CN117347412A - 一种基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法 - Google Patents

一种基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及页岩油勘探开发技术领域,具体涉及一种基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法。本发明方法包括选取目标区块页岩岩样进行切割、洗油处理,获得页岩样品;将页岩样品进行称重并测定其空气渗透率;测定页岩样品有效连通孔隙体积和页岩总体积,之后再将饱和好的页岩样品装进在线核磁夹持器中,根据页岩岩心的上覆压力和流体压力情况设置页岩所受最大围压和孔隙压力,测量核磁信号量,保持在线核磁夹持器围压不变,逐渐降低页岩孔隙压力,并且测试每个孔隙压力下的核磁信号量,确定不同孔隙压力下页岩弹性采出程度。本发明所述方法能够实现对页岩不同孔隙压力下页岩弹性动用程度进行精确测定,克服了现有技术不足。

Description

一种基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法
技术领域
本发明涉及页岩油勘探开发技术领域,具体涉及一种基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法。
背景技术
页岩油埋藏深度深,地层压力系数高,弹性开发是页岩油开采的重要一种动用方式,页岩油弹性开发过程中,存在两种能量的释放,一是地层孔隙或孔缝形变产生的能量,一种是流体在在地层流体压力降低时产生的弹性能。由于页岩纳米级孔隙大量发育,导致页岩孔隙度低,孔隙体积小,常规测试方法难以对其孔隙体积准确测量,导致页岩油弹性采出程度难以测试。准确表征页岩油弹性采出程度,对于页岩油产能计算、技术政策优化,提高页岩油采收率等具有重要意义。
中国专利授权公告号CN108194065B,公开了一种利用二氧化碳/助溶剂体系提高页岩油吞吐采收率的方法,包含以下步骤:1)CO2/助溶剂体系的制备:将设定体积的助溶剂加入可视容器中,通入设定体积的CO2,至助溶剂与CO2混相,记录此时可视容器内部压力。2)CO2/助溶剂体系的注入:将可视容器与注入井连通设定时间,让CO2/助溶剂体系进入页岩油藏中,通过压力传感器记录可视容器内压力变化。3)开井生产:可视容器与注入井连通平衡至设定时间后,关闭可视容器与注入井之间的连通阀,打开生产井阀门,开井生产,记录产油量;4)重复步骤1~3进行多次吞吐操作,提高页岩油采收率。该发明利用助溶剂辅助CO2吞吐,大幅度降低焖井时间,提高吞吐的采收率,降低吞吐次数,提高生产效率。但对于页岩油弹性采出程度,该专利并未涉及。
中国专利申请公布号CN 112761608 A,公开压驱一体化提高页岩油采收率降低压裂液返排的方法,包括:(1)配制自生气压裂液;(2)使用自生气压裂液携砂进行压裂施工;(3)裂缝形成后,依据目的层温度和生气剂反应速率设计反应时间进行关井闷井,对油藏进行浸泡,待自生气压裂液全部反应并在裂缝扩展面上充分渗吸;(4)开井返排剩余压裂液,开始正常采油生产。所述自生气压裂液通过向水基压裂液中添加2.5%-77%的生气剂、0.05%-0.1%的防垢剂配制而成。所述生气剂为能够与水反应生成气体的水溶性化合物。所述防垢剂为乙二胺四乙酸、聚丙烯酸钠或马来酸-丙烯酸共聚物。该发明在提高页岩油采收率的同时降低压裂液返排量,产气速度可控,化学剂利用充分,具有广阔的市场应用前景,但对于页岩油弹性采出程度,该专利并未涉及。
中国专利申请公布号CN 112814669 A,公开了一种页岩油藏全生命周期采收率预测方法和系统,属于油气田开发中采收率预测技术领域,基于页岩油油藏衰竭式开发地层压力变化,把页岩油开发全生命周期分为弹性驱和溶解气驱两个阶段,结合物质平衡原理,建立页岩油衰竭式开发全生命周期采收率预测模型。利用流体相态模拟、岩心物理模拟获得新模型相关基础参数,准确计算采收率。与数值模拟法相比,本发明结合页岩油开发过程驱动类型变化和物质平衡原理,无需地质建模和数值模拟计算大量的静动态数据,仅需要不同油藏压力原油、产出气和岩石的基础物性,简单快捷进行采收率的预测,为水平井单井地质储量计算、地质储量控制程度和水平井井网参数优化提供依据。该方法通过物质平衡方法计算得到页岩弹性采收率,相对理想化,并未从实验角度进行直接测试。
目前,对于页岩油弹性采出程度测试方法较少,特别是从实验角度在页岩岩心的基础上直接进行页岩油弹性采出程度测试的基本没有,对于页岩油弹性采出程度无法准确测试,导致不能准确的对页岩产能、技术政策优化,页岩储层补能时机进行有效认识。
