一种不规则形状疏松岩样气体渗透率测试方法

技术领域

本发明涉及石油行业的岩心分析技术领域，尤其涉及一种气藏天然不规则形状疏松砂岩岩样的气体渗透率测试方法。

背景技术

疏松砂岩作为我国油气储层的重要类型，在油气能源领域占有重要地位，疏松砂岩气藏也是地质学家研究的主要对象。特别是近期，伴随着松辽盆地天然气藏勘探开发持续深入，部分储层的天然岩心十分疏松，井下取上来的岩心形状极不规则，形状各异，且极易破碎，采用传统方法难以获得像气体渗透率等基础参数，为气田的储量计算和产能评估带来极大不便。

岩心分析是储层评价的基础，从实验室研究看，岩心分析主要包括物性分析、含油饱和度分析、相渗实验分析等，因此岩心分析结果不仅是有利储层优选的重要依据，而且关系到油气资源评价，因此受到普遍关注。

目前，岩心分析要求样品具有规则的形状，按照石油天然气行业标准GB/T29172-2012，一般多为直径为2.54cm或者3.8cm的小圆柱且端面平整。目前测量疏松砂岩一般很难取到完整的柱状岩心，因而有采用岩心砂的方法进行测试，其只能获得近似的实验结果；或采用将砂岩粉碎，选择合适的比例再用胶粘剂粘接进行测试；或利用滤纸将疏松的规则的柱状岩心用滤纸包装好再洗油。该种方法由于疏松砂岩的胶结物少，导致储层比较疏松，极易发生掉粒、破裂等问题，导致直径为2.5cm或3.8cm的柱塞样品无法制备。

因此如何测量这种不规则形状疏松气藏砂岩岩心的气体渗透率等参数成为岩心分析和储层评价的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不规则形状疏松岩样气体渗透率测试方法，其可以高效的测定气藏不规则形状疏松砂岩的气体渗透率，操作简便实用，误差小，为类似储层的评价提供了基础参数。

为了实现上述目的，本发明提供一种不规则形状疏松岩样气体渗透率测试方法，其包括如下步骤：

（1）从不规则疏松岩样上选取岩心；

（2）去除所选取岩心的水分；

（3）将去除水分的岩心定型并进行表面强度加固；

（4）在岩心表面两水平相对的部位密封加装带有通孔的堵头；

（5）制作上端敞口的浇铸模具，将步骤（4）的带有堵头的岩心置于浇铸模具内腔，将两个堵头的另一端分别连接气管，使两个气管的另一端均伸出模具；

（6）用泡沫浇铸模具内腔，待泡沫固化后即成完整的岩心；

（7）对步骤（6）制得的完整岩心进行气体渗透率参数的测量；

（8）确定气体渗透率和相关参数。

优选地，所述步骤（1）中选取的岩心位于疏松岩样上渗透率均衡的部位，如果岩样的渗透率及长度都满足研究要求，则直接选用岩样为岩心，如果岩样渗透率及长度不满足研究要求，沿垂直于岩样的轴向部位截取满足渗透率要求及长度要求的岩样为岩心。

优选地，所述步骤（2）采用将岩心放于恒温箱中烘干的方式去除岩心中的水分。

优选地，所述步骤（3）的具体操作为：将待测的岩心放在表面带有筛孔的金属篮子后一同放入熔化的第一石蜡中，待浸泡预定时间后取出，得到表面具有第一石蜡层的定型岩心。

优选地，在所述第一石蜡熔化状态下放入玻璃纤维丝，使岩心在从熔化的第一石蜡取出后，固化形成具有玻璃纤维丝的第一石蜡层。

优选地，所述第一石蜡采用52号固体石蜡，所述岩心在熔化的第一石蜡中浸泡25-30秒。

优选地，所述步骤（4）在所述第一石蜡层蜡封的岩心表面沿与轴线垂直的两个呈水平相对的部位分别刮开部分第一石蜡，至露出岩心表面，使露出的两个岩心表面的形状与两个堵头一端的形状相对应，之后用熔化的第二石蜡将两个堵头粘接于露出的岩心表面上。

优选地，所述第二石蜡采用半精炼的64号石蜡。

优选地，所述浇铸模具为上端敞口的盒状，蜡封的所述岩心设置于所述模具内腔，所述模具的各内腔壁距离岩心外表面的距离均为80-100mm，两个所述堵头的另一端分别延伸出模具外面。

