高温覆压下孔隙度和渗透率变化

TOC\o“1-2“\h\z\u\l“_TOC_250012“前言 1\l“_TOC_250011“第1章孔隙度和渗透率的测量原理 2\l“_TOC_250010“1.1孔隙度的概念 2\l“_TOC_250009“1.2孔隙度的根本类型及关系 3\l“_TOC_250008“渗透率的根本概念 4\l“_TOC_250007“达西直线渗流定律 7\l“_TOC_250006“第2章岩心的预处理及处理规章 9\l“_TOC_250005“岩心的预处理流程 9\l“_TOC_250004“岩心的处理规章 9\l“_TOC_250003“第3章孔隙度和渗透率的试验室测量 12\l“_TOC_250002“试验仪器简介 12\l“_TOC_250001“试验软件操作步骤说明 15\l“_TOC_250000“第4章孔渗数据表及其高温覆压下的变化曲线 24前言采收率所面临的最重要的挑战之一就是提高油藏描述水平,建立精细地质模型,准确生疏油气在地层的分布特征，而岩石的孔隙度和渗透率是岩石最重要的物性参数，它们的测量和解释是油藏描述的关键。孔隙度和渗透率是描述储集层特征最常用也是最重要的两个参数，它们和储层所含流体数量及流体流淌力量有关。地球物理人员的主要任务，就是利用各种测井方法觉察油气资源，并且帮助采油工程师最大限度地把油气开采出来。当前油气勘探开发不断向低孔、低渗、薄互层和深、浅层方向进展，勘探工作的难度越来越大，对我们地球物理工作者的要求也越来越高，岩石物理参数的测量争论，是各种测井方法和解释方法的根底，它是改进现有的勘探方法，进展的地质资料的重要依据。一般岩石孔隙度和渗透率测量是在常温常压下完成的，但这并不能代表油藏储测井所获得是在地层条件下的物性参数，为了在地面上测得的参数能够真实反映原始地层的状况，这就要求我们在试验室内模拟肯定压力和温度，形成类似井下真实的环境，才能比较真实的反映地层状况。另外在测量前，岩石的制备工作，如取心尺寸的选择、烘干、饱和、加温、加压等每一道工序，都要特别慎重，不能破坏岩心原始状态的构造本工程就是利用试验室的相应仪器模拟地下温度压力条件，完成在高温覆压状况下测量岩心孔隙度和渗透率，并分析岩心孔渗参数随温度、压力的变化规律，为油田储集层解释供给参考的依据，提高解释复合率。1孔隙度的概念地壳中全部的岩石多少都有一些孔隙。按孔隙的生成及形成过程分原生和次〔如砂岩，砾岩，生物碎屑灰岩等等。颗粒之间的粒间孔隙，岩层层理，层面间的层间孔隙和喷发岩中的气体等。打算原生孔隙外形和大小的因素是颗粒的外形，分选程度，排列性质，严密程度和胶结程度等等。岩石生成以后由于次生作用形成的孔隙称为次生孔隙度。打算次生孔隙度的诸因素是：溶解的过程，盐类和胶结物重沉淀以及岩石的白云化等等。例如，在岩石的白云化过程中，由于碳酸钙为碳酸镁所取代，使得石灰岩的体积缩小百分之十二，这就产生了裂缝和孔洞。这些裂隙和孔洞都属于次生孔隙。全部这些孔洞和裂缝都可能成为油气储存的场所和流淌通道。为了衡量岩石中孔隙总体积的大小，以表征岩石孔隙的发育程度，提出了孔隙度的概念。岩石孔隙度就是岩样中全部孔隙空间总体积与该岩样的体积的比值〔用百分数表示。以把岩石孔隙分为三类：超毛细管孔隙孔隙直径尺寸大于0.50.25。在自然条件下，在这类孔隙中，除岩石颗粒外表有一层不能流淌的束缚水以外，在重力作用下其它的流体油水和气沿着毛细管孔道运动是很自由的。一些胶结不好的砂岩或未胶结的岩层中的孔隙，大局部都属于这类孔隙。毛细管孔隙孔隙直径尺寸在些毛细管弯曲度较大的地方，还会有不能流淌的毛细管滞水。油，水和气沿着毛细管孔道运动时，受到毛细管阻滞作用很大，而不能自由流淌。在由一般的孔隙岩孔隙，大都属于这一类。毫米者。由于这类孔隙极其微小，孔壁外表对分子的作用力可以到达孔隙孔道的中心，故在通常压力条件下，流体在其中是不能流淌的。这类孔隙中的流体一般是成岩过程中形成的地层水，其它地层生成的油气不行能进入这类孔隙。一般的粘土层和泥岩的孔隙均属于这一类。岩石孔隙主要为微毛细管时，不管其孔隙度的大小如何，此岩层对液体和气体是不渗透的。如岩石的孔隙主要是那些断面足够大的毛细管和超毛细管孔隙组成的，那该岩层就是好的储集层。从实际动身，只有那些相互连通的超毛细管孔而那些孤立的互不连通的孔隙和微毛细管孔隙，即使其中储存有油和气，实际上没有太大的意义。的液体和气体都能流淌的。1.2孔隙度的根本类型及关系岩石的孔隙度大致可以分为三类：岩石确实定孔隙度即：

