專利名稱：一種巖心含水飽和度分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣地質(zhì)領(lǐng)域，具體涉及鉆井勘探巖心的分析。
背景技術(shù)：
巖心含水分析是地質(zhì)勘探和鉆井地質(zhì)工作中很重要的第一手資料。在 鉆井現(xiàn)場(chǎng)的錄井作業(yè)，不同于實(shí)驗(yàn)室里的一些操作和分析手段，幾乎要求 與鉆井速度同步，以便獲取有效的分析數(shù)據(jù)?；谶@一特殊性，并考慮到 操作人員的便利，巖心含水分析方法必須具有便于操作、分析迅速的特點(diǎn)。 目前巖心含水分析有滴水實(shí)驗(yàn)法、蒸餾法、色譜法、微波法。 滴水實(shí)驗(yàn)法是當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最多的一種方法，主要根據(jù)在巖心表面滴 上水后，人工觀察水滴是否滲入巖心、滲入的速度，判斷巖心的含水情況， 這種方法獲取的資料可靠性差。
蒸餾法是將現(xiàn)場(chǎng)取得的甲苯浸泡巖心樣品放入札克斯儀器中，通過加 熱使樣品中的水汽化，經(jīng)過冷凝、捕集記錄水的體積，取出巖樣經(jīng)除油、 烘干、稱重，測(cè)定其孔隙度后，用差減法計(jì)算含水飽和度。這種方法較為 繁瑣，且受環(huán)境溫度濕度影響、水體積的讀取受人為因素影響大、分析時(shí) 間長(zhǎng)。
色譜法基于乙醇能夠與任何比例相互溶解，將巖樣放入乙醇中，浸泡
72小時(shí)后，在選定的色譜分析條件下，進(jìn)行色譜分析，記錄水和乙醇的峰 高，經(jīng)過標(biāo)定、換算求得水的體積，巖樣經(jīng)除油、烘干、稱重，測(cè)定其孔 隙度后，用差減法計(jì)算含水飽和度。其缺點(diǎn)是操作煩瑣、樣品處理時(shí)間長(zhǎng)。
微波法根據(jù)微波加熱時(shí)，水能強(qiáng)烈吸收微波而產(chǎn)生熱效應(yīng)的特點(diǎn)，按 不同巖性確定合理的加熱時(shí)間和功率，將樣品中的水分離出來，根據(jù)樣品 加熱前后的質(zhì)量差，求出樣品中水的質(zhì)量，巖樣經(jīng)除油、烘干、稱重，測(cè) 定其孔隙度后，計(jì)算含水飽和度。其缺點(diǎn)是在加熱過程中，樣品中的烴組 分、粘土的層間吸附水被烘出，增大含水計(jì)算誤差。這些方法都不同程度 地存在受人為因素影響大、分析速度慢等缺點(diǎn)和局限性，難以滿足鉆井現(xiàn) 場(chǎng)錄井作業(yè)的需要。.
此外，《斷塊油氣田》2005年12巻2期38-40頁(yè)"求解含水飽和度 的一種方法"一文，提出了利用毛管壓力資料，根據(jù)油藏物性參數(shù)及含油 高度求解含水飽和度的方法。通過含水飽和度和孔隙度、滲透率、自由水. 面以上含油高度、地下油水密度、界面張力等參數(shù)之間的定性、定量關(guān)系 研究，推導(dǎo)出了計(jì)算公式?！妒涂碧脚c研究》1995年22巻6期73-77 頁(yè)"保壓巖心油氣水飽和度分析及脫氣校正方法研究" 一文，針對(duì)保壓巖 心論述了油氣水飽和度分析技術(shù)，提出了全直徑巖心含水飽和度的計(jì)算方 法。但都由于所需的參數(shù)多、需配套設(shè)備多、流程復(fù)雜、測(cè)試周期長(zhǎng)，不 能滿足現(xiàn)場(chǎng)快速分析的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是-
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種巖心含水飽和度分析 方法，采用離子探測(cè)技術(shù)，通過給出的巖心含水飽和度分析步驟和計(jì)算公 式，簡(jiǎn)化分析過程，只用較少的儀器設(shè)備就可以快速得出巖心含水飽和度。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種巖心含水飽和度分析方法；其包括以下步驟 第l步將一定體積的巖心樣品破碎后，放入測(cè)試筒內(nèi)，在該測(cè)試筒 內(nèi)加入一定體積的去離子水淹沒巖心樣品；
破碎巖心樣品是常規(guī)技術(shù)。測(cè)試筒是一個(gè)可密封的容器，可以釆用通 用的量筒，也可以采用其他類型的容器。巖心和去離子水的體積要分別測(cè) 定出來，以便用于計(jì)算。去離子水必須淹沒巖心樣品，以便有效地浸出氯 離子。
