CN112782477B - 一种测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的方法及系统，属于地球物理勘探领域。该方法包括：(1)获取同一块岩心在不同的润湿状态下的实验数据，所述实验数据包括：核磁共振T2谱、岩心重量、电阻率；(2)利用核磁共振T2谱对不同的润湿状态下的润湿性进行定性表征；利用岩心重量获得毛管力曲线，然后利用毛管力曲线对润湿性进行定量表征；(3)利用电阻率获得岩心在不同的润湿状态下的电性响应特征。利用本发明能够在不破坏孔隙结构的前提下将同一岩心处理成不同的润湿状态，能够对同一个岩心不同润湿状态的润湿性、电阻率进行测定，且大大提高了效率。
Description
技术领域
本发明属于地球物理勘探领域，具体涉及一种测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的方法及系统，用于测量同一块岩心多个润湿状态下的电性响应特征及系统。
背景技术
测量同一岩心不同润湿状态下的电性响应特征是明确润湿性对电性响应特征影响规律和影响机理的关键，主要包括，对同一块岩心在不影响其孔隙结构的条件下进行改性和不同润湿状态下的电性响应特征测量两个方面。
现有技术中，中国专利公开文献CN109507241A公开了一种电阻法测量岩石润湿性的新方法和设备，主要是解决低孔低渗岩石润湿性的测量问题。该方法在每个步骤，提供一致、稳定的测量条件，先将岩心放入夹持器中测量其含水电阻率，然后油驱水至束缚水进行老化；让岩心自吸水排油、水驱油、自吸油排水和二次油驱水四个过程；通过实时监测“自吸排出”过程中岩石电阻率的变化来表征岩石润湿性，解决了现有技术没有考虑样品尺寸、测量条件对岩石润湿性的影响的问题；中国专利公开文献CN109736764A公开了一种致密油储层润湿性的改造方法及装置。首先将表面活性剂与压裂液混合后泵入地层，在预定时间内闷井，以使所述表面活性剂与岩石充分接触，促使油湿储层反转为水湿储层，并实现油水置换；开井返排生产，以使原油将储层内的表面活性剂冲掉，进而使岩石恢复为油湿，促进返排，减小压裂液对储层的伤害。该发明的有益效果是可以提高致密油油藏产量；中国专利公开文献CN108020488A公开了一种致密砂岩的润湿性获取方法、装置、介质及电子设备。首先在地层有效压力和地层温度条件下，在所述待检测致密砂岩为润湿状态时，获取待检测致密砂岩的第一核磁共振T2图谱；在地层有效压力和常温条件下,在所述待检测致密砂岩为残余油状态时,获取待检测致密砂岩的第二核磁共振T2图谱；根据所述第一核磁共振T2图谱和第二核磁共振T2图谱确定所述待检测致密砂岩的润湿性。该发明的有益效果是提高了致密砂岩的润湿性的准确度；中国专利公开文献CN109030292A公开了一种致密岩石润湿性确定的新方法，克服了传统的自吸法计量不准和很难区分核磁共振油水信号的不足。利用氯化锰屏蔽了水的核磁信号，结合岩石的T2谱曲线及其称重和重量变化特征，准确地获取了自吸水排油量、水驱油量、自吸油排水量和油驱水量，实现了致密岩石润湿性的有效确定。该发明的有益效果是受人为因素影响小、数据可靠性高和测量简单方便。
但是现有技术中均没有公开测量同一岩心不同润湿状态下的电性响应特征的方法及系统。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的方法及系统，能够将同一岩心处理成多种润湿状态，并对不同润湿状态的润湿性和电性响应特征进行测量。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的方法，所述方法包括：
(1)获取同一块岩心在不同的润湿状态下的实验数据，所述实验数据包括：核磁共振T2谱、岩心重量、电阻率；
(2)利用核磁共振T2谱对不同的润湿状态下的润湿性进行定性表征；利用岩心重量获得毛管力曲线，然后利用毛管力曲线对润湿性进行定量表征；
(3)利用电阻率获得岩心在不同的润湿状态下的电性响应特征。
所述不同的润湿状态包括：第一种润湿状态、第二种润湿状态、第三种润湿状态，其中第一种润湿状态是最油湿状态，第二种润湿状态是最水湿状态，第三种润湿状态是介于最油湿和最水湿之间的状态。
在所述步骤(1)之前还包括：
进行钻井取心获得岩心，并采集地层原油；将岩心切割成柱塞状；利用岩心切割过程中收集的碎片进行接触角测定获得岩心的接触角；判断接触角是否大于75°，如果是，则将该岩心作为实验用岩心，如果否，则重复此步骤；
根据实验需求配置特定矿化度的盐水，并测量采集到的地层原油和配置的盐水的密度及采集到的地层原油的核磁共振T2谱。
所述步骤(1)的操作包括：
(11)将岩心处理成第一种润湿状态，并对岩心进行测量获得第一种润湿状态下的实验数据；
(12)将岩心处理成第二种润湿状态，并对岩心进行测量获得第二种润湿状态下的实验数据；测量结束后，岩心成为第三种润湿状态；
(13)对岩心进行测量获得第三种润湿状态下的实验数据。
所述步骤(11)的操作包括：
(111)将岩心烘干，然后自然冷却后直接对岩心饱和原油，此时岩心为第一种润湿状态；
(112)将岩心放入盐水中，用离心机将岩心处理至残余油状态，再将岩心放入原油中，用离心机将岩心处理至束缚水状态；
(113)将岩心取出并擦拭掉表面的油和水，对岩心进行称重获得岩心重量m，然后将岩心放入盐水中，设定一系列从小到大的转速，用离心机从低转速开始不断提高转速将岩心处理至残余油状态，测量并记录每个转速下的岩心重量；
