CN112881449B - 一种气体突破压力测定方法和校正方法 - Google Patents

一种气体突破压力测定方法和校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种气体突破压力测定方法和校正方法。所述气体突破压力测定方法包括：准备岩样；测量干燥岩样的核磁共振衰减曲线，根据该曲线计算干燥岩样的核磁共振T2谱；测量饱水岩样的核磁共振衰减曲线，根据该曲线计算饱水岩样的核磁共振T2谱；根据所述饱水岩样的核磁共振T2谱和干燥岩样的核磁共振T2谱，计算气体突破压力值。本发明能够快速精确的得到页岩气体突破压力值，为页岩油气储层的评价和表征提供依据。

Description

一种气体突破压力测定方法和校正方法
技术领域
本发明属于地球物理测井领域，具体地涉及一种气体突破压力测定方法和校正方法。
背景技术
气体突破压力是页岩油气等非常规储层评价和盖层封闭性能表征的关键参数，目前普遍采用岩心刻度测井方法来得到。现有测井计算模型大都采用声波时差、电阻率等常规资料，无法反应岩石的微观孔隙结构等特征，气体突破压力的计算精度低，使用突破压力实验仪测试气体突破压力周期太长。
发明内容
本发明实施例的目的是一种气体突破压力测定方法和校正方法，该方法能够快速精确的得到页岩气体突破压力值，为页岩油气储层的评价和表征提供依据。
本发明的发明人通过研究发现，在现有的技术方法中，气体突破压力主要通过突破压力实验仪测量气体突破压力值，测试过程繁琐，测试周期长。而低场核磁共振技术在岩石物理和测井中起着十分重要的作用，测量信号仅与地层氢核相关，能有效地表征储层孔隙结构和流体组分等信息。本发明的发明人进一步研究，根据所述饱水岩样的核磁共振T2谱和干燥岩样的核磁共振T2谱，可以快速准确得到气体突破压力值。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种气体突破压力测定方法和校正方法，该方法包括：准备岩样；测量干燥岩样的核磁共振衰减曲线，根据该曲线计算干燥岩样的核磁共振T2谱；测量饱水岩样的核磁共振衰减曲线，根据该曲线计算饱水岩样的核磁共振T2谱；根据所述饱水岩样的核磁共振T2谱和干燥岩样的核磁共振T2谱，计算气体突破压力值。
可选的，该方法还包括：根据所述饱水岩样的核磁共振T2谱和干燥岩样的核磁共振T2谱，计算气体突破压力值包括：根据所述饱水岩样的核磁共振T2谱和干燥岩样的核磁共振T2谱，计算本征核磁共振T2谱和本征核磁共振T2谱几何平均值；根据所述本征核磁共振T2谱计算所述岩样的小孔比例；根据所述本征核磁共振T2谱几何平均值和所述小孔比例，计算所述岩样的气体突破压力值。
可选的，所述根据所述饱水岩样的核磁共振T2谱和干燥岩样的核磁共振T2谱，计算本征核磁共振T2谱包括：本征核磁共振T2谱＝饱水岩样的核磁共振T2谱-干燥岩样的核磁共振T2谱。
可选的，所述根据所述本征核磁共振T2谱计算所述岩样的小孔比例包括：所述小孔比例为所述本征核磁共振T2谱中小孔面积占所述本征核磁共振T2谱总面积的比例；
Figure GDA0003311141710000021
其中，Smicropore为小孔比例，
Figure GDA0003311141710000022
为本征核磁共振T2谱中小孔面积，
Figure GDA0003311141710000023
为本征核磁共振T2谱总面积。
可选的，所述小孔为所述本征核磁共振T2谱中弛豫时间小于阈值时间的孔隙，该阈值时间优选2ms。
可选的，所述根据所述本征核磁共振T2谱几何平均值和所述小孔比例，计算气体突破压力值Pb：
Figure GDA0003311141710000031
其中，a、b、c为拟合系数，
Smicropore为小孔比例，
T2gm为本征核磁共振T2谱几何平均值。
可选的，所述准备岩样包括：获取井下柱塞状岩样。
可选的，使用岩心核磁共振分析仪测量所述岩样的核磁共振衰减曲线；以及所述核磁共振衰减曲线为横向宏观磁化矢量衰减曲线。
可选的，所述根据所述曲线计算干燥岩样的核磁共振T2谱和所述根据所述曲线计算饱水岩样的核磁共振T2谱，包括对所述核磁共振衰减曲线进行反演计算。
可选的，所述饱水岩样的制备过程包括将所述岩样放入高压岩心饱和仪，使所述岩样的孔隙完全饱和地层水。
