CN110470584A - 一种评价渗吸和水锁综合效应的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种评价渗吸和水锁综合效应的方法，准备致密砂岩样品；采用三种方式对所述致密砂岩微观孔隙结构特征进行研究；研究所述致密砂岩渗吸和离心返排过程中孔隙内的流体变化情况；建立了束缚水饱和度与渗透率损害率之间的关系，得到渗吸和水锁的综合效应；利用三种技术方法，分析储层比表面、孔径、喉道等特征，全面描述孔隙喉道状况，通过离心手段得到离心状态下的束缚水饱和度，然后通过资料分析束缚水饱和度与渗透率损害率之间的关系，从而对水锁程度进行评价；以离心法模拟矿场压裂返排过程，从而得到水锁状况下的流体分布情况，以微观孔隙结构为连接点，分析渗吸和水锁综合影响因素。
Description
技术领域
本发明涉及水力压裂的技术领域，具体为一种评价渗吸和水锁综合效应的方法。
背景技术
目前我国原油多处于致密油储层中，对致密油储层开采原油时，工作人员通常会使用压裂液对储层进行压裂实现原油的开采。工作人员往往会在压裂液中加入表面活性剂以提高致密油储层的动用程度，表面活性剂加入压裂液中可以提高储层原油的相对渗透率，从而增加原油产量，提高致密油储层的动用程度；以页岩气为代表的非常规储层具有致密的特征，其开发需要进行大规模水力压裂，大量的水注入地层，因此，评价储层岩石自发渗吸规律是非常规油气开发研究的关键问题之一，这主要有以下几方面的原因：首先，由于致密储层的孔喉细小，喉道分布多处于微纳米级别，毛细管力引起的自发渗吸现象比常规储层更为明显，对储层产生的影响更大；其次，此类储层的吸水能力取决于岩性、地层以及人工注入的液体类型，需要进行大批量的自吸实验研究致密储层与人工注入液体的相互作用；最后，此类储层的非均质性较强，尤其是在页岩气钻井过程中，需要对不同地层或同一地层不同位置的页岩进行多次取样评价；致密气储层矿场开发过程中大量的压裂液被注入地层，由于致密储层孔喉细小，毛管力作用极强，压裂液在储层中发生渗吸与水锁现象。然而现场数据表明，部分低返排率井的产能并未受到严重影响，甚至出现返排率越低的井其产能越高的情况。
目前来看，诸多学者将微观孔隙结构与渗吸和微观孔隙结构与水锁效应分开研究较多，从渗吸规律到渗吸模型，从水锁效应到水锁伤害的解除，多研究两者各自的机理及影响因素，但缺少将压裂过程中的渗吸、水锁作为有效的整体进行研究，也没有深入分析渗吸和水锁联合效应对孔隙内流体分布的影响。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的
本发明实施例提供一种评价渗吸和水锁综合效应的方法，包括以下步骤：
S1：准备致密砂岩样品；
S2：采用三种方式对所述致密砂岩微观空隙结构特征进行研究；
S3：研究所述致密砂岩渗吸和离心返排过程中孔隙内的流体变化情况；
S4：建立束缚水饱和度与渗透率损害率之间的关系，得到渗吸和水锁的综合效应。
作为本技术方案的进一步优选的：在S2中三种方式分别为：对密砂岩样品进行二维层面扫描建立致密砂岩孔隙结构二维平面模型、对密砂岩样品进行三维层面扫描建立致密砂岩孔隙结构的三维图像模型和对密砂岩样品采用核磁共振获取微孔体积及微孔大小分布情况数据。
作为本技术方案的进一步优选的：所述二维层面扫描建立致密砂岩孔隙结构二维平面模型采用电子显微镜和激光共聚焦显微镜对致密砂岩样品进行采集二维平面模型数据，并依据采集的数据建立致密砂岩样品的二维平面模型，所述三维层面扫描建立致密砂岩孔隙结构的三维图像模型采用聚焦离子显微镜和微纳米CT扫描仪对致密砂岩样品进行采集三维模型数据，并依据采集的数据建立三维模型，所述对密砂岩样品采用核磁共振获取微孔体积及微孔大小分布情况数据采用核磁共振对致密砂岩样品进行获得致密气储层孔隙结构数据。
作为本技术方案的进一步优选的：在S3中，
使用离心法模拟返排过程，测出不同时间的T2谱；在压裂时，记录返排的液量统计压裂的返排时间与液量间的关系，根据以下方法计算破裂体积数据：