(114)测量岩心的电阻率，然后将岩心放入原油中，设定一系列从小到大的转速，用离心机从低转速开始不断提高转速将岩心处理至束缚水状态，测量并记录每种转速下的岩心重量、电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T2谱；
所述步骤(12)的操作包括：
(121)对岩心进行洗油洗盐处理后，岩心成为第二种润湿状态，将岩心烘干，测量其干重得到岩心干重m干重，之后对岩心饱和盐水，然后测量得到岩心饱水状态的电阻率；
(122)，将岩心放入原油中，设定一系列从小到大的转速，用离心机从低转速开始不断提高转速将岩心处理至束缚水状态，测量并记录每种转速下的电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T2谱；当处理至束缚水状态后，岩心成为第三种润湿状态；
所述步骤(13)的操作包括：
(131)，将岩心放入盐水中，设定一系列从小到大的转速，用离心机法从低转速开始不断提高转速离心至残余油状态，测量并记录每种转速下的岩心重量；
(132)，将岩心放入原油中，设定一系列从小到大的转速，用离心机法从低转速开始不断提高转速离心至束缚水状态，测量并记录每种转速下的岩心重量、电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T2谱。
所述步骤(113)、(131)中的测量并记录每种转速下的岩心重量m的操作包括：
离心机在该转速下旋转到设定时间后，将岩心取出并擦拭掉表面的油和水；
对岩心进行称重获得岩心重量m；
记录下该转速和该转速下的岩心重量m；
所述步骤(122)中的测量并记录每种转速下的电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T2谱的操作包括：
离心机在该转速下旋转到设定时间后，将岩心取出并擦拭掉表面的油和水；
然后将岩心放入胶套中，测量岩心的电阻率并记录；
当达到束缚水状态后，测量得到束缚水状态下的核磁共振T2谱；
所述步骤(114)、(132)中的测量并记录每种转速下的岩心重量、电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T2谱的操作包括：
离心机在该转速下旋转到设定时间后，将岩心取出并擦拭掉表面的油和水；
对岩心进行称重获得岩心重量m；
记录下该转速和该转速对应的岩心重量m；
然后将岩心放入胶套中，测量岩心的电阻率并记录；
当达到束缚水状态后，测量得到束缚水状态下的核磁共振T2谱。
所述步骤(2)的操作包括：
润湿性定性表征：将步骤(114)、(122)、(132)得到的三个束缚水状态下的核磁共振T2谱分别与原油的核磁共振T2谱进行对比，根据束缚水状态下的核磁共振T2谱的主峰相对原油的核磁共振T2谱的主峰的左移程度得到三个润湿状态的润湿程度；
润湿性定量表征：利用步骤(113)记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得洗油前水驱油毛管力曲线，利用步骤(114)记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得洗油前油驱水毛管力曲线、利用步骤(131)记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得洗油后水驱油毛管力曲线、利用步骤(132)记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得洗油后油驱水毛管力曲线；
根据洗油前水驱油毛管力曲线、洗油前油驱水毛管力曲线计算得到第一种润湿状态的润湿性USBM指数W1；根据洗油后水驱油毛管力曲线、洗油后油驱水毛管力曲线计算得到第三种润湿状态的润湿性USBM指数W2。
所述步骤(3)的操作包括：
分别将岩心在步骤(114)、(122)和(132)中记录下的不同含水饱和度下的电阻率除以步骤(121)得到的饱和水状态的电阻率，得到三种润湿状态下不同含水饱和度下的电阻增大系数I；
以含水饱和度为横坐标，以电阻增大系数为纵坐标绘制坐标图得到岩心三种润湿状态的I-SW曲线。
本发明还提供了一种测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的系统，包括：
测量单元，用于获取同一块岩心在不同的润湿状态下的实验数据，所述实验数据包括：核磁共振T2谱、岩心重量、电阻率；
润湿性表征单元，与所述测量单元连接，用于利用核磁共振T2谱对不同的润湿状态下的润湿性进行定性表征；利用岩心重量获得毛管力曲线，然后利用毛管力曲线对润湿性进行定量表征；
电性响应特征获取单元，与所述测量单元连接，用于利用电阻率获得岩心在不同的润湿状态下的电性响应特征。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行本发明的测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)能够在不破坏孔隙结构的前提下将同一岩心处理成不同的润湿状态；
(2)能够对不同润湿状态的润湿性均进行测定；
(3)能够实现同一岩心(固定孔隙结构)不同润湿状态的电阻率测定；
(4)实现了高效、快速测定润湿性对岩心电性响应特征的影响规律。对于非水湿岩心的岩电实验测量，本发明所采用的离心机法明显优于驱替法。将岩心处理到同一饱和度状态，如果采用驱替法通常需要耗时几天甚至几周，而采用离心机法通常只需几个小时，大大提高了效率。当研究目标为低渗岩心时，这种高效性体现得更加明显。另外，由于各种处理过程不可避免地会改变岩心的润湿性，而本发明的高效处理过程很大程度地减小了测量过程中润湿性的改变，进而获得了更加准确可靠的结果。
