CN111855521B - 页岩有效孔隙度的快速评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油开发技术领域，涉及一种页岩有效孔隙度的快速评估方法。该方法包括以下步骤：获取页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量；获取所述页岩岩样的含油饱和度、页岩的密度、以及页岩油的密度；根据所述含油饱和度、所述页岩的密度、所述页岩油的密度、以及所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量，计算所述页岩岩样的有效孔隙度。该方法仅考查页岩油中可流动的页岩油，即油藏中可开采的部分，因此，获得的页岩有效孔隙度与页岩油的开采密切相关，同时该方法涉及的参数不需要从大量复杂繁琐的实验数据中获得，而是从已有的地质资料获得，因此能够在1小时内快速评估页岩的有效孔隙度。
Description
技术领域
本发明属于石油开发技术领域，更具体地，涉及一种页岩有效孔隙度的快速评估方法。
背景技术
页岩属于泥岩中的一种，有叶状层理。通常页岩非常致密，页岩的孔隙度非常低，约为2％～4％，有的更低，页岩的渗透率0.0001mD～0.1mD。孔隙度是指岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样体积的比值，可以称为该岩石的总孔隙度。有效孔隙度是指岩石中互相连通的孔隙的体积与岩石总体积之比。
页岩油是指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源，其中包括泥页岩孔隙和裂缝中的石油，也包括泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的石油资源。页岩油具有“源储一体”的特征，页岩层系既是烃源岩也是储集岩。源岩生成的油赋存在页岩层系内的孔隙中，并且只有赋存在相互连通的孔隙中的页岩油才能被开采出来，因此，明确页岩的有效孔隙度对页岩油的开采具有重要意义。
《GB/T 29172岩芯分析方法》公开了多种测量岩心的孔隙度以及孔隙中含油量的方法。该方法测量的是总孔隙度，含油量中包括无法开采的油藏部分。因此，该方法不能够正确指导页岩油的开采。
CN108412488A公开一种快速确定页岩气储层有机孔隙度的测井方法。该方法利用测井岩性密度、测井岩性密度差异系数、以及有机孔隙度刻度转换系数K，计算页岩气储层的有机孔隙度(有效孔隙度)。该方法中涉及到的参数，测井岩性密度、测井岩性密度差异系数、以及有机孔隙度刻度转换系数K，均需要从测井资料获取。如果没有原始的测井资料的数据作为依据，则获得测井岩性密度、测井岩性密度差异系数、以及有机孔隙度刻度转换系数K的过程非常繁琐和困难。
CN106019403A公开一种自生自储油气层孔隙度测量方法。该方法包括以下步骤：根据有机碳含量YOC确定有机质体积Vk；利用XRD、TOC实测以及物性实验确定有机质测井响应特征；确定有机质校正后的测井曲线；采取多元回归方法或者中子-密度的方法确定孔隙度。该方法也是主要依据测井资料的数据作为依据，则获得相关的数据的过程非常繁琐和困难。
学术论文1(《北部凹陷新安村组、乌云组储集层解释评价》，寇海亮等，录井工程，2012年12月)公开了多种识别油水层的方法。这些方法包括：荧光显微图像特征识别油水层；岩石热解识别油水层；热解气相色谱识别油水层；演示热解与测井综合解释评价方法。
学术论文2(随钻热解地球化学录井含油饱和度的计算和应用，李一超，物探化探计算技术，2007年，第29卷)公开了一种计算油藏地化录井含油饱和度的过程参数取值方法。该方法包括：2.1储集层孔隙度数据的确定地化录井随钻评价储集层时，采用热失重法获取砂岩储集层孔隙度。岩石热解过程是把岩样中的流体(油、气和水)热蒸发，600℃热解后的岩样质量是除去流体的岩石骨架质量。热解前后岩石质量之差即为流体(油、气和水)质量。2.2储集层密度数据的确定中原油田所处的东濮凹陷砂岩储集层密度与常用的储集层物性参数孔隙度有良好的函数关系。东濮凹陷砂岩储集层密度和孔隙度的关系方程为：储集层的密度＝储集层的骨架密度-0.0288*储集层的孔隙度。2.3储集层含烃量数据的确定储集层含烃量＝地化参数的合理恢复系数(气态烃+液态烃+裂解烃)+残余烃。2.4储集层原油密度数据地确定通过统计分析近年来，中原油田地化分析参数TPI与对应层位原油样品密度数据，得出原油密度与地化录井参数油气产率TPI之间的关系。该方法主要针对砂岩储集层，砂岩储集层的孔隙发达，其孔隙度容易测定，其中的原油通常是外界运移来的，不具有“源储一体”的特征。并且该方法不但需要录井资料，还将不可开采的油藏部分归为可开采的油藏资源。因此，该方法与而不能真实反映储集层的有效孔隙度与可开采的油藏资源之间的关系。
