CN109856031B

CN109856031B - 一种联合对比表征孔喉大小的方法

Info

Publication number: CN109856031B
Application number: CN201910126633.XA
Authority: CN
Inventors: 朱玉双; 刘林玉; 李红; 徐永强
Original assignee: Northwestern University
Current assignee: Northwestern University
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2039-02-20
Also published as: CN109856031A

Abstract

本发明公开了一种联合对比表征孔喉大小的方法，首先将不同表征孔喉大小的测试方法的孔喉体积数据均转换为孔容，不同表征孔喉大小的测试方法包括高压压汞法、恒速压汞法、核磁共振法及气体吸附法；若其他方法的数据点分布超出高压压汞法数据点分布，则推算高压压汞法的数据点排列方式并增加数据点；然后将恒速压汞法、核磁共振法及气体吸附法的数据点均转换为高压压汞法的孔喉半径分布点；最后将不同方法转换后的数据形成孔喉半径的体积分布曲线进行联合对比表征孔喉大小。本发明简单易操作，纠正了前人对多方法联合表征孔喉特征中的误区，解决了联合表征中的一些问题。

Description

一种联合对比表征孔喉大小的方法

技术领域

本发明涉及孔喉表征领域，具体涉及一种联合对比表征孔喉大小的方法。

背景技术

孔喉大小分布是储层孔喉结构特征分析中的重要内容，尤其是致密储层具有多尺度孔喉发育的特征，即微米级到纳米级的孔喉均有发育，而根据单一的测试方法难以准确表征孔喉的大小分布，因此往往需要进行多种方法联合表征。目前表征孔喉大小分布的常用测试方法有高压压汞、恒速压汞、核磁共振、气体吸附等，不同方法的测试原理及测试结果不同，前人在在论述孔喉大小分布特征时会绘制孔喉大小分布图，它反映了不同孔喉大小区间内的孔喉体积分布，学者们为了使图表更为清晰美观、便于对比分析往往将孔喉半径分布图做成曲线图，横坐标数值往往取各个区间的中值，若同一块样品横坐标数据点分布不一致则孔喉大小区间分布不同，因此在进行多方法联合表征或对比分析孔喉大小分布特征时，各个曲线图中的横坐标数据点分布必须一致，只有这样进行对比分析才有意义。而很多学者在进行多方法联合表征孔喉大小时往往会忽略数据点分布的问题。

发明内容

本发明提出一种联合对比表征孔喉大小的方法，以克服现有技术的缺陷，本发明可将不同测试结果的孔喉大小数据点进行合理转换，在此基础上进行对比分析孔喉大小分布特征，简单易操作，纠正了前人对多方法联合表征孔喉特征中的误区，解决了联合表征中的一些问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种联合对比表征孔喉大小的方法，包括以下步骤：

(1)数据准备：将不同表征孔喉大小的测试方法的孔喉体积数据均转换为孔容，所述不同表征孔喉大小的测试方法包括高压压汞法、恒速压汞法、核磁共振法及气体吸附法；

(2)增加数据点：若恒速压汞法、核磁共振法及气体吸附法的数据点分布超出高压压汞法数据点分布，则推算高压压汞法的数据点排列方式并增加数据点；

(3)数据点转换：将恒速压汞法、核磁共振法及气体吸附法的数据点均转换为高压压汞法的孔喉半径分布点；

(4)成图表征：将不同方法转换后的数据形成孔喉半径的体积分布曲线进行联合对比表征孔喉大小。

进一步地，步骤(1)中孔容计算公式如下所示：

式中：C—孔容；V—样品体积；

—孔隙度；S—进汞饱和度或孔隙分量；M—样品质量。

进一步地，步骤(1)中所准备数据包括高压压汞法、恒速压汞法、核磁共振法及气体吸附法测得的孔喉半径及累积孔隙分量数据，具体为：确定高压压汞法共m个数据点，R_i表示孔喉半径由大到小排列中第i个数据点的孔喉半径值，S_i表示第i个数据点的累积孔隙分量，即累积进汞饱和度，i＝1,2,…,m；确定其他方法共n个数据点，r_j表示孔喉半径由大到小排列中第j个数据点的孔喉半径值，P_j表示第j个数据点的累积孔隙分量，j＝1,2,…,n。

进一步地，步骤(1)中通过恒速压汞法能够得到孔喉半径与累积进汞饱和度数据，通过核磁共振法能够得到孔喉半径与累积孔隙分量数据，通过气体吸附法能够得到孔喉半径与累积孔容数据；其中累积进汞饱和度、累积孔隙分量、累积孔容的意义一致，均反映了样品中连通孔喉体积的累积，即能够确定恒速压汞法、核磁共振法及气体吸附法的孔喉半径大小r_j及其累积孔隙分量P_j数据分布。

