一种计算页岩气储层润湿角的方法技术

公开了一种计算页岩气储层润湿角的方法。该方法包括以下步骤：1)进行页岩气储层岩心收集并制备样品；2)测量所述样品的接触角θw；3)测量所述样品的自吸油量与自吸水量的比值I；4)基于步骤2)和步骤3)的数据进行回归分析确定润湿角的计算模型θ＝c*I+d(1)，其中c和d为常数；5)将步骤4)计算得到的润湿角与实际测得的润湿角进行比较，如果相对误差大于设定值，则重复执行步骤1)‑4)；如果相对误差小于设定值，则使用步骤4)确定的计算模型对页岩气储层润湿角进行计算。本发明专利技术提供了一种操作简单、迅速评价页岩润湿角的方法，有效解决了常规方法难以评价页岩气储层润湿性的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种计算页岩气储层润湿角的方法
本专利技术涉及页岩气勘探领域，更具体地，涉及一种计算页岩气储层润湿角的方法。
技术介绍
润湿性是描述页岩气储层特征的重要岩石物理参数，是指当岩石孔隙中存在两种非混相流体时，其中某一相流体相对于另一相流体对于岩石孔隙表面具有更强的亲和力或铺展性，对毛细管力、相对渗透率、剩余油气饱和度等有重要影响。另外，润湿性对页岩地层井壁稳定及钻井液优选同样有重要影响。通常，页岩气储层岩石无机矿物表面表现为水润湿，而有机质表面表现为油润湿。因此，相对于常规储层而言，页岩气储层中有机质的存在增加了页岩气储层孔隙表面润湿性的复杂性。目前对于常规储层评价润湿性的常用方法有：润湿角法(接触角法)、Amott法(自吸驱替法)、USBM法(离心法/毛管压力比面积法)、相对渗透率曲线法及核磁共振法等。其中，Amott法、USBM法、相对渗透率曲线均是测定自发(强制)吸水量和自发(强制)吸油量确定页岩的润湿性指数。这些实验要求储层具有较好的孔隙结构及渗透率。接触角法可以运用于页岩气储层润湿性的评价中，但是对实验操作要求较高，难以大规模的推广应用。核磁共振(NMR)技术具有操作简单、迅速、对样品无损、实验结果可靠、重复性高等优点。但是缺乏针对页岩润湿性的评价模型与方法。Amott法(SY/T5153--2007)：在毛管压力作用下，润湿流体具有自发吸入岩石孔隙中并排驱其中非润湿流体的特性。通过测量并比较油藏岩石在残余油状态(或束缚水状态)下，毛细管自吸油(或自吸水)的数量和水驱替排油量(或油驱替排水量)，可以判别油藏岩石对油(水)的润湿性。Amott法包括油驱、自吸水排油、水驱、自吸油排水、二次油驱等实验步骤。然而，该种方法对岩心的孔隙结构及渗透性要求较高。然而，由于页岩气储层纳米级别的孔隙结构导致储层渗透性极差，页岩中流体的驱替困难，限制了Amott法在润湿性测量中的应用。USBM法(SY/T5153--2007)：当储层岩石内部的润湿相和非润湿相在离心力作用下发生驱替置换时，润湿相驱替置换非润湿相所作的功要比非润湿相驱替置换润湿相所作的功小。驱替所作的功是相应过程离心毛管压力曲线同饱和度坐标轴所围的面积。USBM法是通过比较同一块岩心油驱水和水驱油两个过程所得到的离心毛管压力曲线所围面积的大小判断该储层岩石的润湿性，即用油驱水和水驱油的离心毛管压力曲线所围面积之比的对数来表示储层岩石的润湿性。该种方法与Amott法相似，因页岩气储层渗透性极差，离心油驱水或者水驱油困难，限制了该法的应用。相对渗透率曲线法：储层岩石的润湿性影响着油水在岩石孔隙空间中的微观分布，是油水相对渗透率的主要影响因素。同一含水饱和度下，水湿岩石的水相相对渗透率要比油湿岩石的水相相对渗透率低；随着油湿性的增加，水相相对渗透率Krw增加，而油相相对渗透率Kro则下降。不同润湿性岩石的相对渗透率曲线有其特有的形态和特征值。因此，可利用储层岩石的相对渗透率曲线判断储层岩石的润湿性。该种方法相对渗透率曲线法利用非稳态恒压油水相对渗透率测定法测定的相对渗透率实验数据、实验曲线判断储层岩石的润湿性。根据相对渗透率曲线获得储层岩石的束缚水饱和度Swi、两相相对渗透率交点处的含水饱和度Sw(Krw＝Kro)和残余油饱和度下水相相对渗透率与束缚水饱和度下油相相对渗透率的比值Krw(Sor)Kro(Swc)，并用这些参数判断储层岩石的润湿性。然而，由于页岩气储层极差的渗透性，相对渗透率曲线难以获得，限制了该法在判断润湿性中的应用。润湿角法(SY/T5153--2007)：接触角大小与固体的润湿性有关，因此测量油—水—岩石系统的接触角可了解储层岩石的润湿性。接触角法是一种直接测量方法，在实验中选用典型的矿物模拟储层岩石，油样和水样尽量选用直接取自油层的新鲜样品，若无新鲜样品也可用模拟油和模拟地层水作为油样和水样。接触角法确定储层润湿性的优点在于原理简单，结果直观。但此方法也存在缺点：①对测量要求较高，即测量时要求矿物表面要求十分光滑、干净、不受污染，且操作时间长；②用单一矿物来代表储层岩石进行测量，不是直接测量储层岩石的润湿接触角，所测的接触角与储层岩石的接触角会有一定的出入；③由于页岩气储层中有机质与无机矿物分布的分均匀性，利用该种方法测量页岩接触角时，测量结果与被测岩石几何形态或测试位置密切相关。核磁共振(NMR)技术具有操作简单、迅速、对样品无损、实验结果可靠、重复性高等优点。