疏松保压岩心气体饱和度分析技术研究及应用

疏松保压岩心气体饱和度分析技术研究及应用

含气饱和是计算气藏储量和评价储层的重要参数之一。1储层分析方法疏松岩心,在取心或冷冻缓融后,会严重破碎,如果按以往保压岩心分析技术实施分析,对破碎的岩心无法取得储层数据(如孔、渗、饱)。为了尽可能得到储层研究所需要的数据,在样品冷冻、易碎样品分析、气体收集、储层参数分析等方面进行研究,建立了适合疏松岩性的保压岩心含气饱和度分析技术(图1)。从图1可以看到,岩性疏松的天然气储层保压岩心含气饱和度分析技术程序复杂、难度大,而且需要对多个技术进行发展与创新。1.1冷冻技术避免天然气散失的有效方法是冷冻岩心,一般天然气的主要成分是CH1.2按一定比例塑封法防止岩心样品破碎的有效方法是将岩心样品在冷冻时定型,即将岩心在冷冻状态时制备小柱塞样品并塑封或制备成全直径样品后塑封(塑封全直径样品)。小柱塞样品:在饱和度样品上(或下)端选样,钻取小柱塞样品,并对样品进行塑封等处理,同时记录塑封材料的质量,以及对塑封样品在冷冻条件下进行低压塑型。对于有特殊要求或特殊分析项目可进行特殊处理如蜡封处理。全直径塑封样品:对于天然气储层,储层岩石内含有高压天然气,当冷冻岩心温度升高后,岩心内的气体要发生气化,涨碎冷冻的岩心,制备该岩心的小柱塞样品是非常困难的。为避免缺少小柱塞样品而无法获取储层参数,应该按一定比例塑封全直径样品,并记录塑封材料的质量。疏松保压岩心分析除制备上述2种样品外,根据岩心的岩性、含油(气)性以及岩心的破碎程度,制备全直径饱和度样品,进行气体收集与流体饱和度分析。1.3饱和度样品的采集保压岩心气体收集采用专有装置收集与计量岩心在解冻过程中释放出来的油、气、水,主要由气体收集系统、液体收集系统、真空系统、计量系统与动态监测系统等组成。为避免岩心松散后岩石颗粒损失,将饱和度样品,首先装入布袋后再装入带有托架的钢桶内,并且连钢桶一起装入气体收集装置中,然后在真空下收集气、水。该方法在实际应用中有效地避免了岩心破碎后颗粒损失。1.4松岩心气和水的测定和分析1.4.1释放出来的水可动水测定:在气体收集过程中,冷冻岩心释放出来的水为可动水。残余水测定:疏松岩心束缚水测定采用干馏法,通过干馏设备将样品中全部束缚水与残余可动水干馏出来。1.4.2标准状态下气体体积测定在负压下气体无压缩,可按理想状态方程计算标准状态下收集的天然气气体体积。对收集到气体进行天然气组分分析,以及天然气中水含量分析,依天然气分析结果计算天然气的相对密度。1.5塑料薄膜的空隙分析技术孔隙度测定样品可根据样品制备情况选择全直径样品或小柱塞塑封样品。测定方法主要是液体饱和法或气体法2储存层流量波动恢复技术2.1析与实验方法问题储层流体以何种状态存在,关系到储层流体饱和度的分析与实验方法问题,也就是不同存在状态需采用不同的实验技术。对于天然气藏,储层流体主要是天然气与水,天然气存在状态有水合物与游离态(常规气藏)2种。CH2.2水中天然气的溶解度对于常规天然气藏,由于储层具有温度、压力,而天然气与水长期接触,水中要溶解天然气即天然气在水中溶解度,天然气中也有水的存在即湿度(每1m2.3天然气体积提取收集到气体体积需要折算到地层条件下,天然气是真实气体,应根据真实气体状态方程式中p——压力,MPa;V要得到某条件下的天然气体积,关键是要求得天然气压缩因子。保压岩心收集的气体是多组分,依据阿迈芥特(Amagat)组分定律式中V天然气的虚拟临界压力与虚拟临界温度分别为式中p对应的虚拟折算压力与虚拟折算温度为式中p根据天然气压缩因子与虚拟折算压力、虚拟折算温度的函数图版,就可以直接查得天然气压缩因子2.4储水密度的确定水恢复到地层条件下主要是密度的变化,引起地层水密度变化的因素主要是地层水的盐分(矿化度)、压力、温度与溶解度。