CN106525685B - 一种评价岩心非均质程度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种评价岩心非均质程度的方法，步骤为：S1、对人造岩心进行抽真空，并充分饱和蒸馏水，确定其孔隙体积；S2、配制地层水，并测定其电导率；S3、保证蒸馏水充满岩心后，使用准备好的地层水进行岩心驱替实验，间隔一段时间取样；S4、测定产出液的电导率，根据岩心尾端产出液的电导率值，绘制出产出液的电导率与注入孔隙体积倍数的关系曲线以及电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线；S5、通过分析得出水驱前缘均匀推进的程度、岩心整体非均质程度以及岩心内部孔隙结构的层间非均质程度。本发明的方法耗时短、成本低、操作性强、数据解释简单，有利于后续岩心非均质程度的对比评定。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种用于评价储层岩心非均质程度的测定方法。
背景技术
随着油气田开发技术的进展，油气勘探正由常规油气田转向低孔低渗、致密储层区块。这些区块具有低孔低渗、致密储层物性差、孔隙结构复杂、非均质性强的特点，对其进行开发需要对非均质性进行评价。储层多孔介质的非均质性是指孔隙介质中物性参数在空间分布上的差异，而这种差异会造成储层流体在岩石孔隙中运移的渗透机制发生改变，因此，非均质性在油气勘探和开发中起着至关重要的作用。
对于一般含油层系较多的油藏，储层非均质性的强弱程度会导致水驱开发的效果有较大差别，如果对储层非均质性的程度计算错误，会严重影响到油田的整体开发。因此，为提高油藏注入水的波及效率，反映流体在多孔介质中的流动特性，识别并评价储层的非均质程度有很重要的意义。
储层非均质性研究开始于20世纪70-80年代，针对改善开发效果及预测剩余油分布而开展，在近年来，随着非常规油气资源的开发，国内外对于储层非均质性的研究也越来越多，如申请号为201510496313.5的《一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法》，申请号为201310238779.6的《一种基于核磁共振成像的岩石非均质性定量评价方法》，但上述方法，主要是针对某种具体的岩石进行评价，不具有通用性。目前，储层非均质性的描述主要有如下几类：实验室岩心分析法、试井监测判别法、示踪剂监测法等。其中，实验室岩心分析法最直接，它是利用岩心薄片或铸体薄片鉴定等识别储层的非均质性，但现场岩心数量较少、易零散、不能重复利用，因此测试成本较高，且无法系统、全面地辨别储层的非均质性；试井监测判别法能定性判别储层的大孔道，但是无法定量识别储层非均质性，需要使用专门的仪器进行矿场测试，操作繁琐，工作量大，成本较高；示踪剂监测法虽能获得较大区域内的地层非均性参数，但该解释过程较为复杂，要求较高，在实际运用中的局限性较大。
评价储层的非均质程度作为表征储层性能的重点之一，对于提高水驱波及效率，反映流体在多孔介质中的流动特性非常重要，设定评价非均质程度的标准，对于提高油田采收率具有重要的意义，而目前国内外对多孔介质非均质程度进行评价的研究还较少。
发明内容
为了解决上述方法在测试过程中存在的操作繁琐、工作量大、岩心不能重复使用、成本高、局限性大，无法系统、全面地辨别储层非均质性等问题，本发明提出了一种通过室内实验的方法，测定人造岩心的非均质程度并进行评价，定量识别非均质多孔介质中水驱前缘均匀推进的程度、岩心内部孔隙结构的层间非均质程度以及岩心整体的非均质程度，该方法工作量小，成本低，耗时短；实验过程中使用一定矿化度地层水驱替，能确保在不伤害储层岩心的情况下，进行后续研究；数据解释简单，较为便捷地判别出岩心孔隙结构上的非均质程度，可操作性强，可用于矿场实际生产以及室内评价岩心的非均质程度。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种评价岩心非均质程度的方法，包括以下步骤：
S1、对人造岩心进行抽真空，并充分饱和蒸馏水，确定其孔隙体积；
S2、配制地层水，并测定其电导率；
S3、使用准备好的地层水进行岩心驱替实验，间隔一段时间取样；
S4、用电导率仪测定产出液的电导率，根据岩心尾端产出液的电导率值，绘制出产出液的电导率与注入孔隙体积倍数（PV数）的关系曲线以及电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线；