相应的，本发明实施例还提供一种气体突破压力校正方法，包括：根据上述的气体突破压力测定方法，获取气体突破压力测量值；利用多个岩样相对应的多个气体突破压力测量值，拟合形成气体突破压力真实值与气体突破压力测量值之间的线性关系式；将气体突破压力测量值代入所述线性关系式，得到气体突破压力真实值。
通过上述技术方案，本发明通过准备岩样；测量干燥岩样的核磁共振衰减曲线，根据该曲线计算干燥岩样的核磁共振T2谱；测量饱水岩样的核磁共振衰减曲线，根据该曲线计算饱水岩样的核磁共振T2谱；根据所述饱水岩样的核磁共振T2谱和干燥岩样的核磁共振T2谱，计算气体突破压力值。该方法可解决以往采用声波、电阻率等常规测井资料无法考虑到孔隙结构对突破压力的影响，有效地提升了气体突破压力的计算精度，能够快速精确的得到页岩气体突破压力值，对页岩油气的评价和综合表征具有重要意义。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1、图2、图3和图4是本发明的一种气体突破压力测定方法的流程示意图；
图5是本发明干燥岩样的核磁共振T2谱图；
图6是本发明饱水岩样的核磁共振T2谱图；
图7是本发明本征核磁共振T2谱图；
图8是气体突破压力与本征核磁共振T2谱几何平均值关系图；
图9是气体突破压力与小孔比例关系图；
图10是预测气体突破压力与实测气体突破压力线性关系图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1是本发明的一种气体突破压力测定方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例的气体突破压力测定方法可以包括以下步骤：
步骤S101，即准备岩样，包括获取井下柱塞状岩样。所述岩样优选页岩。工作人员获取井下特定深度的页岩样品，采用线切割技术将其加工成柱塞样品，干燥后测量其长度、直径和重量。优选的，所述柱塞状岩样的长度为2.54厘米，直径为2.54厘米。
步骤S102，计算干燥岩样的核磁共振T2谱。使用岩心核磁共振分析仪测量所述岩样的核磁共振衰减曲线，以及根据该曲线计算干燥岩样的核磁共振T2谱，所述核磁共振衰减曲线为横向宏观磁化矢量衰减曲线。所述根据所述曲线计算干燥岩样的核磁共振T2谱，包括对所述核磁共振衰减曲线进行反演计算。
岩心核磁共振分析仪主要应用了核磁共振工作技术。核磁共振技术是利用带有核磁性的原子与外磁场的相互作用引起的共振现象来检测各种物质，在地层所含的元素中，氢核的磁旋比最大，具有较高的丰度，通过检测氢核的核磁共振信号，快速检测岩石孔隙内的流体量、流体类型以及流体受岩石孔隙固体表面之间的束缚力强弱，以此获取岩石的物性参数、孔隙结构分布、可动流体分布及油水在岩石不同孔隙中的分布等。优选的，所述岩心核磁共振仪的主频为21兆赫兹。
步骤S103，计算饱水岩样的核磁共振T2谱。通过将饱水后的岩样放入岩心核磁共振分析仪，测量饱水岩样的核磁共振衰减曲线，根据该曲线计算饱水岩样的核磁共振T2谱，所述核磁共振衰减曲线为横向宏观磁化矢量衰减曲线。所述饱水岩样的制备过程包括将所述岩样放入高压岩心饱和仪，使所述岩样的孔隙完全饱和地层水，该地层水为与地层水矿化度相当的盐水。所述根据所述曲线计算饱和岩样的核磁共振T2谱，包括对所述核磁共振衰减曲线进行反演计算。
步骤S104，计算气体突破压力值。根据所述饱水岩样的核磁共振T2谱和干燥岩样的核磁共振T2谱，计算气体突破压力值。气体在一定压差作用下，在液体饱和岩样中形成连续流动相时，对应的进、出口端压差值即为岩石气体突破压力，气体突破压力是页岩油气等非常规储层评价和盖层封闭性能表征的关键参数。
图2是步骤S102的一种具体实施方式。按照该具体实施方式，计算干燥岩样的核磁共振T2谱，包括：
步骤S201，对岩样进行干燥处理，该处理方式包括且不限于烘干、风干；
步骤S202，测量干燥岩样的核磁共振衰减曲线，通过将干燥后的岩样放入岩心核磁共振分析仪，对分析仪设置合适的测量参数(等待时间、回波间隔、扫描次数、增益等)，测量干燥后的岩样的核磁共振衰减曲线；
