CN111307873A - 电阻率测量储层岩石润湿性的方法 - Google Patents

电阻率测量储层岩石润湿性的方法 Download PDF

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贾子健
肖立志
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Abstract

本发明公开了电阻率测量储层岩石润湿性的方法，包括以下步骤：S1、对储层岩样两次洗油：两次洗油后，抽真空饱和地层矿化度盐水，检测岩样含水饱和度，确定岩样含水饱和度在Sw＝1.0阈值内；S2、采用半渗透隔板对岩样原油驱替至束缚水状态；本发明通过观测第一次油驱岩样过程中电阻率的变化，判断岩样“老化”作用是否完成；同时根据自吸水排油、水驱和自吸油排水、第二次油驱电阻率的变化，计算岩样电阻率润湿性指数，与常规自吸法进行对比，具有良好的一致性，可以及时了解储层岩石润湿性的变化规律，建立识别和评价岩石润湿性的方法，能够为具有油湿储层的复杂油气藏实现岩石物理建模奠定基础。

Description

电阻率测量储层岩石润湿性的方法
技术领域
本发明属于岩石润湿性测量技术领域，具体涉及电阻率测量储层岩石润湿性的方法。
背景技术
石油赋存在储层的孔隙之中，岩石孔隙表面的润湿性影响着石油在孔隙中的赋存状态和流动性质。近十年来石油勘探开发已经逐渐由远源的常规油气藏逐渐向近源甚至源内的非常规油气藏发展，随之而来的是原来较少出现的油湿储层的大量发现。这些油湿储层的岩石物理性质与常规油气藏的水湿储层差异巨大，使储层测井解释评价的准确性急剧下降。因此，及时了解储层岩石润湿性的变化规律，建立识别和评价岩石润湿性的方法，能够为具有油湿储层的复杂油气藏实现岩石物理建模奠定基础，为此，提出一种电阻率测量储层岩石润湿性的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供电阻率测量储层岩石润湿性的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
电阻率测量储层岩石润湿性的方法，包括以下步骤：
S1、对储层岩样两次洗油：两次洗油后，抽真空饱和地层矿化度盐水，检测岩样含水饱和度，确定岩样含水饱和度在Sw＝1.0阈值内；
S2、采用半渗透隔板对岩样原油驱替至束缚水状态：对岩样原油驱替至束缚水状态时，压力为地层有效压力，温度为地层温度，同时，测量岩样电阻率，当电阻率值达到平衡值时，确定岩样“老化”作用完成；
S3、在地层温度条件下，将岩样放入夹置器中，进行自吸水排油工作，同时，再次测量岩样电阻率，并在电阻率下降至平衡值的过程中，记录此过程岩样电阻率变化量△Ro1；
S4、在地层有效压力和地层温度条件下，用盐水驱替岩样至残余油Sor状态，同时，再次测量岩样电阻率，并在电阻率下降至平衡值的过程中，记录此过程岩样电阻率变化量△Ro2；
S5、在地层温度条件下，再次将岩样放入夹置器中，进行自吸油排水工作，同时，再次测量岩样电阻率，并在电阻率上升至平衡值的过程中，记录此过程岩样电阻率变化量△Rw1；
S6、在地层有效压力和地层温度条件下，用原油驱替岩样，同时，再次测量岩样电阻率，并在电阻率上升至平衡值的过程中，记录此过程岩样电阻率变化量△Rw2；
S7、根据自吸水排油、水驱和自吸油排水、第二次油驱电阻率的变化，计算岩样电阻率润湿性指数IR，完成对储层岩石润湿性的测量。
优选的：在S3中，将岩样放入夹置器中，进行自吸水排油工作时，待夹置器烘箱温度达到地层温度并平衡后，岩样自吸水排油，电阻率下降，出口端液位上升，电阻率趋于平稳时，岩样自吸水排油过程结束。
优选的：在S4中，用盐水驱替岩样的过程时，采用恒流驱替，每次驱替进孔隙体积的5％，等待电阻率平衡后再驱进5％的盐水，同时，观察出口端的液位变化，当观察到液位开始上升时停止驱动，等电阻率稳定后再次驱替，直到计量管出口端只出水不出油，完成盐水驱替岩样。
优选的：在S5中，将岩样放入夹置器中时，用原油驱替岩样，电阻率上升，出口端液位上升，确定岩样在进行自吸油排水工作。
