一種基於壓汞‑氮吸附聯測數據確定緻密儲層孔徑分布的方法與流程

2023-05-02 11:39:26

本發明屬於石油天然氣勘探開發領域，涉及儲層全孔徑分布的研究方法，具體是一種基於壓汞-氮吸附聯測數據確定緻密儲層孔徑分布的方法。
背景技術：
：隨著油氣勘探的不斷發展，緻密儲層微觀儲層孔喉結構特徵的觀察描述方法越來越豐富，從傳統的壓汞分析結合鏡下觀察，到ct三維孔隙模擬技術，儲層微觀孔喉研究不斷與數學和計算機相結合，並趨於定量化。現有儲層孔徑分布的研究方法中，由於不同測量方法原理不同，以及實驗條件的限制，每種實驗方法測量的孔徑分布區間範圍都會不盡相同。壓汞法是在不同壓力條件下通過測量汞壓入巖樣孔隙中的壓入量，從而計算出孔徑的分布狀況，氮吸附方法是測量不同壓力下液氮在樣品內部孔喉的吸附量，按照不同孔隙模型計算出孔徑分布。液氮在越細小的孔隙中吸附能力越強，其測量出的孔隙半徑範圍一般為中孔或微孔，壓汞法中有許多細小的孔隙是無論多大的壓力也無法使汞液壓入的，因而只能測量出中孔和大孔的孔徑分布(國際上，一般把孔徑按尺寸大小分為三類：孔徑≤2nm為微孔，孔徑在2-50nm範圍為中孔，孔徑≥50nm為大孔)。而巖樣微觀孔徑分布不可能是單一的大孔中孔分布或中孔微孔分布，兩種測量方法都不能夠直觀地觀察到全範圍內的孔徑分布情況，單獨一種方法測量會導致測量範圍窄，不利於對儲層微觀孔隙結構進行全面的研究分析，特別是在緻密儲層的研究過程中，微孔大孔同樣重要，更應該加大對孔喉結構整體分布特徵的研究。技術實現要素：本發明的目的是克服上述現有技術中存在的儲層孔徑分布範圍窄、無法直觀觀察孔徑分布情況的問題，提供一種基於壓汞-氮吸附聯測數據確定緻密儲層孔徑分布的方法，將壓汞和氮吸附方法聯測得到的孔徑分布範圍統一，能夠實現在已知儲層壓汞和氮吸附資料情況下，通過分析二者的孔徑分布特徵，最終確定緻密儲層全範圍孔徑分布特徵，具有操控簡單、可視性強與準確性高的特點。本發明的技術方案是：一種基於壓汞-氮吸附聯測數據確定緻密儲層孔徑分布的方法，包括如下步驟：步驟(1)，確定氮吸附法能檢測的孔徑範圍的氮吸附參數，用n1表示氮吸附方法共測得的孔徑個數，ri表示第個孔徑的大小，αi表示第個孔徑所佔的頻數，xi表示第個孔徑所佔的體積，w1表示氮吸附方法測得的孔隙總體積，i＝1,2,…n1。步驟(2)，確定壓汞法能檢測的孔徑範圍的壓汞參數，用n2表示汞方法共測得孔徑個數，rj表示第個孔徑的大小，βj表示第個孔徑所佔的頻數，yj表示第個孔徑所佔體積，w2表示壓汞方法測得的孔隙總體積，j＝1,2,…,n2。步驟(3)，由於氮吸附法、壓汞法兩種方法測量的範圍有一部分是重疊的，且重疊部分孔喉的體積是一定的，則有xi＝yj，即：ω1×αi＝ω2×βj………………………公式①因此兩種方法測量得的重疊部分的孔喉分布的變化趨勢是相同的。由氮吸附法和壓汞法測得的兩組孔喉分布參數可直接讀出重疊孔徑的個數，用x表示氮吸附法和壓汞法測得的重疊孔徑的個數。步驟(4)，確定整合步驟(1)中的頻數αi與步驟(2)中的頻數βj所需的映射比值。設λ表示整合過程所需的映射比值，則λ也即為壓汞法測得中大孔徑與氮吸附法測得中小孔徑的總體先驗概率的比，λ的大小由式②確定：聯立公式②和公式①得：λt表示由第t個重疊部分計算所得到的總體先驗概率比；其中i＝1,2,…n1；j＝1,2,…,n2；t＝1,2,…,x；通過公式③共求出x個先驗概率比，由這x個重疊區間所得到的x個先驗概率比通過式④確定平均先驗概率比：步驟(5)，確定整合步驟(1)中的頻數αi與步驟(2)中的頻數βj後的頻數。