进一步地，步骤(2)中判断是否需要增加数据点时，若其他方法的孔喉半径分布超出高压压汞法的孔喉半径分布，即r₁>R₁或r_n<R_m，则需增加高压压汞法数据点；若R₁≥r_i≥R_m，则无需增加数据点。

进一步地，步骤(2)中推算高压压汞法的数据点排列方式并增加数据具体为：在Excel中将原始高压压汞孔喉半径R_i与数据点排列序号i进行数据拟合得到公式R_i＝a·e^b ^·i，其中i＝1,2,…,m，根据此公式逐一推算大于R₁或小于R_m的数据点，如令i＝m+1代入公式即能够推算出小于R_m的第1个点，令i＝0代入公式即能够推算出大于R₁的第1个点。(具体操作可参照图2，在Excel中只需将一列高压压汞孔喉半径数据进行曲线拟合(横坐标自动默认为数据点序号1,2…；纵坐标为孔喉半径值)，据此可得指数形式拟合公式(各类测试方法的孔喉半径数据均是以指数形式分布，但不同方法所得公式R_i＝a·e^b·i中的a、b值不同)，增加数据点则根据需要逐一推算(最终要求高压压汞孔喉半径分布宽于或等于其他方法的孔喉半径分布即可，如要求5中“若R₁≥r_i≥R_m，则无需增加数据点”)。例如若需推算小于R_m的值，则令i＝m+1代入公式即能够推算出小于R_m的第1个点，令i＝m+2代入公式即能够推算出小于R_m的第2个点，…，直到推算的孔喉半径值小于或等于r_n为止。若需推算大于R₁的值，则令i＝1-1＝0代入公式即能够推算出大于R₁的第1个点，令i＝1-2＝-1代入公式即能够推算出大于R₁的第2个点，…，直到推算的孔喉半径值大于或等于r₁为止)。

进一步地，步骤(3)中将恒速压汞法、核磁共振法及气体吸附法的数据点转换为高压压汞法的孔喉半径分布点时，包括以下步骤：

(3.1)经过步骤(1)、步骤(2)后的高压压汞法数据点，只需选取孔喉半径分布在r₁与r_n范围内的点用于其他方法进行数据点转换即可，即参与数据点转换的高压压汞孔喉半径R_i要求r₁≥R_i≥r_n；

(3.2)运用插值法计算高压压汞孔喉半径分布数据点下的累积孔隙分量，首先判断R_i在其他方法孔喉半径分布点上所处的位置，若R_i＝r_j，则R_i所对应的累积孔隙分量Q_i＝P_j；若R_i值的大小在r_j与r_j+1之间，根据线性插值法逐一计算

以此类推求得高压压汞孔喉半径分布数据点下的累积孔隙分量分布数据。

进一步地，步骤(4)中联合对比表征孔喉大小具体为：不同样品、不同方法的数据经过步骤(1)(2)(3)后得到新的孔喉半径与累积孔隙分量数据；孔喉半径中值取前后孔喉半径的平均值，孔隙增量取前后累积孔隙分量的差值，得到不同样品、不同方法的孔喉半径中值及其孔隙增量分布数据，以孔喉半径中值为横坐标，孔隙增量为纵坐标分别形成曲线图，进行联合对比分析。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

前人在利用多方法联合对比表征孔喉大小时往往忽略数据点分布的问题，即将不同样品、不同方法的孔喉大小按各自原有的数据点分布成图进行对比分析，而这样的分析是无意义的。本发明通过转换数据点的方法纠正了前人研究中的这一误区，并解决了数据点转换过程中存在的问题，得到的表征结果最为合理准确，为多方法、多尺度联合对比分析孔喉大小提供了一种切实可行的方法。

附图说明

图1为流程图；

图2为孔喉半径与序号的曲线拟合图；

图3为恒速压汞数据点转换前曲线形态图；

图4为恒速压汞数据点转换后曲线形态图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细描述：

一种联合对比表征孔喉大小的方法，包括以下步骤：

(1)数据准备。在各类方法中表征孔喉大小的原始数据分为两列，一列为孔喉大小数据，另一列为孔喉体积分布数据，其中不同方法所测得的孔喉体积分布数据有些差异，高压压汞、恒速压汞的为进汞量，核磁共振为孔隙分量，气体吸附为孔容(单位样品质量的孔隙容积，cm³/g)，其基本意义一致，但单位不同。气体吸附测试中需将样品研磨成细粒状，往往只测量其质量，而其他几种方法则可根据样品的质量、体积等将数据转换为孔容，因此在联合表征孔喉大小时若加入气体吸附测试，则建议将其他方法的纵坐标数据都转换为孔容，在测试中需准确测量样品的质量、体积等信息。孔容的算法如下式：