S5、通过产出液电导率与注入孔隙体积倍数（PV数）的关系曲线以及电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线，分析人造岩心在注入地层水突破点（电导率值开始增加的位置）和完全饱和点的PV数（电导率值开始趋于平稳的位置），从而定量地分析出水驱前缘均匀推进的程度以及岩心整体的非均质程度；根据电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线的整体走势，分析出岩心内部孔隙结构的层间非均质程度。
进一步的，步骤S1的具体内容是，用电子天平称量未饱和的岩心质量m1，对其进行抽真空至临界压力标准值-0.092MPa为止，充分饱和蒸馏水，称量饱和水后的岩心质量m2，确定其孔隙体积vp=（m2-m1）/ρ水。
进一步的，步骤S2的具体内容是，用电子天平称量10L蒸馏水，加入50gNaCl，7gCaCl2·2H2O，搅拌均匀，配制地层水，用电导率仪测定其电导率值为9000μs/cm；
进一步的，步骤S3的具体内容是，在中间容器中装满步骤2中配制的地层水，用管线依次连接好ISCO泵、中间容器和岩心，用ISCO泵以4mL/min的速度将地层水从岩心进口端注入，进行驱替，以30s的间隔时间，连续用小试管依次在岩心尾端进行接液，直至岩心中的蒸馏水被完全驱替出来为止，即注入量为3 倍孔隙体积（3PV）。
进一步的，步骤S4的具体内容是，用电导率仪测定每段时间间隔内产出液的电导率值，根据岩心尾端产出液的电导率值，绘制出产出液的电导率与注入孔隙体积倍数（PV数）的关系曲线以及电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线。
进一步的，所述电导率仪型号为DDS-11A数显电导率仪。
进一步的，根据本发明所提供的实验测试方法，将突破点的PV数定义为无因次突破时间，将无因次突破时间作为评价人造岩心非均质程度的标准进行设定：
均质岩心：0.8PV≤无因次突破时间≤1PV；
较均质岩心：0.6PV≤无因次突破时间<0.8PV；
非均质岩心：0PV<无因次突破时间<0.6PV；
同时电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线上峰值越低且出现峰值的次数越多，岩心的非均质程度越高。
本发明的有益之处在于：
1、本发明能快速测定人造岩心的非均质程度并进行评价，较为便捷地定量识别非均质多孔介质中水驱前缘均匀推进的程度、岩心内部孔隙结构的层间非均质程度以及岩心整体的非均质程度；
2、本方法能确保在不伤害储层岩心的情况下进行测试，岩心可重复使用；
3、本方法工作量小、成本低、耗时短、数据解释简单，操作性强，可用于矿场实际生产以及室内评价岩心的非均质程度。
附图说明
图1是地层水电导率与注入孔隙体积倍数（PV数）的关系曲线；
图2是电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
实施例1、
取一块由80-100单一目数石英砂制成的人造岩心（命名为1号岩心），进行抽真空，至临界压力标准值-0.092MPa为止，饱和蒸馏水，保证蒸馏水充满岩心后，确定孔隙体积为134mL，配制离子浓度为9000mg/L的地层水并将其在中间容器装满，用DDS-11A数显电导率仪测定其电导率值为9000μs/cm，用管线依次连接好ISCO泵、中间容器和岩心，用ISCO泵保持4mL/min的速度将地层水从岩心进口端注入，进行驱替，以30s的间隔时间，连续用试管依次在岩心的出液口接液，直至岩心中的蒸馏水被完全驱替出来为止，此时注入量为3倍孔隙体积。之后依次测试每根试管中产出液的电导率值，绘制产出液电导率与注入孔隙体积倍数（PV数）的关系曲线，如图1中的1号岩心曲线；以及电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线，如图2中的1号岩心曲线。
实施例2、
取一块由80~100目（1/2质量）、100~120（1/2质量）的石英砂经搅拌混合均匀后制成的人造岩心（命名为2号岩心），固体颗粒在排列组合上服从随机分布，进行抽真空，至临界压力标准值-0.092MPa为止，饱和蒸馏水，保证蒸馏水充满岩心后，确定孔隙体积为164mL，配制离子浓度为9000mg/L的地层水并将其在中间容器装满，用DDS-11A数显电导率仪测定其电导率值为9000μs/cm，用管线依次连接好ISCO泵、中间容器和岩心，用ISCO泵保持4mL/min的速度将地层水从岩心进口端注入，进行驱替，以30s的间隔时间，连续用试管依次在岩心出口端进行接液，直至岩心中的蒸馏水被完全驱替出来为止，此时注入量为3 倍孔隙体积。之后依次测试每根试管中产出液的电导率值，绘制产出液电导率与注入孔隙体积倍数（PV数）的关系曲线，如图1中的2号岩心曲线；以及电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线，如图2中的2号岩心曲线。
