CN113406134A - 一种疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法和测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法及测试装置，其中测试方法包括：步骤1：提供疏松岩心样品；步骤2：将所述疏松岩心样品封装于岩心夹持器中；步骤3：对所述岩心样品加热到所需的实验温度并使所述岩心样品达到设定环压后，对所述岩心样品抽真空并使所述岩心样品饱和水；步骤4：通过核磁共振装置获取所述岩心样品孔隙结构的第一核磁共振T2谱；步骤5：通过驱替泵对所述岩心样品中的饱和水进行恒速水驱替，待驱替水的注入量达到设定值后，再次通过所述核磁共振装置获取所述岩心样品孔隙结构的第二核磁共振T2谱；步骤6：利用所述第一核磁共振T2谱和所述第二核磁共振T2谱，计算所述岩心样品的水驱孔隙结构变化的百分比。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探技术领域，尤其涉及一种疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法和测试装置。
背景技术
砂岩油气储层有高渗、中渗、低渗、致密类型，疏松砂岩属于高渗类型，疏松岩心水驱孔隙结构变化的表征方法研究，对于疏松砂岩水驱孔隙结构变化的评价，开发方案设计具有重要意义。
现有技术中文献、文献1983年第01期，大庆石油地质与开发“砂岩油藏岩心水驱(冲)后孔隙结构参数变化的研究”分析了大庆长垣北部各油田砂岩岩样水驱(冲)前后的岩心分析资料,压汞资料,结合扫描电镜观察,阐述了砂岩油藏岩心在注水过程中,孔隙结构的变化。对于疏松砂岩岩心水驱孔隙结构变化特别是利用核磁共振技术表征孔隙结构变化未见报道。
因此，期待一种便捷的测试疏松岩心水驱孔隙结构变化的方法，可用于疏松砂岩水驱孔隙结构变化的评价。
发明内容
本发明的目的是提出一种疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法和装置，能够测试疏松岩心水驱孔隙结构的变化，可用于疏松砂岩水驱孔隙结构变化的评价。
为了实现上述目的，本发明提供了疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法，包括：
步骤1：提供疏松岩心样品；
步骤2：将所述疏松岩心样品封装于岩心夹持器中；
步骤3：对所述岩心样品加热到所需的实验温度并使所述岩心样品达到设定环压后，对所述岩心样品抽真空并使所述岩心样品饱和水；
步骤4：通过核磁共振装置获取所述岩心样品孔隙结构的第一核磁共振T2谱；
步骤5：通过驱替泵对所述岩心样品中的饱和水进行恒速水驱替，待驱替水的注入量达到设定值后，再次通过所述核磁共振装置获取所述岩心样品孔隙结构的第二核磁共振T2谱；
步骤6：利用所述第一核磁共振T2谱和所述第二核磁共振T2谱，计算所述岩心样品的水驱孔隙结构变化的百分比。
可选方案中，所述步骤4中，所述核磁共振装置的参数设置为：采样间隔为1-4μs，采样个数512-2048个，采样时间为50-80μs，等待时间为 1-4s，扫描次数为32-128，主频为9.8MHz。
可选方案中，所述步骤5中，所述驱替泵的驱替速速为0.1ml/min，所述核磁共振装置参数设置为：采样间隔为1-4μs，采样个数512-2048个，采样时间为50-80μs，等待时间为1-4s，扫描次数为32-128，主频为9.8MHz。根据本发明一种优选的实施方式，所述步骤3中，对所述岩心样品加热到所需的实验温度包括：通过恒温油浴循环系统加热所述岩心夹持器至所需实验温度，其中所述恒温油浴循环系统的加热介质为氟氯碳油，且所述加热介质与所述岩心样品相互隔离。
根据本发明一种优选的实施方式，所述步骤3中，对所述岩心样品施加环压的介质为氟氯碳油。
根据本发明一种具体实施方式，所述步骤3中，所述实验温度为温度为 40-50℃。
根据本发明一种具体实施方式，所述步骤3中，所述环压为2 MPa-4MPa。
优选地，所述岩心夹持器的材料为非金属。
本发明还提供了一种疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试装置，包括：
核磁共振装置；
岩心夹持器，设置于所述核磁共振装置的探头中，所述岩心夹持器用于封装岩心样品；
岩心抽真空加压饱和水组件，用于使所述岩心样品达到饱和水充分的状态；