表示整合後的各個孔徑的頻數，則整合後的各個孔徑的頻數的值通過如下過程確定：ⅰ、當孔徑大小在氮吸附測量的微孔範圍而時(不包含重疊部分的孔徑)，頻數由公式⑤確定：ⅱ、當孔徑大小在兩種方法測量的重疊部分的中孔範圍時，頻數由公式⑥確定：(其中，當i＝n1-x+1時，j＝1，……，當i＝n1時，j＝x)ⅲ、當孔徑大小在壓汞法測量的大孔範圍時(不包含重疊部分的孔徑)，頻數由公式⑦確定：步驟(6)，把由步驟(5)得到的的總和進行單位化變換，也即是使得各個範圍的孔徑分布頻數之和變為100，ψ表示單位化的比值，ψ的大小由公式⑧確定：利用公式⑧中ψ的大小通過公式⑨確定最終得到包含兩種實驗方法測得的不同孔徑範圍的整體孔喉分布頻數，αk表示最終的孔喉分布頻數，利用最終得到的數據製成孔徑分布柱狀圖，便可以直觀地觀察到全範圍內的孔徑分布情況，有利於對孔喉結構整體分布特徵的研究。較佳地，步驟(1)中，依據《巖石比表面和孔徑分布測定靜態氮吸附容量法》sy/t6154-1995標準規定的流程對巖心進行氮吸附實驗，確定氮吸附法能檢測的孔徑範圍的孔徑分布參數。較佳地，步驟(2)中，依據《巖石毛管壓力曲線測定》sy/t5346-2005標準流程對巖心進行壓汞實驗，確定壓汞法能檢測的孔徑範圍的壓汞參數。本發明的有益效果：本發明實施例中，提供一種基於壓汞-氮吸附聯測數據確定緻密儲層孔徑分布的方法，通過氮吸附實驗測得的小孔徑分布和室內壓汞實驗測得的大孔徑分布兩種數據，將兩種大小不同孔徑分布範圍的數據，通過兩組數據統計兩組數據重疊的孔徑範圍，由於兩種方法測得的某一重疊區間體積是相同的，因此可以通過計算獲得壓汞法測量得到的大孔隙總體積與氮吸附法測量得到的小孔隙總體的先驗概率比值，其中先驗概率比是利用在重疊範圍內各個重疊孔徑的相關數據來分別求得，然後再取其平均值，最後利用所求先驗概率比值，將兩種測量方法得到的孔徑分布頻數整合，並整合後的孔徑分布頻率進行單位化，最終得到各個範圍的孔徑分布圖。因此，本發明可以解決緻密油氣儲層中不同級別的孔徑分布問題，實現了緻密油氣儲層中孔喉結構特徵的整體分析，從而提高了緻密儲層微觀孔隙結構表徵的整體性和準確性。附圖說明圖1是本發明的方法流程圖；圖2是本發明提供的氮吸附法孔徑分布圖；圖3是本發明提供的壓汞法孔徑分布圖；圖4是本發明提供的壓汞和氮吸附法孔徑分布圖；圖5是本發明提供的最終得到的壓汞-氮吸附聯測全範圍孔徑分布。具體實施方式下面結合附圖，對本發明的一個具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發明的保護範圍並不受具體實施方式的限制。參見圖1，本發明實施例提供了一種基於壓汞-氮吸附聯測數據確定緻密儲層孔徑分布的方法，包括如下步驟：步驟(1)，確定氮吸附法能檢測的孔徑範圍的氮吸附參數，用n1表示氮吸附方法共測得的孔徑個數，ri表示第個孔徑的大小，αi表示第個孔徑所佔的頻數，xi表示第個孔徑所佔的體積，w1表示氮吸附方法測得的孔隙總體積，i＝1,2,…n1。步驟(2)，確定壓汞法能檢測的孔徑範圍的壓汞參數，用n2表示汞方法共測得孔徑個數，rj表示第個孔徑的大小，βj表示第個孔徑所佔的頻數，yj表示第個孔徑所佔體積，w2表示壓汞方法測得的孔隙總體積，j＝1,2,…,n2。步驟(3)，由於氮吸附法、壓汞法兩種方法測量的範圍有一部分是重疊的，且重疊部分孔喉的體積是一定的，則有xi＝yj，即：ω1×αi＝ω2×βj………………………公式①因此兩種方法測量得的重疊部分的孔喉分布的變化趨勢是相同的。由氮吸附法和壓汞法測得的兩組孔喉分布參數可直接讀出重疊孔徑的個數，用x表示氮吸附法和壓汞法測得的重疊孔徑的個數。步驟(4)，確定整合步驟(1)中的頻數αi與步驟(2)中的頻數βj所需的映射比值。