VaVa V

之比，V a100% 〔2—Vab1〕岩石的有效孔隙度 ：是指岩石中有效孔隙的体积V与岩石外表体积Ve e b即：VV e100%Ve

〔2—b2〕，又在上述孔隙度根底上，进一步划分出流淌孔隙度的概念来。岩石的流淌孔隙度f

：是指在含油岩石中，由能在其内流淌的孔隙体积VVf

f

V fVb

100% 〔2—3〕流淌孔隙度与有效孔隙度的区分在于：它不仅排解了死孔隙，亦排解了那些此外，流淌孔隙度还随地层中的压力梯度和液体的物理—化学性质如粘度等而变流淌孔隙度仍具有肯定的实际价值。由上述分析不难理解，确定孔隙度aa>e>f。渗透率的根本概念

有效孔隙度e

及流淌孔隙度f

间的关系应当是：岩石的渗透性是指岩石允许流体通过的力量，一般用渗透率来表示。渗透率就是衡量流体通过相互连通的岩石空隙空间难易程度的尺度。不言而喻，岩石具有连通的孔隙〔孔隙、孔洞、毛细管或裂缝〕是形成渗透性的必要条件。岩层渗透率是评价油层好坏的重要指标之一，也是编制油田开发方案分析油田动态的一个根本参数。确定岩层渗透率，是测井资料定量解释的重要任务之一。目前，测井确定岩层渗透率的方法很多，但精度都不高，其中比较有效的一种方法，是以孔隙度和束缚水饱和度为根底的统计方法。这种方法是从油田的实际资料〔包括理论与实践都标明：渗透率和孔隙度及束缚水饱和度存在着较好的相关性，一般状况下渗透率随孔隙度的增加而增加，随束缚水饱和度的增加而减小。在油田开采过程中，正是由于储油岩石具有这种性质，储存于其中的油、气才能从油层流向井内。岩石渗透性的好坏反映着流体在多孔介质内流淌时阻力的大小，它与岩石的孔隙构造有亲热的关系，由于岩石孔隙很小，构造格外简单，我们不行能也没有必要从微观上求得每个孔隙通道中的流淌阻力的大小〔固然，从事微观驱油机理争论者例外以宏观上来定量争论岩石构造对流体流淌阻力的影响及其渗透性的好坏。通常是对肯定大小和外形的油层岩芯进展渗滤试验来争论岩石的渗透性。通常，渗透率是依据在条件下，使流体通过岩样来确定的。假设流体和岩渗透率叫做确定渗透率〔。1大气压/厘米的条件下，岩石允1111立方厘米岩石的力量。这个单位太大，通常承受千分之一达西〔毫达西〕作为渗透率的单位。0.15000毫达西左右。工业油气井的渗透率下限主要取决于产层的有效厚度、油气比、地层压力、和水饱和度和埋藏深度。渗透率不仅取决于岩石的性质，还取决于流体的性质。它对于气体的渗透率较大而对液体的较小。它分为确定渗透率，有效渗透率和相对渗透率。与所试验的岩石不发生任何物理和化学的作用的均一流体的渗透率被称为确定渗透率，也叫物理渗透率。