基于真实岩心流动试验的储层液膜厚度的计算方法

摘要

本发明提供一种基于真实岩心流动试验的储层液膜厚度的计算方法，该方法包括：步骤1，获得真实岩心的有效渗流能力；步骤2，计算毛细管模型的理想渗透率；步骤3，建立当膜厚度为h时，毛细管模型有效渗透率的计算公式；步骤4，通过研究岩心的液膜厚度h与有效渗透率的关系，建立有效渗透率与液膜厚度的关系式；以及步骤5，计算出毛细管模型的有效渗透率，并根据有效渗透率与液膜厚度的关系式，计算出有效渗透率与液膜厚度的关系式。该方法能够定量表征液体进入岩心后，在岩石矿物表面吸附产生的液膜的厚薄，为深入剖析低渗砂岩油藏有效渗流能力的作用机理明确了切入点，为致密油藏的合理、有效开发奠定基础。

说明书

技术领域

本发明涉及石油、天然气等地下流体在多孔介质内的渗流理论研究，特别是涉及到一种储层孔喉液膜厚度的间接计算方法。

背景技术

储层中的液体在与储层固相颗粒接触时，存在一种表面现象，有一层液体直接贴附在颗粒表面，这层液体即为液膜。液膜的存在降低了储层孔喉的有效半径。尤其是对于低渗油藏，液膜的厚度对储层评价、储量计算以及储层的渗流均有明显影响。为此我们发明了一种新的基于真实岩心流动试验的储层液膜厚度的计算方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够定量计算液膜，为深入剖析低渗砂岩油藏有效渗流能力的作用机理明确了切入点的基于真实岩心流动试验的储层液膜厚度的计算方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于真实岩心流动试验的储层液膜厚度的计算方法，该基于真实岩心流动试验的储层液膜厚度的计算方法包括：步骤1，通过测试具体研究区块真实岩心的气体渗透率和液体渗透率，获得真实岩心的有效渗流能力；步骤2，通过真实岩心的毛管压力曲线，建立不等径毛管束模型，计算毛细管模型的理想渗透率；步骤3，建立当膜厚度为h时，毛细管模型有效渗透率的计算公式；步骤4，通过研究岩心的液膜厚度h与有效渗透率的关系，建立有效渗透率与液膜厚度的关系式；以及步骤5，利用真实岩心与毛管束模型流动等效，计算出毛细管模型的有效渗透率，并根据有效渗透率与液膜厚度的关系式，计算出有效渗透率与液膜厚度的关系式。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，计算真实岩心的有效渗流能力的公式为：

PA_岩心＝K_L/K_a(1)

其中：PA_岩心为岩心的有效渗流能力；K_L为岩心的液体渗透率，单位表示为10^-3μm²；K_a为气体渗透率，单位表示为10^-3μm²。

在步骤2中，通过真实岩心的毛管压力曲线，把真实岩心假设为一组等长、不同直径的毛管束所组成，建立岩石－不等径毛细管模型，认为真实岩心的孔隙体积与毛管束体积相同，流体在单根毛管内的流动均遵循“泊稷叶”公式，流体在岩石内的流动遵循达西公式，假设真实岩心与毛管束模型在外观尺寸、流体性质、作用压差均相同，那么单根毛管内的流量与真实岩心的流量应该相等，毛细管模型与真实岩心流动等效。

在步骤2中，计算毛细管模型的理想渗透率的公式为：

其中：K_理想为毛细管模型的理想渗透率，单位为10^-3μm²；λ为常数；φ为孔隙度，用百分数表示；r为孔喉半径，单位为μm；s为饱和度，用百分数表示；s_D为对应最大半径的汞饱和度，用百分数表示。

在步骤3中，建立的当膜厚度为h时，毛细管模型有效渗透率的计算公式：

其中：K_有效为毛细管模型的有效渗透率，单位为10^-3μm²；h为储层孔喉液膜厚度，单位为μm。

在步骤4中，根据毛细管模型有效渗透率的计算公式，给定一个液膜厚度h，就可以得到一个K_有效值，拟合得到有效渗透率与液膜厚度的关系式：

h＝aK_有效²+bK_有效+c(5)