第一种方法：通过离心返排后的质量变化除以压裂液的密度进行获取，对应公式为：
其中V-破裂体积，cm3；
△m-离心返排前后的质量变化，g；
ρ-压裂液的密度，cm3/g；
第二种方法：根据饱和岩样与干岩样的重量差获取体积差，然后根据体积差与核磁共振图谱的面积获取两者之间的关联系数，然后通过这一系数与核磁共振图谱的面积联系起来，进而得到破裂体积的变化；
V1＝(m2-m1)ρ
V2＝c(S1-S2)
其中V1-饱和样与干岩样所含压裂液的体积差，cm3；
V2-破裂体积，cm3；
m1-干岩样的质量，g；
m2-饱和岩样的质量，g；
ρ-压裂液的密度，cm3/g；
S1-饱和样品核磁共振曲线所包面积，ms·信号幅度；
S2-所求岩样核磁共振曲线所包面积，ms·信号幅度；
c-转换系数。
作为本技术方案的进一步优选的：S4包括S41；
S41：建立了致密气储层束缚水饱和度与渗透率损害率之间的函数关系式，得到储层的渗透率损害率，评价水锁伤害程度。
作为本技术方案的进一步优选的：S4还包括S42；
S42：通过离心手段得到离心状态下的束缚水饱和度。
作为本技术方案的进一步优选的：S2包括S21；
S21：根据渗吸量百分比，将岩心分为低渗吸、中等渗吸和高渗吸三种类型，类型不同，微观孔隙的填充顺序不同。
作为本技术方案的进一步优选的：S2还包括S22，
S22：将所述致密砂岩的储层孔隙以孔隙形态及孔隙大小分类，并将喉道与孔隙分离开来，对孔隙特征参数进行分析对比。
作为本技术方案的进一步优选的：所述孔隙特征参数包括表面积和微分孔体积，含气孔隙喉道对应的毛管力分布区间为Pg1-Pg2，含水孔隙喉道对应的最小毛管力为Pw1，大孔道为含气饱和度≥45％的孔隙喉道，中孔道为含气饱和度为30％-45％的孔隙喉道，小孔道为含气饱和度≤30％的孔隙喉道。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：利用三种技术方法，分析储层比表面、孔径、喉道等特征，全面描述孔隙喉道状况，通过离心手段得到离心状态下的束缚水饱和度，然后通过资料分析束缚水饱和度与渗透率损害率之间的关系，从而对水锁程度进行评价；以离心法模拟矿场压裂返排过程，从而得到水锁状况下的流体分布情况，以微观孔隙结构为连接点，分析渗吸和水锁综合影响因素。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
如图1所示一种评价渗吸和水锁综合效应的方法，包括以下步骤：
S1：准备致密砂岩样品；
S2：采用三种方式对所述致密砂岩微观空隙结构特征进行研究；
S3：研究所述致密砂岩渗吸和离心返排过程中孔隙内的流体变化情况；
S4：建立束缚水饱和度与渗透率损害率之间的关系，得到渗吸和水锁的综合效应。
作为本技术方案的进一步优选的：在S2中三种方式分别为：对密砂岩样品进行二维层面扫描建立致密砂岩孔隙结构二维平面模型、对密砂岩样品进行三维层面扫描建立致密砂岩孔隙结构的三维图像模型和对密砂岩样品采用核磁共振获取微孔体积及微孔大小分布情况数据。
具体的，所述二维层面扫描建立致密砂岩孔隙结构二维平面模型采用电子显微镜和激光共聚焦显微镜对致密砂岩样品进行采集二维平面模型数据，并依据采集的数据建立致密砂岩样品的二维平面模型，所述三维层面扫描建立致密砂岩孔隙结构的三维图像模型采用聚焦离子显微镜和微纳米CT扫描仪对致密砂岩样品进行采集三维模型数据，并依据采集的数据建立三维模型，所述对密砂岩样品采用核磁共振获取微孔体积及微孔大小分布情况数据采用核磁共振对致密砂岩样品进行获得致密气储层孔隙结构数据。
具体的，在S3中，
使用离心法模拟返排过程，测出不同时间的T2谱；在压裂时，记录返排的液量统计压裂的返排时间与液量间的关系，根据以下方法计算破裂体积数据：
第一种方法：通过离心返排后的质量变化除以压裂液的密度进行获取，对应公式为：
其中V-破裂体积，cm3；