在实际工作中用空气求出的渗透率作为确定渗透率。它反映了岩石本身的性质及岩石孔隙空间形态。岩石确定渗透率大小只与岩石本身的性质及岩石孔隙构造有关，与流体性质无关，假设岩石被其他流体饱和并试验时，岩石确实定渗透率不转变。当有两种或两种以上的不能混合的流体〔如油和水〕通过岩石时。对其中每一种流体测得的渗透率称为流体的有效渗透率。它对岩石储集性质的评价具有重要的意义。有效渗透率由于液体恶化气体不同，以及随测定温度和压力的不同而变化。因此石油地质工作者把岩样送给试验室，必需提出测定的有效渗透率的那些条件或者给出在任何状况下，同一岩石测定出的有效渗透率其他流体是否存在某因素的影响；其数值是会发生变化的。由于不同的流体在岩石内流淌时，必定会发生相互作用，一种流体的存在削减量。按渗透率的大小可以分为六个等级：11达西；2、渗透性好，0.11达西；3、渗透性中等，0.010.1达西；4、渗透性弱，0.0010.01达西；5、渗透性很弱，0.11毫达西；60.1毫达西。当多种流体同时流过岩石时，相对渗透率的大小是对每种流体通过岩石难易对渗透率曲线便可反映岩石产出某种流体的力量，透率曲线便可反映岩石产出某种流体的力量，3.1相对渗透率与饱和度的关系图图3.1是亲水地层内仅含油和水的相对渗透率曲线示意图。同种横坐标为含SwSo的互补刻度。曲线说明，含油饱和度高时，油的相对渗透率Kro大，而水的相对渗透率Krw小，原油易流淌而水不易流淌。含水饱Sw高时，KroKrw大，水易流淌而油不易流淌。图3.1〔Kro〕趋于零的饱和度值相当于地层的剩余油饱和度SorSw〔Sw〕min时，Krw曲线趋于零，产层产油而不产水。这局部水或者被毛细管力保存于产层的气层只含“油气水”不含“可动水”。已经证明，砂岩地层中的束缚水饱和度Swi常常可表示为孔隙度和颗粒中值的函数，碳酸盐岩地层Swi则是孔隙度与渗透率的函数。阅历说明，油气层的束缚水饱和度的变化范围很大，可由10-70%。这意味着30-90%。达西直线渗流定律1856岩石的关系式：hhQKF1 2 (3-1)LFL的圆柱形充砂管子水向下流淌的体积速率;-相对于某个基准面，压力计中水柱高度;K-比例常数。达西试验装置图示于图3.2中。3.2达西试验装置图后来人们觉察，达西定律也可以用于其它流体，比例常数K应以K/μ来表示。成反比，即：QK

FP 〔3-2〕 L或写成：

VKdp

〔3-3〕 dL式中 V -在单位时间内通过岩心单位面积沿渗流方向的体〔渗流速度；dp -沿渗流方向的压力梯度。dL下它是仅取决于岩心构造的参数，称为岩石确实定渗透率。将〔1-19〕式改写成：就可以计算岩石的渗透率。