温度与压力对地层水密度的影响是相反的过程,同质量地层水温度升高,体积增大,密度减小;而压力增大,体积减小,密度增大。因此,可根据地层水在不同温度与压力条件下的压缩系数以及地层水在不同溶解气量情况下的压缩系数校正,确定地层水的密度。一定量的地层水溶解一定量的盐分后,不仅地层水的密度增大,其地层水的体积(也就是盐水的体积)也增大,盐水的体积增加程度取决于地层水的矿化度与地层水的密度,校正关系式中V2.5孔隙体积测定岩石在上覆压力作用下,岩石颗粒排列更加紧密,导致岩石连通的孔隙体积发生变化。通过岩石压缩系数测定仪或覆压下孔隙度测定设备等,研究岩心在不同压力(温度)条件下的孔隙度变化规律,确定储层条件下的岩石样品孔隙度,用于储层饱和度的恢复。2.6在储存条件下，气和水的饱和度根据前文分析的地层条件下各参数,可进行气、水饱和度计算式中S3s1井疏松保压岩心含气饱和度分析技术成功地应用于TB6-x1井,该井所在地区构造较平缓,取心层位C1、C5埋藏浅,成岩性差,属于岩性疏松的天然气藏储层,其岩性主要以含泥粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂岩以及细砂岩为主。3.1储放气体来源在该井不同深度进行2次取心,为确保样品破碎后能够获得储层参数,制备了小柱塞塑封样品以及全直径塑封样品。在气体收集中共收集天然气98925.7mL(表1),水量45.22mL。经天然气组分分析可知,该天然气藏除含有少量的氮气与CO3.2储层参数正演结果由于样品破碎,孔隙度分析均采用小柱塞塑封样品与塑封的全直径样品,分析方法采用液体饱和法。塑封样品孔隙度校正是通过塑封样品与非塑封样品的对比测试,建立了二者函数关系(φ=0.994储层温度在40℃以上,天然气是以游离态形式存在。天然气在水中的溶解度(表2)与地层水的压缩系数是依据Dodsoon与Standing地层水相关的实验得到3.3储层电阻率相对较低根据上述储层参数以及收集的气、水量等岩心分析资料计算储层条件下气、水饱和度(图3),可以看到,实测孔隙度高、泥岩含量相对较低的粉砂岩、细砂岩储层,含气饱和度相对较高,对应的电阻率测井曲线波峰起伏较大,并处于较高的阻值区间;孔隙度相对较低、泥岩含量较高的泥质(或含泥)粉砂岩、粉砂质泥岩等储层,气体饱和度相对较小,对应的电阻率测井曲线的电阻率相对较低,波峰起伏较小或不明显。可见岩石的物性、岩性制约着含气性,而物性、岩性、含气性又同时影响着岩石电性,符合储层岩石物性、岩性、含油气性与电性的变化特征从实测气体饱和度与测井解释含气饱和度对比上看,在岩性较好,含气饱和度高的层段上,二者吻合很好(如C1层下部)。在含气饱和度较低或岩性较致密的层段上,测井解释含气饱和度与岩心分析含气饱和度有差异,说明测井解释在该类层段上存在偏差,需要重新解释。该井保压岩心气体饱和度分析为测井解释提供了能够反映储层流体分布规律的岩心分析资料,可依此资料建立测井解释图版,开展二次测井解释,对含气较差的层段进行校正,弄清该区储层气水分布规律。4储层岩石含气饱和度(1)建立的保压岩心样品冷冻、制备、流体收集以及物性分析等疏松保压岩心含气饱和度分析技术是可行的,分析数据准确,能够反映储层真实情况。(2)疏松保压岩心分析技术是一项先进的岩心分析技术,能够收集岩心释放的天然气,并计算疏松岩心气体饱和度,是保压岩心分析专有技术。(3)TB6-x1井保压岩心分析中,收集了大量天然气气体,求取了储层岩石含气饱和度,最大含气饱和度在75%以上,体现了该技术的先进性;而