水驱替组件，用于对所述岩心样品注入设定值的注水量；
所述核磁共振装置用于获取所述岩心样品达到饱和水充分状态时第一核磁共振T2谱和，所述岩心样品的所述注水量为设定值时的第二核磁共振 T2谱；
处理模块，通过所述第一水核磁共振T2谱和所述第二核磁共振T2 谱，计算所述岩心样品的水驱孔隙结构变化的百分比。
作为可选方案，所述岩心抽真空加压饱和水组件包括加热系统，所述加热系统为恒温油浴循环系统，所述加热系统的加热介质与所述岩心样品相互隔离和/或，所述岩心抽真空加压饱和水组件包括对所述岩心样品加环压的介质，所述介质为氟氯碳油。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法，利用核磁共振装置获取岩心样品饱和水状态下的第一核磁共振T2谱；和驱替水的注入量达到设定值后岩心样品孔隙结构的第二核磁共振T2谱。利用第一核磁共振T2谱和第二核磁共振T2谱，计算出岩心样品的水驱孔隙结构变化的百分比，可用于疏松砂岩水驱孔隙结构变化的评价。
本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，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示出了根据本发明一实施例的一种疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法中第一核磁共振T2谱和第二核磁共振T2谱。
图2示出了疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试装置示意图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明。虽然本发明提供了优选的实施例，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例所限制。相反，提供这些实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
根据本发明的一种疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法，包括：
步骤1：提供疏松岩心样品；
步骤2：将所述疏松岩心样品封装于岩心夹持器中；
步骤3：对所述岩心样品加热到所需的实验温度并使所述岩心样品达到设定环压后，对所述岩心样品抽真空并使所述岩心样品饱和水；
步骤4：通过核磁共振装置获取所述岩心样品孔隙结构的第一核磁共振T2谱；
步骤5：通过驱替泵对所述岩心样品中的饱和水进行恒速水驱替，待驱替水的注入量达到设定值后，再次通过所述核磁共振装置获取所述岩心样品孔隙结构的第二核磁共振T2谱；
步骤6：利用所述第一核磁共振T2谱和所述第二核磁共振T2谱，计算所述岩心样品的水驱孔隙结构变化的百分比。
具体地，本发明的测试方法包括6个步骤。
步骤1，提供疏松岩心样品，优选岩心样品为圆柱形，直径和长度可根据实验需要设定。可利用钻井取得岩心样品，测试之前对岩心样品进行必要的洁净处理，如酒精苯溶剂清洗后烘干。
步骤2，将疏松岩心样品封装于岩心夹持器中，岩心夹持器为密封的腔体，岩心样品的两个圆形端面暴露在腔体中，优选方案中，岩心夹持器的材料为非金属。
步骤3，对所述岩心样品加热到所需的实验温度并使所述岩心样品达到设定环压后，对所述岩心样品抽真空并使所述岩心样品饱和水。在一个实施例中，对所述岩心样品加热到所需的实验温度包括：通过恒温油浴循环系统加热所述岩心夹持器至所需实验温度，其中所述恒温油浴循环系统的加热介质为氟氯碳油，且所述加热介质与所述岩心样品相互隔离。可选实施例中，实验温度为温度为40-50℃。岩心样品的两个圆形端部分别对应岩心夹持器的入口和出口。岩心夹持器的入口和出口用于连接岩心抽真空加压饱和水组件，用于对岩心样品进行抽真空饱和水处理。岩心样品的的侧面外周包裹有介质材料层，用于对岩心样品施加环压。可选实施例中，对岩心样品施加环压的介质为氟氯碳油。氟氯碳油无核磁共振信号，排除了对岩心样品信号的干扰。环压的范围为2MPa-4MPa。
