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压汞曲线对比结果
压汞参数对比
(勘探院与大庆油田研究院结果对比)
2010年7月
1压汞法原理及孔隙结构参数定义与计算
压汞法以毛管束模型为基础,假设多孔介质是由直径大小不相等的毛管束组成。
汞不润湿岩石表面,是非润湿相,相对来说,岩石孔隙中的空气或汞蒸气就是润湿相。
往岩石孔隙中压注汞就是用非润湿相驱替润湿相。
当注入压力高于孔隙喉道对应的毛管压力时,汞即进入孔隙之中,此时注入压力就相当于毛细管压力,所对应的毛细管半径为孔隙喉道半径,进入孔隙中的汞体积即该喉道所连通的孔隙体积。
不断改变注入压力,就可以得到孔隙分布曲线和毛管压力曲线,其计算公式为
(1)
式中,
Pc——毛细管压力,MPa;
σ——汞与空气的界面张力,σ=480dyn/cm;
θ——汞与岩石的润湿角,θ=140º,cosθ=0.765;
r——孔隙半径,μm。
可得孔隙半径r所对应的毛管压力为
(2)
实验过程严格按照石油天然气行业标准SY/T5346-2005《岩石毛管压力曲线的测定》执行,常见毛管压力曲线特征见图1。
图1毛管压力曲线特征图
定量描述孔喉大小分布定量指标主要有以下参数:
排驱压力、中值压力、最大连通孔隙半径、孔隙半径中值、平均孔隙半径、半径均值、最大汞饱和度、最终剩余汞饱和度、仪器最大退出效率、分选系数、结构系数、孔隙度峰位、渗透率峰位、渗透率峰值、孔隙度峰值、歪度、相对分选系数、特征结构参数、均质系数等,其定义及计算公式如下:
1.Pd排驱压力(MPa):
指非润湿相开始进入岩样最大喉道的压力,也就是非润湿相刚开始进入岩样的压力。
2.rmax最大孔喉半径(μm):
压力为排驱压力时非润湿相进入岩石的孔喉半径为最大孔喉半径,与Pd一起是表示岩石渗透性好坏的重要参数。
3.P50饱和度中值压力(MPa):
非润湿相饱和度50%时相应的毛管压力为P50,它越小反映岩石渗滤性越好,产能越高。
4.r50孔喉半径中值(μm):
非润湿相饱和度为50%时相应的孔喉半径为r50,它可近似地代表样品的平均孔喉半径。
5.
孔喉半径平均值(μm):
它是表示岩石平均孔喉半径大小的参数。
采用半径对汞饱和度的权衡求出。
6.α均质系数:
均质系数表征储油岩石孔隙介质中每一个孔喉(ri)与最大孔喉半径的偏离程度,α在0~1之间变化,α愈大,孔喉分布愈均匀。
7.F岩性系数:
它是岩样实测渗透率与计算渗透率之比,反映喉道的迂曲情况。
8.Smax最大汞饱和度(%):
实验最高压力时的累计汞饱和度%。
9.We退汞效率(%):
在限定的压力范围内,从最大注入压力降到起始压力时,从岩样内退出的水银体积与降压前注入的水银总体积的百分数。
它反映了非湿相毛细管效应采收率。
10.φp结构系数:
它表征了真实岩石孔隙特征与假想的长度相等、粗细不同的圆柱形平行毛管束模型之间的差别,它的数值是影响这种差别的各种综合因素的度量。
11.1/Drφp特征结构系数:
它是相对分选系数Dr与结构系数φp乘积的倒数,既反映孔喉分选程度,又反映孔喉连通程度,此值愈小,岩样孔隙结构愈差。
12.SKP偏态(又称歪度):
表示孔喉大小分布对称性的参数,当SKP=0时为对称分布;SKP>0时为正偏(粗歪度);SKP<0时为负偏(细歪度)。
13.KP峰态:
表示孔喉分布频率曲线陡峭程度的参数,当SKP=1时为正态分布曲线;SKP>1时为高尖峰曲线;SKP<1时为缓峰或双峰曲线。
14.Dr变异系数:
又称相对分选系数,能更好反映孔喉大小分布均匀程度的参数。
数值越小,孔喉分布越均匀。
15.Kj渗透率贡献值(%):
以某孔喉半径所能提供的渗透率百分数。
16.J(sw)函数:
又称为毛管力函数,是基于因次分析推论出的一个半经验关系的无因次函数,它是毛管力曲线的一个很好的综合处理方法,并可用来鉴别岩石的物性特征。
其计算公式如下:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
式中:
—平均孔喉半径μm;
Si—某点的汞饱和度%;
ri—某点的孔喉半径μm
а—均质系数(无因次量);
ΔSi—对应于ri的某一区间的汞饱和度%;
rmax—最大孔喉半径,μm
F—岩性系数(无因次量);
K—空气渗透率μm2;
φ—孔隙度%;
r(s)—孔喉半径分布函数中某一孔喉半径μm;
ds—对应于的某一区间汞饱和度%;
Smax—实验最高压力时的累计汞饱和度%;
Smin—退汞到起始压力时残留在孔隙中汞饱和度%;
We—退汞效率%;
φp—结构系数,无因次量;
SKP—偏态,无因次量;
Sp—分选系数;
Kj—渗透率贡献值%;
S—汞饱和度%;
Pc—毛管压力MPc;
σ—界面张力dyn/cm;
Dr—变异系数(无因次量);
KP—峰态(无因次量);
1/Drφp—特征结构系数(无因次量);
1勘探院与大庆油田研究院测试结果对比
为了检验测新购压汞仪试结果的可靠性,选取4种渗透率岩心,将其切割成两段,其参数见表1。
表1检测岩心孔隙度、渗透率参数
测试单位
勘探院油层物理室
大庆研究院
岩样号
孔隙度
渗透率
孔隙度
渗透率
No.
