CN115728202A - 一种页岩可动喉道半径下限确定的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩可动喉道半径下限确定的方法，包括以下步骤：对目标页岩进行低温氮气吸附试验，获取第一孔隙半径；对目标页岩进行高压压汞试验，获取第二孔隙半径；对目标页岩进行核磁共振法试验，获取第三孔隙半径；根据第一孔隙半径、第二孔隙半径和第三孔隙半径绘制分布频率与孔隙半径的关系图；将分布频率与孔隙半径的关系图的数据根据孔隙半径进行区分，并进行归一化处理，得到归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线；根据归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线确定页岩的可动喉道半径下限。本发明解决孔隙结构复杂、非均质性强的页岩赋存空间特征描述问题，且易于实现、精度高、适用于非常规油藏，页岩油的可动喉道半径下限确定。
Description
技术领域
本发明涉及非常规油气藏开发技术领域，具体包括一种页岩可动喉道半径下限确定的方法。
背景技术
四川盆地侏罗系大安寨页岩储层主要发育无机孔和微裂缝，储渗空间整体具有多成因、多尺度孔缝耦合共存的特点，复杂的孔隙结构和低品质的原油特性共同决定了页岩油孔隙结构具有类型多样、差异性大的特点，从而导致页岩油可动喉道半径下限无法用单一的低温氮气吸附或者高压压汞法来准确表征。
目前，低温氮气吸附法结合高压压汞法是比较常用的全孔径范围表征的方法，低温氮气吸附和高压压汞实验联合表征页岩储层孔径研究－直备受关注。低温氮气吸附法在泥页岩微孔和中孔分析方面有优势，能分别对泥页岩的微孔和介孔进行详细的描述；高压压汞法受泥页岩孔径分布不均一性影响相对较小，能弥补氮气吸附法在大孔分析方面的不足；核磁共振法测试范围最为广泛，从微孔到微裂缝均有涉及，但对微孔和介孔表征有所欠缺。而对于几种实验结果的界限，有学者以100nm为界限(为了保全低温氮气吸附实验的结果)对两个实验的曲线进行了拼接，也有人考虑了高压压汞在宏孔表征方面的优势性保留了氮气吸附的所有结果，选择以50nm为界限进行拼接，但都未将核磁共振的实验结果纳入。为了确定更为合理的拼接界限，从而得到可动喉道半径下限，本文首次提出利用低温氮气吸附--高压压汞--核磁共振联合，并结合可动油抽提法将累积孔隙体积占比(从大孔到小孔)与可动油饱和度相等时的喉道半径作为页岩油的可动喉道半径下限。因此，研究一种页岩可动喉道半径下限确定的新方法至关重要。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种页岩可动喉道半径下限确定的方法解决了氮气吸附法在大孔分析方面的不足和核磁共振法对微孔和介孔表征有所欠缺的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种页岩可动喉道半径下限确定的方法，包括以下步骤：
S1、对目标页岩进行低温氮气吸附试验，获取第一孔隙半径；
S2、对目标页岩进行高压压汞试验，获取第二孔隙半径；
S3、对目标页岩进行核磁共振法试验，获取第三孔隙半径；
S4、根据第一孔隙半径、第二孔隙半径和第三孔隙半径绘制分布频率与孔隙半径的关系图；
S5、将分布频率与孔隙半径的关系图的数据根据孔隙半径进行区分，并进行归一化处理，得到归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线；
S6、根据归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线确定页岩的可动喉道半径下限。
进一步地，步骤S1的具体实现方式如下：
根据公式：
得到第一孔隙半径r；其中，
为液体摩尔体积；p为平衡压力；p0为饱和平衡压力；γ为液氮表面张力；R为通用气体常数；T为绝对温度；θ为吸附质与吸附剂的夹角；
进一步地，步骤S2的具体实现方式如下：
根据公式：
r’＝2σcosθ’/Pc
得到利用标准的非湿相流体汞模拟原油进行高压压汞实验的孔隙半径r’；其中，Pc为毛细管压力；θ’为汞与岩石的润湿角；σ为汞与空气的界面张力。
进一步地，步骤S3的具体实现方式如下：
根据公式：
r”＝T2ρ2Fs
得到抽真空24小时、12MPa加压饱和72小时的标准柱塞样进行核磁共振实验的孔隙半径r”；其中，T2为核磁共振T2弛豫时间；Fs为无量纲形状因子，Fs＝2；ρ2为表面弛豫率。
进一步地，步骤S5的具体实现方式如下：