发明内容
为解决以上所述问题,本发明提供一种基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法。本发明所述方法能够实现对页岩不同孔隙压力下页岩弹性动用程度进行精确测定,克服了现有技术不足。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法,所述方法包括:选取目标区块页岩岩样进行切割、洗油处理,获得页岩样品;将页岩样品进行称重并测定其空气渗透率;测定页岩样品有效连通孔隙体积和页岩总体积,之后再将饱和好的页岩样品装进在线核磁夹持器中,根据页岩岩心的上覆压力和流体压力情况设置页岩所受最大围压和孔隙压力,测量核磁信号量A,保持在线核磁夹持器围压不变,逐渐降低页岩孔隙压力,并且测试每个孔隙压力下的核磁信号量Ai,确定不同孔隙压力下页岩弹性采出程度。
进一步地,不同孔隙压力下页岩弹性采出程度确定方法为:
式中:Et为不同孔隙压力下页岩弹性采出程度,%;A为页岩岩心在核磁夹持器中最大孔隙压力和固定围压下的核磁信号量,无因次;Ai为页岩岩心在在线核夹持器中且固定围压和不同孔压状态下核磁信号量,无因次。
与现有技术相比,本发明具有以下优势:
本发明方法基于在线核磁检测技术,设置核磁夹持器围压和回压模拟地层上覆压力和流体压力,获得不同孔隙压力条件下页岩核磁信号量,实现对页岩不同孔隙压力下页岩弹性动用程度进行精确测定,克服了现有技术的不足。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明针对一种基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法一具体实施例的流程图。
图2为本发明一具体实施例中不同孔隙压力下页岩弹性采出程度图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”、“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作以及它们的组合。
目前,对于页岩弹性采出程度的表征方法较少,特别是在实验条件下直接测试得到的页岩弹性采出程度的方法更少,导致不能准确的对页岩弹性采收率、增能时机进行有效认识。
针对以上所述问题,本发明提供一种基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法,所述方法包括:选取目标区块页岩岩样进行切割、洗油处理,获得页岩样品;将页岩样品进行称重并测定其空气渗透率;测定页岩样品有效连通孔隙体积和页岩总体积,之后再将饱和好的页岩样品装进在线核磁夹持器中,根据页岩岩心的上覆压力和流体压力情况设置页岩所受最大围压和孔隙压力,测量核磁信号量,保持在线核磁夹持器围压不变,逐渐降低页岩孔隙压力,并且测试每个孔隙压力下的核磁信号量,确定不同孔隙压力下页岩弹性采出程度。
作为一优选方案,不同孔隙压力下页岩弹性采出程度确定方法为:
式中:Et为不同孔隙压力下页岩弹性采出程度,%;A为页岩岩心在核磁夹持器中最大孔隙压力和固定围压下的核磁信号量,无因次;Ai为页岩岩心在在线核夹持器中且固定围压和不同孔压状态下核磁信号量,无因次。
作为一优选方案,在某一围压和孔隙压力下进行核磁信号检测时,每隔一段时间测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试,获得该孔隙压力下页岩核磁信号量。
作为一优选方案,测定页岩样品连通孔隙体积和孔隙度的方法为:对该页岩样品进行抽真空,之后采用流体对页岩样品进行高压饱和,对高压饱和过的页岩样品在空气中进行称重,获得页岩湿样重量ms;对饱和样品完全浸泡在流体中进行称重,获得质量ml
作为一优选方案,页岩孔隙体积Vp和孔隙度φ的计算公式为:
Vp=(ms-mg)/ρo
φ=Vp/(ms-ml)/ρo
式中:Vp为页岩孔隙体积,cm3;φ为孔隙度,%;ρo为流体密度,g/cm3;ms为页岩湿样重量,g;mg为页岩干样重量,g;ml为饱和页岩样品完全浸泡在流体中的重量,g。
作为一优选方案,进行抽真空时真空度≤-0.1MPa。
作为一优选方案,在20-30MPa下进行高压饱和,所用流体为煤油。
作为一优选方案,对页岩岩样进行切割时,将页岩岩心切成直径为2-5cm的圆柱状。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案,以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