步骤4，岩心样品饱和水后，通过核磁共振装置获取所述岩心样品孔隙结构的第一核磁共振T2谱。该步骤中，核磁共振装置的参数设置范围为：采样间隔为1-4μs，采样个数512-2048个，采样时间为50-80μs，等待时间为1-4s，扫描次数为32-128，主频为9.8MHz。步骤5，通过驱替泵对所述岩心样品中的饱和水进行恒速水驱替，待驱替水的注入量达到设定值后，再次通过所述核磁共振装置获取所述岩心样品孔隙结构的第二核磁共振T2谱。在一个实施例中，所述驱替泵的驱替速速为0.05ml/min-0.4ml/min，所述核磁共振装置参数设置范围为：采样间隔为1-4μs，采样个数512-2048 个，采样时间为50-80μs，等待时间为1-4s，扫描次数为32-128，主频为 9.8MHz。步骤6，利用所述第一核磁共振T2谱和所述第二核磁共振T2谱，计算所述岩心样品的水驱孔隙结构变化的百分比。水驱孔隙变化的百分比(％)＝变化孔隙所含的水量面积/饱和水初始状态T2谱面积。
本发明提供了一种疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法，利用核磁共振装置获取岩心样品饱和水状态下的第一核磁共振T2谱；和驱替水的注入量达到设定值后岩心样品孔隙结构的第二核磁共振T2谱。利用第一核磁共振T2谱和第二核磁共振T2谱，计算出岩心样品的水驱孔隙结构变化的百分比，可用于疏松砂岩水驱孔隙结构变化的评价。
下面以一个具体的实例进行说明。
1)采样及样品制备
实验选择圆柱形状疏松岩心样品，直径2.5厘米、长度7厘米圆柱形状。
2)岩心封装
将疏松岩心样品装入非金属岩心夹持器中封装，然后将非金属岩心夹持器放入核磁设备探头中连接管线。
3)实验条件
根据实验条件的温度加热疏松岩心到所需温度保持稳定，实验温度45℃。加热采用恒温油浴循环系统，加热介质为氟氯碳油，加热介质不与岩心样品接触。氟氯碳油无核磁共振信号，排除了对岩心样品信号的干扰，同时氟氯碳油氟油也是给岩心样品周围加环压介质。实验环压为 4MPa。温度和环压稳定后，抽真空24小时后(真空度为10-6mbar)饱和水，利用核磁共振装置对岩心夹持器内的疏松岩心样品进行扫描，其中，核磁共振参数设置为：采样间隔为2μs，采样个数为2048个，采样时间为 60μs，等待时间为2s，扫描次数为64，主频为9.8MHz，获取岩心饱和水后的第一核磁共振T2谱，作为初始状态(如图1所示)。
根据实验条件设定驱替泵速0.1ml/min，开始岩心恒速水驱实验，待水驱注入量达到8PV后。再次启动核磁共振装置，对疏松岩心样品进行扫描，其中，核磁共振参数设置为：采样间隔为2μs，采样个数为2048个，采样时间为60μs，等待时间为2s，扫描次数为64，主频为9.8MHz，获得岩心水驱第二核磁共振T2谱(如图1所示)。
4)水驱孔隙结构变化的表征方法
参考图1，利用得到的第一核磁共振T2谱和第二核磁共振T2谱，表征岩心水驱孔隙结构变化。T2谱横坐标表示岩心不同孔隙孔径的大小，纵坐标表示不同孔隙中所含水的量。图中饱和水第一核磁共振T2谱可知岩心样品中水主要分布在A-B之间(0.003um-29um)孔隙中，第二核磁共振T2谱可知岩心样品中水主要分布在A-C之间(0.003um-387um)孔隙中，对比第一核磁共振T2谱和第二核磁共振T2谱可知，岩心样品水驱孔隙结构变化范围 B-C之间(29um-387um)，图中阴影部分面积为水驱孔隙变化所含的水量。利用公式：水驱孔隙变化的百分比(％)＝变化孔隙所含的水量面积/饱和水初始状态T2谱面积，计算出水驱孔隙变化的百分比8.1％。
实施例2
本实施例公开了一种疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试装置，参考图2，该测试装置包括：
核磁共振装置1；
岩心夹持器2，设置于所述核磁共振装置1的探头5中，所述岩心夹持器2用于封装岩心样品8；
岩心抽真空加压饱和水组件，用于使所述岩心样品达到饱和水充分的状态；
水驱替组件，用于对所述岩心样品注入设定值的注水量；
所述核磁共振装置用于获取所述岩心样品达到饱和水充分状态时第一核磁共振T2谱和，所述岩心样品的所述注水量为设定值时的第二核磁共振 T2谱；
处理模块，通过所述第一水核磁共振T2谱和所述第二核磁共振T2谱，计算所述岩心样品的水驱孔隙结构变化的百分比。
需要说明的是，岩心抽真空加压饱和水组件和水驱替组件为现有技术，在此不再介绍具体的结构。
可选实施例中，所述岩心抽真空加压饱和水组件包括加热系统，所述加热系统为恒温油浴循环系统，所述加热系统的加热介质与所述岩心样品相互隔离和/或，所述岩心抽真空加压饱和水组件包括对所述岩心样品加环压的介质，所述介质为氟氯碳油。