附图说明
图1为本发明一种测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的实验流程示意图；
图2为本发明实施例中某地区岩心的接触角测定结果图；
图3为本发明实施例中某地区原油体弛豫核磁共振T2谱；
图4为岩心三种处理过程后束缚水饱和度状态的核磁共振T2谱；
图5为本发明实施例中某地区岩心第一种润湿状态的USBM测定结果；
图6为本发明实施例中某地区岩心第三种润湿状态的USBM测定结果；
图7为本发明实施例中某地区岩心三种润湿状态的岩电响应特征曲线；
图8为本发明系统的组成结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本发明提供了一种测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的方法及系统，包括：根据测井资料及相关化验分析资料，确定可能为油湿储层的井段，进行钻井取心来获取目标岩心并采集地层原油；根据实验需求配置特定矿化度的盐水，并测量原油和盐水的密度及原油的核磁共振T2谱；对目标岩心进行不洗油、洗油洗盐和洗油洗盐后油驱水三种处理实现润湿性的改变，即改性。润湿状态通过测量处理过程中的束缚水状态核磁共振T2谱以及毛管力曲线计算所得的USBM指数来确定；测量这三个过程的岩电曲线，实现同一块岩心多个润湿状态下的电性响应特征的岩石物理测量。
该方法通过对岩心进行不洗油、洗油洗盐及洗油洗盐后油驱水三个不同的处理步骤，将同一块岩心处理成三种不同的润湿状态，并结合核磁共振和USBM法对三种润湿状态的润湿性进行了测量，利用二极法对电阻率进行了测定。
本发明方法包括：
(1)获取同一块岩心在不同的润湿状态下的实验数据，即在不改变孔隙结构的前提下，将同一块岩心依次处理成不同的润湿状态，在每种润湿状态下对岩心进行测量获得实验数据。具体如下：岩心不洗油处理，岩心的润湿状态为第一种润湿状态，即最油湿；岩心洗油洗盐后，岩心的润湿状态为第二种润湿状态，即最水湿；岩心洗油洗盐后油驱水，岩心的润湿性会有一定程度的恢复，岩心的润湿状态为第三种润湿状态，即介于第一种润湿状态和第二种润湿状态之间，也就是最油湿和最水湿之间；对每种润湿状态下的岩心进行测量获得实验数据，所述实验数据包括：核磁共振T2谱、岩心重量、电阻率；
(2)利用核磁共振T2谱对不同的润湿状态下的润湿性进行定性表征；利用所述岩心重量获得毛管力曲线，然后利用毛管力曲线对润湿性进行定量表征；
(3)利用电阻率获得岩心在不同润湿状态下的电性响应特征。
具体的，在所述步骤(1)之前还包括：
步骤a，根据测井资料及相关化验分析资料，确定可能为油湿储层的井段，进行钻井取心来获取目标岩心并采集地层原油；
步骤b，将目标岩心切成柱塞样，利用岩心切割过程中收集的碎片进行接触角测定，测定结果为非水湿的岩心可选做目标岩心，如果不是非水湿，则重新采集岩心，即返回步骤a；测定结果为非水湿的标准为：接触角大于75°；
步骤c，根据实验需求配置特定矿化度的盐水，并测量原油和盐水的密度及原油的核磁共振T2谱；
所述步骤(1)包括：
(11)将岩心处理成第一种润湿状态，并对岩心进行测量获得第一种润湿状态下的实验数据；
(12)将岩心处理成第二种润湿状态，并对岩心进行测量获得第二种润湿状态下的实验数据；测量结束后，岩心成为第三种润湿状态；
(13)对岩心进行测量获得第三种润湿状态下的实验数据。
具体的，所述步骤(11)包括：
(111)，对目标岩心不进行洗油处理，放入烘箱中40°烘干10小时，岩心自然冷却2小时后直接饱和原油，此时岩心为第一种润湿状态；
岩心直接饱和原油的具体做法包括：将岩心放入离心机的转子上部，转子内装满油，根据测井解释资料中的岩心物性(孔隙度、渗透率)，利用离心机的自带软件确定离心机的转速和时间，此处饱和原油以及下面的饱和盐水的方法均是本领域的常规方法，在此不再赘述。
(112)，将岩心放入盐水中，用离心机法(即用离心机进行试验)将岩心处理至残余油状态，再将岩心放入原油中，用离心机高速离心至束缚水状态；
通常行业内根据物性对每个状态有一个转速和时间的估计(可以利用离心机的自带软件确定转速和时间)，也就是说离心机以该转速旋转，到达设定时间后离心机自动停下，即达到了该状态，所述状态包括残余油状态、束缚水状态等等。
具体的，用离心机法将岩心处理至残余油状态的具体做法包括：将岩心放入离心机的转子下部，上部装满盐水，利用离心机的自带软件确定离心机的转速和时间，在该转速下到达该时间后，岩心即为残余油状态；
用离心机法将岩心处理至束缚水状态的具体做法包括：将残余油状态的岩心放入另一组转子的上部，转子里装满油，利用离心机的自带软件确定离心机的转速和时间，在该转速下到达该时间后，岩心即为束缚水状态；
因为装油的时候是油驱水，装水的时候是水驱油，而离心的主要原理是密度差，而油的密度比水小，因此，离心会导致密度小的油在半径短的地方，密度大的水在最外边。根据实验的不同需要，采用不同的离心机，这些均是离心机法的常规操作，在此不再赘述；
(113)，将岩心取出并擦拭掉表面的油和水，利用天平对岩心进行称重获得岩心重量m，此时离心力为0，然后将岩心放入盐水中，设定一系列从小到大的转速，用离心机法从低转速开始不断提高转速离心至残余油状态，测量每个转速下的岩心重量。转速的最高值为对应残余油状态的转速，设置的转速是使离心力大致成倍增加的转速，一个转速对应一个离心力，此时是预估多个让离心力成倍增加的转速，例如1000、1500、2000，但是实际的离心力是利用公式(2)计算获得的。
