第二章 岩石物性分析方法1

Chapter 2
1.5 岩样中油和盐的清洗方法（Core Cleaning）
(2)离心清洗法： 速度快 (3) 二氧化碳、溶剂加压清洗法
--清洗致密岩心的有效方法
原理及步骤：
把CO2气压入装有干净甲苯(或其它溶剂)及待洗岩样 的岩心室，然后逐渐加压，使溶有 CO2的甲苯进入岩 心，当压力加到6.9MPa(1000psi)时突然降压, CO2和 甲苯溢出岩心,并带出溶解的原油,如此反复，最后排 到废液筒中。再压入干净溶剂，重复上述步骤，直至 洗净岩心中的原油。
2
第二章 储层岩石物性参数的确定 及应用
研究内容
第一节 取心及分析方法 第二节 常规岩心分析
第三节 特殊岩心分析
第二节常规岩心分析
Chapter 2
岩心分析研究内容
2.1 岩心中流体饱和度 2.2 岩石渗透率 2.3 岩石孔隙度 2.4 岩石压缩系数 2.5 岩石比面及药剂在岩石壁面的吸附 2.6 岩石粒度组成 2.7 岩石中的粘土矿物及储层敏感性分析
1 MPa
Pf
Pf
Pi
Pi
Ps Ps
Cf = (1 ~ 2) ×10−4 1 MPa
•岩石的孔隙压缩系数Cp：
Cp
=
1 Vp
⎜⎜⎝⎛
∂Vp ∂P
⎟⎟⎠⎞T
C
p＝
1 φVf
⋅ ∂Vp ∂P
= Cf φ
第二节常规岩心分析
Chapter 2
2)岩石压缩系数的应用
•确定油藏的综合弹性压缩系数C：
C指单位体积油藏岩石，当压力降低一个1MPa
将干燥岩心放入岩心夹持器，200psi的围压下用氮气测定 岩石的孔隙体积；然后用盐水饱和岩心，放入夹持器；保持 岩石中流体的压力不变，逐渐增加上覆压力，测定稳定时排 出的流体的体积及上覆压力。
Pf ≈ (1.0 psi / ft) × (油藏深度，ft)
油藏压力一般为静水柱 压力
第二节常规岩心分析
Cp
第一节 分析方法
Chapter 2
1.6 Core Analysis(岩心分析方法)
Methods: the measurements can be divided into two parts;
(1)Routine measurements(常规岩心分析)： which cover fluid saturations, porosity and
A recent innovation has been the true triaxial cell (Figure 5.3d).
Chapter 2
第二节常规岩心分析
Probe permeameter -渗透率探针测定仪
Chapter 2
5
第二节常规岩心分析
Chapter 2
Probe permeameter
第二节常规岩心分析 Chapter 2
2)气测岩石的绝对渗透率原理
Q = − KAdP μdL
气体等温膨胀定律：
dL Q1 P1
Po Qo P2 Q2
PQ = P0Q0 = P ⋅ Q
K
=
2 P0Q0 μL A(P12 − P22 )
=
QμL A(P1 − P2 )
第二节常规岩心分析
Chapter 2
chapter16coreanalysis岩心分析方法第一节分析方法研究内容第一节取心及分析方法第二节常规岩心分析第三节特殊岩心分析第二章储层岩石物性参数的确定及应用第二节常规岩心分析23岩石孔隙度22岩石渗透率25岩石比面及药剂在岩石壁面的吸附21岩心中流体饱和度26岩石粒度组成岩心分析研究内容24岩石压缩系数27岩石中的粘土矿物及储层敏感性分析chapter21岩心中流体饱和度的测定1蒸馏抽提法
Chapter 2
1.5 岩样中油和盐的清洗方法（Core Cleaning）
孔隙度和渗透率是岩石本身的属性，如果有油和盐
附于岩石孔道中，就会影响数据的测定。因此，测定 K、Φ的岩样，测试前都要除油，含盐量高的还要除 盐。 (需要测定饱和度的岩样不洗油)
常用清洗方法： (1)溶剂回流提取仪(refluxing solvent extractors) (2) 溶 剂 离 心 清 洗 法 （ Solvent extraction centrifuge)。
第二节常规岩心分析 (2)常压干馏法：
Chapter 2
在电炉高温(500℃-650℃)蒸烤下，岩心 中的油、水被加热，变成油、水pter 2
特点：速度快。缺点：蒸出的油、水需校正。
第二节常规岩心分析
2.2 岩心中的孔隙度 原理：据孔隙度定义：
1）确定外表体积：
φ = Vp = V f −Vs
2.4.3 气测渗透率的流程
K
=
2 P0Q0 μL A(P12 − P22 )
=
QμL A(P1 − P2 )
Q0
= Q or
hw 200
Qor —孔板常数，cm3/s
气测渗透率仪器简图
K = C Qorh wL 200A
C = 2P0μ ×102 (P12 − P22 )
h w — mm； L — cm； A — cm2； P1, P2 , P0 — MPa；
=− 1 Vp
ΔVp ΔP
Chapter 2
4
第二节常规岩心分析
2.4岩石的渗透率 2.4.1 应力影响
Chapter 2
In the natural state the stresses imposed on the core in three principal directions.
