[发明专利]GRT-1型多功能全自动页岩气测孔隙度测量方法与装置

说明书

本发明涉及岩芯分析领域，具体是指GRT‑1型多功能全自动页岩气测孔隙度测量方法与装置，本发明采用高压气体从参比室到样品室膨胀的气体质量平衡方程式原理测量岩芯总孔隙度及效孔隙度，采用高压气体从样品室到参比室膨胀的气体质量平衡方程式原理测量岩芯“连通孔隙度”，同时提供一种测量总孔隙度、连通孔隙度、“可采孔隙度”一体化测量装置，可用于页岩储层中油气资源量、利储层开发段的选取和探明储量、非常规储层油气资源的产能和可采储量计算，具有重大的应用前景和巨大的社会经济效益。

技术领域

本发明涉及岩芯分析领域，具体是指GRT-1型多功能全自动页岩气测孔隙度测量方法与装置。

背景技术

随着非常规油气勘探开发的持续升温，页岩气正走进一代又一代石油科学家的眼球，页岩储层的孔隙度测量就显得尤为重要。页岩储层岩石的致密性、有机质含量及矿物组分的特殊性，使其孔隙结构变得更加复杂、孔隙半径细小、连通性变差甚至出现不连通的封闭孔隙等特点，导致页岩储层孔隙度准确测量是一个尚未攻克的技术难点。

目前根据国家标准《GB/T29172-2012岩心分析方法》针对孔隙度有以下定义：

总孔隙度：连通孔隙体积和不连通孔隙体积之和所占岩心总体积的百分比；

连通孔隙度：连通孔隙体积占岩心总孔隙体积的百分比。

由于水力压裂技术已成为页岩储层成果开采和增产的主要技术手段，不连通孔隙变成了可能开采的潜在孔隙，故而评价页岩总孔隙度需考虑不连通孔隙的存在。总孔隙度测量的不准确性，直接影响到页岩储层中油气资源量的计算；参见图1，压力对连通孔隙测量的影响，随着压力的增加连通孔隙度精度越高，而目前测量压力一般只有200psi(约1.4MPa)，因此造成连通孔隙度测量的不准确性，进而直接关系到有效储层的评价，影响到有利储层开发段的选取和探明储量计算。而要想针对非常规储层油气资源的产能和可采储量计算，总孔隙度及连通孔隙度还不能满足油气勘探开发，为此，我们定义“可采孔隙度”：

“可采孔隙度”：在一定压差下，连通孔隙体积与气体滞留孔隙体积之差占岩心总体积的百分比。

“可采孔隙度”的不确定性，更决定着非常规储层油气资源的产能和可采储量计算。综上所述，总孔隙度、连通孔隙度、“可采孔隙度”的准确测量是页岩储层油气勘探开发资源评价的重中之重。

目前最先进的氦孔隙度仪，包括美国岩心公司和法国万奇公司的氦孔隙度仪，在测定岩石颗粒体积时存在四个不足：一是氦气饱和压力太低，一般只有200psi；二是系统没有抽真空，岩心内的气体没有被抽出；三是由于饱和压力过低，岩心无法充分饱和氦气，也无法测量或估算地层条件下的“可采孔隙度”；四是无法测量粉末状页岩岩心。因此，孔隙度测量时饱和压力过低，导致氦孔隙度测定结果通常比高真空高压液体饱和法孔隙度偏小，尤其是页岩储层，测定的孔隙度值严重偏低；另一方面，无法实现页岩“可采孔隙度”测量和地层条件下的“可采孔隙度”估算。此外，在采用几何法计算样品总体积时，常常出现颗粒体积大于样品总体积的情况，造成孔隙度出现负值。直接原因为：在测量孔隙度时，样品没有抽真空和氦气饱和压力太低。除此外，页岩中存在许多不连通孔隙，在测量页岩总孔隙度时就必须将页岩粉碎，若不粉碎页岩样品将导致总孔隙度严重偏小。

页岩气、致密砂岩等非常规储层中的非常规天然气是世界能源的重要组成部分，随着世界能源消费的不断攀升，包括页岩气、致密砂岩气等非常规天然气能源越来越受到重视，其开发技术也随之迅速发展。为保证非常规油气资源地质储量、探明储量、开发储量计算时结果的正确性和可靠性、减少人工操作误差和降低测试工作劳动强度、提高计算效率，需要一种高压、抽真空条件下实现多种孔隙度测量(总孔隙度、连通孔隙度、“可采孔隙度”)，并且具有高精度、规则样和不规则样均可测量的多功能全自动页岩储层氦孔隙度测量的新方法与新装置。

因此，本发明涉及非常规储层多种孔隙度测量方法与装置，特别是页岩和致密砂岩总孔隙度、连通孔隙度及“可采孔隙度”准确测量方法与装置。