发明内容
本发明的目的是提供一种页岩有效孔隙度的快速评估方法。本发明的页岩有效孔隙度的快速评估方法能够在1小时之内，快速评估页岩有效孔隙度，并且该方法仅考查页岩油中可流动的页岩油，即油藏中可开采的部分，因此，获得的页岩有效孔隙度与页岩油的开采密切相关。
为了实现上述目的，本发明提供一种页岩有效孔隙度的快速评估方法，所述方法包括以下步骤：
获取页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量；
获取所述页岩岩样的含油饱和度、页岩的密度、以及页岩油的密度；
根据所述含油饱和度、页岩的密度、页岩油的密度、以及所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量，计算所述页岩岩样的有效孔隙度；
所述有效孔隙度的计算公式为：
公式中，Φ代表页岩岩样的有效孔隙度，无量纲；S1代表页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量，单位为mg/g；ρrock为页岩的密度，单位为g/cm3；ρoil为页岩油的密度，单位为g/cm3；S0代表页岩岩样的含油饱和度，无量纲。
具体地，当所述含油饱和度为1时，所述页岩岩样的有效孔隙度为所述页岩岩样的最小有效孔隙度。
具体地，对所述页岩岩样进行热解，获取所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量。
更具体地，所述对所述页岩岩样进行热解，获取所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量为，利用岩石热解分析仪对所述页岩岩样进行热解，利用岩石热解分析仪中的氢火焰离子化检测器对所述页岩岩样中可流动的页岩油进行检测，从而获得所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量。
更具体地，获取热解前的所述页岩岩样的质量以及热解后的所述页岩岩样的质量；
所述热解前的所述页岩岩样的质量与所述热解后的所述页岩岩样的质量的差值，即为所述页岩岩样中可流动的页岩油的质量；
所述页岩岩样中可流动的页岩油的质量与所述热解前的所述页岩岩样的质量的比值，即为所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量。
更具体地，所述对所述页岩岩样进行热解的步骤包括：将所述页岩岩样在小于或等于300℃的温度下进行热解。
更具体地，所述将所述页岩岩样在小于或等于300℃的温度下进行热解的步骤包括：(1)将所述页岩岩样在20～90℃的温度下，进行热解0～3分钟；(2)在90～300℃的温度下，进行热解3～6分钟。
更具体地，获取步骤(1)后的所述页岩岩样的质量；
获取步骤(2)后的所述页岩岩样的质量；
所述步骤(1)后的所述页岩岩样的质量与所述步骤(2)后的所述页岩岩样的质量的差值，即为页岩岩样中可流动的页岩油的质量，所述页岩岩样中可流动的页岩油的质量与所述热解前的所述页岩岩样的质量的比值，即为所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量。
本发明提供的页岩有效孔隙度的快速评估方法，仅考查页岩油中可流动的页岩油，即油藏中可开采的部分，因此，获得的页岩有效孔隙度与页岩油的开采密切相关，同时该方法涉及的参数不需要从大量复杂繁琐的实验数据中获得，而是从已有的地质资料获得，因此能够在1小时内快速评估页岩有效孔隙度。
在本发明提供的页岩有效孔隙度的快速评估方法中，严格控制热解温度在300℃以下，避免页岩岩样中不可流动的页岩油发生裂解，即去除了页岩油中不可开采的部分，更符合实际对页岩油藏的开发利用。
