现场快速岩心分析技术及其在北部湾油田的应用

张贵斌，刘海涅，申小虎

(中海油田服务股份有限公司 北京 101149)

·仪器设备与应用·

现场快速岩心分析技术及其在北部湾油田的应用

张贵斌，刘海涅，申小虎

(中海油田服务股份有限公司 北京 101149)

孔隙度、渗透率参数是理解一个油藏如何产油的重要依据，是最重要的储集层评价参数。常规岩心分析测试耗资高，且有一两个月的较长测试周期，不能满足储层评价及时性要求。针对这些问题，建立了现场快速岩心分析技术，该技术所用设备结构简单、方便运输、测定速度快，设备重复性与稳定性符合行业标准，与实验室对比准确度较高。通过岩石物理现场快速测量分析，快速获取岩心的孔渗参数，对于复杂储层、复杂岩性、高温高压等疑难层的认识有极大帮助，并为现场决策、后续测试作业提供可靠的依据。

岩心分析；孔隙度；渗透率；北部湾油田

0 引 言

在油气田勘探开发中，最直接获取地层物性信息的来源包括取心和取样两项技术。针对地层流体样品，通过多年的发展，已经建立了原油高压物性分析和水分析两项特色技术，在现场作业中发挥了重要作用[1-3]。对于现场采集的岩心样品，常规岩心分析技术需要较长测试周期，无法为现场快速决策提供及时性的指导作用[3-5]。针对这些问题，建立了现场快速岩心分析技术，该技术通过岩石物理现场快速测量分析，快速获取岩心的孔渗参数，对于复杂储层、复杂岩性、高温高压等疑难层的认识有极大帮助，并为现场决策、后续测试作业提供可靠的依据。

1 仪器原理

1.1 孔隙度分析原理

孔隙度定义为物质的孔隙空间体积与其总体积之比，是油层岩石的固有性质，是评价油藏储存能力的重要参数[6]。岩心总体积使用游标卡尺测量法，测量岩样长度和直径，卡尺最小分度值0.02 mm，测量不同的5处，求取平均值。岩心的空隙体积根据波义尔定律单室法，直接测量空隙体积，在一定的压力P1下，使一定体积V标的气体向岩心夹持器膨胀，测定平衡后的压力P2，该压力值取决于岩心空隙体积V空隙、标准室体积V标和岩心夹持器空白体积V空白，由最终平衡压力按波义尔定律可以测得岩石样品的孔隙体积。根据岩样总体积求出岩心孔隙度。

即：P1×V标=P2×(V空白+V标+V孔隙)

V孔隙=P1×V标/P2-V空白-V标

1.2 渗透率分析原理

渗透率是多孔介质的一种性质，是允许流体通过能力的度量，测量岩石流体传输能力的关键参数[6]。多孔岩石或地层的渗透率测定就是测定流体通过该特定材料的能力。当液体测定渗透率时，可认为液体是不可压缩的，液体体积流量Q在岩心任意横截面积是定值。但是气体的体积随压力和温度的变化是非常明显的，是可以压缩的。气体测定的渗透率时，使用的是达西定律的微分方程。

式中，K为气体渗透率，10-3μm2；A为岩样横截面积，cm2；L为岩样长度，cm；P1、P2为岩样入口及出口压力，MPa；P0为大气压力，0.1MPa；μ为气体的粘度，MPa·s；Q0为大气压力下的流量。

2 仪器设备

现场快速岩心分析仪器由岩心孔渗分析仪、超声波洗油仪和端面切磨机组成，该仪器根据GB/T 23804—2009《岩心常规分析仪器通用技术条件》标准设计，其结构简单、方便运输、测定速度快，满足现场作业要求。

2.1 岩心孔渗分析仪

岩心孔渗分析仪主要由渗透率测试系统、孔隙度测试系统、相应的数据采集系统以及控制机箱面板等部分组成。渗透率测试系统：渗透率测试系统主要由气瓶减压阀、定值器、岩心夹持器、压力传感器、电磁阀、流量调节阀、流量计以及管件等部件组成；孔隙度测试系统：孔隙度测试系统主要由标准室、压力传感器、夹持器以及管阀件等组成；数据采集系统：渗透率测试及孔隙度测试数据采集系统可用于采集压力、流量差压等数值，由计算机处理与渗透率、孔隙度相关的数据并生成相应报表，如图1所示。

图1 岩心孔渗联测示意图

2.2 超声波洗油仪

超声波岩心自动洗油仪由溶剂罐、岩心罐、冷凝器、液位显示装置、超声波控制系统、电器控制系统、支架及控制部分组成，如图2所示。将样品放入岩心室中，将溶解原油能力较强的有机溶剂加入溶剂室，并加热到其沸点蒸发，蒸气上升进入冷凝室，蒸气遇冷凝结，滴入集液室中，这时进液电磁阀为常开，出液电磁阀为常闭。所以集液室中的液体直接流入岩心室，浸泡岩心，当岩心室的液体浸满岩心室，这时超声波发生器发出超声波对岩心进行振动洗油，使油溶出以达到除油目的。使溶有原油的溶剂回流到溶剂室中，继续加热蒸发，这样循环洗，直到把岩心中的原油清洗干净为止。

图2 超声波洗油仪流程图

2.3 岩心端面切磨机

岩心端面切磨机主要由电机、刀片、砂轮、底板及切磨夹具组成。是岩心前处理设备，主要用于切割25 mm、38 mm不同规格的圆状岩心，操作简单、方便快捷。可用于实验室内切割冷冻的松散岩样端面和普通非松散岩样端面的切割，为相关实验提供岩心准备。