第二节常规岩心分析
清洗时注意 不要破坏岩 心中易碎的 粘土成分
恢复原态岩心(restored-state core)：经过清洗、抽
提和干燥处理后，在进行驱油实验前在油藏温度下饱和地层 水、用油驱至束缚水饱和度的岩心。目的是恢复岩石在油藏
条件下的润湿性。
1
Chapter 2
1.4 岩心钻取所用冷却液
钻取岩样时，为冷却钻具，所用的冷却液应以不损 害岩心为原则。目前多用水和空气作冷却液。但水能 改变岩石的孔隙结构，最好不用。液态CO2作为冷却 液已越来越普遍。 •泥质含量高的岩石，可用盐水（如3%kCL）或精制 煤油、柴油作为冷却液； •冷冻的疏松岩心可用液氮作为冷却液，钻切完后立即 放入冷冻室中，待封铅套。
时，由于岩石孔隙体积的缩小、其中流体的膨胀，
总共排出的液量。
[ ] C = Cf + φ SoiCo + Scw C w
ΔVp ΔVL
C′ = C p + SoiCo + ScwCw
Vf
•弹性储量：
ΔN = Ahc(pi − pb )
Bob
(地面m3)
第二节常规岩心分析
Chapter 2
3) 岩石压缩系数Cp测定：
2.4.2 应力模拟方法
Method 1—small stress小应力作用
Chapter 2
Fig5.1a Core recovered from vertical well
环压1--1.4MPa, 平均压力接近大气压力。 一般测渗透率用此方式，用空气或氮气通过岩心。
第二节常规岩心分析 Method 2—isostatic stress均匀应力
3)饱和称重法：
Chapter 2
干重W1，饱和煤油（或岩水）后在空气中
重W2，饱和液体后在液体中重W3。则：
Vp ⋅ ρ 液 = W2 − W1
W1
W2
W3
W2 −W3 = ρ液 ⋅Vf
第二节常规岩心分析
Chapter 2
2.3 岩石的压缩系数
1）定义
•岩石压缩系数Cf：
Cf
=1 Vf
⋅ ∂V p ∂P
第二节常规岩心分析
Chapter 2
2.4.4 clinkenberg effect 克林伯格效应
不同气体的渗透率与平均压力的倒数呈直线关系， 与交纵坐标于一点，该点的与液测K等价，记为K∞
第一节 分析方法
Chapter 2
1.2 井场取岩心：
1）岩心出筒： 岩心筒一出井口，应立即取出岩心，若岩心过长， 可用地质锤将岩心轻轻敲断。
2）岩心出筒后处理： 避免岩心中的液体氧化或蒸发，用取心液擦净岩心表 面及泥饼，禁用清水或其它液体清洗。
3）岩心放入岩心盒
将岩心按出筒次序排好、丈量；在每一段岩心上注明 取心筒次，划出岩心顶底方向，并进行岩心描述； 将岩心装入标有顶底方向的岩心盒中，并在盒上的标 签上写明：盒号、井号、深度、块号、心长等
Vf
Vf
Chapter 2
岩石胶结物中的结晶水蒸 出速度慢。
2）气体膨胀法：
Pa (V1 − Vs ) + P2V2 = P(V2 + V1 − Vs ) P－平衡后的压力
3
第二节常规岩心分析
岩石在承受上覆及轴向应 力时的孔隙度如何测量？
Chapter 2
如何消除管线体积的影响？
第二节常规岩心分析
第二章 储层岩石物性参数的确定及 应用
研究内容
第一节 岩心分析方法 第二节 常规岩心分析 第三节 特殊岩心分析
李爱芬 石油工程学院油藏工程系
2007.3.18
第一节 分析方法
Chapter 2
1.1 introduce(前言)
Cores obtained from the reservoir formation contain a considerable amount of information about the nature of the rocks themselves and various properties. They are a source of material for investigating rock behaviour with respect to fluid displacement and its reaction to various fluid types.