如图1所示,所述一种基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法包括以下步骤:
步骤101,选取某个研究区块的页岩岩样,利用线切割技术将页岩岩心切成直径为2.5cm的圆柱形状。
步骤201,利用电子天平对圆柱状页岩样品进行称重,获得页岩干样重量mg,mg=25.125g,测量页岩空气渗透率值K,K=4.68mD。。
步骤301,对该页岩样品进行抽真空,在真空度为-0.1MPa抽真空4个小时,之后对页岩样品进行高压饱和煤油,在30MPa下高压饱和煤油24小时。
步骤401,对高压饱和过的页岩样品进行在空气中称重,获得页岩湿样重量ms=25.925g,对饱和样品完全浸泡在煤油中进行称重,获得质量ml=16.135g。
步骤401,计算页岩孔隙体积Vp和页岩总体积V,其计算公式为:
Vp=(ms-mg)/ρo=(25.925-25.125)/0.8088=0.989
V=(ms-ml)/ρo=(25.925-16.135)/0.8088=12.104
式中:Vp为页岩孔隙体积,cm3;V为页岩总体积,cm3;ρo为煤油密度,g/cm3;ms为页岩湿样重量,g;mg为页岩干样重量,g;ml为饱和页岩样品完全浸泡在煤油中的重量,g。
步骤501,将饱和好的页岩样品装进在线核磁夹持器中,根据页岩岩心的上覆压力和流体压力情况设置页岩所受围压Fw=24MPa和初始孔隙压力F0=20MPa,测量核磁信号量A,A=1005.21。
步骤601,保持在线核磁夹持器围压Fw=24MPa不变,逐渐降低页岩孔隙压力4MPa,使孔隙压力变为F1=16MPa,每隔1小时测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试获得该孔隙压力下页岩核磁信号量A1=935.14。
步骤602,保持在线核磁夹持器围压Fw=24MPa不变,逐渐降低页岩孔隙压力4MPa,使孔隙压力变为F2=12MPa,每隔1小时测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试获得该孔隙压力下页岩核磁信号量A2=886.25。
步骤603,保持在线核磁夹持器围压Fw=24MPa不变,逐渐降低页岩孔隙压力4MPa,使孔隙压力变为F3=8MPa,每隔1小时测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试获得该孔隙压力下页岩核磁信号量A3=825.65。
步骤604,保持在线核磁夹持器围压Fw=24MPa不变,逐渐降低页岩孔隙压力4MPa,使孔隙压力变为F4=4MPa,每隔1小时测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试获得该孔隙压力下页岩核磁信号量A4=748.92。
步骤701,计算不同孔隙压力下页岩弹性采出程度Et
式中:Et为不同孔隙压力下页岩弹性采出程度,%;A为页岩岩心在核磁夹持器中最大孔隙压力和固定围压下的核磁信号量,无因次;Ai为页岩岩心在在线核夹持器中且固定围压和不同孔压状态下核磁信号量,无因次。不同压力下,页岩油弹性采出程度,如图2所示:
孔隙压力为16MPa,地层压力下降4MPa,弹性采出程度为9.94%;
孔隙压力为12MPa,地层压力下降8MPa,弹性采出程度为14.33%;
孔隙压力为8MPa,地层压力下降12MPa,弹性采出程度为28.75%;
孔隙压力为4MPa,地层压力下降12MPa,弹性采出程度为35.45%。
实施例2
如图1所示,所述一种基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法包括以下步骤:
步骤101,选取某个研究区块的页岩岩样,利用线切割技术将页岩岩心切成直径为3cm的圆柱形状。
步骤201,利用电子天平对圆柱状页岩样品进行称重,获得页岩干样重量mg,mg=26.434g,测量页岩空气渗透率值K,K=1.02mD。。
步骤301,对该页岩样品进行抽真空,在真空度为-0.1MPa抽真空4个小时,之后对页岩样品进行高压饱和煤油,在25MPa下高压饱和煤油24小时。
步骤401,对高压饱和过的页岩样品进行在空气中称重,获得页岩湿样重量ms=27.002g,对饱和样品完全浸泡在煤油中进行称重,获得质量ml=16.701g。
步骤401,计算页岩孔隙体积Vp和页岩总体积V,其计算公式为:
Vp=(ms-mg)/ρo=(27.002-26.434)/0.8088=0.702
