CN113092337B - 一种建立原地条件下致密岩心初始含水饱和度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建立原地条件下致密岩心初始含水饱和度的方法。本发明基于致密砂岩储层初始含水饱和度的形成过程，采用增水法建立致密岩心初始含水饱和度，通过管线体积标定，在岩心夹持器出口端柱塞上加上一个阀门，建立初始含水饱和度时关闭阀门，确保建立致密岩心初始含水饱和度所需地层水或模拟地层水能全部进入岩心。通过监测岩心电阻率，确保注入岩心中的地层水或模拟地层水在岩心中均匀分布，创造性地将抽真空、测孔隙度和建立初始含水饱和度结合起来。本发明提供了一种新的建立原地条件下致密岩心初始含水饱和度的方法，为致密砂岩气藏水相圈闭损害的相关研究以及高温高压下气水相对渗透率的测定奠定了基础。

Description

一种建立原地条件下致密岩心初始含水饱和度的方法
技术领域
本发明涉及致密岩心分析领域，具体涉及一种建立原地条件下致密岩心初始含水饱和度的方法。
背景技术
就探明储量和技术实力而言，致密砂岩气藏是中国最具现实勘探开发意义的非常规天然气资源。然而，由于致密砂岩气藏的地质特征：如低孔低渗，超低含水饱和度，与工程特征：如水力压裂提供了水侵快速通道，使得水相圈闭损害突出且严重，严重阻碍了致密砂岩气藏的勘探和开发。其中，水相圈闭损害的根本原因是储层存在超低含水饱和度，即储层的初始含水饱和度低于束缚水饱和度。发生水相圈闭损害后，储层的初始含水饱和度便高于束缚水饱和度，只会在束缚水饱和度到100％间变化，从而导致储层气相渗透率降低。由此可知，水相圈闭损害的研究工作，需建立在研究初始含水饱和度变化基础上。
一般建立初始含水饱和度的方法分为降水法和增水法。降水法包括烘干法、离心法和驱替法，都是将地层水或模拟地层水100％饱和的岩心驱替至需要建立的含水饱和度，该类方法很难建立低于束缚水饱和度的含水饱和度。对于致密砂岩气藏由于存在超低含水饱和度，即初始含水饱和度低于束缚水饱和度，若想运用此方法建立致密岩心的初始含水饱和度，便显得格外困难。因此，实验室一般采用增水法来建立致密岩心的初始含水饱和度，将岩心放在由地层水或模拟地层水润湿的纤维上来回滚动、称重，直到岩心的质量变为干岩心的质量与建立初始含水饱和度所需地层水的质量之和。虽然该方法克服了降水法的不足，但整个建立致密岩心初始含水饱和度的过程均在常温常压下进行，无法模拟储层高温高压下最为真实的初始含水饱饱和度的形成过程。针对于上述问题，本发明提出了一种建立原地条件下致密岩心初始含水饱和度的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建立原地条件下致密岩心初始含水饱和度的方法。利用波义耳-马略特定律，标定出高温高压下管线体积与致密岩心的孔隙体积，计算出原地条件下岩心的孔隙度。根据岩心初始含水饱和度，计算出地层水或模拟地层水在岩心孔隙中所占体积。通过恒温箱和围压泵给岩心加温加压，使岩心处在高温高压的环境中，关闭岩心夹持器出口端柱塞阀门，打开恒速恒压高精度驱替泵，采用恒容模式，输入地层水或模拟地层水在岩心孔隙中所占体积与中间容器到岩心夹持器之间的管线体积之和，确保将建立初始含水饱和度所需地层水或模拟地层水全部注入到致密岩心中，期间实时监测岩心的电阻率，直到电阻率趋于稳定，即地层或模拟地层水在岩心中分布均匀，则表明成功建立了原地条件下致密岩心的初始含水饱和度。
本发明通过以下技术方案实现：
步骤1、将配制好的地层水或模拟地层水倒入中间容器中，选取致密砂岩岩心柱塞，测量岩心柱塞的长度、直径，烘干后放入岩心夹持器中，按照图1所示连接好设备和管线，检查气密性，对管线和岩心抽真空；
步骤2、打开恒温箱，使得恒温箱中的管线处在恒定的高温环境中，利用波义耳-马略特定律，分别标定图2中需标定的管线体积V1和岩心的孔隙体积Vp；
步骤3、根据步骤1中测量的岩心长度、直径，计算出岩心的视体积Vb，根据公式(1)计算出岩心在高温高压下的孔隙度Φ；
步骤4、根据公式(2)计算出在初始含水饱和度Swi下，岩心中地层水或模拟地层水在岩石孔隙中所占的体积Vw；
Figure BDA0003012130010000021
Vw＝Swi×Vp (2)
步骤5、通过恒温箱和围压泵给岩心加温加压，使岩心处在高温高压的原地条件下，关闭岩心夹持器出口端柱塞阀门，打开恒速恒压高精度驱替泵，采用恒容模式，输入Vw与V1体积之和，并以一定速度进行驱替，期间实时监测岩心的电阻率，直至电阻率趋于稳定，表明初始含水饱和度建立完成。
与现有技术相比，本方法具有以下有益效果：
(1)建立了原地条件高温高压下致密岩心的初始含水饱和度：建立致密岩心初始含水饱和度的过程是在高温高压条件下进行的，能够最为真实的还原了地层水于原地条件下在致密砂岩储层中的分散、分布情况；
(2)采用了增水法建立致密岩心初始含水饱和度：可以建立低于束缚水饱和度的初始含水饱和度，确保了岩心矿化度与地层水或模拟地层水的矿化度一致，同时本方法直接通过初始含水饱和度与岩心的孔隙体积计算出地层水或模拟地层水的体积，向岩心中注入地层水或模拟地层水的体积即可，不需要考虑其密度；
