CN111693425B - 一种基于压汞曲线的岩心薄膜束缚水饱和度的测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于压汞曲线的岩心薄膜束缚水饱和度的测定方法。所述方法包括如下步骤：对岩心进行压汞实验，得到不同进汞压力下的进汞饱和度，进而得到岩心的孔喉半径和孔吼分布频率；根据进汞压力得到岩心的薄膜束缚水厚度；根据孔喉半径得到岩心的不同进汞区间孔喉平均半径；根据孔喉分布频率、薄膜束缚水厚度和不同进汞区间孔喉平均半径得到岩心的不同进汞区间薄膜束缚水饱和度，进而得到岩心的薄膜束缚水饱和度。本发明可以根据实验压汞曲线数据，快速得到岩心薄膜束缚水饱和度，具有简便实用、可操作性强的特点。本发明薄膜束缚水饱和度的测定结果可应用于储层评价、产能预测、储量计算以及油气藏出水机理研究等众多方面，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于压汞曲线的岩心薄膜束缚水饱和度的测定方法，属于油气田生产技术领域。
背景技术
束缚水是滞留在储层岩石微小孔隙或吸附于岩石颗粒表面的不可流动的水。束缚水饱和度为束缚水所占孔隙的体积与岩石总孔隙体积之比。束缚水饱和度是油藏单相与油水两相渗流的临界参数，也是进行储层评价、产能预测、油水渗流规律分析和储量计算的基础参数。
束缚水包括两种形式：一种是滞留在储层岩石微小孔隙中的毛细管束缚水(如图1a所示)；另一种是吸附于岩石颗粒表面(或大孔隙壁上)的薄膜束缚水(如图1b所示)。因此，束缚水饱和度也可分为两种：即毛细管束缚水饱和度和薄膜束缚水饱和度。目前，束缚水饱和度主要通过压汞、离心毛管力、油水相渗、核磁共振等流体实验方法测定。由于这些实验手段不能对毛细管束缚水和薄膜束缚水进行有效区分，致使目前薄膜束缚水饱和度尚无法准确定量的测定，这在很大程度上制约了薄膜束缚水的理论研究和实践应用。因此，建立一种薄膜束缚水饱和度的测定方法具有重要的理论意义和实践价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于压汞曲线的岩心薄膜束缚水饱和度的测定方法，具有简便实用、可操作性强的特点。
本发明所提供的岩心薄膜束缚水饱和度的测定方法，包括如下步骤：
1)对岩心进行压汞实验，得到不同进汞压力下的进汞饱和度，进而得到岩心的孔喉半径和孔吼分布频率；
2)根据所述进汞压力得到岩心的薄膜束缚水厚度；
3)根据所述孔喉半径得到岩心的不同进汞区间孔喉平均半径；
4)根据所述孔喉分布频率、所述薄膜束缚水厚度和所述不同进汞区间孔喉平均半径得到岩心的不同进汞区间薄膜束缚水饱和度，进而得到岩心的薄膜束缚水饱和度。
上述的测定方法中，步骤1)中，所述压汞实验过程中，通过测量不同进汞压力下的进汞饱和度，便可绘制压汞曲线，如图2所示，进而确定岩心孔喉分布，具体地，可按照下述公式得到：
根据所述进汞压力，结合式(1)得到所述孔喉半径；
式(1)中，ri表示第i个进汞压力对应的孔喉半径，μm；σ表示汞表面张力，为0.48N/m；θ表示汞润湿角，为140°；Pi表示第i个测试点进汞压力，MPa；n表示进汞压力测试总点数。
根据所述进汞饱和度，结合式(2)得到所述孔喉分布频率；
fi＝ΔSi＝Si+1-Si (i＝1，2，……，n-1；) (2)
式(2)中，fi表示第i个区间孔喉分布频率，％；ΔSi表示第i个区间汞饱和度增量，％；Si+1表示第i+1个测试点进汞压力对应的汞饱和度，％；Si表示第i个测试点进汞压力对应的汞饱和度，％；n表示进汞压力测试总点数。