实施例3、
取一块由80～100目（1/3质量）、100～120目（1/3质量）、120～160目（1/3质量）的石英砂纵向上分三层制成的人造岩心（命名为3号岩心），进行抽真空，至临界压力标准值-0.092MPa为止，饱和蒸馏水，保证蒸馏水充满岩心后，确定孔隙体积为180mL，配制离子浓度为9000mg/L的地层水并将其在中间容器装满，用DDS-11A数显电导率仪测定其电导率值为9000μs/cm，用管线依次连接好ISCO泵、中间容器和岩心，用ISCO泵保持4mL/min的速度将地层水从岩心进口端注入，进行驱替，以30s的间隔时间，连续用小试管依次在岩心尾端进行接液，直至岩心中的蒸馏水被完全驱替出来为止，此时注入量为3 倍孔隙体积。之后依次测试每根试管中产出液的电导率值，绘制产出液电导率与注入孔隙体积倍数（PV数）的关系曲线，如图1中的3号岩心曲线；以及电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线，如图2中的3号岩心曲线。
由图1的实验数据图分析可知：
（1）1号岩心：突破点的PV数代表水驱前缘的非均质程度，此时注入量0.8PV，岩心孔隙中各流动通道几乎同时到达岩心出口端，说明该岩心的均质程度很高；从地层水突破到完全饱和的时间很短，表现为突破点后的曲线斜率很大，即岩心出口端产出液所含地层水饱和度急剧上升，因此非均质程度较低。
（2）2号岩心：注入地层水突破点提前，即注入量0.6PV，代表水驱前缘的非均质程度较1号岩心大；完全饱和点滞后，此区间内曲线斜率较1号岩心要小。这是由于颗粒目数不同，导致孔隙、喉道半径也会存在差异，所以均质程度相对单一目数要低，因此非均质程度较1号岩心高。
（3）3号岩心：注入地层水突破点提前更明显，即注入量0.5PV，代表水驱前缘的非均质程度较1号、2号岩心都大；完全饱和点滞后更明显，此区间内曲线斜率较1号、2号岩心都小。岩心出口端产出液电导率分为三个阶段，曲线斜率逐级降低。其原因是：60~80目、100~120目、120~160目石英砂按质量在纵向上分三层均匀分布，但由于粒径不同，导致所构建孔隙体积存在差异，目数越大，该层位孔隙体积也就越大，地层水饱和也越迅速，因此3号岩心非均质程度较强。
通过电导率与注入孔隙体积倍数关系曲线可知，非均质性越强，注入地层水突破时间越快，即突破点的注入PV数越小，而完全饱和时间点越滞后，此区间内曲线的斜率越小。
由图2电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线可知：
1号岩心：随着注入PV数的不断增加，电导率的变化程度总体上呈现先增加后减小的趋势，曲线较平滑，走势较陡峭，即表现为斜率较大，且曲线左右两端较为对称；注入地层水突破时间点的PV数代表水驱前缘的非均质程度，此时注入量0.8PV，完全饱和时间点的PV数代表岩心层间整体的非均质性，即注入量1.4PV；该岩心由单一目数石英砂制成，曲线的峰值很高，非均质程度很低；
2号岩心：随着注入PV数的不断增加，电导率的变化程度总体上呈现先增加后减小的趋势，增减幅度与1号岩心比，较平缓，即斜率相对小一些，曲线左右两端较为对称；注入地层水突破时间提前，即注入量0.6PV，完全饱和时间点滞后，即注入量1.5PV；该岩心是由两种不同目数石英砂混合均匀制成的，曲线的峰值较低，非均质程度比单一目数的1号岩心高；
3号岩心：随着注入PV数的不断增加，电导率的变化程度总体上呈现三次波动，先增加后减小、再增加再减小、再增加再减小，但波动幅度不断减小，即斜率不断减小；注入地层水突破时间提前明显，即注入量0.5PV，完全饱和时间点滞后明显，即注入量1.9PV；该岩心纵向上由三种不同目数的石英砂自上而下分三层制成，曲线依次出现三个很高的峰值，整体非均质性高但层内非均质性很低（峰值大），但真实实验中存在离子扩散、层间窜流，低渗和中渗层选取石英砂目数相近，导致后半段现象不明显。岩心整体的非均质程度较1号、2号岩心大，非均质程度较显著。
由图1及图2数据分析，通过突破点和完全饱和点的PV数，可定量地分析出水驱前缘均匀推进的程度以及岩心整体的非均质程度；根据曲线的整体走势，可分析出岩心内部孔隙结构的层间非均质程度。将突破点的PV数定义为无因次突破时间，突破点的PV数越提前，完全饱和点也相应的越滞后，因此无因次突破时间作为评价人造岩心非均质程度的重要标准，可作以下的设定，具体见表1：
表1 评价标准
| 均质岩心 | 较均质岩心 | 非均质岩心 |
| 0.8≤无因次突破时间≤1 | 0.6≤无因次突破时间≤0.8 | 0<无因次突破时间<0.6 |