(3)确保了建立致密岩心初始含水饱和度所需地层水或模拟地层水全部注入到岩心并在岩心中分布均匀：在向岩心中注入地层水或模拟地层水之前，先进行了管线体积的标定，向管线中多注入管线体积的地层水或模拟地层水，在岩心夹持器出口端柱塞上加上一个阀门，建立原地条件下致密岩心初始含水饱和度时，关闭阀门，确保了建立初始含水饱和度所需地层水能全部进入岩心中，通过实时监测岩心电阻率可知地层水或模拟地层水在岩心中是否分布均匀；
(4)创造性地将抽真空、测孔隙度和建立初始含水饱和度结合起来，减少了实验误差：岩心在开始实验时，便放入岩心夹持器中连同管线一起抽真空，直到初始含水饱和度模拟完毕后才取出，避免了在真空箱中抽真空后取出来与空气接触，且整个实验过程都是在高温高压下进行。
附图说明
图1是建立原地条件下致密岩心初始含水饱和度的实验装置流程图；
图1中4、6、9、11、14、15、18为阀门；1为气瓶；2为压力表；3为放空阀；5为恒温箱；7为中间容器；8为恒速恒压高精度驱替泵；10为标准罐；12为压力传感器；13为电脑；16为压力表；17为围压泵；19为真空表；20为真空泵；21为岩心夹持器；22为带电极的胶套；23为数字电桥；
图2为图1的局部图；
图2中24为需标定体积的管线。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的的有益效果有更加清楚的阐释，结合附图和实施例对本发明的内容、特点作进一步详细描述，具体步骤如下：
步骤1、将配制的地层水或模拟地层水倒入中间容器7中，选取致密砂岩岩心柱塞，测量岩心柱塞的长度、直径，烘干后放入岩心夹持器中，按照图1所示连接好管线，检查气密性，依次打开阀门4、11、14、18，开启真空泵20，对管线和岩心抽真空；
步骤2、标定图2中需标定的管线体积：关闭真空泵20、阀门14、18，打开恒温箱5，记标准罐10的体积为Vk，平衡后体系压力为Pk，分别作为标准气室体积和标准气室压力，打开气瓶1，阀门9，待压力传感器12读数趋于稳定时，记录此时的压力P1，并关闭阀门4，气瓶1，利用波义耳-马略特定律标定图2中需标定的管线体积V1；
步骤3、计算出高温高压下岩心孔隙度Φ：同步骤2原理相同，打开阀门14，待压力传感器12读数趋于稳定时，记录此时的压力P，利用波义耳-马略特定律标定岩心的孔隙体积VP，根据步骤1中岩心的长度、直径，计算出岩心的视体积Vb，利用公式(1)，计算出岩心的孔隙度Φ；
步骤4、利用公式(2)计算出在初始含水饱和度下，岩心中的地层水或模拟地层水在岩石孔隙中所占的体积Vw；
Figure BDA0003012130010000041
Vw＝Swi×Vp (2)
步骤5、关闭岩心夹持器出口端柱塞阀门，向岩心中注入体积为Vw的地层水或模拟的地层水：关闭阀门9，打开放空阀3，放完气体后，关闭放空阀3、阀门11，打开阀门6，开启恒速恒压高精度驱替泵8，选择恒容模式，输入Vw与V1体积之和，以一定的速度进行驱替，期间实时监测电阻率，直到电阻率趋于稳定为止，以此确保注入岩心中的地层水或模拟地层水在岩心中分布均匀，关闭恒速恒压高精度驱替泵，阀门6，卸围压。
以上的具体实施方式已经结合附图对本发明方法进行了详细描述，但本发明并不局限于上述具体的实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域普遍技术人员在本发明的启示下，只要在不超出本发明的主旨范围内，可对实验条件及对象进行灵活的变更，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种建立原地条件下致密岩心初始含水饱和度的方法，步骤如下：
步骤1、将配制好的地层水或模拟地层水倒入中间容器中，选取致密砂岩岩心柱塞，测量岩心柱塞的长度、直径，烘干后放入岩心夹持器中，连接好设备和管线，检查气密性，对管线和岩心抽真空；
步骤2、关闭真空泵(20)、阀门(14)、阀门(18)，打开恒温箱(5)，记标准罐(10)的体积为Vk，平衡后体系压力为Pk，分别作为标准气室体积和标准气室压力，打开气瓶(1)、阀门(9)，待压力传感器(12)读数趋于稳定时，记录此时的压力P1，并关闭阀门(4)、气瓶(1)，利用波义耳-马略特定律标定需标定的管线体积V1，打开阀门(14)，待压力传感器(12)读数趋于稳定时，记录此时的压力P，利用波义耳-马略特定律标定岩心的孔隙体积VP；
步骤3、根据步骤1中测量的岩心长度、直径，计算出岩心的视体积Vb，根据公式(1)计算出岩心在高温高压下的孔隙度Φ；
步骤4、根据公式(2)计算出在初始含水饱和度Swi下，岩心中地层水或模拟地层水在岩石孔隙中所占的体积Vw；
Figure FDA0003419989260000011
Vw＝Swi×Vp (2)