测量每个转速下的岩心重量m的操作包括：
离心机在该转速下旋转到设定时间(该设定时间利用离心机自带软件确定或者直接采用步骤(112)中确定的时间，下面各个设定时间均采用该方式确定)后，将岩心从离心机取出并擦拭掉表面的油和水，利用天平对岩心进行称重获得岩心重量m，即得到该转速对应的岩心重量m；
记录下每种转速和每种转速下的岩心重量m；
(114)，测量岩心的电阻率，此时离心力为0，然后将岩心放入原油中，设定一系列从小到大的转速，用离心机法从低转速开始不断提高转速离心至束缚水状态，测量每种转速下的岩心重量、电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T2谱。转速的最高值为对应束缚水状态的转速，设置的转速是使离心力大致成倍增加的转速，一个转速对应一个离心力。
测量每种转速下的岩心重量、电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T2谱的操作包括：
离心机在该转速下旋转到设定时间后，将岩心取出擦拭掉表面的油和水，利用天平对岩心进行称重获得岩心重量m，即得到该转速对应的岩心重量m；记录下该转速和该转速对应的岩心重量m；然后将岩心放入胶套中，防止时间过长水分挥发，利用二极法测量岩心的电阻率，测量时需要电阻率读数较为稳定，记录下该转速对应的电阻率；
当达到束缚水状态后，利用核磁共振仪器测量岩心束缚水状态下的核磁共振T2谱.
所述步骤(12)的操作包括：
(121)，对岩心进行洗油洗盐处理(洗油洗盐也是本领域的常规处理方法，在此不再赘述)后，岩心成为第二种润湿状态，并将岩心放入烘箱中40°烘干10小时，测量其干重得到岩心干重m干重，之后对岩心饱和盐水，然后测量得到岩心的饱水状态的电阻率；
(122)，将岩心放入原油中，设定一系列从小到大的转速，用离心机法从低转速开始不断提高转速离心至束缚水状态，测量每种转速下的电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T2谱。转速的最高值为对应束缚水状态的转速，设置的转速是使离心力大致成倍增加的转速，一个转速对应一个离心力。
测量每种转速下的电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T2谱的操作包括：
离心机在该转速下旋转到设定时间后，将岩心取出并擦拭掉岩心表面的油和水，将岩心放入胶套中，防止时间过长水分挥发，利用二极法测量岩心的电阻率，测量时需要电阻率读数较为稳定，记录下该转速对应的电阻率；
当达到束缚水状态后，测量岩心束缚水状态下的核磁共振T2谱。
步骤(122)是一次油驱水，该步骤既是第二种润湿状态下的测量过程，又是第三种润湿状态的改性过程，完成步骤(122)后，也就是油驱水达到束缚水状态后，岩心成为第三种润湿状态。
所述步骤(13)的操作包括：
将岩心放入盐水中，设定一系列从小到大的转速，用离心机法从低转速开始不断提高转速离心至残余油状态，测量每种转速下的岩心重量。转速的最高值为对应残余油状态的转速，设置的转速是使离心力大致成倍增加的转速，一个转速对应一个离心力。
测量每种转速下的岩心重量的操作包括：
离心机在该转速下旋转到设定时间后，将岩心取出擦拭掉表面的油和水，利用天平对岩心进行称重获得岩心重量m，即得到该转速对应的岩心重量m；记录下该转速和该转速对应的岩心重量m；；
(132)，将岩心放入原油中，设定一系列从小到大的转速，用离心机法从低转速开始不断提高转速离心至束缚水状态，测量每种转速下的岩心重量、电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T2谱。转速的最高值为对应束缚水状态的转速，设置的转速是使离心力大致成倍增加的转速，一个转速对应一个离心力。
测量每种转速下的岩心重量、电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T2谱的操作包括：
离心机在该转速下旋转到设定时间后，将岩心取出擦拭掉表面的油和水，利用天平对岩心进行称重获得岩心重量m，即得到该转速对应的岩心重量m；记录下该转速和该转速对应的岩心重量m；然后将岩心放入胶套中，防止时间过长水分挥发，利用二极法测量岩心的电阻率，测量时需要电阻率读数较为稳定，记录下该转速对应的电阻率；
当达到束缚水状态后，测量岩心束缚水状态下的核磁共振T2谱；
步骤(132)是二次油驱水，也是第三种润湿状态下的测量过程。
所述步骤(2)的操作包括：
润湿性定性表征：将步骤(114)、(122)、(132)得到的三个束缚水状态的核磁共振T2谱与原油的核磁共振T2谱进行对比，定性确定三个状态的润湿程度；其中步骤(114)得到的是不洗油的束缚水状态T2谱、步骤(122)得到的是洗油洗盐后的束缚水状态T2谱，步骤(132)得到的是洗油洗盐后油驱水后的束缚水状态T2谱，分别将它们与原油的核磁共振T2谱进行比较获得润湿性，具体的，如果T2谱的主峰相比原油的核磁共振T2谱的主峰左移程度越大，表明岩心的润湿状态是越油湿。