Chapter 2
1.5 岩样中油和盐的清洗方法（Core Cleaning） (4)加压溶剂驱替清洗法
在岩石两端加压，将溶剂驱过 岩心，溶解并带出岩心中的原油。 本法适于低渗岩心。
（5）过临界点清洗：
当岩石孔隙中含有复杂的易受损害的微观结构 时，可采用过临界点清洗的方法。
溶剂由液态→气态过程 中没有界面存在。
压力保持岩心(pressure-retained core)：在取心
及岩心保存过程中，始终保持岩心中流体的压力为油藏 压力。以避免岩心中流体饱和度变化。
第一节 分析方法
Chapter 2
清洗岩心(cleaned core): 其中流体用溶剂清洗掉的岩心。
Figure 2 Sandstone contains illite（伊 利石）
permeability; (2)Special core analysis (特殊岩心分析)：
which covers a wide range of measurements and special tests. Such as the measurements of capillary pressure(毛管力), relative permeability curve(相渗曲线), wetbility(润湿) etc. .
Chapter 2
第二节常规岩心分析
Method 3—biaxial loading 两轴应力
a different axial stress can be applied compared to the radial stress.
Chapter 2
第二节常规岩心分析
Method 4—true trixial stress 三轴应力
第一节 分析方法
Chapter 2
1.3 岩心分类：
岩心分析中最基础和最重要的因素是岩心的状态，驱 替实验和润湿实验对岩心状态要求极其严格。
新鲜岩心(fresh core)：是指那些经过了正常冲刷，但
在地面出筒后得到良好保存的岩心。
原态岩心(preserved core)：是指在取心过程中，
采取了防止润湿性或流体饱和度变化措施而获取的岩心。 钻取这种岩心要求采用合适的钻井液。
第二节常规岩心分析
2.1 岩心中流体饱和度的测定
(1)蒸馏抽提法：
溶剂:用密度小于水、沸点 高于水且溶解洗油能力强. 如甲苯：ρ = 0.897
沸点110℃
⎧ ⎪⎪S o ⎨ ⎪⎪⎩S w
= (Wo+w = Vw
φVf
− ρ w Vw φVf
)/
ρo
用未污染的新鲜岩心可较准确地测定SWC
Chapter 2
第一节 分析方法
Chapter 2
4）岩心的保存：
岩心出筒后，根据测试目的要求及储存时间长短，选 用不同的包装方式：
（1）容器密封法—用于油水饱和度分析 （2）塑料袋密封法 （3）干冰冷冻法-保存疏松岩心。 （4）金属箔及塑料膜包裹法 （5）低熔点塑料包裹法
分析油水饱和度的样品，应尽量避免液体蒸发，选 好取样位置和进行简单的描述后应立即取样。
但所用溶剂不统一。
using
Chapter 2
1.5 岩样中油和盐的清洗方法（Core Cleaning）
(1) 溶剂抽提法(refluxing solvent extractors)
任何溶剂都会不同程度地改变岩石的润 湿性，应尽量选取那些影响小的溶剂。
•亲油岩心：选用溶剂汽油、四氯化碳 （岩心中不含水时使用）； •亲水岩心：选用酒精-苯； •含沥青基原油：苯-酒精，氯烷+甲醇 地层水矿化度>30000mg/L时，洗油 后应专门洗盐。