浅谈恒速压汞法与常规压汞法优缺点

浅谈恒速压汞法与常规压汞法优缺点

作者：王新江于少君

【摘要】油藏勘探开发过程中，储集层岩石的孔隙结构是非常复杂的，岩石的孔隙结构特征对储层的渗流特性有直接的影响，一直是油层物理学的一个重要研究内容。目前对孔隙结构认识的资料都是建立在理论模型上的，岩石孔隙结构参数的测定方法主要是常规压汞法、半渗透隔板法、扫描电镜、铸体薄片分析等，都受到检测方法和技术手段的局限性限制，都做了相当的假设性处理，这种假设增加了预测结果的随意性，很难精确地描述储层岩石真实的孔隙结构特征。恒速压汞法是一种测试储层岩石孔隙结构的新技术，对孔隙结构复杂性的认识方面，比以往的研究方法和手段更先进一步，对储层岩石的孔隙结构特征有了更精细的描述和刻画。本文以美国ASPE-730压汞仪为例，浅谈该检测技术的优缺点。

【关键词】常规压汞法；恒速压汞法；孔隙结构；孔喉比

汞对绝大多数造岩矿物来说都是非润湿的。如果对汞施加压力，当注入汞的压力达到孔隙喉道的毛管压力时，汞就会克服毛管阻力进入孔隙内，根据不断注入汞的孔隙体积百分数和对应压力，便能绘制出压汞毛管压力曲线。由于汞的表面张力和润湿接触角比较恒定，常用注入型的压汞法（恒压法和恒速法）毛管压力曲线换算孔隙大小及分布。

式中：PC—毛管压力，单位为（MPa）；σ—表面张力，单位为（N/m），取σ= 0.48 N/m；θ—润湿接触角，单位为（°），取θ=140°； rc—毛管半径，单位为（?m）。

1.常规压汞法

常规压汞法是在一定的压力下记录进汞量测定岩石的孔隙结构的方法，进汞过程可以看成是从一个静止的状态到另外一个静止的状态过程，在两个压力差的作用下，就会有一定量体积汞被注入进被检测的岩石孔隙中，根据压力的涨落变化和相对应进入岩石汞体积的涨落变化情况，就可以测得岩石的孔隙大小和分布曲线，绘制出岩石的进入-退出毛管压力曲线，经过进一步计算就可以得出该样品的其它孔隙结构特征参数。

1.1优点：

该方法测试样品速度快、准确，仪器设备测试原理相对简单、操作比较容易，是大多数油田测试储集岩孔隙结构最普遍、采用最多的方法，也是油田开发初期的勘探开发、储量计算、开发方案的设计等最重要的基础资料。

1.2缺点：

1）常规压汞法的测试过程是发生在两个静止状态之间，这就丢失了很多孔隙结构的信息，比如无法得到孔喉比的信息。

2）虽然常规压汞法测试技术接近事实，确实对发生在孔隙空间中的渗流运动进行了测试。但是测试过程本身包含了太多人工干预的因素，使得许多与自然渗流过程联系在一起的孔隙结构特征无法得到更具体的体现。

3）常规压汞法得到的毛管压力曲线只是孔-喉的合成综合曲线。

4）常规压汞法得到的孔隙分布反映的是某一级别的孔隙所控制的孔隙体积，而不是孔隙结构中孔隙的数量分布，而在孔隙结构的分析与统计中，用数量分布比体积分布更为准确。常规压汞法无法得到孔隙的数量分布，只能用体积分布去近似数量分布，对以原生粒间孔为主的孔隙结构来说可能误差不大，但是对于后期成岩作用比较强、次生孔隙发育的孔隙结构来说就会有比较大的误差。

2.恒速压汞法

恒速压汞法是在注入汞的速度极低且恒定的条件下，测定岩石毛管压力曲线的方法。恒定低速使得进汞过程可以近似为准静态过程，在准静态过程中，界面张力与接触角保持不变，汞的前缘所经历的每一处孔隙形状的变化，都会引起弯月面形状的改变，从而引起系统毛管压力的改变。喉道半径由突破点的压力确定，孔隙的大小由进汞体积确定，这样就能通过进汞压力的涨落变化曲线来确定出岩石的孔隙结构。

2.1优点：

1）恒速压汞法是在注入汞的速度极低、恒定的条件下进行（ASPE-730压汞仪注入速度为0.0001cc/min和0.00005cc/min），汞的前缘所经历的每一微小孔隙形状的变化，都会引起系统毛管压力的改变，从进汞过程的压力涨落获得喉道的数量分布。

2）恒速压汞法测得的孔隙结构信息是通过对进汞过程中压力涨落分析得到的，可以得到真正具有力学意义上的研究储集岩石孔隙结构参数，如：孔隙半径、喉道半径和孔喉比。

3）恒速压汞法得到的是孔隙结构中孔隙的数量分布，而不是体积分布。这对于后期成岩作用比较强、次生孔隙发育的孔隙结构来说，在分析和研究孔隙结构上更精确合理，同时，喉道的数量分布比体积分布更好的表征了储层的渗流特性。

4）贾敏效应发生的程度与孔隙半径的发生改变的频度有关，还和孔隙半径发生改变的大小有关。而孔隙半径发生改变的频度就是孔隙半径的数量分布，孔隙半径发生改变的大小量度就是孔喉比，这是常规压汞法无法得到的。

2.2缺点：

1）因为注射速度极低且恒定，故恒速压汞法比常规压汞法测样时间比较长，取决于岩石本身孔隙结构的状况，一般需要3-4天时间。

2）为了缩短样品检测时间，采取减小样品体积的方法来实现，因此检测岩石比较小，一般选取约1cm3大小，因此被选取岩石的非均质性与整体实际储集层的非均质性会存在较大偏差。

3）国内目前主要使用的恒速压汞仪是美国的ASPE-730型，但该仪器的最高测试压力较低，约为 6.2MPa，在这样低的压力条件下，汞很难进入孔、渗条件较低、物性较差的岩石的孔喉体内，因此对特低储层的岩石不适合做恒速压汞法实验。

3.几点认识

1）恒速压汞法是根据注汞过程中压力涨落变化状况来测试储集岩的孔隙和喉道的数量分布，比常规压汞法更科学和准确。

2）恒速压汞法得到的是孔隙结构中孔隙的数量分布和喉道的数量分布，喉道的数量分布比体积分布能更好的表征储层的渗流特性。

3）恒速压汞法可以得到孔喉比参数，对于后期成岩作用比较强、次生孔隙发育的孔隙结构来说，在孔隙结构的分析研究中更精准合理。

4）恒速压汞法比常规压汞法更接近真实，更科学、更精细描绘岩石的孔隙结构特征。

参考文献

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[2]王新江，杨清彦等.《岩石毛管压力曲线的测定恒速法》Q/SY2011-89 中国石油天然气股份有限公司.大庆油田有限责任公司.2011

[3]Yuan，H.H. & Swanson，B.F，速度控制孔隙仪解析孔隙空间特征[R].SPE 14892.1989

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[5]Yuan，H.H.汞孔隙仪孔隙数据等级异[R].SPE 19617，1989

作者简介

王新江，男，大庆油田有限责任公司勘探开发研究院渗流力学研究室，工程师，从事岩石孔隙结构特征研究和测试工作。