CN108007954A - 一种致密岩心束缚水环境建立的实验装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种致密岩心束缚水环境建立的实验装置及测试方法，实验装置包括有岩心夹持器、中间容器、滴定管和窄口干燥瓶，其中岩心夹持器的一端通过管路与中间容器相连接，岩心夹持器的另一端通过管路与滴定管相连接，滴定管的下端插设在窄口干燥瓶内。测试方法为：步骤一、选取实验岩心；步骤二、将岩心置于高温高压反应釜中；步骤三、获得岩心的含水饱和度数据；步骤四、利用测试前后岩心重量之差测定的束缚水饱和度，与核磁共振实验测定的进行对比，优化实验参数，检查实验的准确性。有益效果：能够获得最优谱系数，得到最优核磁束缚水饱和度，提高了核磁束缚水饱和度的计算精度。

Description

一种致密岩心束缚水环境建立的实验装置及测试方法

技术领域

本发明涉及一种致密岩心的实验装置及测试方法，特别涉及一种致密岩心束缚水环境建立的实验装置及测试方法。

背景技术

目前,束缚水饱和度是影响地层流体渗流的重要参数，在超低渗致密砂岩储层中，考虑其超低渗致密特殊的地层构造特点，即孔隙结构愈加复杂、渗流孔道分布更加杂乱无章，对束缚水饱和度的精确测定显得尤为重要。在实验室测定束缚水饱和度的同时，考虑实验前后岩心中水分的挥发以及空气中水分的影响，在减少了偶然误差的基础上再对比驱替实验和核磁共振实验，优化实验参数，得出最优解。

发明内容

本发明的目的是为了精确测定致密岩心束缚水饱和度而提供的一种致密岩心束缚水环境建立的实验装置及测试方法。

本发明提供的致密岩心束缚水环境建立的实验装置包括有岩心夹持器、中间容器、滴定管和窄口干燥瓶，其中岩心夹持器的一端通过管路与中间容器相连接，岩心夹持器的另一端通过管路与滴定管相连接，滴定管的下端插设在窄口干燥瓶内。

岩心夹持器为封闭不锈钢腔体，岩心夹持器还连接有第一高压驱替泵，中间容器内填充有氮气，中间容器为岩心夹持器内输送氮气，中间容器连接有第二高压驱替泵。

岩心夹持器与中间容器的连接管路上装配有压力表，岩心夹持器与滴定管的连接管路上装配有回压阀。

滴定管内填充有干燥剂。

本发明提供的致密岩心束缚水环境建立的测试方法，其具体方法如下所述：

步骤一、选取实验岩心，根据波意尔—马略特定律，利用氦气孔隙仪法和气测渗透率法分别测定岩心的孔隙度、渗透率数据；

步骤二、将岩心置于高温高压反应釜中，将岩心抽真空，利用压力差产生“虹吸”效果，将配置的地层水吸入所述反应釜中，岩心饱和地层水，从而保证整个过程中岩心不跟空气有接触，以达到密封效果，抽真空应保证维持至少6小时，抽真空后饱和地层水应保证维持至少8小时；

步骤三、饱和岩心称取湿重完毕，对岩心进行核磁共振标准T₂测试实验，获取核磁T₂谱分布，获得岩心的含水饱和度数据；

步骤四、将岩心置于岩心夹持器中，用氮气驱水直到不出水为止，再次称取岩心湿重，在实验的整个过程中充分利用了PVDC膜防止水分蒸发的作用，无论是驱替岩心中的饱和水地层水还是对岩心进行核磁共振标准T2测试，实验前后都用PVDC膜将岩心紧紧包裹住，一则避免实验进行中其他流体的污染进而改变岩心中的含氢物质分布，二则防止水分蒸发以减少实验误差，岩心夹持器的出口段设置有装有干燥剂的滴定管，利用滴定管窄口部分的特点加上干燥剂的干燥效果，减少驱出地层水的蒸发量，再根据称量前后干燥剂的重量差从而精确测定经过超低渗致密岩心的驱替水量，然后进行核磁共振标准T₂测试实验，获得驱替后的岩心含水饱和度数据，利用测试前后岩心重量之差测定的束缚水饱和度，与核磁共振实验测定的进行对比，优化实验参数，检查实验的准确性。

步骤三中采用SBVI方法确定不同驰豫时间内的束缚水所含比例，即驰豫时间的每一项都包含了束缚水的贡献，只是弛豫时间的大小不同，其对应的孔道中包含的束缚水的数也不一样，反演多块岩心的核磁弛豫回波数据，得到多块岩心的核磁共振横向弛豫时间T₂谱，采用几何平均值表征岩心的横向弛豫时间T₂分布，根据T₂谱，计算多块岩心的横向弛豫时间T₂的几何平均值，T₂的几何平均值按照如下公式进行计算：