上述的测定方法中，步骤2)中，根据式(3)得到所述薄膜束缚水厚度；
式(3)中，Pn表示第n个测试点进汞压力，MPa；rn表示束缚水薄膜厚度，μm；σ表示汞表面张力，为0.48N/m；θ表示汞润湿角，为140°。
上述的测定方法中，步骤3)中，根据式(4)得到所述不同进汞区间孔喉平均半径；
式(4)中，rci表示第i个进汞区间孔喉平均半径，μm；ri表示第i个测试点进汞压力对应的孔喉半径，μm；ri+1表示第i+1个测试点进汞压力对应的孔喉半径，μm；n表示进汞压力测试总点数。
上述的测定方法中，步骤4)中，建立了薄模束缚水同心毛细管模型，如图3所示，进而根据式(5)得到所述不同进汞区间薄膜束缚水饱和度；
式(5)中，Swni表示第i个进汞区间薄膜束缚水饱和度，％；rci表示第i个进汞区间孔喉平均半径，μm；rn表示束缚水薄膜厚度，μm；ΔSi表示第i个进汞区间汞饱和度增量，即第i个区间孔喉分布频率，％；n表示进汞压力测试总点数。
上述的测定方法中，步骤4)中，根据式(6)得到所述薄膜束缚水饱和度；
式(6)中，Swni表示第i个进汞区间薄膜束缚水饱和度，％；Swn：岩心薄膜束缚水饱和度，％，n表示进汞压力测试总点数。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明可以根据实验压汞曲线数据，快速得到岩心薄膜束缚水饱和度，具有简便实用、可操作性强的特点。
2、本发明有效弥补了目前实验方法不能对薄膜束缚水饱和度进行定量测定的缺点。
3、基于本发明方法，可以进一步对薄膜束缚水饱和度和毛细管束缚水饱和度构成进行定量评价。
4、本发明薄膜束缚水饱和度的测定结果可应用于储层评价、产能预测、储量计算以及油气藏出水机理研究等众多方面，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为束缚水的两种形式示意图，其中，图1a表示毛细管束缚水，图1b表示薄膜束缚水。
图2为由压汞曲线确定孔喉分布的示意图。
图3为薄模束缚水同心毛细管的模型图。
图4为本发明方法的流程图。
图5为本发明实施例中的压汞曲线确定孔喉分布图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
如图4所示，本发明提供的基于压汞曲线的岩心薄膜束缚水饱和度的测定方法包括以下步骤：
1、根据压汞曲线数据，确定岩心孔喉分布
由压汞曲线数据，确定岩心孔喉分布计算公式如下：
1.1孔喉半径计算
设孔喉半径为ri，其计算公式为：
式中，Pi：第i个测试点进汞压力(以下简称第i个进汞压力)，MPa；ri：第i个进汞压力对应的孔喉半径，μm；σ：汞表面张力，0.48mN/m；θ：汞润湿角，140°；n：进汞压力测试总点数。
1.2孔喉分布频率计算
压汞实验中两相邻测试点进汞压力(Pi，Pi+1)构成一个进汞区间i(简称区间)。其中，孔喉分布频率(fi)等于区间汞饱和度增量ΔSi，其计算公式为：
fi＝ΔSi＝Si+1-Si(i＝1,2,……,n-1；)
式中,fi：第i个区间孔喉分布频率，％；ΔSi：第i个区间汞饱和度增量，％；Si+1：第i+1个进汞压力Pi+1对应的汞饱和度，％；Si：第i个进汞压力Pi对应的汞饱和度，％；n：进汞压力测试总点数。
2、确定薄膜束缚水厚度
设束缚水薄膜厚度为rn，其计算公式为：
式中，Pn：第n个进汞压力，MPa；rn：束缚水薄膜厚度，μm；σ：汞表面张力，0.48N/m；θ：汞润湿角，140°。
