[發(fā)明專利]描述油藏巖石孔隙中水膜存在形態(tài)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710324360.0
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107831101B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張紅欣;劉月田;曲巖濤;李奮;劉麗;楊海博;馬炳杰;孫寶泉;王曦;榮毅;王俊;羅惠平;段紅斌;耿建梅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N23/22
• 代理公司: 濟(jì)南日新專利代理事務(wù)所 37224
• 代理人: 崔曉艷

本發(fā)明提供一種描述油藏巖石孔隙中水膜存在形態(tài)的方法，該描述油藏巖石孔隙中水膜存在形態(tài)的方法包括:步驟1，通過掃描電鏡照片揭示巖石在組成上的分形特征；步驟2，按照巖石的分形特征建立巖石組成和孔隙結(jié)構(gòu)的抽象化分形模型；步驟3，根據(jù)擴(kuò)散雙電層理論，闡明水膜的逐級增厚原理，定義三類水膜；步驟4，在抽象化模型上建立水膜的分形結(jié)構(gòu)；步驟5，分析特定油藏中水膜存在形態(tài)，確定水膜在油藏中的具體應(yīng)用。該描述油藏巖石孔隙中水膜存在形態(tài)的方法為充分認(rèn)識巖石中水膜的形態(tài)、性質(zhì)和作用，提供系統(tǒng)的方法，并用分形幾何的方法對巖石孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行分形描述，對認(rèn)識孔隙結(jié)構(gòu)具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油田勘探與開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種描述油藏巖石孔隙中水膜存在形態(tài)的方法。

背景技術(shù)

以往文獻(xiàn)表明，油藏巖石的親水顆粒表面會形成一層水膜，它是水相在孔隙中分布的基礎(chǔ)，對潤濕性、巖石電阻率、儲層敏感性、剩余油分布和油水滲流等都有重要影響。

水膜是巖石、油、水相互作用的一種物理化學(xué)現(xiàn)象。雙電層結(jié)構(gòu)的Stern模型認(rèn)為膠粒表面分緊密層和擴(kuò)散層，在擴(kuò)散層中有滑動面和ζ電勢，在膠粒表面可形成一定厚度的水膜。DLVO理論指出兩個膠粒之間存在吸引力和排斥力，當(dāng)這兩個力能夠平衡時膠體溶液就處于穩(wěn)定狀態(tài)。Hirasaki指出DLVO理論也可以用來描述潤濕水膜的穩(wěn)定性原理。Hall、Collins和Melrose等對Athabasca油砂表面的水膜進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，闡明了在巖石－水－油系統(tǒng)中的雙電層理論。在巖石-油-水系統(tǒng)中，親水巖石表面存在著一層具有一定厚度的水膜，這層水膜的一側(cè)是水與巖石表面接觸形成的巖石－水界面，另一側(cè)是水與油相接觸形成的油-水界面。這兩個界面之間的相互作用與膠體粒子之間的相互作用相似，界面之間存在相互吸引力和排斥力，當(dāng)這兩種力達(dá)到平衡時，這層水膜就能夠保持穩(wěn)定，并具有一定的厚度。巖石－水界面和油－水界面之間的這種排斥力就是分離壓力，它是水膜厚度的函數(shù)，是系統(tǒng)能量狀態(tài)的一種表現(xiàn)。水膜厚度越小分離壓力越大，隨著水膜厚度的增大，分離壓力快速減小到0。分離壓力是結(jié)構(gòu)力、靜電力和范德華力的合力，其中靜電力表現(xiàn)為斥力，范德華力表現(xiàn)為引力，而結(jié)構(gòu)力是短程力，只在水膜厚度極小時才表現(xiàn)為斥力。

有關(guān)潤濕性方面的文獻(xiàn)指出，顆粒表面的水膜在混合潤濕的形成過程中起著重要作用；在加拿大阿薩巴斯卡油田，油砂表面水膜的穩(wěn)定性直接影響原油從砂粒表面的剝離；在低滲透儲層和儲層敏感性研究中，水膜也經(jīng)常被用來解釋各種滲流和粘土膨脹等現(xiàn)象；此外，也有文獻(xiàn)進(jìn)行了不同條件下水膜厚度的計算和測量研究，并利用水膜來評估油藏的儲量。可見水膜在油藏勘探和開發(fā)中都具有重要的意義和作用。

油藏巖石孔隙中，水膜的分布與厚度受孔隙結(jié)構(gòu)的影響。目前已有大量文獻(xiàn)研究巖石孔隙結(jié)構(gòu)的分形特征，但都是采用測量統(tǒng)計或公式推導(dǎo)的方法，來建立各種參數(shù)與分形維數(shù)之間的關(guān)系，都沒有用最直接的分形幾何手段來描述孔隙結(jié)構(gòu)的分形特征，這些對孔隙結(jié)構(gòu)的分形維數(shù)研究自然不會涉及到水膜問題。

目前，國內(nèi)外學(xué)者在描述水膜時主要存在兩個問題：一是將礦物晶體表面的水膜與顆粒表面的水膜當(dāng)作同一種現(xiàn)象對待，沒有注意前者只有幾個水分子厚，而后者幾乎用肉眼就可以觀察到，不注意它們之間的差異就會造成概念上的錯誤；二是只對水膜存在的機(jī)理和作用進(jìn)行研究，還沒有人研究巖石-水-油系統(tǒng)中水膜的幾何結(jié)構(gòu)特征，也沒有人用分形幾何的方法描述油藏巖石中水膜的存在形態(tài)。為此我們發(fā)明了一種新的描述油藏巖石孔隙中水膜存在形態(tài)的方法，解決了以上技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠科學(xué)、形象地描述油藏巖石孔隙中水膜存在形態(tài)的方法，為充分認(rèn)識巖石中水膜的形態(tài)、性質(zhì)和作用，提供系統(tǒng)的方法，并用分形幾何的方法對巖石孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行分形描述，對認(rèn)識孔隙結(jié)構(gòu)具有重要意義。