式中，φ_cn为NMR累计孔隙度；

按岩心分析饱和度的倒数1/S_wi与几何平均数T₂作图用线型方程对数据点进行拟合得到该直线的斜率，针对拟合方程y＝ax+b，对同一组数据，将所得的多块岩心的横向弛豫时间T₂的几何平均值和多块岩心的束缚水饱和度数据进行拟合，按照束缚水饱和度与几何平均数T₂作图，得出a和b的值，按照如下公式进行计算：

式中，S_wi即为各个岩心T₂项的束缚水饱和度。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种超低渗致密储层岩心束缚水环境建立的实验装置及测试方法，能够获得最优谱系数，得到最优核磁束缚水饱和度，提高了核磁束缚水饱和度的计算精度。

附图说明

图1为本发明所述的实验装置整体结构示意图。

1、岩心夹持器 2、中间容器 3、滴定管 4、窄口干燥瓶 5、第一高压驱替泵 6、第二高压驱替泵 7、压力表 8、回压阀。

具体实施方式

请参阅图1所示：

本发明提供的致密岩心束缚水环境建立的实验装置包括有岩心夹持器1、中间容器2、滴定管3和窄口干燥瓶4，其中岩心夹持器1的一端通过管路与中间容器2相连接，岩心夹持器1的另一端通过管路与滴定管3相连接，滴定管3的下端插设在窄口干燥瓶4内。

岩心夹持器1为封闭不锈钢腔体，岩心夹持器1还连接有第一高压驱替泵5，中间容器2内填充有氮气，中间容器2为岩心夹持器1内输送氮气，中间容器2连接有第二高压驱替泵6。

岩心夹持器1与中间容器2的连接管路上装配有压力表7，岩心夹持器1与滴定管3的连接管路上装配有回压阀8。

滴定管3内填充有干燥剂。

本发明提供的致密岩心束缚水环境建立的测试方法，其具体方法如下所述：

步骤一、选取实验岩心，根据波意尔—马略特定律，利用氦气孔隙仪法和气测渗透率法分别测定岩心的孔隙度、渗透率数据；

步骤二、将岩心置于高温高压反应釜中，将岩心抽真空，利用压力差产生“虹吸”效果，将配置的地层水吸入所述反应釜中，岩心饱和地层水，从而保证整个过程中岩心不跟空气有接触，以达到密封效果，抽真空应保证维持至少6小时，抽真空后饱和地层水应保证维持至少8小时；

步骤三、饱和岩心称取湿重完毕，对岩心进行核磁共振标准T₂测试实验，获取核磁T₂谱分布，获得岩心的含水饱和度数据；

步骤四、将岩心置于岩心夹持器1中，用氮气驱水直到不出水为止，再次称取岩心湿重，在实验的整个过程中充分利用了PVDC膜防止水分蒸发的作用，无论是驱替岩心中的饱和水地层水还是对岩心进行核磁共振标准T₂测试，实验前后都用PVDC膜将岩心紧紧包裹住，一则避免实验进行中其他流体的污染进而改变岩心中的含氢物质分布，二则防止水分蒸发以减少实验误差，岩心夹持器1的出口段设置有装有干燥剂的滴定管3，利用滴定管3窄口部分的特点加上干燥剂的干燥效果，减少驱出地层水的蒸发量，再根据称量前后干燥剂的重量差从而精确测定经过超低渗致密岩心的驱替水量，然后进行核磁共振标准T₂测试实验，获得驱替后的岩心含水饱和度数据，利用测试前后岩心重量之差测定的束缚水饱和度，与核磁共振实验测定的进行对比，优化实验参数，检查实验的准确性。

步骤三中采用SBVI方法确定不同驰豫时间内的束缚水所含比例，即驰豫时间的每一项都包含了束缚水的贡献，只是弛豫时间的大小不同，其对应的孔道中包含的束缚水的数也不一样，反演多块岩心的核磁弛豫回波数据，得到多块岩心的核磁共振横向弛豫时间T₂谱，采用几何平均值表征岩心的横向弛豫时间T₂分布，根据T₂谱，计算多块岩心的横向弛豫时间T₂的几何平均值，T₂的几何平均值按照如下公式进行计算：

