[發明專利]一種測量巖石電阻指示油氣突破壓力的新方法和設備

有效

• 申請號: 201710996335.7
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN109254134B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 趙江青
• 申請（專利權）人: 北京康普瑞基石油工程技術有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N27/04
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• 代理人: 暫無信息

本發明一種測量巖石電阻指示油氣突破壓力的新方法和設備，屬于地球(巖石)物理領域。本發明從油氣藏成藏機理出發，根據油氣、水在電性上差異大這一物理現象，提出了觀察巖石電阻變化確定油氣是否運移到巖石中的新方法。該方法包括：測量巖石樣品含水電阻；替換樣品進端管線中的飽和流體為注入流體(天然氣或原油)，保持油界面(或氣界面)在樣品與電極之間；建立巖石電阻與油氣驅替壓力的對應關系；根據電阻變化的判別依據，確定油氣開始注入巖石樣品的電阻及對應的突破壓力。該方法解決了現有技術沒有考慮油突破壓力和地層條件對巖石突破壓力的影響因素，提高了油、氣突破壓力的精度，為成藏模擬和儲層評價提供實驗依據。

1.技術領域

本發明涉及一種測量巖石樣品中油氣運移最小突破壓力的新方法和設備，屬于地球(巖石)物理領域。

2.背景技術

在油氣勘探開發中需要測量蓋層巖石中油氣突破壓力、儲層中油氣運移的最小驅動壓力、估算油藏高度等油氣成藏條件。現有的測量方法是根據泊肅葉(Poiseuille)公式計算出氣體從蓋層底界穿越至頂界所經歷的時間，即為突破時間：

式中，t_a-突破時間，s；h-巖層厚度，cm；α-空隙彎曲的理論修正值；μ-液體粘度，Pa.s；r_A-孔隙半徑，mm；Δp-使液體從空隙中排出時的壓力差，MPa。

通常巖樣被潤濕性流體(水)飽和后，非潤濕性流體(原油或氣體)必須克服巖石毛管阻力才能排驅潤濕性流體。巖石的毛管半徑越小，則阻力越大，所需突破壓力越高，詳見SY/T 55748-2013《巖石氣體突破壓力測定方法》。這種方法受樣品長度影響，隨著長度的增加觀察到氣體在飽和樣中形成連續流動的時間會增加，而且無法測量原油在飽和樣中的突破壓力。用泊肅葉公式測量氣體突破壓力主要條件是在飽和樣中形成氣體的連續層狀流動，對蓋層(通常是致密的泥巖層)來說滲透率非常低，氣體流動不符合“流體在水平圓管中作層流運動”的泊肅葉公式假設，導致氣體突破壓力的測量值偏大和平衡時間過長。

事實上，油氣在地層中的運移和賦存是一個十分漫長的過程(通常以百萬年為計量單位)，而現有的觀察方法和實驗手段多是希望在短時間內(以小時或天為單位)得到測量結果。油、氣運移和流動在有條件下(裂縫和高滲透性儲層中)近視符合達西定律和泊肅葉公式，這些方法在應用中的局限性隨著研究對象的不同就顯現出來了，因為大部分巖石中的流體運移是不滿足泊肅葉公式的。

現有的巖石氣體突破壓力測定方法存在以下缺陷：

1)只能測量氣體的突破壓力，而不能測量原油的突破壓力。

2)只能在有效壓力下測量氣體的突破壓力，不能在雙軸壓力(軸壓和圍壓不同)和孔隙壓力下測量突破壓力。

3)在低滲透性樣品(水相滲透率小于0.01mD)中油氣運移和流動不符合達西定律和泊肅葉公式，導致測量的突破壓力明顯大于成藏實際情況。

4)效率低，每次只能測量一塊樣品。

本發明摒棄了從巖石滲流力學研究氣體突破壓力的泊肅葉方法，而是從油氣藏成藏機理出發，根據油氣、水在電性上差異大這一物理現象，提出了觀察巖石電阻變化確定油氣是否運移到巖石中的新方法。通常巖石孔隙中賦存地層水，生成或運移的油氣逐步替代地層水，在各種物理、化學等作用下，形成了油氣藏。根據這一原理，研制了能模擬地層溫度和壓力條件下測量油、氣突破壓力的實驗裝置，通過大量實驗驗證了這種方法的可行性和穩定性，不管是在氣驅還是油驅過程中，電阻變化要比液位變化靈敏很多。保證樣品與電極有良好的接觸，非潤濕相與潤濕相的接觸面就在電極與樣品端面之間，緩慢增加驅替壓力，并保持壓力恒定，觀察樣品兩端電阻的變化，如果電阻沒有增加，繼續增加驅替壓力，當油氣一旦進入巖石，其電阻會明顯升高，驅替壓力會略微下降，這時的壓力就是突破壓力。只要油氣運移壓力略大于突破壓力，油氣就能持續運移到巖石孔隙空間中，在自然界中這個過程十分緩慢(幾十萬年到幾百萬年)。