CN113514382B - 评价含膨胀粘土气藏岩石水相渗吸返排后水膜厚度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开评价含膨胀粘土气藏岩石水相渗吸返排后水膜厚度的方法，包括根据压力脉冲法确定岩心样品的孔隙度，并对岩心样品进行真空加压饱和无水乙醇；将岩心样品进行核磁共振测试，获取T2图谱并进行反演，确定孔隙结构分布数据；将岩心样品进行烘干，并对烘干后的岩心样品进行水相渗吸返排实验；将水相渗吸返排实验后的岩心样品进行核磁共振测试，获取T2图谱并进行反演，确定渗吸返排后水相所占体积分数；最后根据岩心样品的孔隙度、孔隙结构分布数据、渗吸返排后水相所占体积分数确定水相渗吸返排后的水膜厚度。本发明采用乙醇作为饱和介质测定岩样孔隙结构，能够避免粘土矿物的水化作用，不破坏岩石孔隙结构，且测试成本低，操作方便安全高效。
Description
技术领域
本发明涉及评价含膨胀粘土气藏岩石水相渗吸返排后水膜厚度的方法，属于石油地质与油气田开发室内实验技术领域。
背景技术
水力压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施，不仅广泛用于低渗透、致密以及页岩气藏，而且在中高渗透气藏的增产改造中也取得了很好的效果。水力压裂将大量压裂液注入储层，压裂液中90％以上的成分为水，容易渗吸进入储层岩石中。大部分气藏岩石亲水，因此压裂液在实施返排措施后仍然部分残留在气藏岩石孔隙中。这些残留的压裂液主要吸附在岩石孔隙壁面，形成一层水膜，对储层中的流体流动造成重要影响。因此，定量评价压裂液渗吸返排后，残留水相在孔隙中的分布状态，即水膜厚度，有助于明确储层流体渗流能力，为储层评价以及开发方案的制订提供基础参数。
要评价气藏岩石压裂液渗吸返排后的水膜厚度，首先要定量测试气藏岩石孔隙结构，且测试方法不对岩样造成损害，测试后的岩样能够继续用于渗吸返排实验。传统的获取岩石孔隙结构的方法有压汞法、核磁共振法以及低压氮气吸附法。压汞法通过实验室压汞驱替实验获取压汞毛管力曲线，进而分析压汞毛管力曲线获取岩石孔隙结构参数。压汞法测试速度快，测量范围大，但压汞法污染环境，岩心不能重复使用，压汞测试后的岩心不能用于水相渗吸返排实验，因此压汞法不能满足评价要求。低压氮气吸附法通过获取并分析氮气吸附-解吸等温线，获得岩石孔隙分布情况，但低压氮气吸附法比较适用于研究纳米孔喉的分布情况，且取样尺寸太小，不能测试整块岩心的孔隙结构，因此不能满足测试需求。核磁共振技术通过测量岩样孔隙中水的横向弛豫时间(T2)分布来间接表征岩石孔径分布、流体性质等参数，可以实现无损检测、一样多参数和一机多参数，反映液相在孔隙中的分布和聚集，以及液相与岩石壁面之间的界面效应等情况，且能重复测试岩心，能够满足测试要求。
核磁共振技术是利用流体的H质子在磁场中具有共振的特性来探测岩心物性和流体性质，其基本原理是利用岩心内部流体中氢原子的核磁共振信号强度与其孔隙大小成正比这一特性来实现岩心孔隙结构分析。核磁共振通常采用水相饱和岩心来对岩心孔隙结构进行定量测试，但地下储层岩石的主要填充物之一就是粘土矿物，各种粘土都会吸水膨胀，只是不同的粘土矿物水化膨胀的程度不同。水相饱和岩心会使粘土矿物发生水化膨胀、分散运移或者产生沉淀，堵塞甚至堵死油气流动通道，不能有效反应储层岩石的真实孔隙结构状态，也会对后续岩石水相渗吸返排实验产生影响。因此，有必要对核磁共振评价含膨胀粘土岩石孔隙结构影响的方法进行改进，进而评价水相渗吸返排后的水膜厚度。
发明内容
为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种评价含膨胀粘土气藏岩石水相渗吸返排后水膜厚度的方法；本发明采用无水乙醇饱和岩心评价孔隙结构，不会引发岩样中膨胀粘土的水化作用，避免了水相饱和对岩心孔隙结构的影响，测试结果准确，且使得水相渗吸实验不受前后孔隙结构测试步骤的干扰，能够准确反应水相渗吸对含膨胀粘土岩石孔隙结构的影响。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：评价含膨胀粘土气藏岩石水相渗吸返排后水膜厚度的方法，包括：