利用核磁共振研究润湿性的研究始于1956年，Brown(1956)发现水润湿岩石T1弛豫时间小于油润湿岩石T1时间，即多孔介质中流体弛豫时间小于其自由状态体弛豫时间的现象，为核磁共振技术应用于科学技术和工业领域奠定了理论基础。Howard等人(1958)年，利用Amott指数研究了白垩岩的润湿性，并建立了基于核磁共振预测储层润湿指数的模型。Guan(2003)研究测量了不同润湿性砂岩Amott指数，建立了核磁T2谱特征参数与Amott指数之间的关系，得到了预测砂岩Amott指数的模型。同时，他的研究结果给出了室内岩心核磁共振实验评价储层润湿性的较为精确的定量方法，其仅通过饱和油与残余油2个状态的核磁共振弛豫谱就可以给出较为精确的润湿性评价结果。Al-Mahrooqi(2005)等使用核磁共振技术研究了渗透率相对较低的露头砂岩不同温度和压力条件下的老化过程中孔隙流体微观分布的变化规律及其所反映的岩石润湿性的动态变化过程。研究发现，岩心高温老化过程中T2弛豫时间较短的核磁信号变化幅度较小，而T2弛豫时间较长的核磁信号变化较为明显，认为老化过程中岩石润湿性变化主要发生在较大孔隙中。根据核磁共振T2谱计算的T2几何均值能够较好地反映岩石润湿性动态变化过程。Looyestijin(2006)假设碳酸盐岩储层饱和度与润湿性是孔径的函数，建立了基于核磁T2谱评价储层岩石润湿性的正演模型。Johannesen(2007)等对中、高孔低渗的石灰岩不同润湿性状态的核磁共振弛豫谱特征进行了对比研究，提出将饱和油状态核磁共振弛豫谱右峰峰值对应的弛豫时间作为储层岩石润湿性的评价参数。Odusina(2011)等通过页岩自吸油、水的核磁T2谱特征，定性比较了EagleFrodshale、Barnettshale、Floydshale、以及Woodfordshale润湿性的差异。整体而言，现有核磁共振方法评价润湿性可以总结为：①根据岩心含不同流体状态核磁谱(T1、T2)的差异，定性判断岩心的相对润湿性；②提取谱特征参数，如T2几何均值，建立谱特征参数与Amott指数的关系，进而评价润湿性。然而，这些研究根据谱特征的差异判别润湿性，人为性较大，需要得到定量的判断关系式；然而，由于页岩气储层Amott润湿指数无法获得，也就无法建立谱特征参数与Amott指数的关系式，进而判别润湿性的方法。因此，有必要提出一种确定页岩气储层润湿性的方法。公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
针对常规Amott法、USBM法、相对渗透率曲线法无法确定页岩气储层润湿性，核磁共振法缺乏针对页岩润湿性评本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算页岩气储层润湿角的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)进行页岩气储层岩心收集并制备样品；2)测量所述样品的接触角θw；3)测量所述样品的自吸油量与自吸水量的比值I；4)基于步骤2)和步骤3)的数据进行回归分析确定润湿角的计算模型θ＝c*I+d(1)，其中c和d为常数；5)将步骤4)计算得到的润湿角与实际测得的润湿角进行比较，如果相对误差大于设定值，则重复执行步骤1)‑4)；如果相对误差小于设定值，则使用步骤4)确定的计算模型对页岩气储层润湿角进行计算。

【技术特征摘要】
1.一种计算页岩气储层润湿角的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)进行页岩气储层岩心收集并制备样品；2)测量所述样品的接触角θw；3)测量所述样品的自吸油量与自吸水量的比值I；4)基于步骤2)和步骤3)的数据进行回归分析确定润湿角的计算模型θ＝c*I+d(1)，其中c和d为常数；5)将步骤4)计算得到的润湿角与实际测得的润湿角进行比较，如果相对误差大于设定值，则重复执行步骤1)-4)；如果相对误差小于设定值，则使用步骤4)确定的计算模型对页岩气储层润湿角进行计算。2.根据权利要求1所述的计算页岩气储层润湿角的方法，其特征在于，通过以下步骤制备所述样品：将所收集的页岩气储层岩心粉碎为至少200目，并在100℃下烘干至恒重，在50MPa压强下压制成具有光滑平面的圆柱体。3.根据权利要求1所述的计算页岩气储层润湿角的方法，其特征在于，通过以下步骤测量所述样品的接触角θw：在恒湿室内，在所述样品上滴落蒸馏水水滴，基于所拍摄的蒸馏水水滴的高度h和底面半径a，通过以下公式求取接触角θw：θw＝2tan-1(h/a)(2)。4.根据权利要求3所述的计算页岩气储层润湿角的方法，其特征在于，所述蒸馏水水滴的质量小于4mg。5.根据权利要求2所述的计算页岩气储层润湿角的方法，其特征在于，通过以下步骤测量所述样品的自吸油量与自吸水量的比值I：3.1)从同一块样品制备出平行样...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，王亮，武清钊，路菁，金武军，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11