式中：C—孔容，cm³/g；V—样品体积，cm³；

—孔隙度，％；S—进汞饱和度或孔隙分量，％；M—样品质量，g因各类方法的孔喉体积分布数据基本意义一致，故本次论述中统一将其称为孔隙分量。

准备数据有高压压汞、恒速压汞法、核磁共振法及气体吸附法测得的孔喉半径及累积孔隙分量数据。确定高压压汞共m个数据点，R_i表示孔喉半径由大到小排列中第i个数据点的孔喉半径值，S_i表示第i个数据点的累积孔隙分量(累积进汞饱和度)，i＝1,2,…,m。通过恒速压汞法可得喉道大小与累积进汞饱和度数据，通过核磁共振法可得到转换孔喉半径与累积孔隙分量数据，通过气体吸附法可得到孔喉半径与累积孔容数据。其中累积进汞饱和度、累积孔隙分量、累积孔容的意义基本一致，均反映了样品中连通孔喉体积的累积，即各类方法均可形成孔喉半径与累积孔隙分量数据。确定某一方法共n个数据点，r_j表示孔喉半径由大到小排列中第j个数据点的孔喉半径值，P_j表示第j个数据点的累积孔隙分量，j＝1,2,…,n。(累积孔隙分量与孔喉半径一一对应，数据点的排列只是按孔喉半径值由大到小排列)。

表1孔喉半径与累积孔隙分量分布数据表

其他方法孔喉半径/μm

r1

r2

r3

…

rj

…

rn

累积孔隙分量

P1

P2

P3

…

Pj

…

Pn

(2)增加数据点的方法。在Excel中将原始高压压汞孔喉半径R_i与数据点排列序号i进行数据拟合得到公式R_i＝a·e^b·i，其中i＝1,2,…,m，根据此公式逐一推算大于R₁或小于R_m的数据点，如令i＝m+1代入公式即能够推算出小于R_m的第1个点，令i＝0代入公式即能够推算出大于R₁的第1个点。(具体操作可参照图2，在Excel中只需将一列高压压汞孔喉半径数据进行曲线拟合(横坐标自动默认为数据点序号1,2…；纵坐标为孔喉半径值)，据此可得指数形式拟合公式(各类测试方法的孔喉半径数据均是以指数形式分布，但不同方法所得公式R_i＝a·e^b·i中的a、b值不同)，增加数据点则根据需要逐一推算(最终要求高压压汞孔喉半径分布宽于或等于其他方法的孔喉半径分布即可，如要求5中“若R₁≥r_i≥R_m，则无需增加数据点”)。例如若需推算小于R_m的值，则令i＝m+1代入公式即能够推算出小于R_m的第1个点，令i＝m+2代入公式即能够推算出小于R_m的第2个点，…，直到推算的孔喉半径值小于或等于r_n为止。若需推算大于R₁的值，则令i＝1-1＝0代入公式即能够推算出大于R₁的第1个点，令i＝1-2＝-1代入公式即能够推算出大于R₁的第2个点，…，直到推算的孔喉半径值大于或等于r₁为止)。

(3)数据点的转换。在各类表征孔喉大小的测试手段中，高压压汞是做常用的测试方法，且其测得的孔喉大小分布范围较宽，因此将其他方法的数据点都转换为高压压汞孔喉半径分布点。具体转换方法如下：

①确定经过增加数据点后的高压压汞孔喉半径共m个数据点，R_i表示孔喉半径由大到小排列中第i个数据点的孔喉半径值，i＝1,2,…,m；参与数据点转换的高压压汞孔喉半径R_i要求r₁≥R_i≥r_n；

②运用插值法计算高压压汞孔喉半径分布数据点下的累积孔隙分量。首先判断R_i在其他方法孔喉半径分布点上所处的位置，若R_i＝r_j，则R_i所对应的累积孔隙分量Q_i＝P_j；若R_i值的大小在r_j与r_j+1之间，根据线性插值法逐一计算