步骤S203，根据该曲线计算干燥岩样的核磁共振T2谱。所述根据所述曲线计算干燥岩样的核磁共振T2谱，包括对所述核磁共振衰减曲线进行反演计算。反演过程：通过核磁共振衰减信号幅度谱反演得到核磁共振T2-信号幅度谱(T2-信号幅度谱幅度加和等于衰减信号谱第一个点)。反演方法包括且不限于非负最小二乘法、奇异值分解法、变换反演算法等。所述核磁共振衰减曲线为横向宏观磁化矢量衰减曲线。所述核磁共振衰减曲线为横向宏观磁化矢量衰减曲线。图5是本发明干燥岩样的核磁共振T2谱图，如图所示，干燥岩样的核磁共振T2谱主峰分布在0.2毫秒左右，主要反映页岩的背景信号。
图3是步骤S103的一种具体实施方式。按照该具体实施方式，计算饱水岩样的核磁共振T2谱，包括：
步骤S301，对岩样进行饱水处理，所述饱水岩样的制备过程包括将所述岩样放入高压岩心饱和仪，使所述岩样的孔隙完全饱和地层水。优选的，所述高压岩心饱和仪的压力为30兆帕，时间为48小时。该地层水为与地层水矿化度相当的盐水；
步骤S302，测量饱水岩样的核磁共振衰减曲线，通过将饱水后的岩样放入岩心核磁共振分析仪，对分析仪设置合适的测量参数(等待时间、回波间隔、扫描次数、增益等)，测量饱水后的岩样的核磁共振衰减曲线；
步骤S303，根据该曲线计算饱水岩样的核磁共振T2谱，所述根据所述曲线计算饱水岩样的核磁共振T2谱，包括对所述核磁共振衰减曲线进行反演计算。图6是本发明饱水岩样的核磁共振T2谱图，如图所示，核磁共振T2谱由单峰变成了双峰，左峰幅度明显增大，右峰分布在5毫秒左右，左峰幅度明显大于右峰，图6的饱水岩样的核磁共振T2谱与图5的干燥岩样的核磁共振T2谱有明显差别。
图4是步骤S104的一种具体实施方式。按照该具体实施方式，计算气体突破压力值，包括：
步骤S401，获取饱水岩样核磁共振T2谱和干燥岩样核磁共振T2谱；对岩样进行饱水和干燥处理时，优先对其进行干燥处理，这样利于所述岩样饱水处理时岩样孔隙完全饱和地层水；
步骤S402，计算本征核磁共振T2谱，所述根据所述饱水岩样的核磁共振T2谱和烘干岩样的核磁共振T2谱，计算本征核磁共振T2谱包括：本征核磁共振T2谱＝饱水岩样的核磁共振T2谱-烘干岩样的核磁共振T2谱，本征核磁共振T2谱能反映所述岩样孔隙结构。
图7是本发明本征核磁共振T2谱图，如图所示，将本征核磁共振T2谱刻度成孔隙度，其值为5.65％，该岩样的液测法孔隙度为5.42％，两者差异较小，可以得到本征核磁共振T2谱反映的是孔隙流体信息。其中核磁孔隙度的测量为：1)定标过程，测量孔隙度已知的标样得到横向宏观磁化矢量衰减曲线，确定横向宏观磁化矢量衰减曲线第一个点最大值信号幅度(所有水信号)，除以标样体积得到单位体积的信号值并与标样孔隙度(岩心单位体积内水的体积)建立关系；2)样品测量，测量岩心样品的体积和衰减谱，找到衰减谱第一个点最大值(所有水信号)除体积得到单位体积的水信号，通过第一步建立的关系得到孔隙度。T2幅度谱转化为孔隙度分量谱：孔隙度分量＝(T2谱信号幅度/T2谱幅度加和)*孔隙度，将孔隙度分量加和即孔隙度；
步骤S403，根据本征核磁共振T2谱，计算本征核磁共振T2谱几何平均值。图8是气体突破压力与本征核磁共振T2谱几何平均值关系图，如图所示，气体突破压力与本征核磁共振T2谱的几何平均值呈现明显的幂指数关系，气体突破能力与孔径成反比，随着T2几何平均值的增大，突破压力降低，气体突破难度降低；
步骤S404，根据本征核磁共振T2谱，计算岩样小孔比例，所述小孔比例为所述本征核磁共振T2谱中小孔面积占所述本征核磁共振T2谱总面积的比例；
Figure GDA0003311141710000081
其中，Smicropore为小孔比例，
Figure GDA0003311141710000082
为本征核磁共振T2谱中小孔面积，
Figure GDA0003311141710000083
为本征核磁共振T2谱总面积。所述小孔为所述本征核磁共振T2谱中弛豫时间小于阈值时间的孔隙，该阈值时间优选2ms，弛豫时间表示系统由不稳定定态趋于某稳定定态所需要的时间。图9是气体突破压力与小孔比例关系图，如图所示，气体突破压力与小孔比例呈正比关系，小孔比例越高，气体突破压力越大，气体的突破难度越大；
步骤S405，根据本征核磁共振T2谱几何平均值和小孔比例计算气体突破压力值，所述根据所述本征核磁共振T2谱几何平均值和所述小孔比例，计算气体突破压力值：
Figure GDA0003311141710000084
其中，a、b、c为拟合系数，为小孔比例，为本征核磁共振T2谱几何平均值。所述拟合系数与研究区域、层位等有关。