优选的：当所述岩样电阻率趋于稳定时，完成岩样自吸油排水过程。
优选的：在S6中，二次油驱岩样在不同驱替速度下时，观察岩样电阻率的变化，确定岩样饱和度达到束缚水状态。
优选的：确定岩样饱和度达到束缚水状态时，首先进行油驱工作，岩样电阻率增加，随后慢慢增加，然后停止油驱，岩样电阻率下降，重复以上步骤，在停止对岩样油驱后，岩样电阻率稳定，确定岩样饱和度达到束缚水状态。
优选的：在S7中，计算岩样电阻率水润湿指数和电阻率油润湿指数时，采用以下公式：
所述岩样电阻率水润湿指数计算公式为：
Figure BDA0002384570060000031
所述岩样电阻率油润湿指数计算公式为：
Figure BDA0002384570060000032
计算岩样电阻率相对润湿指数时，采用以下公式：IR＝IRW-IRO；
式中：△RO1为自吸水排油电阻率变化量，△RO2为水驱油电阻率变化量，△RW1为自吸油排水电阻率变化量，△RW2为油驱电阻率变化量，IRW为岩样电阻率水润湿指数，IRO为岩样电阻率油润湿指数，IR为岩样电阻率相对润湿指数。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的电阻率测量储层岩石润湿性的方法，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明通过观测第一次油驱岩样过程中电阻率的变化，判断岩样“老化”作用是否完成；同时根据自吸水排油、水驱和自吸油排水、第二次油驱电阻率的变化，计算岩样电阻率润湿性指数，与常规自吸法进行对比，具有良好的一致性，可以及时了解储层岩石润湿性的变化规律，建立识别和评价岩石润湿性的方法，能够为具有油湿储层的复杂油气藏实现岩石物理建模奠定基础。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明实施例的实验系统示意图；
图3为本发明实验过程中电阻率变化示意图；
图4为本发明计算得到的电阻率润湿性指数和自吸法得到的润湿性指数对比图。
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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
本发明提供了如图1-4所示的一种电阻率测量储层岩石润湿性的方法，包括以下步骤：
S1、对储层岩样两次洗油：两次洗油后，抽真空饱和地层矿化度盐水，检测岩样含水饱和度，确定岩样含水饱和度在Sw＝1.0阈值内；
S2、采用半渗透隔板对岩样原油驱替至束缚水状态：对岩样原油驱替至束缚水状态时，压力为地层有效压力，温度为地层温度，同时，测量岩样电阻率，当电阻率值达到平衡值时，确定岩样“老化”作用完成；
S3、在地层温度条件下，将岩样放入夹置器中，进行自吸水排油工作，同时，再次测量岩样电阻率，并在电阻率下降至平衡值的过程中，记录此过程岩样电阻率变化量△Ro1；
S4、在地层有效压力和地层温度条件下，用盐水驱替岩样至残余油Sor状态，同时，再次测量岩样电阻率，并在电阻率下降至平衡值的过程中，记录此过程岩样电阻率变化量△Ro2；
S5、在地层温度条件下，再次将岩样放入夹置器中，进行自吸油排水工作，同时，再次测量岩样电阻率，并在电阻率上升至平衡值的过程中，记录此过程岩样电阻率变化量△Rw1；
S6、在地层有效压力和地层温度条件下，用原油驱替岩样，同时，再次测量岩样电阻率，并在电阻率上升至平衡值的过程中，记录此过程岩样电阻率变化量△Rw2；
S7、根据自吸水排油、水驱和自吸油排水、第二次油驱电阻率的变化，计算岩样电阻率润湿性指数IR，完成对储层岩石润湿性的测量。
本实施例中，具体的：在S3中，将岩样放入夹置器中，进行自吸水排油工作时，待夹置器烘箱温度达到地层温度并平衡后，岩样自吸水排油，电阻率下降，出口端液位上升，电阻率趋于平稳时，岩样自吸水排油过程结束。
本实施例中，具体的：在S4中，用盐水驱替岩样的过程时，采用恒流驱替，每次驱替进孔隙体积的5％，等待电阻率平衡后再驱进5％的盐水，同时，观察出口端的液位变化，当观察到液位开始上升时停止驱动，等电阻率稳定后再次驱替，直到计量管出口端只出水不出油，完成盐水驱替岩样。