△m-离心返排前后的质量变化，g；
ρ-压裂液的密度，cm3/g；
第二种方法：根据饱和岩样与干岩样的重量差获取体积差，然后根据体积差与核磁共振图谱的面积获取两者之间的关联系数，然后通过这一系数与核磁共振图谱的面积联系起来，进而得到破裂体积的变化；
V1＝(m2-m1)ρ
V2＝c(S1-S2)
其中V1-饱和样与干岩样所含压裂液的体积差，cm3；
V2-破裂体积，cm3；
m1-干岩样的质量，g；
m2-饱和岩样的质量，g；
ρ-压裂液的密度，cm3/g；
S1-饱和样品核磁共振曲线所包面积，ms·信号幅度；
S2-所求岩样核磁共振曲线所包面积，ms·信号幅度；
c-转换系数。
具体的，S4包括S41；
S41：建立了致密气储层束缚水饱和度与渗透率损害率之间的函数关系式，得到储层的渗透率损害率，评价水锁伤害程度。
具体的，S4还包括S42；
S42：通过离心手段得到离心状态下的束缚水饱和度。
具体的，S2包括S21；
S21：根据渗吸量百分比，将岩心分为低渗吸、中等渗吸和高渗吸三种类型，类型不同，微观孔隙的填充顺序不同。
具体的，S2还包括S22，
S22：将所述致密砂岩的储层孔隙以孔隙形态及孔隙大小分类，并将喉道与孔隙分离开来，对孔隙特征参数进行分析对比。
具体的，所述孔隙特征参数包括表面积和微分孔体积，含气孔隙喉道对应的毛管力分布区间为Pg1-Pg2，含水孔隙喉道对应的最小毛管力为Pw1，大孔道为含气饱和度≥45％的孔隙喉道，中孔道为含气饱和度为30％-45％的孔隙喉道，小孔道为含气饱和度≤30％的孔隙喉道。。
本实施例中，致密气储层孔隙结构研究：
储层微观孔隙结构是指储集岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通的状态。致密砂岩气储层渗透率低，其孔喉半径多以微纳米级别为主，目前研究储层微观孔隙结构特征的技术繁多，可将其分为三大类：
第一类是二维描述技术，常见的有扫描电子显微镜技术、激光共聚焦显微镜技术等，扫描电子显微镜技术多见扫描电镜、场发射扫描电镜和环境扫描电镜三种，该技术在孔隙结构研究中应用广泛。
第二类是从三维层面进行描述，常见的有实验工具有聚焦离子显微镜和微纳米CT扫描，对比了三种多孔介质微观结构三维成像技术方法，分析了聚焦离子显微镜技术的优越性：应用聚焦离子显微镜技术对页岩纳米孔隙进行研究，提高了对非均质性页岩储层表征的系统性和代表性。利用CT扫描技术对孔隙流体进行可视化研究，采用CT扫描技术对C02提高采收率的过程进行研究，观察其孔隙中的变化情况。基于CT扫描技术对低渗透砂岩岩心进行实验，其研究认为该技术可以判断岩心的致密程度，确定孔隙度值，同时便于观察岩心破裂后的裂缝变化。对比于常规储层使用纳米CT成像技术对我国非常规储层纳米孔隙进行描述。致密砂岩孔隙结构的三维图像，很好的将微米CT与纳米CT相结合。利用CT技术构建孔隙三维图像，描述了岩心内部孔隙变化特征及其非均质性。利用CT扫描研究了低渗透砂岩低速水驱特征，对束缚水和流速对水驱特征的影响进行讨论。
第三类是定量方法，也是实验室较为普遍的实验方法，常用的有氮气吸附、压汞和核磁共振。氮气吸附法主要根据得到的等温吸附和解吸曲线，对孔隙形态进行判断，最终通过求解得出孔喉半径分布情况。
本实施例中，致密砂岩：
不同的沉积环境具有不同的水动力特征，所形成的砂体在岩相组成、厚度、内部非均质性以及砂岩碎屑成分组成、泥质含量、颗粒的粒度、分选等多方面各具特色，造成不同沉积环境所形成的砂体具有不同的原始孔隙度和渗透率。
成岩作用是在沉积作用的基础上进行的，因而早期的成岩作用也受到沉积环境的影响，从而影响进一步成岩作用的类型、强度，对砂岩的孔隙演化起一定的控制作用。
不管致密砂岩的成因如何，沉积环境依然是控制储层发育的主要因素成岩作用对储层性质的改造是非常明显的。对于相同沉积环境的砂岩储层来讲，储层性质由常规变为非常规的主要原因是由成岩作用所造成的。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种评价渗吸和水锁综合效应的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：准备致密砂岩样品；