步骤5、给岩心加温加压，使岩心处在高温高压的原地条件下，关闭岩心柱塞出口端阀门，打开恒速恒压高精度驱替泵，采用恒容模式，输入Vw与V1体积之和，并以一定速度进行驱替，期间实时监测岩心的电阻率，直至电阻率趋于稳定，表明初始含水饱和度建立完成。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114000865B (zh) * 2021-09-14 2023-09-01 中海油能源发展股份有限公司 一种致密岩石全自动抽真空饱和系统及其使用方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101793137A (zh) * 2010-01-29 2010-08-04 西南石油大学 一种纵向和平面非均质平板模型水驱油效率实验方法
CN102540265A (zh) * 2011-12-21 2012-07-04 西南石油大学 一种基于网络模拟的多孔介质含水饱和度计算方法
CN102608011A (zh) * 2012-01-18 2012-07-25 西南石油大学 裂缝—孔隙（孔洞）型储层岩心束缚水的确定与建立方法
CN103225500A (zh) * 2013-05-02 2013-07-31 中国石油大学(华东) 一种应用三参数自洽迭代算法的新型水淹层测井评价方法
CN103233730A (zh) * 2013-05-02 2013-08-07 中国石油大学(华东) 一种岩心驱替过程中混合地层水电阻率的实验测量方法
CN104330344A (zh) * 2014-10-27 2015-02-04 中国石油天然气股份有限公司 岩心气水两相渗流动态测试方法与装置
CN104569350A (zh) * 2015-01-19 2015-04-29 西南石油大学 密闭取芯不规则全直径岩样原始含水饱和度的测试方法
CN106153518A (zh) * 2016-06-22 2016-11-23 西南石油大学 致密砂岩气储层压裂液损害实验评价方法
WO2017048737A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-23 Schlumberger Technology Corporation Determining properties of porous material by nmr
CN108507919A (zh) * 2017-02-23 2018-09-07 中国石油化工股份有限公司 一种径向流流动模式下页岩全直径岩心启动压力测试方法
CN110702484A (zh) * 2019-11-11 2020-01-17 西南石油大学 含水溶盐储层岩心原地孔隙度计算与含水饱和度建立方法
CN110909466A (zh) * 2019-11-21 2020-03-24 中海石油(中国)有限公司 提高差孔隙分选储层平均毛管压力曲线计算精度的方法
CN212275747U (zh) * 2020-04-02 2021-01-01 中国石油天然气股份有限公司 一种岩心含水饱和度建立装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2667274A1 (en) * 2006-10-20 2008-05-02 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Systems and processes for use in treating subsurface formations
CN103278418A (zh) * 2013-05-15 2013-09-04 西南石油大学 一种储层岩心中约束束缚水饱和度的测定装置及方法
CN104374683B (zh) * 2014-11-19 2017-10-17 中国石油天然气股份有限公司 一种岩心孔隙压缩系数测试装置及其测试方法
EP3247879B1 (en) * 2015-01-23 2020-09-30 Services Petroliers Schlumberger System and method for determining bottomhole conditions during flowback operations of a shale reservoir
CN105842026B (zh) * 2016-03-22 2018-04-20 西南石油大学 大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法
US10430725B2 (en) * 2016-06-15 2019-10-01 Akw Analytics Inc. Petroleum analytics learning machine system with machine learning analytics applications for upstream and midstream oil and gas industry