V=(ms-ml)/ρo=(27.002-16.701)/0.8088=12.736
式中:Vp为页岩孔隙体积,cm3;V为页岩总体积,cm3;ρo为煤油密度,g/cm3;ms为页岩湿样重量,g;mg为页岩干样重量,g;ml为饱和页岩样品完全浸泡在煤油中的重量,g。
步骤501,将饱和好的页岩样品装进在线核磁夹持器中,根据页岩岩心的上覆压力和流体压力情况设置页岩所受围压Fw=24MPa和初始孔隙压力F0=20MPa,测量核磁信号量A,A=968.38。
步骤601,保持在线核磁夹持器围压Fw=24MPa不变,逐渐降低页岩孔隙压力4MPa,使孔隙压力变为F1=16MPa,每隔1小时测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试获得该孔隙压力下页岩核磁信号量A1=872.15。
步骤602,保持在线核磁夹持器围压Fw=24MPa不变,逐渐降低页岩孔隙压力4MPa,使孔隙压力变为F2=12MPa,每隔1小时测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试获得该孔隙压力下页岩核磁信号量A2=829.63。
步骤603,保持在线核磁夹持器围压Fw=24MPa不变,逐渐降低页岩孔隙压力4MPa,使孔隙压力变为F3=8MPa,每隔1小时测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试获得该孔隙压力下页岩核磁信号量A3=689.99。
步骤604,保持在线核磁夹持器围压Fw=24MPa不变,逐渐降低页岩孔隙压力4MPa,使孔隙压力变为F4=4MPa,每隔1小时测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试获得该孔隙压力下页岩核磁信号量A4=625.07。
步骤701,计算不同孔隙压力下页岩弹性采出程度Et
式中:Et为不同孔隙压力下页岩弹性采出程度,%;A为页岩岩心在核磁夹持器中最大孔隙压力和固定围压下的核磁信号量,无因次;Ai为页岩岩心在在线核夹持器中且固定围压和不同孔压状态下核磁信号量,无因次。不同压力下,页岩油弹性采出程度为:
孔隙压力为16MPa,地层压力下降4MPa,弹性采出程度为6.97%;
孔隙压力为12MPa,地层压力下降8MPa,弹性采出程度为11.83%;
孔隙压力为8MPa,地层压力下降12MPa,弹性采出程度为17.86%;
孔隙压力为4MPa,地层压力下降12MPa,弹性采出程度为25.50%。
实施例3
如图1所示,所述一种基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法包括以下步骤:
步骤101,选取某个研究区块的页岩岩样,利用线切割技术将页岩岩心切成直径为5cm的圆柱形状。
步骤201,利用电子天平对圆柱状页岩样品进行称重,获得页岩干样重量mg,mg=30.758g,测量页岩空气渗透率值K,K=0.07mD。。
步骤301,对该页岩样品进行抽真空,在真空度为-0.1MPa抽真空4个小时,之后对页岩样品进行高压饱和煤油,在20MPa下高压饱和煤油24小时。
步骤401,对高压饱和过的页岩样品进行在空气中称重,获得页岩湿样重量ms=31.062g,对饱和样品完全浸泡在煤油中进行称重,获得质量ml=20.154g。
步骤401,计算页岩孔隙体积Vp和页岩总体积V,其计算公式为:
Vp=(ms-mg)/ρo=(31.062-30.758)/0.8088=0.376
V=(ms-ml)/ρo=(31.062-20.154)/0.8088=13.487
式中:Vp为页岩孔隙体积,cm3;V为页岩总体积,cm3;ρo为煤油密度,g/cm3;ms为页岩湿样重量,g;mg为页岩干样重量,g;ml为饱和页岩样品完全浸泡在煤油中的重量,g。
步骤501,将饱和好的页岩样品装进在线核磁夹持器中,根据页岩岩心的上覆压力和流体压力情况设置页岩所受围压Fw=24MPa和初始孔隙压力F0=20MPa,测量核磁信号量A,A=845.68。
步骤601,保持在线核磁夹持器围压Fw=24MPa不变,逐渐降低页岩孔隙压力4MPa,使孔隙压力变为F1=16MPa,每隔1小时测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试获得该孔隙压力下页岩核磁信号量A1=832.14。
步骤602,保持在线核磁夹持器围压Fw=24MPa不变,逐渐降低页岩孔隙压力4MPa,使孔隙压力变为F2=12MPa,每隔1小时测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试获得该孔隙压力下页岩核磁信号量A2=820.62。