本实施例中，具体的：在S5中，将岩样放入夹置器中时，用原油驱替岩样，电阻率上升，出口端液位上升，确定岩样在进行自吸油排水工作。
本实施例中，具体的：当岩样电阻率趋于稳定时，完成岩样自吸油排水过程。
本实施例中，具体的：在S6中，二次油驱岩样在不同驱替速度下时，观察岩样电阻率的变化，确定岩样饱和度达到束缚水状态。
本实施例中，具体的：确定岩样饱和度达到束缚水状态时，首先进行油驱工作，岩样电阻率增加，随后慢慢增加，然后停止油驱，岩样电阻率下降，重复以上步骤，在停止对岩样油驱后，岩样电阻率稳定，确定岩样饱和度达到束缚水状态。
本实施例中，具体的：在S7中，计算岩样电阻率水润湿指数和电阻率油润湿指数时，采用以下公式：
岩样电阻率水润湿指数计算公式为：
Figure BDA0002384570060000061
岩样电阻率油润湿指数计算公式为：
Figure BDA0002384570060000062
计算岩样电阻率相对润湿指数时，采用以下公式：IR＝IRW-IRO；
式中：△RO1为自吸水排油电阻率变化量，△RO2为水驱油电阻率变化量，△RW1为自吸油排水电阻率变化量，△RW2为油驱电阻率变化量，IRW为岩样电阻率水润湿指数，IRO为岩样电阻率油润湿指数，IR为岩样电阻率相对润湿指数。
本实施例中：岩样“老化”过程是模拟油藏条件下，储层岩石润湿性发生转变的过程。一般认为油藏岩石最初是亲水的，在地层温度和压力下，原油在运移过程中长时间与岩石表面接触，导致岩石表面性质发生改变从而润湿性转变。通过对岩样长时间高温高压油驱，实现“老化”过程。
本实施例中：岩石电阻率反映岩石孔隙油、水分布状态。通过监测岩样电阻率值的变化，可以判断岩石孔隙流体动态分布直至平衡的过程，当电阻值达到平衡，说明岩样“老化”过程完成。
本实施例中：如图2所示，如2为电阻率测量储层岩石润湿性实验系统示意图，系统主要由两部分组成，一部分是烘箱内的岩样驱替系统，另一部分是烘箱外与岩样出口端相连的液体计量、压力传感器和计算机系统。通过调整管线，实现烘箱内岩样自吸水、水驱、自吸油和油驱这几个重要实验步骤。
如图3所示，图3是实验过程中岩样电阻率变化示意图。在图中分别标注出来了第一次油驱：即老化过程，自吸水、水驱、自吸油、油驱这5个阶段岩样电阻率的变化趋势。第一个阶段(老化过程)：岩样电阻率随着驱替压力增加，电阻率迅速增加，当驱替压力稳定后，电阻率缓慢增加，达到某一个值趋于平稳；第二个阶段(自吸水)：岩样电阻率迅速下降后达到稳定；第三个阶段(水驱)：恒流水驱岩样，电阻率稳步下降，当出口计量管不再出油，电阻率基本稳定；第四个阶段(自吸油)：岩样电阻率经历先快速上升后平稳；第五个阶段(二次油驱)：油驱一开始，岩样电阻率增加，随后慢慢增加，驱替速度逐渐增加，经历几次后，电阻率趋于平稳。每个阶段转换过程中，需要给烘箱降温，调整管线满足实验需求，然后再升温至地层温度，温度达到平衡后，记录岩样电阻率值。这5个实验阶段转换过程中会出现电阻率断点，但是最后的计算需要的是每个阶段电阻率的变化量，因此对计算结果没有影响。
本实施例中：如图4所示，图4是四块不同孔隙度、渗透率储层岩石计算得到的电阻率相对润湿指数和同储层平行样品Amott自吸法(传统润湿指数计算方法)润湿性指数对比图，如图4所示，R2＝0.9429，表示两种数据的拟合度好，说明两种方法具有良好的一致性，因此本设计提出的电阻率相对润湿指数方法能够满足储层岩石润湿性测量。
工作原理：由于储层润湿性会影响孔隙空间流体分布的几何形状和连通性，而岩石电阻率又与孔隙空间水相的连续性紧密相关，因此岩石润湿性影响岩石电阻率测量值。润湿性的影响一般反映在阿尔奇公式的饱和度参数n值中，它表示电阻率随着含油饱和度的变化而改变。这意味着电阻率响应饱和度的数学关系不仅与孔隙空间的含油量有关，也受岩石润湿性的强烈影响。因此，可以通过测量润湿性引起的油水分布导致的电阻率变化，判断岩石润湿条件，本发明通过观测第一次油驱岩样过程中电阻率的变化，判断岩样“老化”作用是否完成；同时根据自吸水排油、水驱和自吸油排水、第二次油驱电阻率的变化，计算岩样电阻率润湿性指数，与常规自吸法进行对比，具有良好的一致性，可以及时了解储层岩石润湿性的变化规律，建立识别和评价岩石润湿性的方法，能够为具有油湿储层的复杂油气藏实现岩石物理建模奠定基础。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.电阻率测量储层岩石润湿性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对储层岩样两次洗油：两次洗油后，抽真空饱和地层矿化度盐水，检测岩样含水饱和度，确定岩样含水饱和度在Sw＝1.0阈值内；