步骤一、根据压力脉冲法确定岩心样品的孔隙度，并对岩心样品进行真空加压饱和无水乙醇；
步骤二、将饱和后的岩心样品进行核磁共振测试，获取T2图谱并进行反演，确定孔隙结构分布数据；
步骤三、再将岩心样品进行烘干，并对烘干后的岩心样品进行水相渗吸返排实验；
步骤四、将水相渗吸返排实验后的岩心样品进行核磁共振测试，获取T2图谱并进行反演，确定渗吸返排后水相所占体积分数
步骤五、最后根据岩心样品的孔隙度、孔隙结构分布数据、渗吸返排后水相所占体积分数确定水相渗吸返排后的水膜厚度h。
进一步的技术方案是，所述步骤一中：压力脉冲法使用气体作为测试流体，准确获取孔隙度的同时避免液体对岩样物性的影响。
进一步的技术方案是，所述步骤一中，岩心样品的饱和时间为12小时以上，其中当岩心样品为致密砂岩或页岩样品时，则饱和时间为24小时以上。
进一步的技术方案是，所述步骤二的具体过程包括：
(1)根据岩心样品大小选择合适尺寸的核磁共振探头、标样容器，再将重水与无水乙醇按比例进行混合，乙醇比例与岩石样品孔隙度相当，放入标样容器；
(2)将标样放入核磁共振探头中，进行核磁共振信号采集，采样结束后，由T2图谱采样曲线设置标线；
(3)将饱和后的岩心样品放入核磁共振探头中，进行核磁共振信号采集，采样结束后，获取T2图谱；
(4)对T2图谱进行反演获得孔隙结构分布数据。
其中重水和无水乙醇混合液体能够完全模拟均质介质，便于反演核磁信号和制作标线，制作步骤简单，制作的标线较为准确。
进一步的技术方案是，所述孔隙结构分布数据包括各个孔隙的孔隙半径rn和孔隙度分量an。
进一步的技术方案是，所述步骤三的具体过程包括：
A、将岩心样品烘干，使岩样中的无水乙醇充分挥发；
B、测定岩心样品的质量并放入岩心夹持器，岩心样品一端连接注水泵，另一端连接氮气瓶；
C、施加围压至储层上覆压力，同时向岩心样品中注入氮气直至达到储层孔隙压力，并稳定一段时间；
D、控制回压阀，保持回压为孔隙压力的值，注水泵以恒定泵压持续注入水相，设置渗吸测量间隔时间，在每个时间段取出岩心测量其质量，当渗吸量不再增加，即岩心质量不再变化时，停止注水泵，关闭注水泵阀门并打开返排阀门，保持返排压差在设定值，当无水相流出返排阀门时，停止气驱，取出岩心样品。
进一步的技术方案是，所述步骤D中的水相为蒸馏水、盐水或者水基压裂液中的一种。
进一步的技术方案是，所述步骤五中水相渗吸返排后的水膜厚度的计算公式为：
式中：Ф为岩心样品的孔隙度；h为水相渗吸返排后的水膜厚度；为渗吸返排后水相所占体积分数；rn为孔隙半径；an为孔隙度分量。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用乙醇作为饱和介质测定岩样孔隙结构，能够避免粘土矿物的水化作用，不破坏岩石孔隙结构，且测试成本低，操作方便安全高效；
(2)将乙醇测试含膨胀粘土岩石孔隙结构与岩石水相渗吸实验结合起来，能够完全反应水相渗吸对岩石孔隙结构的影响。
附图说明
图1是本发明的流程框图；
图2是本发明实施例中岩心水相渗吸前饱和无水乙醇后的核磁共振T2图谱反演结果图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的评价含膨胀粘土气藏岩石水相渗吸返排后水膜厚度的方法，包括以下步骤：
步骤S1、钻取页岩储层岩石，将其制作成直径约25mm，长度约30mm的岩心样品；将岩心洗油洗盐、烘干，因为页岩低孔低渗，用标准岩心分析方法较难获得准确的页岩孔隙度，因此采用压力脉冲法测试其孔隙度，准确获取孔隙度的同时避免液体对岩样物性的影响，测得孔隙度为0.10；同时将岩心样品抽真空加压饱和无水乙醇24小时以上，以保证岩心完全被无水乙醇饱和。
步骤S2、选择合适的核磁共振探头，并选择直径25mm，长度为30mm的标样容器；同时将重水与无水乙醇按9：1的比例进行混合，放入标样容器。
步骤S3、将标样放入探头，采集其核磁共振信号；采样结束后，由T2图谱采样曲线设置标线。
步骤S4、将饱和后的岩心样品放入核磁共振仪，采集核磁共振信号，获取T2图谱并进行反演。
孔隙结构分布图见图2，孔隙结构分布见表1，不同序号孔隙半径为r1＝0.0012μm，r2＝0.00128627μm，r3＝0.001378741…r148＝197.3611414μm；
