岩心气水相对渗透率曲线的驱替-核磁联测方法及装置与流程

1.本发明涉及气藏开发实验分析技术领域，具体涉及一种岩心气水相对渗透率曲线的驱替-核磁联测方法及装置。


背景技术：

2.气、水相渗曲线是气藏开发方案基础曲线，是进行气井产产水分析与产能评价重要参数，气水两相渗流属于多相渗流的范畴，它广泛存在于气田开发的中后期，目前开展气水相渗实验主要采用常规方法即气驱法，如“苏里格气田致密砂岩气水相渗曲线特征与分类”(罗顺社，彭宇慧，魏新善等；西安石油大学学报(自然科学版),2015,000(006):55-61)；“碳酸盐岩储集层气水两相渗流实验与气井流入动态曲线——以高石梯——磨溪区块龙王庙组和灯影组为例”(李程辉，李熙喆，高树生，刘华勋等；石油勘探与开发,2017,44(006):930-938)；这种方法操作虽然简单，但存在水的计量问题，由于岩心孔隙体积小，饱和水量少，岩心出口端水流量计量精度低，后期通常需要根据经验进行校正。
3.本发明通过岩心驱替-核磁共振联合测试，建立含水饱和度与相对渗透率关系，最终得出气水相渗曲线。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种岩心气水相对渗透率曲线的驱替-核磁联测方法及装置，该驱替-核磁联测方法操作简单、精度较高，为气藏开发方案设计提供基础数据与曲线。
5.为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
6.第一个方面，本发明提供一种岩心气水相对渗透率曲线的驱替-核磁联测方法，包括以下步骤：
7.s100、根据待测岩心的孔隙度、渗透率、长度和直径，确定围压以及一组驱替压力和对应的驱替时间；
8.s200、对岩心进行饱和水，测试岩心饱和水后的核磁t2谱；
9.s300、给岩心施加s100中所确定的围压，设置s100中所确定的一组驱替压力中的一个进行对应驱替时间的气驱，结束本轮驱替后取出岩心，测试岩心驱替后核磁t2谱；
10.s400、改变驱替压力为s100中所确定的一组驱替压力中的另一个，重复s300，直至完成s100中确定的所有驱替压力；
11.s500、根据s200得到的饱和水后的核磁t2谱、s300和s400得到的各轮次驱替后核磁t2谱曲线分别计算各轮次驱替后岩心含水饱和度、水相相对渗透率和气相相对渗透率；进而绘制岩心驱替-核磁气水相对渗透率曲线。
12.根据本发明的驱替-核磁联测方法，所述各轮次驱替后岩心含水饱和度通过公式(1)计算得到：
[0013][0014]
其中：
[0015]
式中：s
w,k
为第k次驱替后岩心含水饱和度，％；mk为第k次驱替后岩心累计核磁信号强度；m0为含水饱和度100％状态时的岩心累计核磁信号强度，无量纲；n为核磁t2谱曲线节点数目(不同核磁设备节点数不一样，例如本发明实施例所用核磁设备核磁t2谱曲线节点数为64)；j为核磁t2谱曲线节点值；β
k,j
为第k次驱替后第j个节点核磁信号幅度值，无量纲，初始100％含水饱和度状态时k＝0。
[0016]
根据本发明的驱替-核磁联测方法，所述各轮次驱替后岩心水相相对渗透率通过公式(2)计算得到：
[0017][0018]
式中：k
rw
(s
w,k
)为第k次驱替后岩心水相相对渗透率，无量纲；t
j-核磁曲线第k个节点对应的弛豫时间，ms。
[0019]
根据本发明的驱替-核磁联测方法，优选的，所述各轮次驱替后岩心气相相对渗透率通过公式(3)计算得到：
[0020][0021]
式中：k
rg
(s
w,k
)为第k次驱替后岩心气相相对渗透率，无量纲。
[0022]
根据本发明的驱替-核磁联测方法，优选的，s100中所述一组驱替压力包括p1，p2，
…
pn；对应的驱替时间包括t1，t2，
…
tn；n为驱替压力点数，n＝6～10。
[0023]
根据本发明的驱替-核磁联测方法，优选的，s100中所述驱替压力为0.1～10mpa，逐渐增加；驱替时间为30min；围压始终大于驱替压力5mpa。
[0024]
根据本发明的驱替-核磁联测方法，优选的，进行气驱的气源为氮气或甲烷等水中溶解度低的气体。
[0025]
根据本发明的驱替-核磁联测方法，优选的，将围压降至大气压状态，取出岩心，s300中结束本轮驱替后，将围压降至大气压状态，取出岩心。
[0026]
第二方面，本发明提供一种用以实现以上岩心气水相对渗透率曲线的驱替-核磁联测方法的装置，该装置包括：核磁共振仪、岩心夹持器、围压泵、高压气源和调压阀(不需
要气体流量计)；
[0027]
所述核磁共振仪用于测试岩心的核磁t2谱；所述岩心加持器用于夹持岩心，并进行气驱实验；所述围压泵于给岩心加持器施加围压；所述高压气源用于提供气驱气源和动力；所述调压阀用于控制岩心夹持器入口压力。