3、求取不同进汞区间薄膜束缚水饱和度
3.1计算不同进汞区间孔喉平均半径
设区间孔喉平均半径为rci，其计算公式为：
式中，rci：第i个进汞区间孔喉平均半径，μm；ri：第i个进汞压力对应的孔喉半径，μm；ri+1：第i+1个进汞压力对应的孔喉半径，μm；n：进汞压力测试总点数。
3.2计算不同进汞区间薄膜束缚水饱和度
建立了薄模束缚水同心毛细管模型，如图3所示，设区间薄膜束缚水饱和度为Swni，其计算公式为：
式中，rci：第i个进汞区间孔喉平均半径，μm；rn：束缚水薄膜厚度，μm；Swni：第i个进汞区间薄膜束缚水饱和度，％；ΔSi：第i个进汞区间汞饱和度增量，％；n：进汞压力测试总点数。
4、确定岩心薄膜束缚水饱和度
设岩心薄膜束缚水饱和度为Swn，其计算公式为：
式中,Swni：第i个进汞区间薄膜束缚水饱和度，％；Swn：岩心薄膜束缚水饱和度，％，n表示进汞压力测试总点数。
下面通过一个具体的实施例，进一步说明本发明的技术效果。
南梁油田位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡西南部，地处甘肃省华池、庆阳县境内，面积约2600km2。主力层为三叠系上统延长组长6油组长63砂组，属于深湖-半深湖相重力流沉积，储层平均孔隙度9.09％、平均渗透率0.213×10-3μm2,属于特低孔-超低渗储层。以南梁油田长6油组山156井18#岩心(2060.1m)压汞曲线为实施例，该岩样压汞实验基础数据如表1所示，压汞实验测试数据如表2所示。
表1压汞实验基础数据表
表2压汞实验测试数据表
1)根据压汞曲线数据，确定岩心孔喉分布
由压汞曲线数据，确定岩心孔喉分布计算公式如下：
①孔喉半径计算
设孔喉半径为ri，其计算公式为：
式中，Pi：第i个测试点进汞压力(以下简称第i个进汞压力)，MPa；ri：第i个进汞压力对应的孔喉半径，μm；σ：汞表面张力，0.48mN/m；θ：汞润湿角，140°；n：进汞压力测试总点数，计算结果如表3所示。
②孔喉分布频率计算
压汞实验中两相邻测试点进汞压力(Pi，Pi+1)构成一个进汞区间i(简称区间)。其中，孔喉分布频率(fi)等于区间汞饱和度增量ΔSi，其计算公式为：fi＝ΔSi＝Si+1-Si(i＝1,2,……,n-1；)
式中,fi：第i个区间孔喉分布频率，％；ΔSi：第i个区间汞饱和度增量，％；Si+1：第i+1个进汞压力Pi+1对应的汞饱和度，％；Si：第i个进汞压力Pi对应的汞饱和度，％；n：进汞压力测试总点数，计算结果如表3所示，由18#岩心压汞曲线确定孔喉分布如图5。
2)确定薄膜束缚水厚度
设束缚水薄膜厚度为rn，其计算公式为：
式中，Pn：第n个进汞压力，MPa；rn：束缚水薄膜厚度，μm；σ：汞表面张力，0.48N/m；θ：汞润湿角，140°，取n＝29，计算结果如表3所示。
3)求取不同进汞区间薄膜束缚水饱和度
①计算不同进汞区间孔喉平均半径
设区间孔喉平均半径为rci，其计算公式为：
式中，rci：第i个进汞区间孔喉平均半径，μm；ri：第i个进汞压力对应的孔喉半径，μm；ri+1：第i+1个进汞压力对应的孔喉半径，μm；n：进汞压力测试总点数，计算结果如表3所示。
②计算不同进汞区间薄膜束缚水饱和度
建立了薄模束缚水同心毛细管模型，如图3所示，设区间薄膜束缚水饱和度为Swni，其计算公式为：