第2步將所述的測(cè)試筒密閉，浸泡巖心樣品2小時(shí)以上； 測(cè)試筒應(yīng)密閉，以'防止去離子水和氯離子損失造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。浸泡時(shí) 間不能過短，否則氯離子沒有完全浸出，測(cè)出的數(shù)據(jù)不可靠。浸泡時(shí)間越 長(zhǎng)，氯離子擴(kuò)散越完全，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)也沒有必要時(shí)間過長(zhǎng)， 一般72小 時(shí)足夠，太長(zhǎng)時(shí)間影響工作效率。
一般情況下，浸泡巖心樣品時(shí)間為12至24小時(shí)。 第3步測(cè)定測(cè)試筒內(nèi)浸泡液的氯離子濃度值L測(cè)；
以便通過氯離子濃度值計(jì)算巖心含水飽和度。測(cè)定氯離子濃度的公知 方法很多。
可以采用下述方式測(cè)定氯離子濃度
將連接在離子計(jì)上的氯離子電極、參比電極插入所述的測(cè)試筒內(nèi)的浸 泡液體中，同時(shí)將離子計(jì)上連接的溫度傳感器插入該測(cè)試筒內(nèi)的浸泡液體 中；讀取離子計(jì)上的氯離子濃度值讀數(shù)L測(cè)。
離子計(jì)、氯離子電極、參比電極、溫度傳感器都是現(xiàn)有產(chǎn)品，當(dāng)氯離 子選擇電極和參比電極浸入同一溶液時(shí)，所產(chǎn)生的電位與溶液中氯離子濃 度的對(duì)數(shù)之間呈線性關(guān)系。這種關(guān)系可以用能斯特方程來表示
E = Eo + (2.303RT/nF) * Log(a)
式中
E:離子選擇電極和參比電極的總電位(mV)E0:為特定離子選擇電極/參比電極對(duì)的特征常數(shù)，(在原電池中是所 有液界電動(dòng)勢(shì)的總和)。
2.303:為自然數(shù)轉(zhuǎn)換為以IO為底數(shù)的對(duì)數(shù)的因子 R:摩爾氣體常數(shù)(8.314) T:絕對(duì)溫度
N:(標(biāo)識(shí)的)離子的轉(zhuǎn)移電荷數(shù)，對(duì)于氯離子，轉(zhuǎn)移電荷數(shù)取-1
F:法拉第常數(shù)(96500 C/mo1) Log(a):氯離子的沐度的對(duì)數(shù)
只要測(cè)得樣品的電位值，就可以利用上式求得氯離子的濃度。由于電 位值與溫度相關(guān)，因此，在測(cè)電位值時(shí)，需要同時(shí)測(cè)量溫度，以便進(jìn)行溫 度校正。
當(dāng)離子計(jì)與氯離子電極、參比電極、溫度傳感器連接在一起，按儀器 說明書要求進(jìn)行操作，儀器就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)處理，在儀器上可以 直接讀出氯離子濃度值。這一步是常規(guī)的測(cè)量氯離子濃度的方式。
第4步按下式計(jì)算出巖心含水飽和度
Sw = V水L測(cè)/ (V巖L地4>)
式中-
Sw:巖心含水飽和度(％) L測(cè)浸泡液中的氯離子濃度(mg/L) L地地層水中的氯離子濃度(mg/L) V水浸泡巖心樣品的去離子水體積(cm3) V巖巖心樣品的體積(cm3)
4>:巖心孔隙度(％)。
其中，地層水中的氯離子濃度L地、巖心孔隙度4>，是本領(lǐng)域常用 的參數(shù)，通過常規(guī)方法可以取得，在本發(fā)明的方法中作為已知參數(shù)；去離
子水體積V水、巖心樣品的體積V巖，是在第l步已測(cè)定的。
公式中，分子實(shí)質(zhì)上是巖心中實(shí)際所含的氯離子總量；分母實(shí)質(zhì)
上是當(dāng)巖心孔隙中充滿水時(shí)，巖心中應(yīng)該含有的氯離子總量；兩者的比
值，代表了孔隙中的含水百分比。
因此，通過上述各步驟，即得出被測(cè)巖心樣品的含水飽和度。
本發(fā)明的有益效果是-
本發(fā)明利用巖心辨含水中的氯離子的擴(kuò)散規(guī)律，推導(dǎo)出了利用巖心孔 隙度、樣品體積、氯離子濃度值、去離子水體積和地層水氯離子濃度5個(gè) 參數(shù)計(jì)算含水飽和度的公式，通過測(cè)定氯離子濃度，得出含水飽和度。這. 5個(gè)參數(shù)的獲得非常簡(jiǎn)便，特別適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明 具有以下優(yōu)點(diǎn)
