岩石物理分析和解释 - 文档

2020-06-18 19:20

一、 孔隙结构分析

利用毛管压力、物性分析、岩电分析和粒度分析等资料来研究分析储层的孔隙结构。 (一)、毛管压力

原始资料的质量控制:目前没有自动方法,可以为用户提供删除曲线(用户认为不可靠的样品毛管压力曲线)的选项。

1、概念

所谓毛细管压力,简言之就是在毛细管中两种相态(如气和水、油和水等)之间的压力差。

通常我们把毛细管压力写成: Pc?式中

2?cos?r

Pc— 毛细管压力,MPa;

?— 流体界面上的表面张力,达因/厘米; ?— 液面同储层介质的接触角;

r— 孔喉半径,微米。

就毛细管压力的测定方法而言,有半渗透隔板法、离心机法以及水银注入法等等。

(1)水银注入法

那么水银注入法是如何测的毛细管压力的呢?我们知道,对于多孔介质,由于受润湿相液体表面张力的作用,液体会自动充填于介质的孔隙之中,显而易见,这种张力也正是阻止介质中液体从孔隙排出的动力和原因。水银是一种非润湿液体,其与固体形成的接触角大于90度,形成的表面张力会阻止水银进入孔隙,要想把这种非润湿相液体注入孔隙中,就要克服润湿相液体表面的张力,这样注入水银时就要施加压力,施加的这个压力就是克服的毛细管压力,那么注入水银的过程,也就是测量毛细管压力的过程。通常我们把毛细管压力写成: Pc?2?cos?r

式中 Pc— 毛细管压力,MPa;

?— 水银的表面张力,480达因/厘米; ?— 水银同储层介质的接触角,140°; r— 孔喉半径,微米。 将各值代入式中则简化为:

Pc?0.735rMPa

在水银注入过程中,随着压力的增大,水银注入量逐渐增多,我们在不同的压力下,把注入水银的体积换算成储层介质孔隙体积的百分数,就得到不同压力下进汞的水银饱和度。当压力达到一定高度后,水银饱和度达到最大,然后逐渐

1

降低压力,水银也随之逐渐退出,此时我们再记录下不同压力下的水银体积,得出退汞时的水银饱和度。利用以上两组数值,用压力作纵轴,取对数刻度,汞饱和度作横轴,用算数刻度,所作图形即为毛细管压力曲线图。如下图。

10.00

1.00 退汞曲线 ??

1ü ?1

进汞曲线 á|(MPa)

0.10

0.01 1008060402001ˉ±¥oí?裨%£?

(2)孔隙隔板法

孔隙隔板法适用于多孔段塞气水系统驱替毛管压力的测定。基本原理是利用外加压力(加压)与毛细管平衡的原理来测定毛管压力曲线。

在一定的驱替压力下,用非润湿相驱替润湿相,这个驱替过程是克服相应毛管压力的过程。记录一系列外加的驱替压力及在该压力下驱替出润湿相的体积,由此求得毛管压力曲线。

隔板法测定毛管压力比较慢而且麻烦,但是是一种好办法,因为它较接近于实际的油藏润湿条件,特别是岩样中含粘土时更值得用这种方法。 (3)离心法

离心法适用于胶结段塞测定油水、气水、气油驱替和吸入的毛管压力曲线。基本原理是将饱和了润湿相流体的岩样浸没在灌有非润湿相流体的岩心杯中,在离心机的高速旋转下,由于岩心中的润湿相与岩心外非润湿相的密度不同,使得两种流体受到的离心力也不同,非润湿相借助这种离心力差克服毛管压力进入岩心,排驱出润湿相。离心机转速越高,产生的离心力差就越大,克服的毛管压力就越大,从而非润湿相就能进入更小的孔道。测量一系列离心机的稳定转速及在该转速下离心出的润湿相液体量,就能求得该岩心的毛管压力曲线。

离心机法不适合测定非均质岩样的毛管压力曲线,但它适用于测定保持在铅金属外套中的松散岩心。离心机法测毛管压力通常仅需几个小时,而隔板法可能需要几天甚至更长的时间。

2

(4)几种测毛管压力方法的转换:

将隔板法和离心法测得毛管压力转换成压汞毛管压力的方法是对润湿条件做一校正。校正的方法是把空气-盐水系统或油-水系统的毛管压力曲线转换成压汞条件下毛管压力曲线。

①、空气-盐水系统的毛管压力曲线转换成压汞条件下毛管压力曲线。

pcHg?(?cos?)Hg(?cos?)gpcg

pcHg?5.09pcg

式中: PcHg—空气-水银系统的压汞毛细管压力,达因/平方厘米;

Pcg—空气-盐水系统的毛管压力,达因/平方厘米;