均质岩心：0.8PV≤无因次突破时间≤1PV；
较均质岩心：0.6PV≤无因次突破时间<0.8PV；
非均质岩心：0PV<无因次突破时间<0.6PV。
同时电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线上峰值越低且出现峰值的次数越多，岩心的非均质程度越高。
该评价性实验，采用的是一定矿化度的地层水驱替岩心，根据其出液量的电导率值与注入PV数的关系，换算得出电导率的变化程度与注入PV数的关系，实现了在不伤害储层岩心，能够被继续利用，进行饱和油、水驱油等后续室内模拟实验等情况下，定量识别非均质多孔介质中水驱前缘均匀推进的程度、岩心内部孔隙结构以及整体的非均质程度，并设定了对岩心的非均质程度的评价标准。该实验过程成本低，耗时短，可操作性强；数据解释简单，能较为便捷地识别出岩心孔隙结构上的非均质程度，有利于后续岩心非均质程度的对比评定，使复杂的工作得以简化，可在矿场实际生产中对岩心非均质程度进行分析，也可用于对室内岩心非均质程度的评价。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，本发明并不局限于上述方式，在不脱离本发明原理的前提下，还能进一步改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种评价岩心非均质程度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对人造岩心进行抽真空，并充分饱和蒸馏水，确定其孔隙体积；
S2、配制地层水，并测定其电导率；
S3、使用准备好的地层水进行岩心驱替实验，间隔一段时间取样；
S4、用电导率仪测定产出液的电导率，根据岩心尾端产出液的电导率值，绘制出产出液的电导率与注入孔隙体积倍数（PV数）的关系曲线以及电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线；
S5、通过产出液电导率与注入孔隙体积倍数的关系曲线以及电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线，分析人造岩心在注入地层水突破点和完全饱和点的PV数，从而定量地分析出水驱前缘均匀推进的程度以及岩心整体的非均质程度；根据电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线的整体走势，分析出岩心内部孔隙结构的层间非均质程度。
2.根据权利要求1所述的一种评价岩心非均质程度的方法，其特征在于，所述步骤S1的具体内容是，用电子天平称量未饱和的岩心质量m1，对其进行抽真空至临界压力标准值-0.092MPa为止，充分饱和蒸馏水，称量饱和水后的岩心质量m2，确定其孔隙体积vp=（m2-m1）/ρ水。
3.根据权利要求1所述的一种评价岩心非均质程度的方法，其特征在于，所述步骤S2的具体内容是，用电子天平称量10L蒸馏水，加入50gNaCl、7gCaCl2·2H2O，搅拌均匀，配制地层水，用电导率仪测定其电导率值为9000μs/cm。
4.根据权利要求1所述的一种评价岩心非均质程度的方法，其特征在于，所述步骤S3的具体内容是，在中间容器中装满步骤2中配制的地层水，用管线依次连接好ISCO泵、中间容器和岩心，用ISCO泵以4mL/min的速度将地层水从岩心进口端注入，进行驱替，以30s的间隔时间，连续用小试管依次在岩心尾端进行接液，直至岩心中的蒸馏水被完全驱替出来为止，即注入量为3 倍孔隙体积。
5.根据权利要求1所述的一种评价岩心非均质程度的方法，其特征在于，所述步骤S4的具体内容是，用电导率仪测定每段时间间隔内产出液的电导率值，根据岩心尾端产出液的电导率值，绘制出产出液的电导率与注入孔隙体积倍数的关系曲线以及电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线。
6.根据权利要求1所述的一种评价岩心非均质程度的方法，其特征在于，所述电导率仪型号为DDS-11A数显电导率仪。
7.根据权利要求1所述的一种评价岩心非均质程度的方法，其特征在于，将突破点的PV数定义为无因次突破时间，将无因次突破时间作为评价人造岩心非均质程度的标准进行设定：
均质岩心：0.8PV≤无因次突破时间≤1PV；
较均质岩心：0.6PV≤无因次突破时间<0.8PV；
非均质岩心：0PV<无因次突破时间<0.6PV；
同时电导率的变化程度与注入PV数的关系曲线上峰值越低且出现峰值的次数越多，岩心的非均质性越高。
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