图10是预测气体突破压力与实测气体突破压力线性关系图，如图所示，预测气体突破压力与实测气体突破压力的线性误差为5.3％，整体线性度很好，这证实了本申请测定的气体突破压力精度高。所示实测气体突破压力通过饱和岩样在突破压力实验仪中测得。根据本发明提出的气体突破压力测定方法，获取气体突破压力测量值；利用多个岩样相对应的多个气体突破压力测量值，拟合形成气体突破压力真实值与气体突破压力测量值之间的线性关系式；将气体突破压力测量值代入所述线性关系式，得到气体突破压力真实值，实现对气体突破压的校正。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种气体突破压力测定方法，其特征在于，包括：
准备岩样；
测量干燥岩样的核磁共振衰减曲线，根据该曲线计算干燥岩样的核磁共振T2谱；
测量饱水岩样的核磁共振衰减曲线，根据该曲线计算饱水岩样的核磁共振T2谱；
根据所述饱水岩样的核磁共振T2谱和干燥岩样的核磁共振T2谱，计算气体突破压力值，包括：
根据所述饱水岩样的核磁共振T2谱和干燥岩样的核磁共振T2谱，计算本征核磁共振T2谱和本征核磁共振T2谱几何平均值；
根据所述本征核磁共振T2谱计算所述岩样的小孔比例；
根据所述本征核磁共振T2谱几何平均值和所述小孔比例，计算所述岩样的气体突破压力值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述饱水岩样的核磁共振T2谱和干燥岩样的核磁共振T2谱，计算本征核磁共振T2谱包括：
本征核磁共振T2谱＝饱水岩样的核磁共振T2谱-干燥岩样的核磁共振T2谱。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述本征核磁共振T2谱计算所述岩样的小孔比例包括：
所述小孔比例为所述本征核磁共振T2谱中小孔面积占所述本征核磁共振T2谱总面积的比例；
Figure FDA0003304554460000021
其中，Smicropore为小孔比例，
Figure FDA0003304554460000022
为本征核磁共振T2谱中小孔面积，
Figure FDA0003304554460000024
为本征核磁共振T2谱总面积。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，
所述小孔为所述本征核磁共振T2谱中弛豫时间小于阈值时间的孔隙，该阈值时间为2ms。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述本征核磁共振T2谱几何平均值和所述小孔比例，计算气体突破压力值Pb：
Figure FDA0003304554460000023
其中，a、b、c为拟合系数，
Smicropore为小孔比例，
T2gm为本征核磁共振T2谱几何平均值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述准备岩样包括：
获取井下柱塞状岩样。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
使用岩心核磁共振分析仪测量所述岩样的核磁共振衰减曲线；以及
所述核磁共振衰减曲线为横向宏观磁化矢量衰减曲线。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述曲线计算干燥岩样的核磁共振T2谱和所述根据所述曲线计算饱水岩样的核磁共振T2谱，包括
对所述核磁共振衰减曲线进行反演计算。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述饱水岩样的制备过程包括将所述岩样放入高压岩心饱和仪，使所述岩样的孔隙完全饱和地层水。
10.一种气体突破压力校正方法，其特征在于，包括：根据权利要求1至9中任一权利要求所述的气体突破压力测定方法，获取气体突破压力测量值；
利用多个岩样相对应的多个气体突破压力测量值，拟合形成气体突破压力真实值与气体突破压力测量值之间的线性关系式；
将气体突破压力测量值代入所述线性关系式，得到气体突破压力真实值。
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