CN108760555B (zh) * 2018-06-20 2020-12-11 武汉钢铁有限公司 一种判断铁粉矿成球性能的方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101793137A (zh) * 2010-01-29 2010-08-04 西南石油大学 一种纵向和平面非均质平板模型水驱油效率实验方法
CN102540265A (zh) * 2011-12-21 2012-07-04 西南石油大学 一种基于网络模拟的多孔介质含水饱和度计算方法
CN102608011A (zh) * 2012-01-18 2012-07-25 西南石油大学 裂缝—孔隙（孔洞）型储层岩心束缚水的确定与建立方法
CN103225500A (zh) * 2013-05-02 2013-07-31 中国石油大学(华东) 一种应用三参数自洽迭代算法的新型水淹层测井评价方法
CN103233730A (zh) * 2013-05-02 2013-08-07 中国石油大学(华东) 一种岩心驱替过程中混合地层水电阻率的实验测量方法
CN104330344A (zh) * 2014-10-27 2015-02-04 中国石油天然气股份有限公司 岩心气水两相渗流动态测试方法与装置
CN104569350A (zh) * 2015-01-19 2015-04-29 西南石油大学 密闭取芯不规则全直径岩样原始含水饱和度的测试方法
WO2017048737A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-23 Schlumberger Technology Corporation Determining properties of porous material by nmr
CN106153518A (zh) * 2016-06-22 2016-11-23 西南石油大学 致密砂岩气储层压裂液损害实验评价方法
CN108507919A (zh) * 2017-02-23 2018-09-07 中国石油化工股份有限公司 一种径向流流动模式下页岩全直径岩心启动压力测试方法
CN110702484A (zh) * 2019-11-11 2020-01-17 西南石油大学 含水溶盐储层岩心原地孔隙度计算与含水饱和度建立方法
CN110909466A (zh) * 2019-11-21 2020-03-24 中海石油(中国)有限公司 提高差孔隙分选储层平均毛管压力曲线计算精度的方法
CN212275747U (zh) * 2020-04-02 2021-01-01 中国石油天然气股份有限公司 一种岩心含水饱和度建立装置

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Percolation Characteristics and Fluid Movability Analysis in Tight Sandstone Oil Reservoirs》;Yili Kang等;《ACS Omega》;20200610;第14316-14323页 *
《Porosity and Water Saturation Estimation for Shale Reservoirs: An Example from Goldwyer Formation Shale, Canning Basin, Western Australia》;Muhammad Atif Iqbal等;《energies》;20201129;第1-13页 *
《The role of phase trapping on permeability reduction in an ultra-deep tight sandstone gas reservoirs》;Dujie Zhang等;《Journal of Petroleum Science and Engineering》;20190321;第311-323页 *
《含水饱和度指数n值计算方法探讨》;傅爱兵等;《测井技术》;20071031;第31卷(第5期);第438-440页 *
《基于地层孔隙结构的饱和度评价方法》;章海宁等;《地球物理学进展》;20150228;第30卷(第2期);第709-717页 *
《润湿性对计算纯地层含水饱和度的影响》;韩学辉等;《测井技术》;20041231;第28卷(第6期);第478-481页 *
《致密砂岩气藏超低含水饱和度形成地质过程及实验模拟研究》;康毅力等;《天然气地球科学》;20050430;第16卷(第2期);第186-189页 *

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GR01 Patent grant
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