式中，rci：第i个进汞区间孔喉平均半径，μm；rn：束缚水薄膜厚度，μm；Swni：第i个进汞区间薄膜束缚水饱和度，％；ΔSi：第i个进汞区间汞饱和度增量，％；n：进汞压力测试总点数，计算结果如表3所示。
4)确定岩心薄膜束缚水饱和度
设岩心薄膜束缚水饱和度为Swn，其计算公式为：
式中,Swni：第i个进汞区间薄膜束缚水饱和度，％；Swn：岩心薄膜束缚水饱和度，％，n：进汞压力测试总点数，计算结果如表3所示。
表3薄膜束缚水饱和度计算结果表
以上描述仅为本申请的实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (7)
1.一种岩心薄膜束缚水饱和度的测定方法，包括如下步骤：
1)对岩心进行压汞实验，得到不同进汞压力下的进汞饱和度，进而得到岩心的孔喉半径和孔喉分布频率；
2)根据所述进汞压力得到岩心的薄膜束缚水厚度；
3)根据所述孔喉半径得到岩心的不同进汞区间孔喉平均半径；
4)根据所述孔喉分布频率、所述薄膜束缚水厚度和所述不同进汞区间孔喉平均半径得到岩心的不同进汞区间薄膜束缚水饱和度，进而得到岩心的薄膜束缚水饱和度。
2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：步骤1)中，根据所述进汞压力，结合式(1)得到所述孔喉半径；
式(1)中，ri表示第i个进汞压力对应的孔喉半径，μm；σ表示汞表面张力，为0.48N/m；θ表示汞润湿角，为140°；Pi表示第i个测试点进汞压力，MPa；i＝1,2,……,n-1，n表示进汞压力测试总点数。
3.根据权利要求1或2所述的测定方法，其特征在于：步骤1)中，根据所述进汞饱和度，结合式(2)得到所述孔喉分布频率；
fi＝ΔSi＝Si+1-Si (2)
式(2)中，fi表示第i个区间孔喉分布频率，％；ΔSi表示第i个区间汞饱和度增量，％；Si+1表示第i+1个测试点进汞压力对应的汞饱和度，％；Si表示第i个测试点进汞压力对应的汞饱和度，％；i＝1,2,……,n-1，n表示进汞压力测试总点数。
4.根据权利要求3所述的测定方法，其特征在于：步骤2)中，根据式(3)得到所述薄膜束缚水厚度；
式(3)中，Pn表示第n个测试点进汞压力，MPa；rn表示束缚水薄膜厚度，μm；σ表示汞表面张力，为0.48N/m；θ表示汞润湿角，为140°。
5.根据权利要求4所述的测定方法，其特征在于：步骤3)中，根据式(4)得到所述不同进汞区间孔喉平均半径；
式(4)中，rci表示第i个进汞区间孔喉平均半径，μm；ri表示第i个测试点进汞压力对应的孔喉半径，μm；ri+1表示第i+1个测试点进汞压力对应的孔喉半径，μm；i＝1,2,……,n-1，n表示进汞压力测试总点数。
6.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于：步骤4)中，根据式(5)得到所述不同进汞区间薄膜束缚水饱和度；
式(5)中，Swni表示第i个进汞区间薄膜束缚水饱和度，％；rci表示第i个进汞区间孔喉平均半径，μm；rn表示束缚水薄膜厚度，μm；ΔSi表示第i个进汞区间汞饱和度增量，即第i个区间孔喉分布频率，％；i＝1,2,……,n-1，n表示进汞压力测试总点数。
7.根据权利要求6所述的测定方法，其特征在于：步骤4)中，根据式(6)得到所述薄膜束缚水饱和度；
式(6)中，Swn：岩心薄膜束缚水饱和度，％，Swni表示第i个进汞区间薄膜束缚水饱和度，％；n表示进汞压力测试总点数。
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