KQL 〔3-4〕FPL3/TM/LT；FL2，PM/LT2K的因次为L2，所以在厘米、克、秒单位制中渗透率单位应为平方厘米。假设以它作单位，其数值大小了使用起来很不便利，所以在石油工业常用达西作为渗透率的11大气压111厘米3/1达西。1D=1.02*108cm2 =1.02m2性质无关，这一点通过下面的例题可以看得更清楚。L3cm2A2cm2,其中只有粘度1cp的盐水通过，在压差p2Q=0.5cm3/s,依据下式算得：KQL0.5130.375DAP 22假设上面这块岩心不是用盐水通过，而是用粘度3cp压差P=2Q=0.167cm3/s，同理算得：QL 0.16733Q 0.375DAP 22率降低。2章岩心的预处理及处理规章〔缘由〕岩心的预处理流程1、选样 2、编号 3、洗油 4、烘干 5、洗盐 6、烘干7、岩心试样的高度与直径测量岩心的处理规章岩心试样选取规章岩心试样的选取应依据争论对象，争论内容，工程，依据选取的争论油田区域，区块，地层，选取具有代表性的岩心。选取规章一般选择岩层横向变化不大〔通过取心资料进展钻取25-80求要事先测出岩心的规格，每一数值要在岩心试样选取三个不同测量点用千分卡尺测出，分别按挨次计入数据统计表内，并计算出每块岩心的平均高度和平均直径。岩心处理流程岩心试样编号〔为防止字迹脱掉，标记时可在岩心试样的两个不同的位置注两遍编号。岩心试样洗油其组成进展一下简介：烧瓶：加热洗涤溶剂；冷凝管：冷却溶剂蒸气；洗涤溶剂常用的有：烷，石油醚，溶剂汽油等。选用溶剂提取岩心时应尽量选那些适合的溶剂。如对油样岩心选用溶剂汽油，四70%30%甲醇清洗。清洗：将岩心试样放入蒸馏提取岩心瓶中，将溶解原油力量较强的有机溶剂接口处扎紧防止工作时漏水，再将各接口处密封好后，对岩心进展冲刷，浸泡，使岩芯内的有机溶质在溶剂油中。当溶剂滴满岩心室时，靠虹吸作用，使含有有机质的溶剂回流到烧瓶中连续加热蒸发，这样循环清洗，直到把岩心试样中的原油，有机质清洗干净为止。在加热，蒸馏，浸泡岩心的循环过程中，当岩心室内内的溶剂到达无色透亮48心室内的溶剂仍为无色透亮的时候，即为岩心试样洗油完毕。岩心试样洗盐，>30000mg/L〔加快洗盐电导率和通过测量被清洗岩样的电阻值来进展推断。岩心试样烘干50105861~93，45，48。岩心试样的高度和直径测量将枯燥好的岩心用千分卡尺分别测出岩心试样的高度和直径，分别测三次转统计表上。3试验仪器简介FYKS-2表的形式生成最终试验数据。FYKS-2方法原理㈠．孔隙度高温高压孔隙度的测量，系气体法测定，测量介质为氮气，原理基于波义耳定律，即用体积的标准体，在设定的初始压力下，使气体向处于常压下依据气态方程，即可求出被测岩样的有效孔隙体积和颗粒体积，则可算出岩样孔隙度。Vφ ＝ 孔 ×100%V+VV+孔 颗㈡．渗透率以氮气为标准测试气体，当氮气在肯定的压力作用下流过被测样品时，样品两端建立压差△Pc，流过被测样品的气体直接进入出口容积的定容器里〔容器的容积与通过岩样气量多少相匹配，当定容器内压力到达某一值〔Pt≤5%△Pc〕时，由微机掌握电磁阀翻开，使定容器内压力与大气平衡，同时微t和容器布满氮气时的压力△Pt出岩心的气体渗透率。Ka＝ 2μL△Pt

