CN111983182A - 一种页岩气藏原始含水饱和度的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气藏原始含水饱和度的测试方法,该测试方法包括:(1)对待测页岩样品利用氦气法进行孔隙体积的测定,得到第一孔隙体积;(2)对与待测页岩样品的同批次页岩样品在不同温度下进行烘干处理,确定待测页岩样品的自由水烘干温度;(3)将待测页岩样品在自由水烘干温度下进行烘干处理,得到烘干后的待测页岩样品;(4)对烘干后的待测页岩样品利用氦气法进行孔隙体积的测定,得到第二孔隙体积;(5)基于第一孔隙体积和所述第二孔隙体积,获得页岩气藏原始含水饱和度。本发明避免了烘干称重法及核磁共振法的不足,测试精度较高;样品处理过程对样品不产生伤害。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域,更具体地,涉及一种页岩气藏原始含水饱和度的测试方法。
背景技术
原始含水饱和度在气藏评价中起着非常重要的作用,直接关系到气藏储量大小,并影响气藏开发效果。目前研究流体饱和度的方法有室内岩心分析方法、测井方法、数学模型以及经验方程或统计图版等等,最常用最直接的方法仍然是在实验室内对岩心进行饱和度测定。室内测定岩心原始流体饱和度的方法主要包括蒸馏提取法和常压干馏法,这两种方法各有优缺点,主要针对油藏原始含油、含水饱和度测试。对于页岩气藏来说,由于所含流体主要是气水两相,通常采用烘干称重法及核磁共振法进行含水饱和度测试。烘干称重法是将岩心在一定温度下进行烘干,利用烘干前后质量变化与水的密度计算岩心中的含水量,进而根据其他方法测得的岩心孔隙体积来计算含水饱和度。烘干操作时温度设置对含水饱和度测定影响很大,目前页岩岩心样品烘干温度沿用常规岩心烘干温度,而页岩微纳米孔隙发育且非均质性强,微小空间内水分蒸发因非均质性差异所需温度差异较大。温度设置较低会低估页岩含水饱和度,由于页岩矿物中粘土成分含量通常较高,烘干温度较高时大量的粘土结合水蒸发,从而过高估计页岩含水饱和度。另外,计算含水饱和度时需要采用水的密度,而原始水的密度难以得到,因此采用烘干称重法存在一定误差。核磁共振法测试含水饱和度时,首先对新鲜样品进行核磁共振扫描,然后将样品抽真空饱和盐水,对饱和盐水样品再次进行核磁共振扫描,两次扫描T2谱图积分面积的比值即为含水饱和度。由于页岩纳米孔隙发育,抽真空饱和盐水时难以使得所有孔隙空间充满流体,此外页岩通常含有较多脆性矿物,遇水后样品易于水化分解,破坏孔隙结构,进而造成含水饱和度测量误差。
综上所述,页岩气藏含水饱和度室内测试方法包括烘干称重法和核磁共振法,采用烘干称重法时烘干温度高低影响较大需要进一步研究,此外计算含水饱和度时难以准确获得原始水的密度。由于页岩微纳米孔隙含量较多,采用核磁共振法时难以完全饱和样品,且页岩遇水容易水化分解,造成测试结果误差。
发明内容
本发明的目的是针对现有页岩含水饱和度测试方法的不足,考虑页岩样品微观非均质性,结合样品烘干温度的确定,建立了一种气体法页岩含水饱和度测试方法。该方法采用非吸附性的氦气作为流动介质,不需要确定原始水的密度,测试过程中也不需要饱和流体,避免了对样品的伤害,从而保证了测试结果的准确程度。
为了实现上述目的,本发明提供了一种页岩气藏原始含水饱和度的测试方法,该测试方法包括:
(1)对待测页岩样品利用氦气法进行孔隙体积的测定,得到第一孔隙体积;
(2)对与所述待测页岩样品的同批次页岩样品在不同温度下进行烘干处理,确定待测页岩样品的自由水烘干温度;
(3)将所述待测页岩样品在所述自由水烘干温度下进行烘干处理,得到烘干后的待测页岩样品;
(4)对所述烘干后的待测页岩样品利用氦气法进行孔隙体积的测定,得到第二孔隙体积;
(5)基于所述第一孔隙体积和所述第二孔隙体积,获得页岩气藏原始含水饱和度。
本发明的技术方案具有如下有益效果:
本发明采用氦气法进行页岩含水饱和度测定,避免了烘干称重法及核磁共振法的不足,测试精度较高;样品处理过程对样品不产生伤害,测试后的样品可直接应用于渗透率等其他分析测试。
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,其中,在本发明示例性实施方式中,相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种页岩气藏原始含水饱和度的测试方法的流程图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的不同岩心样品质量的失重百分比曲线图。失重百分比是指室温下样品质量与某烘干温度下样品质量的差值和室温下样品质量的比值,实现了对样品质量差异的归一化处理。
图3示出了根据本发明的一个实施例的不同岩心相邻温度失重平均百分比曲线图。相邻温度失重平均百分比是指各个样品相邻温度下质量差与室温下各样品质量比值的平均值,目的是找出样品质量不发生变化时的烘干温度。
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。相反,提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整,并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明提供了一种页岩气藏原始含水饱和度的测试方法,该测试方法包括:
(1)对待测页岩样品利用氦气法进行孔隙体积的测定,得到第一孔隙体积;
(2)对与所述待测页岩样品的同批次页岩样品在不同温度下进行烘干处理,确定待测页岩样品的自由水烘干温度;
(3)将所述待测页岩样品在所述自由水烘干温度下进行烘干处理,得到烘干后的待测页岩样品;
(4)对所述烘干后的待测页岩样品利用氦气法进行孔隙体积的测定,得到第二孔隙体积;
(5)基于所述第一孔隙体积和所述第二孔隙体积,获得页岩气藏原始含水饱和度。
本发明中,所用的页岩样品均为新鲜的页岩样品,所述新鲜的页岩样品是指井场页岩岩心出筒后立即进行截取和蜡封,并用强度相对较好的材料将样品封存的岩心;用强度相对较好的材料封存以防在运输过程中发生破碎。封存后的岩心应尽快送至实验室进行分析。
根据本发明,优选地,所述利用氦气法进行孔隙体积的测定为利用氦孔仪进行孔隙体积的测定。
根据本发明,优选地,步骤(2)为:对与所述待测页岩样品的同批次页岩样品在40-140℃温度下进行烘干处理,绘制页岩样品质量随温度变化的失重关系曲线,将页岩样品质量不发生变化时的第一个温度点确定为待测页岩样品的自由水烘干温度。优选地,其中,所述烘干处理的时间不低于24h,时间过长页岩样品质量不再发生变化,烘干处理的时间进一步优选为24-30h。
本发明中,所述失重关系曲线可以为岩心样品质量的失重百分比曲线、不同岩心相邻温度失重平均百分比曲线以及其他任何能够表示页岩样品失重关系的曲线中的至少一种。
本发明中,页岩中原生水的存在形式包括自由水、毛管水以及粘土结构水。毛管水及粘土结构水可看做岩石本身一部分,通常意义上的含水饱和度是指自由水,即在生产压力下可自由流动的水所占的孔隙体积百分比。烘干温度过高会将毛管水或结构水蒸发出来,造成实验误差。因此最高烘干温度设置为140℃,既保证了自由水能够全部释放,也防止不可动水的析出。
由于不同区块页岩自由水烘干温度存在差异,本发明测试页岩样品质量随温度变化的失重曲线(而不是固定温度值),根据曲线拐点来确定待测页岩样品的自由水烘干温度,能够更为准确的获得目标区域页岩样品自由水烘干温度。降低了实验误差,提高了测量的精度,以获得更加准确的页岩气藏原始含水饱和度。
根据本发明,优选地,步骤(3)中,所述烘干处理的时间不低于24h,进一步优选为24-30h。