S5-1、当孔隙半径为0～100nm时，将氮气吸附曲线和高压压汞频率曲线的交点作为两者的分界点，将分界点以前的曲线采用氮气吸附曲线，将分界点以后的曲线用高压压汞曲线；
当孔隙半径为100～2000nm时，将高压压汞和核磁共振频率曲线的交点作为两者的分界点，将分界点以前的曲线采用高压压汞曲线，将分界点以后的曲线采用核磁共振曲线；得到三段孔径分布频率数据；
S5-2、将三段孔径分布频率数据求和作为分母，单个孔径分布频率作为分子，两者相除后再乘以100％，得到归一化后的频率数据；
S5-3、根据归一化后的频率数据得到归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线。
进一步地，步骤S6的具体实现方式如下：
S6-1、用原油使岩心饱和；
S6-2、将石油醚作为洗油溶剂，对饱和后的岩心进行加热抽提；将抽提出的页岩油的体积占岩心孔隙体积的百分比，作为可动油饱和度；
S6-3、根据归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线对孔隙半径从大到小对应的孔隙频率依次进行求和；直到大孔到小孔的累积孔隙频率和可动油饱和度相等，得到对应的喉道半径，即页岩的可动喉道半径下限。
本发明的有益效果为：本发明考虑了实际页岩的孔隙结构特征，从微孔到微裂缝均有涉及；本发明能够解决孔隙结构复杂、非均质性强的页岩赋存空间特征描述问题，为页岩油可动性的精确评价奠定了基础；本方法易于实现、精度更高、更适用于非常规油藏，特别是页岩油的可动喉道半径下限确定。
附图说明
图1为分布频率与孔隙半径的关系图；
图2为不同实验方法的页岩孔径拼接及归一化后的关系曲线图；
图3为不同岩相的孔径归一化拼接图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，一种页岩可动喉道半径下限确定的方法，包括以下步骤：
S1、对目标页岩进行低温氮气吸附试验，获取第一孔隙半径；
S2、对目标页岩进行高压压汞试验，获取第二孔隙半径；
S3、对目标页岩进行核磁共振法试验，获取第三孔隙半径；
S4、根据第一孔隙半径、第二孔隙半径和第三孔隙半径绘制分布频率与孔隙半径的关系图；
S5、将分布频率与孔隙半径的关系图的数据根据孔隙半径进行区分，并进行归一化处理，得到归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线；
S6、根据归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线确定页岩的可动喉道半径下限。
步骤S1的具体实现方式如下：
根据公式：
得到第一孔隙半径r；其中，
为液体摩尔体积；p为平衡压力；p0为饱和平衡压力；γ为液氮表面张力；R为通用气体常数；T为绝对温度；θ为吸附质与吸附剂的夹角；
步骤S2的具体实现方式如下：
根据公式：
r’＝2σcosθ’/Pc
得到利用标准的非湿相流体汞模拟原油进行高压压汞实验的孔隙半径r’；其中，Pc为毛细管压力；θ’为汞与岩石的润湿角；σ为汞与空气的界面张力。
步骤S3的具体实现方式如下：
根据公式：
r”＝T2ρ2Fs
得到抽真空24小时、12MPa加压饱和72小时的标准柱塞样进行核磁共振实验的孔隙半径r”；其中，T2为核磁共振T2弛豫时间；Fs为无量纲形状因子，Fs＝2；ρ2为表面弛豫率。
如图2所示，步骤S5的具体实现方式如下：
S5-1、当孔隙半径为0～100nm时，将氮气吸附曲线和高压压汞频率曲线的交点作为两者的分界点，将分界点以前的曲线采用氮气吸附曲线，将分界点以后的曲线用高压压汞曲线；
当孔隙半径为100～2000nm时，将高压压汞和核磁共振频率曲线的交点作为两者的分界点，将分界点以前的曲线采用高压压汞曲线，将分界点以后的曲线采用核磁共振曲线；得到三段孔径分布频率数据；
S5-2、将三段孔径分布频率数据求和作为分母，单个孔径分布频率作为分子，两者相除后再乘以100％，得到归一化后的频率数据；
S5-3、根据归一化后的频率数据得到归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线。
步骤S6的具体实现方式如下：
S6-1、用原油使岩心饱和；
S6-2、将石油醚作为洗油溶剂，对饱和后的岩心进行加热抽提；将抽提出的页岩油的体积占岩心孔隙体积的百分比，作为可动油饱和度；
S6-3、根据归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线对孔隙半径从大到小对应的孔隙频率依次进行求和；直到大孔到小孔的累积孔隙频率和可动油饱和度相等，得到对应的喉道半径，即页岩的可动喉道半径下限。