在本发明提供的页岩有效孔隙度的快速评估方法中，在测量页岩岩样中可流动的页岩油的质量时，去除了页岩岩样中水分，主要是自由水的质量，能更准确地测量页岩岩样中可流动的页岩油的质量，从而能够更准确地估算页岩有效孔隙度。
本发明提供的页岩有效孔隙度的快速评估方法需要的页岩岩样比较少，进需要几十毫克就可以满足测量页岩有效孔隙度的要求。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
图1示出了本发明实施例1提供的一种页岩有效孔隙度的快速评估方法的流程图。
图2示出了本发明实施例2提供的一种页岩有效孔隙度的快速评估方法的流程图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
本发明提供一种页岩有效孔隙度的快速评估方法。该方法包括以下步骤：
获取页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量。
获取所述页岩岩样的含油饱和度、页岩的密度、以及页岩油的密度。
根据所述含油饱和度、页岩的密度、页岩油的密度、以及所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量，计算所述页岩岩样的有效孔隙度。
所述有效孔隙度的计算公式为：
公式中，Φ代表页岩岩样的有效孔隙度，无量纲；S1代表页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量，单位为mg/g；ρrock为页岩的密度，单位为g/cm3；ρoil为页岩油的密度，单位为g/cm3；S0代表页岩岩样的含油饱和度，无量纲。
在本发明中，可以通过对所述页岩岩样进行热解，获取所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量。在热解前，将页岩岩样粉碎，以提高可流动的页岩油的去除效率，从而提高该方法对页岩有效孔隙度的评估效率。
所述对所述页岩岩样进行热解，获取所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量为，利用岩石热解分析仪对所述页岩岩样进行热解，利用岩石热解分析仪中的氢火焰离子化检测器对所述页岩岩样中可流动的页岩油进行检测，从而获得所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量。
热解的具体操作为，将所述页岩岩样在小于或等于300℃的温度下进行热解。更具体地，(1)将所述页岩岩样在20～90℃的温度下，进行热解0～3分钟，(2)在90～300℃的温度下，进行热解3～6分钟。优选地，先将页岩岩样粉碎，再进行热解。在300℃的温度范围内，页岩油中可流动的页岩油，通常是碳原子数小于或等于18的烃类物质，发生气化或从页岩岩样中流出，页岩油中不可流动的页岩油，通常为碳原子数大于18的烃，则仍保留在页岩岩样中，有利于准确计算页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量，从而使得获得的页岩有效孔隙度与页岩油的开采密切相关，更有利于页岩油的开发和利用。
在本发明中，页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量可以为页岩岩样中可流动的页岩油的质量与页岩岩样的质量的比值。
一种获取页岩岩样中可流动的页岩油的质量的方式可以为：
获取热解前的所述页岩岩样的质量以及热解后的所述页岩岩样的质量；所述热解前的所述页岩岩样的质量与所述热解后的所述页岩岩样的质量的差值，即为所述页岩岩样中可流动的页岩油的质量。
所述页岩岩样中可流动的页岩油的质量与所述热解前的所述页岩岩样的质量的比值，即为所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量。
另一种获取页岩岩样中可流动的页岩油的质量的方式可以为：
获取上述步骤(1)后的所述页岩岩样的质量。
获取上述步骤(2)后的所述页岩岩样的质量。