利用核磁共振T2谱定性确定三个润湿状态的润湿性的具体原理是：核磁共振横向弛豫时间的贡献来自分子平移和旋转运动，固体表面的润湿性对核磁共振横向弛豫的影响主要作用于分子旋转运动。固-液界面处，流体分子的旋转运动受到固体表面氢键力的强烈限制，这种受限程度在流体润湿表面明显大于非润湿表面，导致润湿相流体的T2弛豫时间具有最大程度的降低；而对于非润湿相流体，其T2弛豫时间与体弛豫则略有不同。对于本发明，束缚水状态时主峰主要为油，因此通过比较三个束缚水状态的核磁共振T2谱的主峰相对实验所用原油的核磁共振T2谱的主峰的左移程度即可判别岩心的润湿状态，左移程度越大，岩心越油湿；
润湿性定量表征：获得洗油前水驱油毛管力曲线、洗油前油驱水毛管力曲线、洗油后水驱油过程种的毛管力曲线、洗油后油驱水毛管力曲线，然后根据毛管力曲线获得润湿性指数。
所述获得洗油前水驱油毛管力曲线、洗油前油驱水毛管力曲线、洗油后水驱油过程中的毛管力曲线、洗油后油驱水毛管力曲线的操作包括：
分别利用步骤(113)、(114)、(131)、(132)中记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得毛管力曲线，其中利用步骤(113)记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得的是洗油前水驱油毛管力曲线、利用步骤(114)记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得的是洗油前油驱水毛管力曲线、利用步骤(131)记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得的是洗油后水驱油毛管力曲线、利用步骤(132)记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得的是洗油后油驱水毛管力曲线，一共得到4条毛管力曲线。
利用每种转速和每种转速下的岩心重量m获得毛管力曲线的操作包括：
利用公式(1)计算得到每种转速下的含水饱和度：
Sw＝((m-m干重)-V孔隙*ρ油)/(V孔隙*(ρ水-ρ油) (1)
式中：Sw为含水饱和度；m为岩心重量，g；m干重为岩心干重，由步骤(121)得到，g；V孔隙为孔隙体积，cm3；ρ水为实验配置盐水的密度，g/cm3；ρ油为实验所用地层原油的密度，g/cm3；
利用公式(2)计算得到每种转速下的离心力：
Pc＝0.1578*10-6*(ρ水-ρ油)*(R-l/2)*n2*l (2)
式中：Pc为离心力，MPa；R为离心机的转子半径，cm；l为岩心长度，cm；n为转速，rps；
将含水饱和度作为横坐标，将离心力作为纵坐标绘制坐标图得到毛管力曲线。
所述根据毛管力曲线获得润湿性指数的操作包括：
根据洗油前水驱油毛管力曲线、洗油前油驱水毛管力曲线计算得到第一种润湿状态的润湿性USBM指数W1；根据洗油后水驱油毛管力曲线、洗油后油驱水毛管力曲线计算得到第三种润湿状态的润湿性USBM指数W2；
润湿性USBM指数W的计算公式如下：
W＝log(A1-A2)
其中：A1和A2分别是油驱水毛管力曲线和水驱油毛管力曲线下的面积(如图5、图6所示。)。W的绝对值越大，润湿程度越大。一般来说，水湿岩心的W值接近1，油湿岩心接近-1。
所述步骤(3)的操作包括：
根据记录的电阻率得到三种润湿状态的岩电特征曲线，具体如下：
分别将岩心在步骤(114)、(122)和(132)中记录下的不同含水饱和度条件下的电阻率除以步骤(121)得到的洗油后饱和水状态的电阻率，得到三种润湿状态下不同含水饱和度下的电阻增大系数I，以含水饱和度为横坐标，电阻增大系数为纵坐标绘制坐标图得到岩心三种润湿状态的I-SW曲线；
经上述各个步骤，可将同一岩心处理成三种润湿状态并对润湿性和相应的岩电响应特征进行测定。无论是利用核磁共振T2谱还是毛管力曲线计算USBM指数来表征润湿性，其每一个润湿状态的润湿性测定跟电阻率测量是在同一过程完成的，这样有效避免了测量岩心润湿性后再测量电阻率，也就避免了润湿性测定后岩心润湿性的改变会导致润湿状态测量结果和电阻率测量结果不匹配的问题。
另外，由于本发明方法不采用化学改性方法，而是采用物理改性方法对岩心的润湿性进行改变，因此本发明可在不改变岩心孔隙结构的前提下将同一岩心处理成不同的润湿状态，并对不同润湿状态下的润湿性和电性响应特征进行测量，高效、快速地测定润湿性对岩心电性响应特征的影响规律，为饱和度新模型的建立提供有力的理论支撑。
如图8所示，本发明还提供了一种测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的系统，包括：
测量单元10，用于获取同一块岩心在不同的润湿状态下的实验数据，所述实验数据包括：核磁共振T2谱、岩心重量、电阻率；
润湿性表征单元20，与所述测量单元10连接，用于利用核磁共振T2谱对不同的润湿状态下的润湿性进行定性表征；利用岩心重量获得毛管力曲线，然后利用毛管力曲线对润湿性进行定量表征；
电性响应特征获取单元30，与所述测量单元10连接，用于利用电阻率获得岩心在不同润湿状态下的电性响应特征。
本发明的实施例如下：
该实施例中的离心机采用的是Coretest公司生产的Ultra Rock Core超级岩心离心机(URC-628)。
如图1所示，一种测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的方法，包括以下步骤：
步骤a，根据测井资料及相关化验分析资料，选定鄂尔多斯延长组砂岩进行钻井取心，并采集地层原油；
步骤b，将目标岩心切成直径2.5cm，长度4cm的柱塞样，利用岩心切割过程中收集的碎片进行接触角测定，测定结果如图2所示为95.5°，按照行业分类标准，属于中性润湿，即非水湿岩心，可以作为实验所用的目标岩心；
