用于根据所述压力值及其对应的非润湿相液体饱和度进行数据投点作图，获得所述待测岩样的毛管压力曲线。

投影长度获取单元16，用于在所述毛管压力曲线上划分出注入压力不同的两个曲线段，并将两个曲线段分别投影在毛管压力曲线的非润湿相液体饱和度轴上，得到第一投影长度及第二投影长度，两个曲线段分别对应两种不同的孔隙系统。

相对储集能力判断单元17，用于根据所述第一投影长度及第二投影长度，确定所述待测岩样中的两种不同的孔隙系统的相对储集能力。

在一实施例中，储层双孔系统相对储集能力的分析装置10还包括一曲线段判断单元15，其用于判断所述毛管压力曲线是否包括注入压力不同的两个曲线段，且两个所述曲线段通过一中间曲线段连接，所述中间曲线段的一端连接其中一所述曲线段的终点，其另一端连接另一所述曲线段的起点。其中，中间曲线段上的点对应的非润湿相液体饱和度近似相等。

在一实施例中，储层双孔系统相对储集能力的分析装置10还包括预处理单元11，其用于在利用所述数据获取单元获取待测岩样的几何尺寸、孔隙度和空气渗透率之前，将待测岩样清洗干净并烘干至恒重。

在一实施例中，上述非润湿相液体可以为汞。

本发明的储层双孔系统相对储集能力的分析装置没有对如何分析双孔系统的相对储集能力进行详细说明，具体描述及举例请参见储层双孔系统相对储集能力的分析方法，在此不再赘述。

利用本发明可以精确计算大孔系统和小孔系统对岩石储集能力的贡献作用，以确定油藏能够持续高产、稳产的控制因素。

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 (12)

1.一种储层双孔系统相对储集能力的分析方法，其特征在于，所述的分析方法包括：

获取待测岩样的几何尺寸、孔隙度和空气渗透率；

向所述待测岩样注入非润湿相液体，并逐渐增大注入压力，直至所述非润湿相液体饱和度不随压力值的增加而增大；

根据所述压力值及其对应的非润湿相液体饱和度进行数据投点作图，获得所述待测岩样的毛管压力曲线；

在所述毛管压力曲线上划分出注入压力不同的两个曲线段，并将两个曲线段分别投影在毛管压力曲线的非润湿相液体饱和度轴上，得到第一投影长度及第二投影长度，两个曲线段分别对应两种不同的孔隙系统；

根据所述第一投影长度及第二投影长度，确定所述待测岩样中的两种不同的孔隙系统的相对储集能力。

2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，两个所述曲线段通过一中间曲线段连接，所述中间曲线段的一端连接其中一所述曲线段的终点，其另一端连接另一所述曲线段的起点。

3.根据权利要求2所述的分析方法，其特征在于，所述分析方法还包括：判断所述毛管压力曲线是否包括注入压力不同的两个所述曲线段。

4.根据权利要求2所述的分析方法，其特征在于，所述中间曲线段上的点对应的非润湿相液体饱和度近似相等。

5.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，在获取待测岩样的几何尺寸、孔隙度和空气渗透率之前，所述定量化方法还包括：将待测岩样清洗干净并烘干至恒重。

6.根据权利要求1-5任一项所述的分析方法，其特征在于，所述非润湿相液体为汞。

7.一种储层双孔系统相对储集能力的分析装置，其特征在于，所述的分析装置包括：

数据获取单元，用于获取待测岩样的几何尺寸、孔隙度和空气渗透率；

非润湿相液体注入单元，用于向所述待测岩样注入非润湿相液体，并逐渐增大注入压力，记录压力值及与该压力值对应的非润湿相液体饱和度，直至所述非润湿相液体饱和度不随压力值的增加而增大；

毛管压力曲线获取单元，用于根据所述压力值及其对应的非润湿相液体饱和度进行数据投点作图，获得所述待测岩样的毛管压力曲线；

投影长度获取单元，用于在所述毛管压力曲线上划分出注入压力不同的两个曲线段，并将两个曲线段分别投影在毛管压力曲线的非润湿相液体饱和度轴上，得到第一投影长度及第二投影长度，两个曲线段分别对应两种不同的孔隙系统；

相对储集能力判断单元，用于根据所述第一投影长度及第二投影长度，确定所述待测岩样中的两种不同的孔隙系统的相对储集能力。

8.根据权利要求7所述的分析装置，其特征在于，两个所述曲线段通过一中间曲线段连接，所述中间曲线段的一端连接其中一所述曲线段的终点，其另一端连接另一所述曲线段的起点。

9.根据权利要求8所述的分析装置，其特征在于，所述分析装置还包括：曲线判断单元，用于判断所述毛管压力曲线是否包括注入压力不同的两个所述曲线段。

10.根据权利要求8所述的分析装置，其特征在于，所述中间曲线段上的点对应的非润湿相液体饱和度近似相等。

11.根据权利要求7所述的分析装置，其特征在于，所述的分析装置还包括：预处理单元，用于在利用所述数据获取单元获取待测岩样的几何尺寸、孔隙度和空气渗透率之前，将待测岩样清洗干净并烘干至恒重。

12.根据权利要求7-11任一项所述的分析装置，其特征在于，所述非润湿相液体为汞。