式中，φ_cn为NMR累计孔隙度；

按岩心分析饱和度的倒数1/S_wi与几何平均数T₂作图用线型方程对数据点进行拟合得到该直线的斜率，针对拟合方程y＝ax+b，对同一组数据，将所得的多块岩心的横向弛豫时间T₂的几何平均值和多块岩心的束缚水饱和度数据进行拟合，按照束缚水饱和度与几何平均数T₂作图，得出a和b的值，按照如下公式进行计算：

式中，S_wi即为各个岩心T₂项的束缚水饱和度。

Claims (6)

1.一种致密岩心束缚水环境建立的实验装置，其特征在于：包括有岩心夹持器、中间容器、滴定管和窄口干燥瓶，其中岩心夹持器的一端通过管路与中间容器相连接，岩心夹持器的另一端通过管路与滴定管相连接，滴定管的下端插设在窄口干燥瓶内。

2.根据权利要求1所述的一种致密岩心束缚水环境建立的实验装置，其特征在于：所述的岩心夹持器为封闭不锈钢腔体，岩心夹持器还连接有第一高压驱替泵，中间容器内填充有氮气，中间容器为岩心夹持器内输送氮气，中间容器连接有第二高压驱替泵。

3.根据权利要求1所述的一种致密岩心束缚水环境建立的实验装置，其特征在于：所述的岩心夹持器与中间容器的连接管路上装配有压力表，岩心夹持器与滴定管的连接管路上装配有回压阀。

4.根据权利要求1所述的一种致密岩心束缚水环境建立的实验装置，其特征在于：所述的滴定管内填充有干燥剂。

5.一种致密岩心束缚水环境建立的测试方法，其特征在于：其具体方法如下所述：

步骤一、选取实验岩心，根据波意尔—马略特定律，利用氦气孔隙仪法和气测渗透率法分别测定岩心的孔隙度、渗透率数据；

步骤二、将岩心置于高温高压反应釜中，将岩心抽真空，利用压力差产生“虹吸”效果，将配置的地层水吸入所述反应釜中，岩心饱和地层水，从而保证整个过程中岩心不跟空气有接触，以达到密封效果，抽真空应保证维持至少6小时，抽真空后饱和地层水应保证维持至少8小时；

步骤三、饱和岩心称取湿重完毕，对岩心进行核磁共振标准T₂测试实验，获取核磁T₂谱分布，获得岩心的含水饱和度数据；

步骤四、将岩心置于岩心夹持器中，用氮气驱水直到不出水为止，再次称取岩心湿重，在实验的整个过程中充分利用了PVDC膜防止水分蒸发的作用，无论是驱替岩心中的饱和水地层水还是对岩心进行核磁共振标准T₂测试，实验前后都用PVDC膜将岩心紧紧包裹住，一则避免实验进行中其他流体的污染进而改变岩心中的含氢物质分布，二则防止水分蒸发以减少实验误差，岩心夹持器的出口段设置有装有干燥剂的滴定管，利用滴定管窄口部分的特点加上干燥剂的干燥效果，减少驱出地层水的蒸发量，再根据称量前后干燥剂的重量差从而精确测定经过超低渗致密岩心的驱替水量，然后进行核磁共振标准T₂测试实验，获得驱替后的岩心含水饱和度数据，利用测试前后岩心重量之差测定的束缚水饱和度，与核磁共振实验测定的进行对比，优化实验参数，检查实验的准确性。

6.根据权利要求5所述的一种致密岩心束缚水环境建立的测试方法，其特征在于：所述的步骤三中采用SBVI方法确定不同驰豫时间内的束缚水所含比例，即驰豫时间的每一项都包含了束缚水的贡献，只是弛豫时间的大小不同，其对应的孔道中包含的束缚水的数也不一样，反演多块岩心的核磁弛豫回波数据，得到多块岩心的核磁共振横向弛豫时间T₂谱，采用几何平均值表征岩心的横向弛豫时间T₂分布，根据T₂谱，计算多块岩心的横向弛豫时间T₂的几何平均值，T₂的几何平均值按照如下公式进行计算：

式中，φ_cn为NMR累计孔隙度；

按岩心分析饱和度的倒数1/S_wi与几何平均数T₂作图用线型方程对数据点进行拟合得到该直线的斜率，针对拟合方程y＝ax+b，对同一组数据，将所得的多块岩心的横向弛豫时间T₂的几何平均值和多块岩心的束缚水饱和度数据进行拟合，按照束缚水饱和度与几何平均数T₂作图，得出a和b的值，按照如下公式进行计算：

<mrow> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msub> <mi>aT</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>+</mo> <mi>b</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

式中，S_wi即为各个岩心T₂项的束缚水饱和度。