3 仪器的重复性和稳定性

相同实验条件下，对同一样品进行三次以上测试，利用测得的数据来验证仪器的稳定性和重复性，结果见表1和表2。孔隙度重复测定三次，空隙体积误差小于0.1 cm3，绝对误差一般小于0.2 pu，符合SY/T 5336—2006《岩心分析方法》对波义尔定律单室法孔隙度精度的要求。渗透率重复测定三次，三次渗透率相对误差低于2%，符合SY/T 5336—2006《岩心分析方法》对气体稳态流法渗透率精度的要求[7]。

表1 孔隙度的重复性和稳定性

表2 渗透率的重复性和稳定性

4 仪器准确性对比

对比分析样品的选择原则：选取高中低孔渗，使样品覆盖面较大。本次共分析北部湾涠洲油田三口井51个样品，孔隙度范围为8.02～24.7 pu，渗透率范围为0.019 6～1 240 mD。

本仪器分析结果与经认可的某实验室分析结果对比表明，该设备准确性高，大部分岩心样品分析误差较小，少部分存在一定误差。孔隙度绝对误差集中在±1个孔隙度单位，孔隙度相对误差集中在±5%，如图3所示。渗透率绝对误差集中于±5 mD，渗透率相对误差集中于±10%，如图4所示。经过大量测量经验分析认为，孔隙度误差原因包括岩样不规整、岩样存放时间过久；渗透率误差原因包括渗透率绝对值太小、岩心非标准圆柱形。

图3 孔隙度对比情况

图4 渗透率对比情况

5 应用实例

南海西部公司北部湾地区某井在3 135～3 145 m井段，岩屑录井有较好的油气显示，气测录井烃组分全，常规测井曲线显示该层孔渗较高，综合解释为油层，如图5所示。该油层测压作业9个点，压力恢复曲线异常，均为干点，在3 141.70 m进行取样作业，泵抽150 min，取得样品150 mL。利用现场快速水分析技术[1-3]对样品进行分析，结果显示样品为泥浆滤液，泵抽流度为0.08 mD，与常规测井解释矛盾，为落实该层物性特征，对取心样品进行现场快速岩心孔渗分析。经分析3 138.2 m岩心孔隙度12.62 pu、渗透率为0.08 mD、视密度为2.293 1 g/cm3、骨架密度为2.624 21 g/cm3；3 141.9 m岩心孔隙度14.24 pu，渗透率为0.10 mD、视密度为2.293 1 g/cm3、骨架密度为2.624 73 g/cm3。岩心分析结果确认该层为中孔超低渗地层，为干层。现场快速岩心孔渗分析为储层评价及后续决策提供了依据，节约了测试费用。

图5 北部湾某井测井曲线综合图

6 结 论

1)现场岩心快速分析仪器根据行业标准设计，其结构简单、方便运输、测定速度快，满足现场作业要求。

2)仪器的稳定性与重复性符合行业标准要求。通过与某实验室常规岩心分析方法对比，孔隙度相对误差约±5%，渗透率相对误差约±10%，准确性较高。

3)现场岩心快速分析可以快速提供储层物性信息，为储层评价和后续测试作业提供可靠依据。

[1] 刘海涅，杨玉卿，郭书生，等．现场水分析技术及其在东方气田高温高压气井中的应用[J]．中国海上油气,2014,26(1):69-73．

[2] 刘树巩，刘海波，刘海涅，等．海上油田油藏流体高压物性参数现场测定系统研究与应用[J]．中国海上油气，2011,23(2)：104-106．

[3] 刘海涅，杨玉卿，刘海波，等. 一种定量判别储层流体性质的新方法[J]．长江大学学报(自科版)，2015, 12 (26):26-30．

[4] 郑新卫，刘新华，马天游，等．全直径岩心孔渗分析技术[J]．录井工程，2013，24(2)：27-30．

[5] 陈永生．油田非均质对策论[M]．北京：石油工业出版社，1993．

[6] 张厚福．石油地质学[M]．北京：石油工业出版社，1999．

[7] 国家发展和改革委员会．岩心分析方法：SY/T 5336-2006[s]．北京：中国标准出版社，2006．

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《石油管材与仪器》编辑部

On-site Quick Analysis of Core and Its Application in Beibu Gulf Oilfield

ZHANG Guibin， LIU Hainie， SHEN Xiaohu

(ChinaOilfieldServicesLimited,Beijing101149，China)

The porosity and permeability are important basis for understanding how to produce in an oil reservoir, and also are the most important reservoir evaluation parameters. The cost of the conventional core analysis is high, and the test cycle lasts two months. So the conventional core analysis can’t meet the timeliness requirement of reservoir evaluation. The on-site quick analysis of core technology can solve these problems. The equipments required by this technology are simple, easy to transport, fast to measure, which can meet repeatability and stability industry standards with high accuracy compared with the laboratory tests. The on-site quick analysis of core technology can measure petrophysical parameters quickly including porosity and permeability, which can provide a reliable basis for on-site decision-making and follow-up testing operations for the complex reservoirs, the complex rock, the layer with high temperature and pressure, and other difficult layer.

core analysis; porosity; permeability; Beibu culf oilfield

张贵斌，男，1978年生，工程师，2005年毕业于石油大学(北京)石油地质专业，获硕士学位，主要从事测井资料综合解释评价工作。E-mail：zhanggb4@cosl.com.cn

TE51

A

2096-0077(2017)03-0074-04

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.03.016

2017-02-15 编辑：屈忆欣)