[發明專利]一種頁巖孔隙水吸附量、游離量及其分布的評價方法

有效

• 申請號: 201910219913.5
• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN109884109B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 李俊乾;李文鏢;盧雙舫;張鵬飛;王思遠;馮文俊
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

本發明涉及頁巖孔隙水賦存及其定量評價技術領域，公開了一種頁巖孔隙水吸附量、游離量及其分布的評價方法，提出了描述可動水量隨離心壓力差的數學表達式、吸附比例方程和液體狀態方程，在此基礎上，聯立核磁共振橫向馳豫時間T₂表達式，建立了基于核磁共振T₂譜的頁巖基質孔隙內液態水吸附量、游離量及其分布的評價方法。采用核磁共振T₂譜可快速、無損的檢測頁巖吸附水和游離水含量及其分布，操作簡便易行，準確性高，可操作性、實用性較強，便于地質推廣應用。

技術領域

本發明涉及頁巖孔隙水賦存及其定量評價技術領域，具體涉及一種頁巖孔隙水吸附量、游離量及其分布的評價方法。

背景技術

頁巖氣主要以賦存于天然裂縫和基質孔-裂隙中的游離氣和吸附于有機質/粘土顆粒表面的吸附氣為主，其中吸附氣可占30-60％；含少量溶解氣，可忽略。吸附氣與游離氣作為頁巖氣開采的物質基礎，它們的原位含量及其運移(流動)過程均受到頁巖儲層含水性的顯著影響，進而影響了頁巖氣產量、制約了頁巖氣的高效開采。生產實踐也顯示初始含水飽和度高的頁巖含氣量低、單井產量低(如我國昭通區塊)；初始含水飽和度低的頁巖含氣量高，存在明顯超壓，單井產量高(如我國長寧-威遠、富順-永川區塊)。因此，頁巖含水情況是影響頁巖氣高效開采的一個重要因素。

在頁巖氣開采之前，需要對儲層進行改造才能實現有經濟效益的開采。目前北美和國內普遍使用的改造方法是水平井鉆完井結合大型水力壓裂。國內一般采用油基鉆井液，但在壓裂改造時使用水基壓裂液，整個儲層改造過程中需要“萬方水千方砂”的規模，且返排率很低。大量的壓裂液(含水量90％)被滯留于地層。由于頁巖超低含水飽和度的特性大大增加了頁巖孔隙毛細管自吸力，在壓裂液接觸到巖石表面后，水立即在毛管力下自吸進入頁巖基質，導致近井帶或裂縫面附近頁巖中含水飽和度增加，在孔道中形成水相堵塞，嚴重降低氣相滲透率。因此，除了頁巖儲層原生水的影響，外來流體的注入加劇了頁巖儲層含水復雜性及其對頁巖氣開采的影響程度。

盡管水力壓裂改造顯著的擴展、溝通了頁巖儲層裂縫系統，但基質孔隙被波及程度仍很有限，因此，頁巖基質孔隙內大量的殘余氣體能否被有效動用，將極大的受控于基質孔隙內水的分布規律。但當前國內外主要通過初始含水飽和度、束縛水飽和度、可動水飽和度等宏觀參數來評價頁巖含水性。考慮到頁巖微觀結構的復雜性、多尺度性和強非均質性，評價基質孔隙水吸附量、游離量及其微觀分布，對于頁巖氣高效開采更具有現實意義。國內外學者針對蒸汽條件(相對壓力)下水的吸附/解吸開展了很多試驗性研究，進而評價水在頁巖/礦物孔隙內的分布規律；而針對頁巖地層中液態水在孔隙中的分布規律，由于缺少理論評價模型，對應的試驗研究還很匱乏。

頁巖孔隙水可分為吸附水和游離水，吸附水理論上幾乎不可流動，游離水理論上可流動。但游離水受頁巖孔喉微觀結構的影響，在外界條件(如離心力、驅替壓力、巖石骨架應力)下可流動的部分為可動水；不可流動的部分為毛管束縛水。毛管束縛水隨外界條件的改變，可轉化為可動水。因此理論最大可動水量等于游離水含量。本發明考慮頁巖基質孔隙內液態水的賦存狀態及不同狀態孔隙水的可流動性，基于核磁共振T₂譜，提出了一種頁巖基質孔隙內液態水吸附量、游離量及其分布的評價方法。

發明內容

基于以上問題，本發明提供一種頁巖孔隙水吸附量、游離量及其分布的評價方法，建立了基于核磁共振T₂譜的頁巖基質孔隙內液態水吸附量、游離量及其分布的評價方法，操作簡便易行，準確性高，可操作性、實用性較強，便于地質推廣應用。

為解決以上技術問題，本發明提供了一種頁巖孔隙水吸附量、游離量及其分布的評價方法，包括如下步驟：

步驟一：將頁巖柱狀巖心進行干燥處理，測量頁巖巖心在干燥狀態下的質量和頁巖巖心的核磁共振信號；

步驟二：在一定溫度條件下，將干燥狀態下的頁巖巖心飽和水，測試頁巖巖心飽和水量Q_t和飽和水狀態下頁巖巖心的核磁共振信號；