設λ表示整合過程所需的映射比值，則λ也即為壓汞法測得中大孔徑與氮吸附法測得中小孔徑的總體先驗概率的比，λ的大小由式②確定：聯立公式②和公式①得：λt表示由第t個重疊部分計算所得到的總體先驗概率比；其中i＝1,2,…n1；j＝1,2,…,n2；t＝1,2,…,x；通過公式③共求出x個先驗概率比，由這x個重疊區間所得到的x個先驗概率比通過式④確定平均先驗概率比：步驟(5)，確定整合步驟(1)中的頻數αi與步驟(2)中的頻數βj後的頻數。表示整合後的各個孔徑的頻數，則整合後的各個孔徑的頻數的值通過如下過程確定：ⅰ、當孔徑大小在氮吸附測量的微孔範圍而時(不包含重疊部分的孔徑)，頻數由公式⑤確定：ⅱ、當孔徑大小在兩種方法測量的重疊部分的中孔範圍時，頻數由公式⑥確定：(其中，當i＝n1-x+1時，j＝1，……，當i＝n1時，j＝x)ⅲ、當孔徑大小在壓汞法測量的大孔範圍時(不包含重疊部分的孔徑)，頻數由公式⑦確定：步驟(6)，把由步驟(5)得到的的總和進行單位化變換，也即是使得各個範圍的孔徑分布頻數之和變為100，ψ表示單位化的比值，ψ的大小由公式⑧確定：利用公式⑧中ψ的大小通過公式⑨確定最終得到包含兩種實驗方法測得的不同孔徑範圍的整體孔喉分布頻數，αk表示最終的孔喉分布頻數，利用最終得到的數據製成孔徑分布柱狀圖，便可以直觀地觀察到全範圍內的孔徑分布情況，有利於對孔喉結構整體分布特徵的研究。進一步地，步驟(1)中，依據《巖石比表面和孔徑分布測定靜態氮吸附容量法》sy/t6154-1995標準規定的流程對巖心進行氮吸附實驗，確定氮吸附法能檢測的孔徑範圍的孔徑分布參數。進一步地，步驟(2)中，依據《巖石毛管壓力曲線測定》sy/t5346-2005標準流程對巖心進行壓汞實驗，確定壓汞法能檢測的孔徑範圍的壓汞參數。為更加明確說明本發明實際效果，現選取選取松遼盆地某油田緻密砂巖樣品(埋深2342.5m)作為此次實施例的研究對象。步驟一，氮吸附實驗方法孔徑範圍測定：選取具有代表性的巖心樣品，依據《巖石比表面和孔徑分布測定靜態氮吸附容量法sy/t6154-1995》標準規定的流程對巖心進行氮吸附實驗得到中孔以及微孔的氮吸附參數,n1表示氮吸附方法共測得的孔徑個數，n1＝19，ri表示第個孔徑的大小，αi表示第個孔徑所佔的頻數，xi表示第個孔徑所佔的體積，w1表示氮吸附方法測得的孔隙總體積，i＝1,2,…19，具體實驗結果見表1，由表1製成孔徑分布圖(圖2)。表1氮吸附法孔徑分布數據序號12345678910氮吸附孔徑ri/nm0.0150.0250.040.0650.10.160.250.40.631頻數αi/％0.0020.0030.0060.0080.0140.020.0340.0520.8743.067序號11121314151617181920氮吸附孔徑ri/nm1.62.546.31016254063頻數αi/％3.0043.7715.6848.32211.9769.91316.51625.33311.408步驟二，壓汞實驗方法孔徑範圍測定：依據《巖石毛管壓力曲線測定》sy/t5346-2005標準流程進行巖心壓汞法實驗獲得大孔及中孔的壓汞參數，共測得孔徑個數n2＝11，測得的孔徑的大小rj以及所佔的頻數βj見表2，yj表示第個孔徑所佔體積，j＝1,2,...,11，w2表示壓汞方法測得的孔隙總體積。將表2整理成孔徑分布圖(圖3)，並將表1和表2兩組數據整理成一張孔徑分布圖(圖4)。表2壓汞法孔徑分布數據步驟三，有圖4分析可知，兩種方法測得的重疊部分區間的孔徑分布趨勢相同，只是在各自測量範圍內所佔比例不同，實際為具有相同的孔喉空間。根據表1數據和表2中的數據確定氮吸附法與壓汞法測定的孔徑範圍的重疊個數為6個，重疊部分的孔徑分布數據見表3。