这些孔隙的孔隙度分量依次为a1＝1.69227E-06，a2＝3.10029E-06，a3＝5.3941E-06…a148＝0.00047365。
表1
步骤S5、将岩心样品烘干，使岩心样品中的无水乙醇充分挥发；测定岩心质量为38.1214g。
将岩心样品放入岩心夹持器，岩心一端连接注水泵，另一端连接氮气瓶。施加围压至42MPa，同时向岩样中注入氮气直至达到目标孔隙压力2MPa。控制回压阀，保持回压为2MPa值，注水泵以恒定泵压持续注入水基压裂液，设置渗吸测量间隔时间为30min，在每个时间段取出岩心测量其质量，当渗吸总时长为5100min时，渗吸量不再增加，即岩心质量稳定在38.2656g不再变化时，停止注水泵，关闭注水泵阀门并打开返排阀门，保持返排压差在设定值，当无水基压裂液流出返排阀门时，停止气驱，取出岩心。
步骤S6、将水相渗吸返排实验后的岩心样品进行核磁共振测试，获取T2图谱并进行反演，获取渗吸返排后水相所占体积分数为1.54％。
步骤S7、计算水相渗吸返排后岩石水膜厚度为h＝0.77nm。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.评价含膨胀粘土气藏岩石水相渗吸返排后水膜厚度的方法，其特征在于，包括：
步骤一、根据压力脉冲法确定岩心样品的孔隙度，并对岩心样品进行真空加压饱和无水乙醇；
步骤二、将饱和后的岩心样品进行核磁共振测试，获取T2图谱并进行反演，确定孔隙结构分布数据；
步骤三、再将岩心样品进行烘干，并对烘干后的岩心样品进行水相渗吸返排实验；
步骤四、将水相渗吸返排实验后的岩心样品进行核磁共振测试，获取T2图谱并进行反演，确定渗吸返排后水相所占体积分数
步骤五、最后根据岩心样品的孔隙度、孔隙结构分布数据、渗吸返排后水相所占体积分数确定水相渗吸返排后的水膜厚度h；
式中：Ф为岩心样品的孔隙度；h为水相渗吸返排后的水膜厚度；为渗吸返排后水相所占体积分数；rn为孔隙半径；an为孔隙度分量。
2.根据权利要求1所述的评价含膨胀粘土气藏岩石水相渗吸返排后水膜厚度的方法，其特征在于，所述步骤一中：压力脉冲法使用气体作为测试流体，准确获取孔隙度的同时避免液体对岩样物性的影响。
3.根据权利要求1所述的评价含膨胀粘土气藏岩石水相渗吸返排后水膜厚度的方法，其特征在于，所述步骤一中，岩心样品的饱和时间为12小时以上。
4.根据权利要求1所述的评价含膨胀粘土气藏岩石水相渗吸返排后水膜厚度的方法，其特征在于，所述步骤二的具体过程包括：
(1)根据岩心样品大小选择合适尺寸的核磁共振探头、标样容器，再将重水与无水乙醇按比例进行混合，放入标样容器；
(2)将标样放入核磁共振探头中，进行核磁共振信号采集，采样结束后，由T2图谱采样曲线设置标线；
(3)将饱和后的岩心样品放入核磁共振探头中，进行核磁共振信号采集，采样结束后，获取T2图谱；
(4)对T2图谱进行反演获得孔隙结构分布数据。
5.根据权利要求4所述的评价含膨胀粘土气藏岩石水相渗吸返排后水膜厚度的方法，其特征在于，所述孔隙结构分布数据包括各个孔隙的孔隙半径rn和孔隙度分量an。
6.根据权利要求1所述的评价含膨胀粘土气藏岩石水相渗吸返排后水膜厚度的方法，其特征在于，所述步骤三的具体过程包括：
A、将岩心样品烘干，使岩样中的无水乙醇充分挥发；
B、测定岩心样品的质量并放入岩心夹持器，岩心样品一端连接注水泵，另一端连接氮气瓶；
C、施加围压至储层上覆压力，同时向岩心样品中注入氮气直至达到储层孔隙压力，并稳定一段时间；
D、控制回压阀，保持回压为孔隙压力的值，注水泵以恒定泵压持续注入水相，设置渗吸测量间隔时间，在每个时间段取出岩心测量其质量，当渗吸量不再增加，即岩心质量不再变化时，停止注水泵，关闭注水泵阀门并打开返排阀门，保持返排压差在设定值，当无水相流出返排阀门时，停止气驱，取出岩心样品。
7.根据权利要求6所述的评价含膨胀粘土气藏岩石水相渗吸返排后水膜厚度的方法，其特征在于，所述步骤D中的水相为蒸馏水、盐水或者水基压裂液中的一种。
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