φ
ka
φ
ka
原号
%
10-3μm2
%
10-3μm2
1-1
12.9
0.321
13.22
0.185
1-2
12.3
0.410
2-1
20.7
7.65
17.88
6.82
2-2
19.6
7.87
3-1
16.9
124
14.67
116.56
3-2
18.1
124
4-1
23.5
1674
19.67
1259.26
4-2
23.7
2979
其中1-1、2-1、3-1、4-1送大庆油田研究院渗透力学研究所进行检测,1-2、2-2、3-2、4-2由我单位检测。
两块平行样岩心的孔隙度、渗透率较平等。
从测试结果来看,大庆油田研究院测试的孔隙度、渗透率参数与我室测试结果有一定差别,低渗岩心与高渗透岩心结果相差较大。
2-2
2-2
下表为孔隙参数计算结果,两种仪器测试结果相近。
表2、两单位测试参数对比表
样品号
孔隙度(%)
空气渗透率(10-3μm2)
岩样密度(g/ml)
孔隙体积(ml)
最大孔隙半径(μm)
平均孔隙半径(μm)
孔隙半径中值(μm)
孔隙分布峰位(μm)
孔隙分布峰值(%)
渗透率分布峰位(μm)
渗透率分布峰值(%)
分选系数
歪度
峰态
半径均值
结构系数
相对分选系数
特征结构参数
均质系数
岩性系数
最大汞饱和度(%)
未饱和孔隙体积(%)
残余汞饱和度(%)
退汞效率(%)
排驱压力(MPa)
饱和度中值压力(MPa)
1--1
13.2
0.185
2.3
1.651
0.714
0.355
0.064
0.400
19.246
0.400
59.680
0.182
1.430
2.210
0.186
1.128
0.513
1.729
0.163
0.404
64.893
35.107
46.184
28.830
1.030
11.416
1--2
12.3
0.410
2.3
1.522
0.700
0.269
0.056
0.250
21.090
0.400
48.504
0.146
1.329
1.947
0.151
0.272
0.541
6.801
0.144
1.470
63.447
36.553
46.234
27.129
1.050
13.067
2--1
17.9
6.82
2.1
2.245
5.315
1.632
0.297
2.500
10.346
2.500
44.993
1.067
1.360
1.966
0.878
0.873
0.654
1.752
0.086
0.410
88.353
11.647
42.785
51.575
0.138
2.477
2--2
19.6
7.87
2.1
2.435
3.442
1.198
0.187
1.600
11.416
2.500
52.295
0.893
1.128
1.300
0.703
0.446
0.746
3.004
0.095
0.853
75.329
24.671
37.457
50.275
0.214
3.925
3--1
14.7
117
2.2
1.840
25.805
7.508
4.100
10.000
16.445
16.000
52.214
6.444
1.215
1.634
6.436
0.887
0.858
1.314
0.084
0.270
96.008
3.992
65.747
31.519
0.028
0.179
3--2
18.1
124
2.1
1.961
21.322
9.410
2.275
10.000
26.426
10.000
60.608
4.714
1.634
2.896
5.398
1.616
0.501
1.236
0.227
0.150
78.629
21.371
59.752
24.008
0.034
0.323
4--1
19.7
1259
2.0
2.502
33.748
19.984
14.172
25.000
30.938
25.000
74.550
9.426
1.611
2.910
14.515
0.780
0.472
2.719
0.287
0.307
87.112
12.888
69.924
19.731
0.022
0.052
4--2
23.7
2979
2.0
3.071
3.504
1.357
14.626
2.500
44.226
2.500
80.945
0.804
1.095
1.234
1.792
0.002
0.592
921.951
0.026
1063.492
73.884
26.116
60.809
17.697
0.210
0.050
平行样1测试曲线对比
平行样2测试曲线对比
平行样3测试曲线对比
平行样4测试曲线对比
结论:
1、两单位孔隙度、渗透率测试结果有一定偏差,导致孔隙结构测试结果有差别;
2、压汞曲线总体趋势一致,如1-1与1-2两条曲线基本重合;
3、仪器测试结果基本可以满足要求;
4、加强与大庆油田技术交流,到长补短,规模仪器操作。
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