如图3所示，图3为使用本方法对不同岩相进行实验得到的孔隙半径归一化拼接图。
在本发明的一个实施例中，低温氮气吸附实验在基础温度77.35K下进行，采用BJH法计算孔隙半径；BJH方法：即认为页岩孔隙是柱状模型，计算大于5nm的孔隙分布，Kelvin方程得到的直径加上液膜厚度就是孔喉直径。高压压汞实验利用标准的非湿相流体汞模拟原油；压汞法以圆柱型孔隙模型为基础，在给定压力下，将常温下的汞压入材料的毛细孔中，当压力增大至毛细管压力时，汞就会继续侵入孔隙，外界施加的压力值便可度量相应的孔径大小。根据Washbirn方程样品孔径和压力成反比，不断改变注汞压力，便可得到毛细管压力曲线。核磁共振实验使用抽真空24小时，12MPa加压饱和72小时的标准柱塞样。
本发明考虑了实际页岩的孔隙结构特征，从微孔到微裂缝均有涉及；本发明能够解决孔隙结构复杂、非均质性强的页岩赋存空间特征描述问题，为页岩油可动性的精确评价奠定了基础；本方法易于实现、精度更高、更适用于非常规油藏，特别是页岩油的可动喉道半径下限确定。
Claims (6)
1.一种页岩可动喉道半径下限确定的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对目标页岩进行低温氮气吸附试验，获取第一孔隙半径；
S2、对目标页岩进行高压压汞试验，获取第二孔隙半径；
S3、对目标页岩进行核磁共振法试验，获取第三孔隙半径；
S4、根据第一孔隙半径、第二孔隙半径和第三孔隙半径绘制分布频率与孔隙半径的关系图；
S5、将分布频率与孔隙半径的关系图的数据根据孔隙半径进行区分，并进行归一化处理，得到归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线；
S6、根据归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线确定页岩的可动喉道半径下限。
2.根据权利要求1所述的一种页岩可动喉道半径下限确定的方法，其特征在于，步骤S1的具体实现方式如下：
根据公式：
得到第一孔隙半径r；其中，
为液体摩尔体积；p为平衡压力；p0为饱和平衡压力；γ为液氮表面张力；R为通用气体常数；T为绝对温度；θ为吸附质与吸附剂的夹角。
3.根据权利要求1所述的一种页岩可动喉道半径下限确定的方法，其特征在于，步骤S2的具体实现方式如下：
根据公式：
r’＝2σcosθ’/Pc
得到利用标准的非湿相流体汞模拟原油进行高压压汞实验的孔隙半径r’；其中，Pc为毛细管压力；θ’为汞与岩石的润湿角；σ为汞与空气的界面张力。
4.根据权利要求1所述的一种页岩可动喉道半径下限确定的方法，其特征在于，步骤S3的具体实现方式如下：
根据公式：
r”＝T2ρ2Fs
得到抽真空24小时、12MPa加压饱和72小时的标准柱塞样进行核磁共振实验的孔隙半径r”；其中，T2为核磁共振T2弛豫时间；Fs为无量纲形状因子，Fs＝2；ρ2为表面弛豫率。
5.根据权利要求2所述的一种页岩可动喉道半径下限确定的方法，其特征在于，步骤S5的具体实现方式如下：
S5-1、当孔隙半径为0～100nm时，将氮气吸附曲线和高压压汞频率曲线的交点作为两者的分界点，将分界点以前的曲线采用氮气吸附曲线，将分界点以后的曲线用高压压汞曲线；
当孔隙半径为100～2000nm时，将高压压汞和核磁共振频率曲线的交点作为两者的分界点，将分界点以前的曲线采用高压压汞曲线，将分界点以后的曲线采用核磁共振曲线；得到三段孔径分布频率数据；
S5-2、将三段孔径分布频率数据求和作为分母，单个孔径分布频率作为分子，两者相除后再乘以100％，得到归一化后的频率数据；
S5-3、根据归一化后的频率数据得到归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线。
6.根据权利要求3所述的一种页岩可动喉道半径下限确定的方法，其特征在于，步骤S6的具体实现方式如下：
S6-1、用原油使岩心饱和；
S6-2、将石油醚作为洗油溶剂，对饱和后的岩心进行加热抽提；将抽提出的页岩油的体积占岩心孔隙体积的百分比，作为可动油饱和度；
S6-3、根据归一化后的频率数据与孔隙半径的关系曲线对孔隙半径从大到小对应的孔隙频率依次进行求和；直到大孔到小孔的累积孔隙频率和可动油饱和度相等，得到对应的喉道半径，即页岩的可动喉道半径下限。
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