优选地，所述岩心通过支架支撑于所述模具的内腔底面，且保证所述岩心的底面与所述模具的内腔底面的距离为80-100mm。

优选地，所述步骤（6）浇铸的发泡液体由模具内腔底部向上加注至模具内腔上部，待泡沫固化后即成完整的处理后岩心。

优选地，所述步骤（7）中气体渗透率是根据国标非稳态方法进行测量，其公式为：

采用上述方案后，本发明不规则形状疏松岩样气体渗透率测试方法解决了目前不能对不规则形状疏松岩样进行岩心分析的问题，其测试方法独特，易操作，简便实用，误差小，并可准确获得如气体渗透率等基础参数，为气田的储量计算和产能评估带来极大方便，为类似储层的评价提供了基础参数。

附图说明

图1为本发明不规则形状疏松岩样气体渗透率测试方法流程图；

图2为本发明测试方法实施例所用岩样的结构示意图；

图3为本发明测试方法实施例所选取的岩心立体结构示意图；

图4为本发明测试方法实施例的岩心连接堵头的结构示意图；

图5为本发明测试方法实施例的岩心放置于浇铸模具内的结构示意图；

图6为本发明测试方法实施例的岩心浇铸后的结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图所示实施方式阐述本发明。此次公开的实施方式可以认为在所有方面均为例示，不具限制性。本发明的范围不受以下实施方式的说明所限，仅由权利要求书的范围所示，而且包括与权利要求范围具有同样意思及权利要求范围内的所有变形。

下面结合具体实施例阐述本发明不规则形状疏松岩样气体渗透率测试方法。

结合图1所示，本发明不规则形状疏松岩样气体渗透率测试方法包括如下步骤：

S101、从不规则疏松岩样上选取岩心：从岩样上选取代表性强的岩心段做为岩心，所谓代表性强即选取的岩心位于岩样的渗透率均衡（适中）的部位，其渗透率既不是太高也不是太低的部位，如果岩样整体的渗透率适中且长度也满足研究要求，则岩样可直接做为岩心使用，如果岩样的渗透率分布不均衡且长度也不满足研究要求，可沿垂直于岩样的轴向部位截取满足渗透率要求及长度要求的岩心段做为岩心，本实施例从岩样上截取长度为4-5cm具有代表性的岩心。

S102、去除所选取岩心的水分：一般气藏岩样都含有一定量的水分，本实施例将岩心放于恒温箱中烘干，具体采用50-60℃的温度烘干岩心中的水分，以确保测量渗透率时的数据准确性。

S103、将去除水分的岩心定型并进行表面抗强度加固：具体操作为：将上述步骤S102去除水分的岩心1（参考图2、图3）放在表面带有筛孔的金属篮子，之后将金属篮子连同岩心1一同放入内部置有玻璃纤维丝的熔化的第一石蜡中浸泡预定时间取出，具体操作为：取一个容器里面加入第一石蜡，本实施例容器采用5L的不锈钢盆，第一石蜡采用52号固体石蜡，将盆放于电炉上加热，使第一石蜡熔化，然后将岩心1同金属篮子一同放入熔化的第一石蜡溶液中25-30秒，这期间在熔化的石蜡溶液中加入直径为50μm左右、长度为3-5mm的玻璃纤维丝，参考图4所示，取出后的岩心1表面具有混有玻璃纤维丝的第一石蜡层2，玻璃纤维丝可以作为筋脉进一步强化岩心1表面的强度，这样就使疏松的岩心1固定成具有一定强度的形状，表面具有第一石蜡层2的岩心1比裸露的岩心抗冲击的强度提高了，下述表1中给出了岩心1在熔化的第一石蜡溶液中的浸泡时间及第一石蜡浸入岩心1深度的数据。结果表明岩心1在第一石蜡溶液中浸泡30秒，第一石蜡浸入岩心1表面的深度为1.56mm，满足岩心表面强度要求，将该岩心置于一个标定体积的装有水的容器中，根据排出的水量并减去岩心1表面的第一石蜡层2的厚度，可计算得到该岩心体积V。