Vt× ×105A｛Pi或：

1△Pt〕2｝ t2Ka＝ μ L·△PtVt

×15

式中：L—岩心长度，cm;△Pt—容器压力，Kpa；Vt—容器容积，cm3；A—岩心截面积，cm2；△Pc—岩心两端压差，Kpa；t—容器充气时间，S；Pi—岩心入口压力，Kpa；μ—氮气粘度，mpa.sKa—渗透率，10-3μm2；重要性能渗透率测量范围：0.001×10-3μm2～8000×10-3μm2；相对误差：K＜1×10-3μm2，20%1×10-3μm2＜K＜40×10-3μm2，10%K＜40×10-3μm2，5%孔隙度：≤50%确定偏差：0.5%仪器工作条件温度：常温～150℃0～70MPa组成仪器的各部件技术标准1、出口压力：0～4MPa2．2型号：YT—5型，入口压力：0～32MPa、出口压力：0～10MPa，供给压力倍增器的增压。3测量压力。45入口压力：0～1MPa、出口压力：0～0.8MPa，供给孔隙度的测量压力，渗透率的测量压力。压力倍增器供给夹持器轴向环向压力。6．储液罐7．三轴夹持器80，最大耐温：180℃模型杯积和孔隙体积。定容器10．轴向、环向压力传感器量程：80MPa、精度：0.5%F·S差压传感器量程：200KPa、精度：0.25%F·S定容器压力传感器量程：20KPa、精度：0.1%F·S孔隙度测量压力传感器量程：150psi、精度：0.1%F·S岩心进口压力传感器量程：5000KPa、精度：0.1%F·S恒温箱工作温度：150℃、控温精度：±1℃真空泵2XZ—0.5电磁阀：0.8MPa18．数据采集掌握C104HPCI，PCI1711，PCLD－8710计算机、打印机DELLP4，2.0G80G，256M，HP1000气体质量流量计量程10sccm、300sccm、3000sccm，精度±1%F·S试验软件操作步骤说明FYKS系统设置参数录入系统测定数据报表数据治理退出系统一、启动FYKS系列高温覆压孔渗测定仪软件FYKS孔渗测定仪】将会消灭如下画面：在上面的窗口上点击鼠标或按键盘任意键后，将会消灭下面软件主屏幕。本功能用于设置系统参数。点击【系统设置】菜单，程序消灭如下画面：1、点击【C104H本窗口用于设置覆压孔仪器中各个压力表的采集端口。修改各参数后点击【设置】按钮后设置的各参数生效。2、点击【1711后点击【确定】按钮后设置的各参数生效。3、点击【标准体积设置】菜单，程序消灭如下画面：参数后点击【确定】按钮后设置的各参数生效。本功能用于设置样品参数录入。点击【系统设置】菜单，程序消灭如下画面：1、[添加(A)]按钮用于添加一个井号和该井号所对应的样品数据。2、[编辑(E)]按钮用于编辑一个井号和该井号所对应的样品数据。3、[删除(D)]按钮用于删除一个井号和该井号所对应的样品数据。4、[增加(I)]按钮用于增加一个样品。5、[删除(R)]按钮用于删除一个样品6、[更(U)]按钮用于保存以前所作的修改。7、[取消(C)]按钮用于取消以前所作的修改。(X)]按钮用于关闭本功能。本功能用于孔隙度和渗透率的测定。点击【系统测定】菜单，程序消灭如下画面：点击【渗透率测定】菜单，程序消灭如下画面：点击【气体流量计法】菜单，程序消灭如下画面：率数据；点击[重集]按钮将掩盖当前的渗透率数据。{Delete}键将删除该行采集数据。为了孔隙度和渗透率测定的便利，程序特别制作了切换按钮。点击[切换到孔隙度测定]将程序切换到当前采集状态下的〔孔隙度测定程序。点击【气体定容器法】菜单，程序消灭如下画面：集]按钮将生成一条渗透率数据；点击[重集]按钮将掩盖当前的渗透率数据。{Delete}键将删除该行采集数据。为了孔隙度和渗透率测定的便利，程序特别制作了切换按钮。点击[切换到孔隙度测定]将程序切换到当前采集状态下的〔孔隙度测定程序。点击【孔隙度测定】菜单，程序消灭如下画面：点击【孔隙度测定】菜单，程序消灭如下画面：点击【孔隙度测定】菜单，程序消灭如下画面：点击[孔隙体积测定]测定样品的孔隙体积。的孔隙度数据。{Delete}键将删除该行采集数据。为了孔隙度和渗透率测定的便利，程序特别制作了切换按钮。点击[切换到流量计法测定渗透率]或[切换到定容器法测定渗透率]将程序切换到当前采集状态下的〔渗透率测定程序。点击【孔隙度测定】菜单，程序消灭如下画面：分别选择1/83/84/88/〔3/84/88/〔1/84/88/〔夹持器〕按钮分别[采集]P1、P2、P3、P4，再采集完后点击[计算]按钮计算模型杯穿空白体积、标准室体积、夹持器空白体积。本功能用于孔隙度和渗透率的数据报表。点击【数据报表】菜单和数据报表下面的各种报表后，程序消灭如下画面：选择井号、样品后点击确定按钮。程序消灭如下报表画面。点击点击打印报表，点击导出报表。本功能用于退出系统。点击【退出系统】菜单，程序将返回Windows，并保存系统设置数据。4章孔渗数据表及其高温覆压下的变化曲线孔隙度随温度变化图表注:在数据表中压力单位是兆帕;温度单位是摄氏度;孔隙度为百分数。样品号温度样品号温度孔隙度2222019.32223019.12224018.82225018.72226018.420)19.5%(度隙孔1918.518203040温度50604-1-12222030402030405060样品号温度孔隙度2232016.52233016.22234015.62235015.12236014.616)% 15.5度隙 15孔14.5144-1-2223样品号温度孔隙度样品号温度孔隙度19%24320162433015.42434015.224324320162433015.42434015.22435014.72436014.2度 18隙孔 1716