步骤c，根据测井资料，可知该地区的平均地层水矿化度为30000ppm，因此配置30000ppm矿化度的实验盐水，测量地层原油和配置盐水的密度分别为0.83g/cm3和1.023g/cm3，地层原油的核磁共振T2谱(采用现有方法测量获得)如图3所示；
步骤d，对目标岩心不进行洗油处理，放入烘箱中40°烘干10小时，断开烘箱电源，让岩心自然冷却2小时，之后将岩心取出，放入离心机的转子里，转子内装满油。测井资料显示，该岩心的孔隙度为10.13％，渗透率为0.738×10-3μm2，根据岩心物性，设定离心机的转速为18000转，离心力约为163Psi(一般与所用的离心机有关，可以粗略估计一个转速，转速和离心力是能够相互转化的)，计算得到离心时间约为6小时(本次实施例是采用离心机自带的商用软件计算的)。
步骤e，将岩心放入离心机的转子下部，上部装满盐水，设置相同的离心力，根据公式(上述的公式2)转速约为12500转，离心时间为6小时(离心时间均采用步骤d计算得到的时间)，将岩心处理至残余油状态；之后将岩心取出，放入另一组转子上部，转子里装满油，设置转速为18000转，离心6小时。
步骤f，将岩心取出小心擦拭掉表面的油和水，利用天平对岩心进行称重为30.873g，此时离心力为0，结合步骤h的干重29.792g，以及盐水和原油的密度信息，利用公式1计算岩心此时的饱和度为45.9％；之后将岩心放入盐水中，先将离心机设置为低转速2000转，设置离心机旋转6小时，仪器运行结束后，将岩心取出，小心擦拭掉表面的油和水，并利用天平对岩心进行称重为30.876g，利用公式1计算得岩心此时的饱和度为47.4％，利用公式2计算得到离心力为-4.2Psi，然后调节离心力大约不断成倍增加，即设置多个不同转速，分别为：3000转、5000转、8000转、10000转、12500转，计算得到的相应的离心力分别为：-9.4Psi、-26.1Psi、-66.9Psi、-104.5Psi和-163.3Psi，设置离心机每个转速转动6小时，根据每次旋转结束后的岩心称重结果，利用公式1计算得到的饱和度值分别为：55.4％、62.4％、68.3％、71.8％和73.3％；将饱和度作为横坐标，离心力作为纵坐标作图，便可得到水驱油过程的毛管力曲线，如图5中带有方形块的线条所示；
Sw＝((m-m干重)-V孔隙*ρ油)/(V孔隙*(ρ水-ρ油) (1)
式中：Sw为含水饱和度；m为岩心重量，g；m干重为岩心干重，g；V孔隙为孔隙体积，cm3；ρ水为实验配置盐水的密度，g/cm3；ρ油为实验所用地层原油的密度，g/cm3；
Pc＝0.1578*10-6*(ρ水-ρ油)*(R-l/2)*n2*l (2)
式中：Pc为毛细管压力，MPa；R为转子的半径，cm，对于本实施例所用离心机及转子，水驱油过程的R为16.66cm，油驱水过程的R为8.664cm(本领域技术人员可以根据实际情况选择相应的离心机)；l为岩心长度，cm；n为转速，rps；
步骤g，将岩心取出小心擦拭掉表面的油和水，利用天平对岩心进行称重为30.928g，此时离心力为0，利用公式1计算岩心此时的饱和度为78.3％，二极法测量该饱和度状态下的电阻率为6100Ω·m；之后将岩心放入原油中，用离心机法不断提高转速离心至束缚水状态，离心机转速设置分别为：3000转、5000转、8000转、13000转、18000转，据式2计算可得相应的离心力分别为：4.5Psi、12.6Psi、32.2Psi、85Psi和163Psi；每个转速离心机旋转6小时，在不同饱和度状态下将岩心取出，擦拭掉岩心表面的浮油和水，将岩心放入胶套中，防止时间过长水分挥发，利用二极法测量岩心的电阻率，测量时需要电阻率读数较为稳定；然后利用核磁共振仪器测量束缚水状态的T2谱；根据每次旋转结束后的岩心称重结果，据公式1计算可得饱和度值分别为：61.5％、51.9％、48.4％、46.9％和45.9％；可得岩心在油驱水过程的毛管力曲线如图5中带有三角形块的线条所示；不同转速下测得的电阻率分别为：8370Ω·m、8960Ω·m、9340Ω·m、9860Ω·m和10300Ω·m；束缚水状态的核磁共振T2谱如图4中实线所示；
步骤h，将岩心洗油、洗盐，称量其干重为29.792g，将岩心饱和盐水后，测量其电阻率为1227Ω·m；
步骤i，将岩心放入原油中，设置离心机转速分别为：1500转、2500转、5000转、8000转和12500转；每个转速旋转6小时，不断提高转速离心至束缚水状态，计算得到各转速下岩心的饱和度分别为：88.8％、81.4％、65.6％、57.1％和33.3％，相应的电阻率分别为：1583Ω·m、2030Ω·m、4190Ω·m、5760Ω·m和9400Ω·m；然后测量束缚水状态的核磁共振T2谱如图4中的长虚线所示，即一次束缚水谱；
步骤j，将岩心放入盐水中，设置离心机的转速分别为：1000转、2000转、3000转、5000转、8000转、10000转、12500转和13500转，据式2计算可得相应的离心力分别为：-1Psi、-4.2Psi、-9.4Psi、-26.1Psi、-66.9Psi、-104.5Psi、-163.3Psi和-190.5Psi；每个转速旋转6小时，不断提高转速离心至残余油状态，计算得到的各转速下岩心的饱和度分别为：34.9％、37％、40.2％、45％、51.3％、60.3％、72.4％和73.5％，则该过程中的毛管力曲线如图6中的带有方形块的线条所示；