式中，a、b、c均为常数。

在步骤5中，计算毛细管模型的有效渗透率的公式为：

将计算出的毛细管模型的K_有效值代入公式(5)中，求出储层孔喉液膜厚度。

本发明中的储层孔喉液膜厚度计算方法，涉及微观渗流实验分析，是研究石油天然气等地下流体在多孔介质内渗流规律的重要方法。在真实岩心有效渗流能力关系建立及基于真实岩心的毛管束模型的有效渗流能力建立的基础上，计算储层孔喉液膜的厚度。随着油田开发水平的不断提高，致密油已经成为最现实的待开发油气资源，搞清储层孔喉液膜厚度对于致密油的有效开发奠定了理论基础。该基于真实岩心流动试验的储层液膜厚度的计算方法是以液体在导管中作粘滞性流动的“泊稷叶”公式为基础，首先测试天然岩心的气体渗透率和岩心的液体渗透率；然后测试天然岩心的毛管压力曲线获取孔隙结构数据建立岩石－毛管束模型的理想渗透率和有效渗透率。该方法能够定量表征液体进入岩心后，在岩石矿物表面吸附产生的液膜的厚薄，为深入剖析低渗砂岩油藏有效渗流能力的作用机理明确了切入点，为致密油藏的合理、有效开发奠定基础。

附图说明

图1为本发明的基于真实岩心流动试验的储层液膜厚度的计算方法的一具体实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的基于真实岩心流动试验的储层液膜厚度的计算方法的一具体实施例的流程图。

在步骤101，通过测试具体研究区块真实岩心的气体渗透率和液体渗透率，获得真实岩心的有效渗流能力：

PA_岩心＝K_L/K_a(1)

其中：PA_岩心为岩心的有效渗流能力；K_L为岩心的液体渗透率，单位表示为10^-3μm²；K_a为气体渗透率，单位表示为10^-3μm²。流程进入到步骤102。

在步骤102，通过真实岩心的毛管压力曲线，把真实岩心假设为一组等长、不同直径的毛管束所组成，建立岩石－不等径毛细管模型，认为真实岩心的孔隙体积与毛管束体积相同，流体在单根毛管内的流动均遵循“泊稷叶”公式，流体在岩石内的流动遵循达西公式，假设真实岩心与毛管束模型在外观尺寸、流体性质、作用压差均相同，那么单根毛管内的流量与真实岩心的流量应该相等，毛细管模型与真实岩心流动等效。

通过测试具体研究区块真实岩心的毛管压力曲线，得到岩心的孔喉大小r及分布s，计算毛细管模型的理想渗透率：

其中：K_理想为毛细管模型的理想渗透率，单位为10^-3μm²；λ为常数；φ为孔隙度，用百分数表示；r为孔喉半径，单位为μm；s为饱和度，用百分数表示；s_D为对应最大半径的汞饱和度，用百分数表示。流程进入到步骤103。

在步骤103，由于液体进入储层，在固－液界面张力的作用下，产生液膜，减小了有效渗流半径，因此根据理想渗透率的计算方法，可以建立当膜厚度为h时，毛细管模型有效渗透率的计算公式：

其中：K_有效为毛细管模型的有效渗透率，单位为10^-3μm²；h为储层孔喉液膜厚度，单位为μm。流程进入到步骤104。

在步骤104，通过研究岩心的液膜厚度h与有效渗透率K_有效的拟合函数得：

h＝f(K_有效)(4)

在一实施例中，给定一个液膜厚度h，就可以得到一个K_有效值，这样就可以建立有效渗透率与液膜厚度的关系式：h＝aK_有效²+bK_有效+c(5)，式中，a、b、c均为常数。流程进入到步骤105。

在步骤105，利用真实岩心与毛管束模型流动等效，计算出毛细管模型的有效渗透率：

将上步计算出的毛细管模型的K_有效值代入公式(5)中，即可求出对应实际液体渗透率的岩心孔喉中液膜厚度h。流程结束。

在应用本发明的一具体实施例中，测试真实岩心的气体渗透率K_a＝1.47×10^-3μm²，孔隙度φ＝20.4％、液体渗透率K_L＝0.881×10^-3μm²，得到真实岩心的有效渗流能力PA_岩心＝0.599。

测试真实岩心的毛管压力曲线，得到岩心的孔喉分布情况(表1)，利用进行计算，得到岩心的理想渗透率K_理想＝9.9323×10^-3μm²。

表1毛管压力试验数据

利用表1中的数据，根据有效渗透率的计算公式，可以算出固定膜厚对应的有效渗透率值(表2)。利用表2中的数据进行数据拟合，得到岩心的液膜厚度h与有效渗透率K_有效的拟合函数h＝0.0138K_有效²-0.2828K_有效+1.502(3)。

表2膜厚与有效渗透率的对应表

膜厚度μm有效渗透率10^-3μm²膜厚度μm有效渗透率10^-3μm²0.059.14160.18.42860.27.18470.36.12090.45.22710.54.48650.63.86050.73.31760.82.85170.92.43151.02.0530

利用真实岩心与毛管束模型流动等效，即计算出岩心－毛细管模型的有效渗透率K_有效＝5.9494×10^-3μm²。将毛细管模型的有效渗透率K_有效值代入公式(3)中，即可计算储层孔喉液膜厚度h＝0.31μm。