(4)联合对比表征孔喉大小。不同样品、不同方法的数据经过步骤(1)(2)(3)后得到新的孔喉半径与累积孔隙分量数据；

表2转换后孔喉半径与累积孔隙分量分布数据表

孔喉半径/μm

R1

R2

R3

…

Ri

…

Rm

累积孔隙分量

Q1

Q2

Q3

…

Qi

…

Qm

孔喉半径中值取前后孔喉半径的平均值，孔隙增量取前后累积孔隙分量的差值，并得到不同样品、不同方法的孔喉半径中值及其孔隙增量分布数据；

表3孔喉半径中值与孔隙增量分布数据表

按研究需求可将将不同样品、不同方法的数据，以孔喉半径中值为横坐标，孔隙增量为纵坐标分别形成曲线图，进行联合对比分析。

下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步详细描述：

(1)增加数据点方法

表4某一样品的孔喉半径分布数据表：

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											孔喉半径/μm	44.7216	31.2392	23.1145	18.6433	16.0455	13.4250	11.3885	9.2119	7.4518	6.0074
序号	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
											孔喉半径/μm	4.8078	3.9165	3.1606	2.4810	2.0203	1.6534	1.3387	1.0764	0.8552	0.6915
序号	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
											孔喉半径/μm	0.5512	0.4426	0.3605	0.2896	0.2301	0.1865	0.1505	0.1209	0.0985	0.0801
序号	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40
											孔喉半径/μm	0.0637	0.0508	0.0411	0.0332	0.0267	0.0214	0.0173	0.0139	0.0112	0.0091
序号	41	42	43	44	45
											孔喉半径/μm	0.0076	0.0069	0.0059	0.0048	0.0039

在Excel中将表中45对数据进行曲线拟合形成孔喉半径与序号的关系式(图2)，得到公式：y＝48.434e^-0.2128x。

根据此式推算数据点，直到推算孔喉半径达到气体吸附的探测下限为止。

表5推算孔喉半径分布数据表

序号	46	47	48	49	50	51	52	53	54	55
											孔喉半径/μm	0.00272	0.0022	0.00177	0.00143	0.00116	0.00094	0.00076	0.00061	0.00049	0.0004
序号	56	57	58	59
											孔喉半径/μm	0.00032	0.00026	0.00021	0.00017

(2)以鄂尔多斯盆地某一样品的高压压汞与恒速压汞为例说明数据点转换方法，表6和表7分别为高压压汞测试数据表及恒速压汞测试数据表，表8为恒速压汞喉道半径数据点转换成高压压汞数据点后的数据表。

表6高压压汞测试数据表

表7恒速压汞测试数据表

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											压力/MPa	0.0899	0.1103	0.1308	0.1512	0.1716	0.1921	0.2329	0.2534	0.2945	0.3354
半径/μm	8.1738	6.6608	5.6192	4.8607	4.2825	3.8264	3.1558	2.9002	2.4961	2.1914
											进汞饱和度/％	0	0.9940	1.5914	2.1875	2.6532	2.9441	3.3889	3.6300	3.9768	4.1547
半径中值/μm		7.4173	6.1400	5.2399	4.5716	4.0544	3.4911	3.0280	2.6981	2.3437
											进汞增量/％		0.9940	0.5973	0.5962	0.4656	0.2909	0.4447	0.2411	0.3468	0.1779
序号	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
											压力/MPa	0.3966	0.4582	0.5198	0.6019	0.7043	0.8069	0.9304	1.0739	1.2584	1.4424
半径/μm	1.8530	1.6040	1.4141	1.2212	1.0436	0.9109	0.7900	0.6844	0.5841	0.5096
											进汞饱和度/％	4.3927	4.6565	5.0457	5.4347	6.5916	9.4031	17.5039	24.6815	31.5482	36.2330
半径中值/μm	2.0222	1.7285	1.5090	1.3176	1.1324	0.9772	0.8504	0.7372	0.6342	0.5468
											进汞增量/％	0.2380	0.2638	0.3892	0.3890	1.1569	2.8116	8.1008	7.1776	6.8667	4.6849
序号	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
											压力/MPa	1.6678	1.9338	2.2412	2.5899	2.9795	3.4513	3.9859	4.6236	5.3447	6.1684
半径/μm	0.4407	0.3801	0.3279	0.2838	0.2467	0.2130	0.1844	0.1590	0.1375	0.1192
											进汞饱和度/％	40.6841	44.9390	49.0026	52.9152	56.3622	59.9191	62.8726	65.3748	67.6608	69.8776
半径中值/μm	0.4751	0.4104	0.3540	0.3059	0.2652	0.2298	0.1987	0.1717	0.1482	0.1283
											进汞增量/％	4.4511	4.2549	4.0636	3.9127	3.4470	3.5569	2.9535	2.5023	2.2859	2.2168