步骤603,保持在线核磁夹持器围压Fw=24MPa不变,逐渐降低页岩孔隙压力4MPa,使孔隙压力变为F3=8MPa,每隔1小时测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试获得该孔隙压力下页岩核磁信号量A3=798.77。
步骤604,保持在线核磁夹持器围压Fw=24MPa不变,逐渐降低页岩孔隙压力4MPa,使孔隙压力变为F4=4MPa,每隔1小时测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试获得该孔隙压力下页岩核磁信号量A4=785.62。
步骤701,计算不同孔隙压力下页岩弹性采出程度Et
式中:Et为不同孔隙压力下页岩弹性采出程度,%;A为页岩岩心在核磁夹持器中最大孔隙压力和固定围压下的核磁信号量,无因次;Ai为页岩岩心在在线核夹持器中且固定围压和不同孔压状态下核磁信号量,无因次。不同压力下,页岩油弹性采出程度为:
孔隙压力为16MPa,地层压力下降4MPa,弹性采出程度为1.60%;
孔隙压力为16MPa,地层压力下降4MPa,弹性采出程度为1.60%;
孔隙压力为12MPa,地层压力下降8MPa,弹性采出程度为2.96%;
孔隙压力为8MPa,地层压力下降12MPa,弹性采出程度为5.55%;
孔隙压力为4MPa,地层压力下降12MPa,弹性采出程度为7.10%。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法,其特征在于,所述方法包括:选取目标区块页岩岩样进行切割、洗油处理,获得页岩样品;将页岩样品进行称重并测定其空气渗透率;测定页岩样品有效连通孔隙体积和页岩总体积,之后再将饱和好的页岩样品装进在线核磁夹持器中,根据页岩岩心的上覆压力和流体压力情况设置页岩所受最大围压和孔隙压力,测量核磁信号量,保持在线核磁夹持器围压不变,逐渐降低页岩孔隙压力,并且测试每个孔隙压力下的核磁信号量,确定不同孔隙压力下页岩弹性采出程度。
2.根据权利要求1所述基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法,其特征在于,不同孔隙压力下页岩弹性采出程度确定方法为:
式中:Et为不同孔隙压力下页岩弹性采出程度,%;A为页岩岩心在核磁夹持器中最大孔隙压力和固定围压下的核磁信号量,无因次;Ai为页岩岩心在在线核夹持器中且固定围压和不同孔压状态下核磁信号量,无因次。
3.根据权利要求1所述基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法,其特征在于,在某一围压和孔隙压力下进行核磁信号检测时,每隔一段时间测试该孔隙压力为下的核磁信号量,直至最近两次核磁信号量差值在5%以内时,停止测试,获得该孔隙压力下页岩核磁信号量。
4.根据权利要求1所述基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法,其特征在于,测定页岩样品连通孔隙体积和孔隙度的方法为:对该页岩样品进行抽真空,之后采用流体对页岩样品进行高压饱和,对高压饱和过的页岩样品在空气中进行称重,获得页岩湿样重量ms;对饱和样品完全浸泡在流体中进行称重,获得质量ml
5.根据权利要求4所述基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法,其特征在于,页岩孔隙体积Vp和孔隙度φ的计算公式为:
Vp=(ms-mg)/ρo
φ=Vp/(ms-ml)/ρo
式中:Vp为页岩孔隙体积,cm3;φ为孔隙度,%;ρo为流体密度,g/cm3;ms为页岩湿样重量,g;mg为页岩干样重量,g;ml为饱和页岩样品完全浸泡在流体中的重量,g。
6.根据权利要求4所述基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法,其特征在于,进行抽真空时真空度≤-0.1MPa。
7.根据权利要求4所述基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法,其特征在于,在20-30MPa下进行高压饱和,所用流体为煤油。
8.根据权利要求1所述基于在线核磁共振的页岩油弹性采出程度测试方法,其特征在于,对页岩岩样进行切割时,将页岩岩心切成直径为2-5cm的圆柱状。
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