[发明专利]一种基于高压压汞多尺度表征致密储层孔喉特征的方法

摘要

本发明提供了一种基于高压压汞多尺度表征致密储层孔喉特征的方法，包括：测定岩心在原始地层覆压情况下的渗透率K和孔隙度Φ；对岩心进行高压压汞实验，得到外加进汞压力Pi、在进汞压力为Pi时进汞的孔喉半径ri和进汞压力由Pi‑1变为Pi时的进汞饱和度增量ΔSi；计算各级孔隙和喉道的相关新参数、各级孔喉的比例，然后与孔隙度Φ和渗透率K做相关性分析，确定储层渗透性的主控因素；利用扫描电镜的验证各级孔喉的真实存在，测量其孔径的宽度，同用以上算法所得到的孔径分布做对比。该方法基于高压压汞所提供的数据，应用数学、物理等理论公式处理相关压汞数据，从而形成一种新的算法表征其微观孔喉特征及流体在其中的渗透性。

主权项

1.一种基于高压压汞多尺度表征致密储层孔喉特征的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用全自动覆压孔渗仪测定岩心在原始地层覆压情况下的渗透率K和孔隙度Φ；步骤2：采用全自动孔径分析仪对岩心进行高压压汞实验，得到外加进汞压力P_i、在进汞压力为P_i时进汞的孔喉半径r_i和进汞压力由P_i‑1变为P_i时的进汞饱和度增量ΔS_i；具体地，在进汞的过程中，当毛细管压力与进汞压力平衡时，毛细管的阻力包括以下三种：水银处于静止状态时的阻力P_1i、水银欲运动时的阻力P_2i及附加阻力P_3i；即式中：P_r—孔喉半径为r_i时对应的毛细管压力，Pa；σ—水银表面的张力系数，N/m；θ—水银的润湿接触角；r_i—孔喉半径，nm；θ″—水银充注过程中前液面两相接触面切线与孔喉壁的夹角；θ＇—水银充注过程中后液面两相接触面切线与孔喉壁的夹角；由于进汞很慢，故汞的前后液面变化极小，阻力P_2i和P_3i均较小，可忽略，故(1)式可简化为：设定水银的润湿接触角θ为146°，即cosθ≈0.688，利用测高仪测出水银表面的张力系数σ：式中：d_水银—水银密度；g—重力加速度，取值9.8N/kg；h—毛细管内外水银面高度差；r—毛细玻璃管的半径：通过以上公式计算得到σ＝461.44×10^‑3N/m；将σ和θ的值带入(2)式中并结合单位换算结果，得出：式中：p_i单位为MPa，r_i单位为nm；从而建立进汞压力与孔喉半径的关系式，依据(4)式得到实际孔喉大小及分布情况，包括微纳米级孔喉；为了经一步高精度直观的反映孔喉分布情况，对退汞变化量dv做如下算法：dv/d(log d)  (5)式中：dv—退汞变化量；d(logd)—两相邻喉道半径取对数后的变化；由于喉道中的毛细管压力远大于孔隙中的毛细管压力，故汞是从喉道中退出，孔隙中仍然充满汞，据此结合压汞曲线计算出孔喉体积比：式中：b_t为平均孔喉体积比；S_r为残余汞饱和度；S_max为最大进汞饱和度；引进数学上的期望和方差分层段、分级别的处理孔喉分布，对不同级别的孔隙半径和喉道半径加权处理得到不同级别的孔喉半径的期望值和方差值：式中：—某一级别孔喉的平均半径；ΔS_Hgi—进汞饱和度增量；j与k分别代表某一级别孔喉的上限与下限，i表示此区间其中的一点；s²为方差—表示某一级孔喉半径分布的均值程度；经过期望处理得到各级孔隙和喉道的相关新参数，利用公式(6)算出各级孔喉的比例，然后与孔隙度Φ和渗透率K做相关性分析，确定储层渗透性的主控因素；步骤3：相关性分析之后，利用扫描电镜的超高分辨率镜下验证各级孔喉的真实存在，测量其孔径的宽度，同步骤2所得到的孔径分布做对比。