表8恒速压汞喉道半径数据点转换成高压压汞数据点后的数据表

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											半径/μm	208.6801	53.7211	35.7296	26.7517	19.4644	17.8226	14.2623	12.5859	10.1868	8.2293
进汞饱和度/％	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
											半径中值/μm		131.2006	44.7254	31.2407	23.1080	18.6435	16.0424	13.4241	11.3864	9.2081
进汞增量/％		0	0	0	0	0	0	0	0	0
											序号	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
半径/μm	6.6694	5.3413	4.2738	3.5580	2.7732	2.2313	1.8316	1.4565	1.1893	0.9401
											进汞饱和度/％	0.9908	1.8121	2.6602	3.0920	3.7501	4.1368	4.4139	4.9539	5.5248	8.2026
半径中值/μm	7.4494	6.0054	4.8076	3.9159	3.1656	2.5023	2.0315	1.6441	1.3229	1.0647
											进汞增量/％	0.9908	0.8213	0.8482	0.4318	0.6580	0.3867	0.2772	0.5400	0.5709	2.6778
序号	21	22	23	24	25	26	27	28	29
											半径/μm	0.7717	0.6137	0.4896	0.3978	0.3250	0.2546	0.2059	0.1670	0.1337
进汞饱和度/％	18.6974	29.5296	37.3662	43.6216	49.3136	55.6421	60.8064	64.6536	68.1106
											半径中值/μm	0.8559	0.6927	0.5516	0.4437	0.3614	0.2898	0.2303	0.1864	0.1503
进汞增量/％	10.4948	10.8322	7.8366	6.2554	5.6920	6.3284	5.1643	3.8472	3.4570

由根据表6中的半径中值与进汞增量形成图3、图4中高压压汞孔喉半径分布图，根据表7中的半径中值与进汞增量形成图3中数据点转换前恒速压汞孔喉半径分布图，根据表8中的半径中值与进汞增量形成图4中数据点转换后恒速压汞孔喉半径分布图。

Claims

1.一种联合对比表征孔喉大小的方法，其特征在于，包括以下步骤：

其中，孔容计算公式如下所示：

式中：C—孔容；V—样品体积；

—孔隙度；S—进汞饱和度或孔隙分量；M—样品质量；

所准备数据包括高压压汞法、恒速压汞法、核磁共振法及气体吸附法测得的孔喉半径及累积孔隙分量数据，具体为：确定高压压汞法共m个数据点，R_i表示孔喉半径由大到小排列中第i个数据点的孔喉半径值，S_i表示第i个数据点的累积孔隙分量，即累积进汞饱和度，i＝1,2,…,m；确定其他方法共n个数据点，r_j表示孔喉半径由大到小排列中第j个数据点的孔喉半径值，P_j表示第j个数据点的累积孔隙分量，j＝1,2,…,n；

通过恒速压汞法能够得到孔喉半径与累积进汞饱和度数据，通过核磁共振法能够得到孔喉半径与累积孔隙分量数据，通过气体吸附法能够得到孔喉半径与累积孔容数据；其中累积进汞饱和度、累积孔隙分量、累积孔容的意义一致，均反映了样品中连通孔喉体积的累积，即能够确定恒速压汞法、核磁共振法及气体吸附法的孔喉半径大小r_j及其累积孔隙分量P_j数据分布；

(2)增加数据点：若其他方法的数据点分布超出高压压汞法数据点分布，则推算高压压汞法的数据点排列方式并增加数据点；

其中，判断是否需要增加数据点时，若其他方法的孔喉半径分布超出高压压汞法的孔喉半径分布，即r₁>R₁或r_n<R_m，则需增加高压压汞法数据点；若R₁≥r_i≥R_m，则无需增加数据点；

推算高压压汞法的数据点排列方式并增加数据具体为：在Excel中将原始高压压汞孔喉半径R_i与数据点排列序号i进行数据拟合得到公式R_i＝a·e^b·i，其中i＝1,2,…,m，根据此公式逐一推算大于R₁或小于R_m的数据点；

将恒速压汞法、核磁共振法及气体吸附法的数据点转换为高压压汞法的孔喉半径分布点时，包括以下步骤：

以此类推求得高压压汞孔喉半径分布数据点下的累积孔隙分量分布数据；

(4)成图表征：将不同方法转换后的数据形成孔喉半径的体积分布曲线进行联合对比表征孔喉大小；

联合对比表征孔喉大小具体为：不同样品、不同方法的数据经过步骤(1)(2)(3)后得到新的孔喉半径与累积孔隙分量数据；孔喉半径中值取前后孔喉半径的平均值，孔隙增量取前后累积孔隙分量的差值，得到不同样品、不同方法的孔喉半径中值及其孔隙增量分布数据，以孔喉半径中值为横坐标，孔隙增量为纵坐标分别形成曲线图，进行联合对比分析。