步骤k，将岩心放入原油中，设置离心机的转速分别为：1000转、1500转、3000转、5000转、8000转、12000转、16000转和19000转，据式2计算可得相应的离心力分别为：0.5Psi、1.1Psi、4.5Psi、12.6Psi、32.2Psi、72.5Psi、128.8Psi和191.3Psi；每个转速旋转6小时，不断提高转速离心至束缚水状态，各转速下岩心的饱和度分别为：73％、70.3％、67.7％、65.6％、60.8％、59.2％、57.1％和51.8％，该过程的毛管力曲线如图6中的带有三角形块的线条所示；测量岩心多个饱和度下的电阻率分别为4230Ω·m、4770Ω·m、4890Ω·m、5010Ω·m、5680Ω·m和6100Ω·m；然后测量束缚水状态的核磁共振T2谱如图4中短虚线所示，即二次束缚水谱；
步骤l，根据将步骤j，i和k中三个束缚水状态的核磁共振T2谱与原油的核磁共振T2谱进行对比定性确定三个状态的润湿程度，如图4所示，图4中岩心不洗油束缚水谱(即核磁共振T2谱)、洗油后一次油驱水束缚水谱和洗油后二次油驱水束缚水谱相较于图3的原油的核磁共振T2谱均有明显的左移，且偏移量依次减小，说明这三个状态均为非水湿状态，岩心不洗油状态最油湿，洗油洗盐后(对应一次束缚水谱)岩心最接近水湿，洗油洗盐后油驱水后(对应二次束缚水谱)岩心的润湿状态介于两者之间。
步骤m，根据步骤f和步骤g中得到的毛管力曲线计算得到第一种润湿状态的润湿性USBM指数为-0.11；根据步骤j和步骤k中得到的毛管力曲线计算得到第三种润湿状态的润湿性USBM指数为-0.05；由于在第二种润湿状态下一旦采用油驱水，岩心的润湿状态会发生改变，因此无法得到第二种润湿状态下的油驱水毛管力曲线，也就无法得到第二种润湿状态的润湿性USBM指数。但是，利用本发明能够得到第一种润湿状态的润湿性USBM指数和第三种润湿状态的润湿性USBM指数已经是对现有技术的很大突破了。
步骤n，分别将步骤g、i和k中测得的不同饱和度条件下的电阻率除以步骤h洗油后饱和水状态的电阻率1227Ω·m，可得三种润湿状态不同饱和度下的电阻增大系数I；以饱和度为横坐标，电阻增大系数为纵坐标，可以得到岩心三种润湿状态的电性曲线如图7所示。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
Claims (4)
1.一种测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的方法，其特征在于：所述方法包括：
（1）获取同一块岩心在不同的润湿状态下的实验数据，所述实验数据包括：核磁共振T 2谱、岩心重量、电阻率；
（2）利用核磁共振T 2谱对不同的润湿状态下的润湿性进行定性表征；利用岩心重量获得毛管力曲线，然后利用毛管力曲线对润湿性进行定量表征；
（3）利用电阻率获得岩心在不同的润湿状态下的电性响应特征；
所述步骤（1）的操作包括：
（11）将岩心处理成第一种润湿状态，并对岩心进行测量获得第一种润湿状态下的实验数据；
（12）将岩心处理成第二种润湿状态，并对岩心进行测量获得第二种润湿状态下的实验数据；测量结束后，岩心成为第三种润湿状态；
（13）对岩心进行测量获得第三种润湿状态下的实验数据；
所述不同的润湿状态包括：第一种润湿状态、第二种润湿状态、第三种润湿状态，其中第一种润湿状态是最油湿状态，第二种润湿状态是最水湿状态，第三种润湿状态是介于最油湿和最水湿之间的状态；
在所述步骤（1）之前还包括：
进行钻井取心获得岩心，并采集地层原油；将岩心切割成柱塞状；利用岩心切割过程中收集的碎片进行接触角测定获得岩心的接触角；判断接触角是否大于75°，如果是，则将该岩心作为实验用岩心，如果否，则重复此步骤；
根据实验需求配置特定矿化度的盐水，并测量采集到的地层原油和配置的盐水的密度及采集到的地层原油的核磁共振T 2谱；
所述步骤（11）的操作包括：
（111），将岩心烘干，然后自然冷却后直接对岩心饱和原油，此时岩心为第一种润湿状态；
（112），将岩心放入盐水中，用离心机将岩心处理至残余油状态，再将岩心放入原油中，用离心机将岩心处理至束缚水状态；
（113），将岩心取出并擦拭掉表面的油和水，对岩心进行称重获得岩心重量，然后将岩心放入盐水中，设定一系列从小到大的转速，用离心机从低转速开始不断提高转速将岩心处理至残余油状态，测量并记录每个转速下的岩心重量；
（114），测量岩心的电阻率，然后将岩心放入原油中，设定一系列从小到大的转速，用离心机从低转速开始不断提高转速将岩心处理至束缚水状态，测量并记录每种转速下的岩心重量、电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T 2谱；
所述步骤（12）的操作包括：
（121），对岩心进行洗油洗盐处理后，岩心成为第二种润湿状态，将岩心烘干，测量其干重得到岩心干重，之后对岩心饱和盐水，然后测量得到岩心饱水状态的电阻率；
（122），将岩心放入原油中，设定一系列从小到大的转速，用离心机从低转速开始不断提高转速将岩心处理至束缚水状态，测量并记录每种转速下的电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T 2谱；当处理至束缚水状态后，岩心成为第三种润湿状态；
所述步骤（13）的操作包括：
（131），将岩心放入盐水中，设定一系列从小到大的转速，用离心机法从低转速开始不断提高转速离心至残余油状态，测量并记录每种转速下的岩心重量；
