[发明专利]表征粘土矿物对页岩气储层自吸前缘运移能力影响的方法

说明书

表征粘土矿物对页岩气储层自吸前缘运移能力影响的方法，首先采集物性相似、粘土含量不同的岩样样品，并对其进行预处理；其次将预处理后的岩样样品置于流体中，流体从岩样样品底部开始渗入；然后在不同时间点通过低磁场强度核磁共振仪对岩样样品进行径向扫描，直至岩样样品被流体完全侵透，得到在不同时间点所对应的共振信号幅度；最后通过公式将共振信号幅度转化为含水饱和度，即完成页岩自吸能力测试，得到物性相似、粘土含量不同的岩样样品渗透的前进距离与含水饱和度的分布曲线图，整个过程操作简单，容易掌控；研究结果可用于页岩气藏的开发中，分析不同粘土矿物对页岩储层自吸前缘运移能力的影响，为国内同类页岩气藏的开发提供借鉴。

技术领域

本发明属于油气开发实验技术领域，具体涉及一种表征粘土矿物对页岩气储层自吸前缘运移能力影响的方法。

背景技术

页岩气作为一种重要的非常规资源，在全世界拥有巨大的储量。研究表明，水平井多阶段水力压裂是目前可利用的开发页岩油气藏最有效的技术。与常规油气藏的水力压裂相比，页岩储层水力压裂具有压裂液返排效率低的特点，从而导致页岩储层中大量压裂液的滞留。

压裂液在页岩基质中的自吸是导致压裂液滞留的最重要因素之一，而毛细管压力是形成自吸的根本原因。由页岩样品的自吸实验表明，自吸过程对压裂液的滞留起着重要的作用。压裂液的减少受渗透率、毛细管力和储层非均质性等因素影响。一方面，自吸的驱动力来自于毛细管压力，而表面活性剂能有效降低毛细管力。另一方面，自吸也有助于降低裂缝附近的含水饱和度，从而提高气体的有效渗透率。

与常规储层相比，页岩储层具有较高的粘土矿物含量(高达80％)。页岩储层中的粘土矿物对自吸前缘运移能力也有一定影响。粘土矿物吸水后会膨胀，破坏原有的孔隙结构。其中，蒙脱石的吸水膨胀能力最强，会导致孔隙度、渗透率降低；伊利石对孔隙的破坏程度最大；绿泥石、高岭石都不具有膨胀性，但也会对储层进行破坏。那么，粘土矿物究竟对页岩储层自吸前缘运移能力有何影响？以往的研究均未对这一问题进行深入研究，也不能有效的描述粘土矿物对页岩自吸前缘运移能力的影响进行解释。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种表征粘土矿物对页岩气储层自吸前缘运移能力影响的方法，采用核磁共振技术，表征粘土矿物含量对样品自吸现象的含水饱和度曲线的影响，整个过程操作简单，容易掌控，得到页岩测试样品的自吸能力后，将其用于页岩气得开发中，可提高页岩气的开发效率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

表征粘土矿物对页岩气储层自吸前缘运移能力影响的方法，包括以下步骤：

(1)将粘土含量不同的岩样样品均放置在95℃的烤箱中干燥,直到重量保持不变；

(2)岩样样品冷却后，将其放置在烧杯中的透水石上，并且烧杯中含有足够的相应流体可进行自吸过程；所有岩样样品均采用去离子水作为自吸液，自吸液从岩样样品底部开始进入；

(3)在一个时间测量点，取出岩样，用低磁场强度核磁共振仪对岩石样品进行径向扫描，观察其含水饱和度分布，扫描完后，立即把岩样样品放回去继续进行自发吸收过程直到下一个测量点，时间测量点分别为10h、20h、60h、120h；

(4)所有岩样样品测量完毕后，岩样样品已被相应的液体完全浸透，再取出岩样样品；

(5)在自吸实验结束后，为了加快岩样样品饱和速度，采用离心加速度为7500r/min的离心加速仪器使岩样样品被相应的流体完全饱和，直到核磁扫描结果不再变化；

(6)假设整个岩样样品任意部位的含水饱和度都为100％，岩样样品每隔4mm用核磁共振设备扫描一次，得到一个相应的共振信号，核磁扫描可得到相应的共振信号幅度，通过以下公式计算出岩样样品内部不同位置的含水饱和度，公式如下：