所述步骤(1)后的所述页岩岩样的质量与所述步骤(2)后的所述页岩岩样的质量的差值，即为页岩岩样中可流动的页岩油的质量，页岩岩样中可流动的页岩油的质量与所述热解前的所述页岩岩样的质量的比值，即为所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量。该获取页岩岩样中可流动的页岩油的质量的方式去除了页岩岩样中水分，主要是自由水在计算页岩岩样中可流动的页岩油的质量时造成的误差。
在页岩的含油饱和度S0的取值范围为0～1。当页岩样品的含油饱和度S0为1时，说明页岩岩样的孔隙中充满了页岩油，则所述页岩岩样的有效孔隙度为所述页岩岩样的最小有效孔隙度。
在本发明中，将页岩的密度作为页岩岩样的密度，将页岩油的密度作为页岩岩样中可流动的页岩油的密度。页岩的密度和页岩油的密度均可以从已有的地质资料中获得。
本领域技术人员可以在页岩储集层的不同方位取样，通过测量多个页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量，求出每个页岩岩样的有效孔隙度，再求平均值，以提高估算页岩有效孔隙度的精确度和准确度。
实施例1
实施例1提供了一种页岩有效孔隙度的快速评估方法。请参见图1，该方法包括以下步骤：
101：称取页岩岩样的质量Mrock，所述页岩岩样含有页岩油。
102：将所述页岩岩样在小于或等于300℃的温度下进行热解，热解后的页岩岩样即为去除可流动的页岩油后的所述页岩岩样。
103：称取去除可流动的页岩油后的所述页岩岩样的质量M1，页岩岩样的质量Mrock与去除可流动的页岩油后的所述页岩岩样的质量M1的差值作为页岩岩样中可流动的页岩油的质量Moil，页岩岩样中可流动的页岩油的质量Moil与页岩岩样的质量Mrock的比值，即为页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量S1。
104：获取所述页岩岩样的含油饱和度S0、页岩的密度ρrock、以及页岩油的密度ρoil。
105：根据所述含油饱和度S0、页岩的密度ρrock、页岩油的密度ρoil、以及所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量S1，计算所述页岩岩样的有效孔隙度Φ。页岩有效孔隙度为：
实施例2
实施例2提供了一种页岩有效孔隙度的快速评估方法。请参见图2，该方法包括以下步骤：
201：称取页岩岩样的质量Mrock，所述页岩岩样含有页岩油。
202：将页岩岩样进行粉粹，之后将粉碎后的页岩岩样进行热解，将所述页岩岩样在20～90℃的温度下，进行热解0～3分钟，之后称取页岩岩样的质量M热解1，M热解1为去除自由水的页岩岩样的质量；随后在90～300℃的温度下，进行热解3～6分钟，之后称取页岩岩样的质量M热解2，M热解2即为去除自由水和可流动的页岩油后的所述页岩岩样的质量，M热解1减去M热解2等于Moil，Moil代表页岩岩样中可流动的页岩油的质量。页岩岩样中可流动的页岩油的质量Moil与页岩岩样的质量Mrock的比值，即为页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量S1。
203：获取所述页岩岩样的含油饱和度S0、页岩的密度ρrock、以及页岩油的密度ρoil。
204：根据所述含油饱和度S0、页岩的密度ρrock、页岩油的密度ρoil、以及所述页岩岩样的可流动的页岩油的重量含量S1，计算所述页岩岩样的有效孔隙度Φ。页岩有效孔隙度Φ为：
实施例3
利用本发明提供的一种页岩有效孔隙度的快速评估方法估算页岩最小有效孔隙度。
页岩样品1的质量为2655mg，页岩样品2的质量为3119mg。
分别对页岩样品1和页岩样品2进行热解，在20～90℃的温度下，进行热解0～3分钟，随后在90～300℃的温度下，进行热解3～6分钟，分别获取热解后页岩样品1和页岩样品2的质量2643mg和3110mg。
页岩样品1和页岩样品2的含油饱和度均为1，页岩样品1和页岩样品2的密度分别为2.5g/cm3，其中的页岩油的密度分别为0.85g/cm3。
分别计算页岩样品1和页岩样品2的最小有效孔隙度为13.29％和8.49％。
实施例4
利用本发明提供的一种页岩有效孔隙度的快速评估方法估算页岩最小有效孔隙度。实施例4的页岩有效孔隙度的快速评估方法在岩石热解分析仪中进行。