[0028]
本领域技术人员理解的，将所得到的数据进行计算处理时还需要使用到电脑等智能终端。
[0029]
根据本发明的装置，优选的，所述装置还包括：用于监测驱替压力的第一压力传感器和用于监测围压的第二压力传感器。
[0030]
本发明的方法和装置实现了岩心气、水相渗曲线的驱替-核磁联测。驱替可以合理模拟不同压力地层气驱水过程，核磁可以准确测量岩心中水的分布情况及含水饱和度，精度高；且整个测试过程中无需测量气、水流量，测试流程得以改进；相对渗透率计算新方法采用新推导的积分公式(2)和公式(3)计算，计算结果稳定性好，曲线光滑，规律性强，后期基本无需校正。实现了岩心气、水相渗曲线标准化、精确化测量目的。最终测试结果可以为气藏产能评价和产水动态分析提供基础数据。
附图说明
[0031]
图1为实施例中气驱水装置示意图。
[0032]
图2为实施例中不同驱替压力下岩心核磁t2谱曲线图。
[0033]
图3为实施例中不同驱替压力下岩心核磁含水饱和度曲线图。
[0034]
图4为实施例中驱替-核磁联测的岩心气水相对渗透率曲线图。
[0035]
附图标记说明：
[0036]
1-岩心夹持器；
[0037]
2-围压泵；
[0038]
3-高压气源；
[0039]
4-调压阀；
[0040]
5-第一压力传感器；
[0041]
6-第二压力传感器。
具体实施方式
[0042]
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0043]
本发明在此提供以下具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
[0044]
s100、根据待测岩心孔隙度、渗透率、长度和直径，确定围压pc，驱替压力p1，p2，
…
pn、对应的驱替时间t1，t2，
…
tn，n为驱替压力点数；驱替压力和围压的压力值分别由第一压力传感器5和第二压力传感器6监测获取。
[0045]
本实施例中的岩心长度3.136cm，孔隙度5.5％，渗透率0.11md，驱替压力依次为0.2、0.5、1、2、3、8mpa，围压依次为5.2、5.5、6、7、8、13mpa，驱替时间30min。
[0046]
s200、对岩心进行饱和水，利用核磁共振测试岩心饱和水后的核磁t2谱。
[0047]
s300、将岩心放入岩心夹持器1，并按图1所示气驱水装置实验图连接好各装置，利用围压泵2给岩心加围压至pc；调节调压阀4使得驱替压力为p1，由高压气源3提供气体和驱替动力进行气驱，驱替时间t1，结束本轮驱替，将围压降至大气压状态，取出岩心，利用核磁共振仪测试岩心驱后t2谱。
[0048]
s400、改变驱替压力，重复步s300，直至完第一步设计确定所有驱替压力对应的驱替过程和驱后核磁t2谱测试，结果如图2所示，图例中
△
p为驱替压力，结束岩心气、水相对渗透率驱替-核磁联测实验。
[0049]
s500、根据测试得到饱和水后、各轮次驱替后核磁t2谱曲线(图2)，利用公式(1)、公式(2)、和公式(3)分别计算各轮次驱替后岩心的含水饱和度(图3)、水相相对渗透率和气相相对渗透率；进而绘制岩心驱替-核磁气水相对渗透率曲线，如图4所示，给出了不同含水饱和度下气相相对渗透率、水相相对渗透率和气水两相渗流区间，可用于气藏工程计算。
[0050]
如图4所示，本发明相对渗透率计算新方法采用新推导的积分公式(2)和公式(3)计算，计算结果稳定性好，曲线光滑，规律性强，后期基本无需校正。实现了岩心气、水相渗曲线标准化、精确化测量目的。
[0051]
所述第k次驱替后岩心含水饱和度通过公式(1)计算得到：
[0052][0053]
其中，
[0054]
式中：s
w,k
为第k次驱替后岩心含水饱和度，％；mk为第k次驱替后岩心累计核磁信号强度；m0为含水饱和度100％状态时的岩心累计核磁信号强度，无量纲；n为核磁t2谱曲线节点数目(不同核磁设备节点数不一样，例如本实施例所用核磁设备核磁t2谱曲线节点数为64)；j为核磁t2谱曲线节点值；β
k,j
为第k次驱替后第j个节点核磁幅度值，无量纲，初始100％含水饱和度状态时k＝0。
[0055]
所述第k次驱替后岩心水相相对渗透率通过公式(2)计算得到：
[0056][0057]
式中：k
rw
(s
w,k
)为第k次驱替后岩心水相相对渗透率，无量纲；t
j-核磁曲线第k个节点对应的弛豫时间，ms，图2横坐标值。
[0058]
所述第k次驱替后岩心气相相对渗透率通过公式(3)计算得到：
[0059][0060]
式中：k
rg
(s
w,k
)为第k次驱替后岩心气相相对渗透率，无量纲。
[0061]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。