—界面张力?为480达因/厘米;乘以润湿接触角?为140°

(?cos?)Hg的余弦值。

(?cos?)g—界面张力?为72达因/厘米;乘以润湿接触角?为0的

o

余弦值。

②、油-水系统的毛管压力曲线转换成压汞条件下毛管压力曲线。

pcHg?(?cos?)Hg(?cos?)opco

pcHg?8.73pco

式中: PcHg—空气-水银系统的压汞毛细管压力,达因/平方厘

米;

Pco—油-水系统的毛管压力,达因/平方厘米;

—界面张力?为480达因/厘米;乘以润湿接触角?为140°

(?cos?)Hg的余弦值。

(?cos?)o—界面张力?为48达因/厘米乘以润湿接触角?为30的余

o

弦值。

③、实验室求得的毛管压力曲线转换成油藏条件下毛管压力曲线。

pcR?(?cos?)R(?cos?)LpcL

式中: PcR—油藏条件下的毛细管压力,达因/平方厘米;

3

PcL—实验室条件下的毛管压力,达因/平方厘米;

(?cos?)R—油藏条件下界面张力?,达因/厘米;乘以润湿接触角?的

余弦值。

(?cos?)L—实验室条件下界面张力?,达因/厘米;乘以润湿接触角?的

余弦值。

附表1 常用界面张力和接触角数据 条件 体系 空气—水 油—水 空气—汞 空气—油 水—油 油—气 气—水 接触角θ 0o 30o 140o 0o 30o 00 o 0界面张力σ(dyn/cm) 72 48 480 24 30 50 44.46 σcosθ 72 42 367 24 26 50 44.46 备注 5000ft深度 5000ft 52k 实验室 油藏

? ? ?

附表2 力单位转换系数: 1N 1牛顿(N) 1 1达因(dyn) 10-5 1磅力(bf) 4.44822 1千克力(kgf) 9.80665 1克力(gf) 9.80665×103 1dyn 105 1 4.44822×105 59.80665×10 980.665 1bf 0.224809 0.224809×10-5 1 2.20462 2.20462×10-5 2、毛管压力曲线的分类,要考虑多种分类方法

孔隙度分类

先作孔隙度分布直方图作为确定分类区间的参考和依据,例如:将毛管压力曲线按孔隙度分成(<10,10~15,>15)三个区间;键盘输入分类区间,图形回放分类(不同类型的毛管压力曲线用不同的颜色和线型来显示)结果,并可以再修改!修改后要更新重分类毛管压力曲线曲线。

渗透率分类 先作渗透率分布直方图作为确定分类区间的参考和依据,例如:将毛管压力曲线按渗透率分成(<1,1~100,>1000)三个区间或更多;键盘输入分类区间,图形回放分类(不同类型的毛管压力曲线用不同的颜色和线型来显示)结果,并可以再修改!修改后要更新重分类毛管压力曲线曲线。 单位孔隙度的渗透率分类 可以计算参数

k?(k—渗透率,单位:毫达西,φ—孔隙度,单位:p.u.),

4

做分布直方图,确定分类区间,图形回放分类(颜色和线型)结果,可以多次修改! 人工根据毛管压力形态指定性分类

根据毛管压力形态可以将毛管压力分类,图形回放分类(颜色和线型)结果,得到分类毛管压力曲线。

?

3.平均毛管压力及“J”函数 [定义]

对于单块样品,从注入压力为0到最大值的区间内所确定的代表岩样平均性质的平均压力值。

“J”函数是在考虑到油层的非均质性,同时考虑到孔隙度、渗透率及流体性质变化的情况下,为表征一个油层的毛管压力特征,所确定的值。由Leverett提出。

[确定方法]

平均毛管压力:Pc??Smax0PcidSimaxS

为计算方便,可将压力分成若干个区间,从我们实验室来看,可划分为12个。公式可简化为: P??Pc(i?i?1)??SSmaxi?i?1

“J”函数:J(Sw)?PcK?cos??

式中:J(sw)— “J”函数,无因次; Pc— 毛管压力,达因/平方厘米; K— 绝对渗透率,平方厘米; ?— 有效孔隙度,小数;

?— 润湿角,度;

?— 水银-空气界面张力,达因/厘米。

将实验室水银与岩石介质的润湿角140°及水银的界面张力480达因/厘米代入上式,可简化为:

J(sw)?0.0084?Pc?K?。

利用以上“J”函数公式求取每块样品的“J”函数值,然后用含水饱和度做横轴(1-SHg%),取算术坐标,用“J”值做纵轴,取对数坐标,做交会图求出平均“J”函数曲线,最终反求该油层的平均毛管压力。 [应用]

利用平均毛管压力可以进行岩石的对比,求取孔喉比等参数。平均毛管压力所对应的吼道半径即为该样品非润湿相占据的平均吼道半径。应注意的是,这个

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