20 30 40 50 60温度4-1-3243))%(度隙孔20.52019.51918.518203040温度5060样品号温度孔隙度2442019244样品号温度孔隙度24420192443018.62444018.12445017.82446016.62633019.7度2634019.5隙孔2635019.12636018.6样品号温度孔隙度2632020.2样品号温度孔隙度2632020.2%(20.52019.51918.51817.52030405060样品号温度孔隙度样品号温度孔隙度2642016.42643015.92644015.62645015.12646014.7)%(1716.516度15.5隙孔1514.51420304050604-1-6264渗透率随温度变化图表注:在数据表中压力单位是兆帕;温度单位是摄氏度;渗透率为毫达西。样品号温度样品号温度渗透率222205223.007222304980.844222404891.502222504729.114222604606.104〕3mµ3-01〔率透渗5300520051005000490048004700460020304050604-2-1222渗透率随温度变化曲线280026002800260020304050602030402030405060温度〔℃〕样品号温度渗透率3223202252.9542233223202252.954223302207.43223402111.727223502050.554223601948.373-22001021501〔2100率2050透2023渗19501900样品号温度渗透率4-2-2223样品号温度渗透率24320243202136.508243302115.011243402065.244243501947.047243601720.5032200µ3-01〔率透渗2100202319001800170020304050604-2-3243渗透率随温度变化曲线样品号温度样品号温度渗透率244202761.355244302752.823244402730.823244502688.677244602642.239µ3-2760012720〔率2680透渗26404-2-4244渗透率随温度变化曲线252507868.303252607851.2547920252507868.303252607851.2547920791079007890788078707860样品号温度渗透率252207912.478252307901.369252407880.213温度〔℃〕6050403020mµ3-01〔率透渗78504-2-5252渗透率随温度变化曲线83008300〕3mµ81003-017900〔率7700透渗75002030405060温度〔℃〕样品号温度渗透率255208213.715255样品号温度渗透率255208213.715255308174.626255407939.231255507939.231255607586.132样品号温度样品号温度渗透率263205236.921263305201.716263405156.923263505101.271263605001.2345250520051505100505050002030405060〕3mµ3-01〕3mµ3-01〔率透渗温度〔℃〕样品号温度渗透率样品号温度渗透率264201469.924264301404.194264401321.969264501304.225264601279.0921500145014001350130012502030405060µ3-01〔µ3-01〔率透渗温度〔℃〕饱和度随压强变化图表渗透率随压强变化图表22285224.9083m222165224.908µ3-0122