利用本装置对疏松岩心水驱孔隙结构变化进行测试，利用核磁共振装置获取岩心样品饱和水状态下的第一核磁共振T2谱；和驱替水的注入量达到设定值后岩心样品孔隙结构的第二核磁共振T2谱。利用第一核磁共振 T2谱和第二核磁共振T2谱，计算出岩心样品的水驱孔隙结构变化的百分比，可用于疏松砂岩水驱孔隙结构变化的评价。测试方法参照实施例1。
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 (10)
1.一种疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法，其特征在于，包括：
步骤1：提供疏松岩心样品；
步骤2：将所述疏松岩心样品封装于岩心夹持器中；
步骤3：对所述岩心样品加热到所需的实验温度并使所述岩心样品达到设定环压后，对所述岩心样品抽真空并使所述岩心样品饱和水；
步骤4：通过核磁共振装置获取所述岩心样品孔隙结构的第一核磁共振T2谱；
步骤5：通过驱替泵对所述岩心样品中的饱和水进行恒速水驱替，待驱替水的注入量达到设定值后，再次通过所述核磁共振装置获取所述岩心样品孔隙结构的第二核磁共振T2谱；
步骤6：利用所述第一核磁共振T2谱和所述第二核磁共振T2谱，计算所述岩心样品的水驱孔隙结构变化的百分比。
2.根据权利要求1所述的疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法，其特征在于，所述步骤4中，所述核磁共振装置的参数设置为：采样间隔为1-4μs，采样个数512-2048个，采样时间为50-80μs，等待时间为1-4s，扫描次数为32-128，主频为9.8MHz。
3.根据权利要求1所述的疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法，其特征在于，所述步骤5中，所述驱替泵的驱替速速为0.05ml/min-0.4ml/min，所述核磁共振装置参数设置为：采样间隔为1-4μs，采样个数12-2048个，采样时间为50-80μs，等待时间为1-4s，扫描次数为32-128，主频为9.8MHz。
4.根据权利要求1所述的疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法，其特征在于，所述步骤3中，对所述岩心样品加热到所需的实验温度包括：通过恒温油浴循环系统加热所述岩心夹持器至所需实验温度，其中所述恒温油浴循环系统的加热介质为氟氯碳油，且所述加热介质与所述岩心样品相互隔离。
5.根据权利要求1所述的疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法，所述步骤3中，对所述岩心样品施加环压的介质为氟氯碳油。
6.根据权利要求1所述的疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法，其特征在于，所述步骤3中，所述实验温度为温度为40-50℃。
7.根据权利要求1所述的疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法，其特征在于，所述步骤3中，所述环压为2MPa-4MPa。
8.根据权利要求1所述的疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试方法，所述岩心夹持器的材料为非金属。
9.一种疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试装置，其特征在于，包括：
核磁共振装置；
岩心夹持器，设置于所述核磁共振装置的探头中，所述岩心夹持器用于封装岩心样品；
岩心抽真空加压饱和水组件，用于使所述岩心样品达到饱和水充分的状态；
水驱替组件，用于对所述岩心样品注入设定值的注水量；
所述核磁共振装置用于获取所述岩心样品达到饱和水充分状态时第一核磁共振T2谱和，所述岩心样品的所述注水量为设定值时的第二核磁共振T2谱；
处理模块，通过所述第一水核磁共振T2谱和所述第二核磁共振T2谱，计算所述岩心样品的水驱孔隙结构变化的百分比。
10.根据权利要求9所述的疏松岩心水驱孔隙结构变化的测试装置，其特征在于，所述岩心抽真空加压饱和水组件包括加热系统，所述加热系统为恒温油浴循环系统，所述加热系统的加热介质与所述岩心样品相互隔离和/或，所述岩心抽真空加压饱和水组件包括对所述岩心样品加环压的介质，所述介质为氟氯碳油。
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