（132），将岩心放入原油中，设定一系列从小到大的转速，用离心机法从低转速开始不断提高转速离心至束缚水状态，测量并记录每种转速下的岩心重量、电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T 2谱；
所述步骤（2）的操作包括：
润湿性定性表征：将步骤（114）、（122）、（132）得到的三个束缚水状态下的核磁共振T 2谱分别与原油的核磁共振T 2谱进行对比，根据束缚水状态下的核磁共振T 2谱的主峰相对原油的核磁共振T 2谱的主峰的左移程度得到三个润湿状态的润湿程度；
润湿性定量表征：利用步骤（113）记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得洗油前水驱油毛管力曲线，利用步骤（114）记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得洗油前油驱水毛管力曲线、利用步骤（131）记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得洗油后水驱油毛管力曲线、利用步骤（132）记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得洗油后油驱水毛管力曲线；
根据洗油前水驱油毛管力曲线、洗油前油驱水毛管力曲线计算得到第一种润湿状态的润湿性USBM指数W 1；根据洗油后水驱油毛管力曲线、洗油后油驱水毛管力曲线计算得到第三种润湿状态的润湿性USBM指数W 2；
润湿性定性表征：将步骤（114）、（122）、（132）得到的三个束缚水状态下的核磁共振T 2谱分别与原油的核磁共振T 2谱进行对比，根据束缚水状态下的核磁共振T 2谱的主峰相对原油的核磁共振T 2谱的主峰的左移程度得到三个润湿状态的润湿程度；
润湿性定量表征：利用步骤（113）记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得洗油前水驱油毛管力曲线，利用步骤（114）记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得洗油前油驱水毛管力曲线、利用步骤（131）记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得洗油后水驱油毛管力曲线、利用步骤（132）记录的每种转速和每种转速下的岩心重量m获得洗油后油驱水毛管力曲线；
根据洗油前水驱油毛管力曲线、洗油前油驱水毛管力曲线计算得到第一种润湿状态的润湿性USBM指数W 1；根据洗油后水驱油毛管力曲线、洗油后油驱水毛管力曲线计算得到第三种润湿状态的润湿性USBM指数W 2；
所述步骤（3）的操作包括：
分别将岩心在步骤（114）、（122）和（132）中记录下的不同含水饱和度下的电阻率除以步骤（121）得到的饱和水状态的电阻率，得到三种润湿状态下不同含水饱和度下的电阻增大系数I；
以含水饱和度为横坐标，以电阻增大系数为纵坐标绘制坐标图得到岩心三种润湿状态的I-S W曲线。
2.根据权利要求1所述的测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的方法，其特征在于：所述步骤（113）、（131）中的测量并记录每种转速下的岩心重量m的操作包括：
离心机在该转速下旋转到设定时间后，将岩心取出并擦拭掉表面的油和水；
对岩心进行称重获得岩心重量；
记录下该转速和该转速下的岩心重量m；
所述步骤（122）中的测量并记录每种转速下的电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T 2谱的操作包括：
离心机在该转速下旋转到设定时间后，将岩心取出并擦拭掉表面的油和水；
然后将岩心放入胶套中，测量岩心的电阻率并记录；
当达到束缚水状态后，测量得到束缚水状态下的核磁共振T 2谱；
所述步骤（114）、（132）中的测量并记录每种转速下的岩心重量、电阻率以及达到束缚水状态后的核磁共振T 2谱的操作包括：
离心机在该转速下旋转到设定时间后，将岩心取出并擦拭掉表面的油和水；
对岩心进行称重获得岩心重量；
记录下该转速和该转速对应的岩心重量m；
然后将岩心放入胶套中，测量岩心的电阻率并记录；
当达到束缚水状态后，测量得到束缚水状态下的核磁共振T 2谱。
3.一种测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的系统，其特征在于：所述系统用于实现如权利要求1所述的方法，所述系统包括：
测量单元，用于获取同一块岩心在不同的润湿状态下的实验数据，所述实验数据包括：核磁共振T 2谱、岩心重量、电阻率；
润湿性表征单元，与所述测量单元连接，用于利用核磁共振T 2谱对不同的润湿状态下的润湿性进行定性表征；利用岩心重量获得毛管力曲线，然后利用毛管力曲线对润湿性进行定量表征；
电性响应特征获取单元，与所述测量单元连接，用于利用电阻率获得岩心在不同的润湿状态下的电性响应特征。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行权利要求1-2任一项所述测定岩心不同润湿状态下电性响应特征的方法中的步骤。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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