S2、采用半渗透隔板对岩样原油驱替至束缚水状态：对岩样原油驱替至束缚水状态时，压力为地层有效压力，温度为地层温度，同时，测量岩样电阻率，当电阻率值达到平衡值时，确定岩样“老化”作用完成；
S3、在地层温度条件下，将岩样放入夹置器中，进行自吸水排油工作，同时，再次测量岩样电阻率，并在电阻率下降至平衡值的过程中，记录此过程岩样电阻率变化量△Ro1；
S4、在地层有效压力和地层温度条件下，用盐水驱替岩样至残余油Sor状态，同时，再次测量岩样电阻率，并在电阻率下降至平衡值的过程中，记录此过程岩样电阻率变化量△Ro2；
S5、在地层温度条件下，再次将岩样放入夹置器中，进行自吸油排水工作，同时，再次测量岩样电阻率，并在电阻率上升至平衡值的过程中，记录此过程岩样电阻率变化量△Rw1；
S6、在地层有效压力和地层温度条件下，用原油驱替岩样，同时，再次测量岩样电阻率，并在电阻率上升至平衡值的过程中，记录此过程岩样电阻率变化量△Rw2；
S7、根据自吸水排油、水驱和自吸油排水、第二次油驱电阻率的变化，计算岩样电阻率润湿性指数IR，完成对储层岩石润湿性的测量。
2.根据权利要求1所述的电阻率测量储层岩石润湿性的方法，其特征在于：在S3中，将岩样放入夹置器中，进行自吸水排油工作时，待夹置器烘箱温度达到地层温度并平衡后，岩样自吸水排油，电阻率下降，出口端液位上升，电阻率趋于平稳时，岩样自吸水排油过程结束。
3.根据权利要求1所述的电阻率测量储层岩石润湿性的方法，其特征在于：在S4中，用盐水驱替岩样的过程时，采用恒流驱替，每次驱替进孔隙体积的5％，等待电阻率平衡后再驱进5％的盐水，同时，观察出口端的液位变化，当观察到液位开始上升时停止驱动，等电阻率稳定后再次驱替，直到计量管出口端只出水不出油，完成盐水驱替岩样。
4.根据权利要求1所述的电阻率测量储层岩石润湿性的方法，其特征在于：在S5中，将岩样放入夹置器中时，用原油驱替岩样，电阻率上升，出口端液位上升，确定岩样在进行自吸油排水工作。
5.根据权利要求4所述的电阻率测量储层岩石润湿性的方法，其特征在于：当所述岩样电阻率趋于稳定时，完成岩样自吸油排水过程。
6.根据权利要求5所述的电阻率测量储层岩石润湿性的方法，其特征在于：在S6中，二次油驱岩样在不同驱替速度下时，观察岩样电阻率的变化，确定岩样饱和度达到束缚水状态。
7.根据权利要求1所述的电阻率测量储层岩石润湿性的方法，其特征在于：确定岩样饱和度达到束缚水状态时，首先进行油驱工作，岩样电阻率增加，随后慢慢增加，然后停止油驱，岩样电阻率下降，重复以上步骤，在停止对岩样油驱后，岩样电阻率稳定，确定岩样饱和度达到束缚水状态。
8.根据权利要求1所述的电阻率测量储层岩石润湿性的方法，其特征在于：在S7中，计算岩样电阻率水润湿指数和电阻率油润湿指数时，采用以下公式：
所述岩样电阻率水润湿指数计算公式为：
Figure FDA0002384570050000021
所述岩样电阻率油润湿指数计算公式为：
Figure FDA0002384570050000022
计算岩样电阻率相对润湿指数时，采用以下公式：IR＝IRW-IRO；
式中：△RO1为自吸水排油电阻率变化量，△RO2为水驱油电阻率变化量，△RW1为自吸油排水电阻率变化量，△RW2为油驱电阻率变化量，IRW为岩样电阻率水润湿指数，IRO为岩样电阻率油润湿指数，IR为岩样电阻率相对润湿指数。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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