S2：采用三种方式对所述致密砂岩微观空隙结构特征进行研究；
S3：研究所述致密砂岩渗吸和离心返排过程中孔隙内的流体变化情况；
S4：建立束缚水饱和度与渗透率损害率之间的关系，得到渗吸和水锁的综合效应。
2.根据权利要求1所述的一种评价渗吸和水锁综合效应的方法，其特征在于：在S2中三种方式分别为：对密砂岩样品进行二维层面扫描建立致密砂岩孔隙结构二维平面模型、对密砂岩样品进行三维层面扫描建立致密砂岩孔隙结构的三维图像模型和对密砂岩样品采用核磁共振获取微孔体积及微孔大小分布情况数据。
3.根据权利要求2所述的一种评价渗吸和水锁综合效应的方法，其特征在于：所述二维层面扫描建立致密砂岩孔隙结构二维平面模型采用电子显微镜和激光共聚焦显微镜对致密砂岩样品进行采集二维平面模型数据，并依据采集的数据建立致密砂岩样品的二维平面模型，所述三维层面扫描建立致密砂岩孔隙结构的三维图像模型采用聚焦离子显微镜和微纳米CT扫描仪对致密砂岩样品进行采集三维模型数据，并依据采集的数据建立三维模型，所述对密砂岩样品采用核磁共振获取微孔体积及微孔大小分布情况数据采用核磁共振对致密砂岩样品进行获得致密气储层孔隙结构数据。
4.根据权利要求2所述的一种评价渗吸和水锁综合效应的方法，其特征在于：在S3中，
使用离心法模拟返排过程，测出不同时间的T2谱；在压裂时，记录返排的液量统计压裂的返排时间与液量间的关系，根据以下方法计算破裂体积数据：
第一种方法：通过离心返排后的质量变化除以压裂液的密度进行获取，对应公式为：
其中V-破裂体积，cm3；
△m-离心返排前后的质量变化，g；
ρ-压裂液的密度，cm3/g；
第二种方法：根据饱和岩样与干岩样的重量差获取体积差，然后根据体积差与核磁共振图谱的面积获取两者之间的关联系数，然后通过这一系数与核磁共振图谱的面积联系起来，进而得到破裂体积的变化；
V1＝(m2-m1)ρ
V2＝c(S1-S2)
其中V1-饱和样与干岩样所含压裂液的体积差，cm3；
V2-破裂体积，cm3；
m1-干岩样的质量，g；
m2-饱和岩样的质量，g；
ρ-压裂液的密度，cm3/g；
S1-饱和样品核磁共振曲线所包面积，ms·信号幅度；
S2-所求岩样核磁共振曲线所包面积，ms·信号幅度；
c-转换系数。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种评价渗吸和水锁综合效应的方法，其特征在于：S4包括S41；
S41：建立了致密气储层束缚水饱和度与渗透率损害率之间的函数关系式，得到储层的渗透率损害率，评价水锁伤害程度。
6.根据权利要求1所述的一种评价渗吸和水锁综合效应的方法，其特征在于：S4还包括S42；
S42：通过离心手段得到离心状态下的束缚水饱和度。
7.根据权利要求1所述的一种评价渗吸和水锁综合效应的方法，其特征在于：S2包括S21；
S21：根据渗吸量百分比，将岩心分为低渗吸、中等渗吸和高渗吸三种类型，类型不同，微观孔隙的填充顺序不同。
8.根据权利要求7所述的一种评价渗吸和水锁综合效应的方法，其特征在于：S2还包括S22，
S22：将所述致密砂岩的储层孔隙以孔隙形态及孔隙大小分类，并将喉道与孔隙分离开来，对孔隙特征参数进行分析对比。
9.根据权利要求8所述的一种评价渗吸和水锁综合效应的方法，其特征在于：所述孔隙特征参数包括表面积和微分孔体积，含气孔隙喉道对应的毛管力分布区间为Pg1-Pg2，含水孔隙喉道对应的最小毛管力为Pw1，大孔道为含气饱和度≥45％的孔隙喉道，中孔道为含气饱和度为30％-45％的孔隙喉道，小孔道为含气饱和度≤30％的孔隙喉道。
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