表1

S104、参考图4所示，在岩心表面两水平相对的部位密封加装带有通孔的堵头：具体操作为：在第一石蜡层2蜡封的岩心1外侧面沿与轴线垂直的两个呈水平相对的部位分别刮开尺寸为20mm×40mm的第一石蜡层，至露出岩心1表面，同时裸露出岩心孔隙，露出的两个岩心1表面形状与两个堵头3一端的形状相对应，即本实施例堵头3采用由有机玻璃材料制成的横截面为20mm×40mm的长方体形堵头3，在该堵头3的一端固定140目直径为20mm×40mm的不锈钢筛网，再将堵头3的该端贴在裸露的岩心表面上，用熔化的第二石蜡涂于堵头3与岩心1之间的一圈进行密封，使两个堵头3密封固定于刮开第一石蜡层的岩心1表面上，该第二石蜡采用高熔点的半精炼的64号石蜡，如此便完成了加装堵头，再在堵头3的另一端螺接金属抽空嘴4。

S105、制作上端敞口的浇铸模具，参考图5所示，该模具5为上端敞口的盒状，本实施例该模具5是由木板制成的上端敞口的长方体形，该模具尺寸为：模具5的各内腔壁距离蜡封的岩心外表面距离均为80-100mm，岩心1通过两个支架6支撑于模具5的内腔底面，保证了岩心1的底面与模具5的内腔底壁的距离为80-100mm。两个支架6将岩心托起，便于后序的泡沫浇筑到岩心底部。两个堵头3上的抽空嘴4上分别通过胶管与两个气管7的一端连通，两个气管7的另一端均延伸出模具5的外面，这样可以避免浇筑时堵塞气管7。

S106、用泡沫浇铸模具5的内腔，待泡沫固化后即成完整的岩心：具体操作为：将聚氨酯发泡机和发泡剂准备好，启动发泡机，将发泡机出泡沫嘴伸到岩心底部，浇铸的发泡液体由模具5的内腔底部向上加注至模具4的内腔上部，待泡沫固化后即成完整的处理后岩心8（见图6所示）。

S107、对步骤S106制得的完整岩心进行气体渗透率参数的测量：具体测量为：采用国标GB/T29172-2012方法对上述完整的处理后岩心8进行气体流量测量，测量压力小于0.1MPa，避免压力大使泡沫密封破裂，测量要记录大气压、入口端气体压力、出口端气体压力、气体流量和气体粘度的测量结果，再根据步骤S103段尾描述的用岩心排出置于定量容器中的水量可算出岩心1的体积V、再测量出岩心1的轴向长度L，带入圆柱体（近似）体积公式：V=πr

S108、确定气体渗透率和相关参数：将步骤S107测量的各参数数据结果带入公式：

上述测量完气体渗透率的岩心如果不再做其它试验，可整体放入恒温箱，将岩心加温至60-70℃并恒温30-40分钟，待岩心1表面的第二石蜡及第一石蜡层均熔化后，可以剖开泡沫，取出岩心。

实施例

在同一块岩样上选取两个岩心，一个是规则形状的圆柱体，另一个是不规则形状的横截面为半圆形的半圆柱体岩样，以下为对该同一岩样上的两个不同形状的岩心进行渗透率测量：

1、从规则形状的圆柱体岩心上再选取一块岩心，将该选取的岩心手工研磨成直径25mm、长度50mm的形状规则的圆柱体形岩心，将快速环氧树脂胶和固化剂按比例混合均匀后，快速将市售的直径为25mm圆形不锈钢岩心盖粘接于磨制好的岩心端面，使岩心端面四周和岩心盖四周粘在一起，不留缝隙。待环氧树脂固化后，再用快速环氧树脂和固化剂混合液涂抹岩心裸露的部分，直至全部涂封好，经0.1MPa压力试压不漏即可，完成相对规则的岩心的制备，将该经环氧树脂涂封的岩心接入气体渗透率测试流程，测量气体渗透率。结果见表2的岩心号T-01。

表2规则形状岩心与不规则形状岩心测试气体渗透率对照表

2、从不规则形状的半圆柱形岩心按着上面测试方法的步骤先从中间劈开选取一块气藏岩心，截成长度50mm，之后采用上述步骤S102-S108，在步骤S107、S108中接入气体渗透率的测试流程，测量气体渗透率，按照国标GB/T29172-2012计算方法计算气体渗透率，计算结果见表2的岩心号T-02。

实验结果证明：形状不规则岩心的气体渗透率与规则形状岩心的气体渗透率之间的渗透率误差为4.2%，基本满足行业允许的小于5%的需求。

测完渗透率的岩心可以通过加温去除表面的石蜡层，再用于作其它方面的相关分析。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的实施例方法、结构，及在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。