利用岩石热解分析仪分别对页岩岩样3和页岩岩样4进行热解，热解条件为，在20～90℃的温度下热解3分钟，在90～300℃的温度下热解6分钟，利用氢火焰离子化检测器测得页岩岩样3和页岩岩样4中可流动的页岩油的含量分别为4.94mg/g和6.45mg/g。
页岩岩样3和页岩岩样4的密度分别为2.5g/cm3；页岩岩样3和页岩岩样4中可流动的页岩油的密度分别为0.85g/cm3；页岩岩样3和页岩岩样4的含油饱和度分别为1。
页岩岩样3和页岩岩样4的有效孔隙度分为为14.53％和18.97％。
对比例
利用氦孔隙度仪分别对实施例3中的页岩岩样1和页岩岩样2，以及实施例4中的页岩岩样3和页岩岩样4的孔隙度进行测量，测量结果分别为13.45％、8.26％、14.97％、以及18.20％。对实施例3和4中的有效孔隙度的数据与对比例中的孔隙度的数据进行相关性对比分析。结果表明，实施例3和4中的有效孔隙度的数据与对比例中的孔隙度的数据无显著差异。因此，本发明提供的页岩有效孔隙度的快速评估方法准确可靠。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (8)
1.一种页岩有效孔隙度的快速评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量；
获取所述页岩岩样的含油饱和度、页岩的密度、以及页岩油的密度；
根据所述含油饱和度、页岩的密度、页岩油的密度、以及所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量，计算所述页岩岩样的有效孔隙度；
所述有效孔隙度的计算公式为：
公式中，Φ代表页岩岩样的有效孔隙度，无量纲；S1代表页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量，单位为mg/g；ρrock为页岩的密度，单位为g/cm3；ρoil为页岩油的密度，单位为g/cm3；S0代表页岩岩样的含油饱和度，无量纲。
2.根据权利要求1所述的快速评估方法，其特征在于，当所述含油饱和度为1时，所述页岩岩样的有效孔隙度为所述页岩岩样的最小有效孔隙度。
3.根据权利要求1所述的快速评估方法，其特征在于，对所述页岩岩样进行热解，获取所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量。
4.根据权利要求3所述的快速评估方法，其特征在于，所述对所述页岩岩样进行热解，获取所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量，利用岩石热解分析仪对所述页岩岩样进行热解，利用岩石热解分析仪中的氢火焰离子化检测器对所述页岩岩样中可流动的页岩油进行检测，从而获得所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量。
5.根据权利要求3所述的快速评估方法，其特征在于，获取热解前的所述页岩岩样的质量以及热解后的所述页岩岩样的质量；
所述热解前的所述页岩岩样的质量与所述热解后的所述页岩岩样的质量的差值，即为所述页岩岩样中可流动的页岩油的质量；
所述页岩岩样中可流动的页岩油的质量与所述热解前的所述页岩岩样的质量的比值，即为所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量。
6.根据权利要求3所述的快速评估方法，其特征在于，所述对所述页岩岩样进行热解的步骤包括：将所述页岩岩样在小于或等于300℃的温度下进行热解。
7.根据权利要求6所述的快速评估方法，其特征在于，所述将所述页岩岩样在小于或等于300℃的温度下进行热解的步骤包括：
(1)将所述页岩岩样在20～90℃的温度下热解0～3分钟；
(2)在90～300℃的温度下热解3～6分钟。
8.根据权利要求7所述的快速评估方法，其特征在于，
获取步骤(1)后的所述页岩岩样的质量；
获取步骤(2)后的所述页岩岩样的质量；
所述步骤(1)后的所述页岩岩样的质量与所述步骤(2)后的所述页岩岩样的质量的差值，即为页岩岩样中可流动的页岩油的质量，所述页岩岩样中可流动的页岩油的质量与所述热解前的所述页岩岩样的质量的比值，即为所述页岩岩样中可流动的页岩油的重量含量。
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