操作簡(jiǎn)便，只需采集少量巖心樣品，對(duì)樣品尺寸、形狀無特殊要求。 化學(xué)試劑用量少、無毒，對(duì)操作人員無侵害，不需特殊防護(hù)，環(huán)境無 污染。
分析迅速，樣品分析僅需一套設(shè)備， 一般24小時(shí)內(nèi)即可獲得結(jié)果。 計(jì)算方法簡(jiǎn)單，對(duì)操作、應(yīng)用人員無特別要求。
本發(fā)明可以滿足鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心含水快速分析的需要，填補(bǔ)了鉆探現(xiàn)場(chǎng) 巖心含水分析的空白，為現(xiàn)場(chǎng)錄井作業(yè)提供了一種新的手段和方法，.對(duì)于 現(xiàn)場(chǎng)快速識(shí)別、評(píng)價(jià)油氣層，提高油氣水層解釋符合率具有重要意義。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。本發(fā)明的范圍不受這些實(shí)施例的 限制，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求書中提出。
實(shí)施例1:
某油田G80井89號(hào)層，取巖心樣品2cm3，放于盛有10mL去離子水 的容器中浸泡24小時(shí)。離子計(jì)為ELIT型、氯離子電極為ELIT8261型、 參比電極為002N型、溫度傳感器為8701型，按要求連接在一起，測(cè)定氯 離子濃度為31mg/L。借用測(cè)井中子孔隙度14.7%,鄰井地層水氯離子濃度 3422 mg/L的已知數(shù)據(jù)，計(jì)算得到巖心樣品的含水飽和度31%。反映該層 含水較少，產(chǎn)水的可能性很小，解釋為低含水層。經(jīng)試油驗(yàn)證，日產(chǎn)油0.02t， 不產(chǎn)水。說明本發(fā)明i+算的含水飽和度與地層實(shí)際情況是相符的。
實(shí)施例2:
某油田Y45井65號(hào)層，取巖心樣品2cm3，放于盛有10mL去離子水 的容器中浸泡24小時(shí)。所用儀器同實(shí)施例1。測(cè)定氯離子濃度為79mg/L。 借用測(cè)井中子孔隙度12.7%，鄰井地層水氯離子分析3350mg/L的已知數(shù) 據(jù)，計(jì)算得到巖心樣品的含水飽和度為93%。反映該層含水較多，產(chǎn)水的 可能性很大，解釋為高含水層，試油驗(yàn)證為低產(chǎn)油水層(日產(chǎn)油0.59t，水 2.28m3)。說明本發(fā)明計(jì)算的含水飽和度與地層實(shí)際情況是相符的。
權(quán)利要求
1一種巖心含水飽和度分析方法；其包括以下步驟第1步將一定體積的巖心樣品破碎后，放入測(cè)試筒內(nèi)，在該測(cè)試筒內(nèi)加入一定體積的去離子水淹沒巖心樣品；第2步將所述的測(cè)試筒密閉，浸泡巖心樣品2小時(shí)以上；第3步測(cè)定測(cè)試筒內(nèi)浸泡液的氯離子濃度值L測(cè)；第4步按下式計(jì)算出巖心含水飽和度Sw＝V水L測(cè)/(V巖L地φ)式中Sw巖心含水飽和度(％)L測(cè)浸泡液中的氯離子濃度(mg/L)L地地層水中的氯離子濃度(mg/L)V水浸泡巖心樣品的去離子水體積(cm3)V巖巖心樣品的體積(cm3)φ巖心孔隙度(％)。
全文摘要
本發(fā)明涉及油氣地質(zhì)領(lǐng)域，具體涉及鉆井勘探巖心的分析。先將巖心樣品破碎后放入測(cè)試筒內(nèi)，用去離子水浸泡，測(cè)定浸出液中的氯離子濃度，用公式計(jì)算出巖心含水飽和度。本發(fā)明操作簡(jiǎn)便、分析迅速，可以滿足鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心含水飽和度快速分析的需要，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)快速識(shí)別、評(píng)價(jià)油氣層，提高油氣水層解釋符合率具有重要意義。本發(fā)明用于油氣田勘探。
文檔編號(hào)G01N1/28GK101109726SQ20061010337
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者鮑云杰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院