根据本发明,优选地,步骤(4)中,将所述烘干后的待测页岩样品冷却、然后利用氦气法进行孔隙体积的测定,得到第二孔隙体积。
根据本发明,优选地,步骤(5)中,基于所述第一孔隙体积和所述第二孔隙体积,利用公式(1),获得页岩气藏原始含水饱和度;
其中,SW表示页岩气藏原始含水饱和度,V1表示第一孔隙体积,V2表示第二孔隙体积。
以下通过实施例进一步说明本发明:
实施例1
如图1所示,本实施例提供一种页岩气藏原始含水饱和度的测试方法,测试前需要对岩石样品进行尺寸测量以及系统气密性检查等工作,测试时,具体包括如下步骤:
(1)对待测页岩样品利用利用氦孔仪进行孔隙体积的测定,得到第一孔隙体积V1;
(2)选取所述待测页岩样品的同批次页岩样品,首先在室温下利用高精度天平称重,然后将页岩样品放入烘箱,在不同温度下烘干,烘干温度依次设置为40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃,每个温度下烘干时间为24小时,每个温度下烘干结束后将样品放入干燥器中,冷却后称重;然后绘制失重关系曲线,根据曲线变化趋势确定待测页岩样品的自由水烘干温度T0。如图2所示,每个页岩样品在120℃左右,失重百分比不再发生变化;从图3可见,120℃时样品质量与100℃时样品质量仅变化了0.019%,而140℃时样品质量与120℃相比仅变化了0.007%,几乎不再发生变化。因此以120℃作为本次页岩样品烘干温度T0较为适宜。
(3)将步骤(1)中已经测试孔隙体积的待测页岩样品放入烘箱中,设置烘干温度为120℃,烘干24小时,然后放入干燥器中冷却;
(4)对步骤(3)冷却后的待测页岩样品利用氦孔仪进行孔隙体积的测定,得到第二孔隙体积V2;
(5)基于所述第一孔隙体积和所述第二孔隙体积,利用公式(1),获得页岩气藏原始含水饱和度SW。
表1
表1中示出,按照实施例1的测试方法测试的7个页岩样品的页岩气藏原始含水饱和度。上述7个页岩样品取自涪陵区块某页岩取芯井不同深度层位的样品。
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 (9)
1.一种页岩气藏原始含水饱和度的测试方法,其特征在于,该测试方法包括:
(1)对待测页岩样品利用氦气法进行孔隙体积的测定,得到第一孔隙体积;
(2)对与所述待测页岩样品的同批次页岩样品在不同温度下进行烘干处理,确定待测页岩样品的自由水烘干温度;
(3)将所述待测页岩样品在所述自由水烘干温度下进行烘干处理,得到烘干后的待测页岩样品;
(4)对所述烘干后的待测页岩样品利用氦气法进行孔隙体积的测定,得到第二孔隙体积;
(5)基于所述第一孔隙体积和所述第二孔隙体积,获得页岩气藏原始含水饱和度。
2.根据权利要求1所述的测试方法,其中,所述利用氦气法进行孔隙体积的测定为利用氦孔仪进行孔隙体积的测定。
3.根据权利要求1所述的测试方法,其中,步骤(2)为:对与所述待测页岩样品的同批次页岩样品在40-140℃温度下进行烘干处理,绘制页岩样品质量随温度变化的失重关系曲线,将页岩样品质量不发生变化时的第一个温度点确定为待测页岩样品的自由水烘干温度。
4.根据权利要求3所述的测试方法,其中,所述烘干处理的时间不低于24h。
5.根据权利要求4所述的测试方法,其中,所述烘干处理的时间为24-30h。
6.根据权利要求1所述的测试方法,其中,步骤(3)中,所述烘干处理的时间不低于24h。
7.根据权利要求6所述的测试方法,其中,所述烘干处理的时间为24-30h。
8.根据权利要求1所述的测试方法,其中,步骤(4)中,将所述烘干后的待测页岩样品冷却、然后利用氦气法进行孔隙体积的测定,得到第二孔隙体积。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201124 |
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