表3重疊部分孔徑分布數據孔徑/nm6.31016254063頻數αi/％8.32211.9679.91316.51625.33311.408頻數βj/％3.2195.9266.6598.348.85210.531步驟四，確定整合步驟(1)中的頻數αi與步驟(2)中的頻數βj所需的映射比值。設λ表示整合過程所需的映射比值，則λ也即為壓汞法測得中大孔徑與氮吸附法測得中小孔徑的總體先驗概率的比，λ的大小由步驟(2)中的壓汞方法測得的孔隙總體積w2的大小與步驟(1)中的氮吸附方法測得的孔隙總體積w1的大小來確定，即：又因為當位於某一重疊區間時，氮吸附法測定的這一重疊區間體積和壓汞法測定的這一重疊區間的體積是相等的，則有：xi＝yj，即ω1×αi＝ω2×βj…………………公式②由公式①和公式②聯立得：公式③為先驗概率比值的求值公式，λt表示由第t個重疊部分計算所得到的總孔隙體積先驗概率比，當i＝14時，j＝1，t＝1，孔徑範圍位於第1個重疊區間，以此類推，i＝19時，j＝6，t＝6，孔徑範圍位於第6個重疊區間。i＝14,15,…,19；j＝1,2,…,6；t＝1,2,…,6。將表3的數據代入公式③，求出6個先驗概率，分別為λ1＝2.585，λ2＝2.019，λ3＝1.488，λ4＝1.980，λ5＝2.862，λ6＝1.083，由這6個重疊區間所得到的6個先驗概率通過公式④計算平均先驗概率比：得到的平均先驗概率比為：步驟五，整合氮吸附實驗測得的微孔及中孔的頻數與壓汞實驗測得的中孔及大孔的頻數。表示整合後的各個孔徑的頻數，的值通過如下過程確定：ⅰ、當孔徑在0.015-6.3nm範圍時，此範圍的各孔徑的頻數由公式⑤確定：ⅱ、當孔徑在6.3-63nm範圍時，此範圍的每個孔徑的頻數由公式⑥確定：ⅲ、當孔徑在63-630nm範圍時，此範圍的每個孔徑的頻數由公式⑦確定：整合後的孔徑分布數據如下表4所示。表4整合後孔徑分布數據步驟六，通過以上步驟得到的的總和進行單位化變換，也即是使得各範圍的孔徑分布頻數之和應為100。單位化的比值為ψ，則有最終計算得到包含兩種實驗方法測得的不同孔徑範圍孔喉分布頻數αk，則有此時可以得到兩種方法測得的不同孔徑範圍的孔徑分布頻數αk，如表5所示。表5最終孔徑分布數據最後得到的大範圍內不同區間的孔徑分布頻率，將此合成結果整理成圖，即得到兩種方法測得的大範圍孔徑分布情況。這樣就可以不再拘束於實驗測量方法所帶來的限制，得到納米級到微米級的儲層孔徑分布情況，如圖5。綜上所述，本發明實施例提供的基於壓汞-氮吸附聯測數據確定緻密儲層孔徑分布的方法，通過氮吸附實驗測得的小孔徑分布和室內壓汞實驗測得的大孔徑分布兩種數據，將兩種大小不同孔徑分布範圍的數據，通過兩組數據統計兩組數據重疊的孔徑範圍，由於兩種方法測得的某一重疊區間體積是相同的，因此可以通過計算獲得壓汞法測量得到的大孔隙總體積與氮吸附法測量得到的小孔隙總體的先驗概率比值，其中先驗概率比是利用在重疊範圍內各個重疊孔徑的相關數據來分別求得，然後再取其平均值，最後利用所求先驗概率比值，將兩種測量方法得到的孔徑分布頻數整合，並整合後的孔徑分布頻率進行單位化，最終得到各個範圍的孔徑分布圖。因此，本發明可以解決緻密油氣儲層中不同級別的孔徑分布問題，實現了緻密油氣儲層中孔喉結構特徵的整體分析，從而提高了緻密儲層微觀孔隙結構表徵的整體性和準確性。以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，但是，本發明實施例並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護範圍。當前第1頁12