[发明专利]一种基于电势的自发渗吸测量方法

说明书

技术领域

本发明属于石油工程技术领域，涉及岩心自发渗吸测量技术，尤其涉及一种基于电势的自发渗吸测量方法。 

背景技术

目前，以页岩气为代表的非常规储层具有致密的特征，其开发需要进行大规模水力压裂，大量的水注入地层，因此，评价储层岩石自发渗吸规律是非常规油气开发研究的关键问题之一。这主要有以下几方面的原因：首先，由于致密储层的孔喉细小，喉道分布多处于微纳米级别，毛细管力引起的自发渗吸现象比常规储层更为明显，对储层产生的影响更大；其次，此类储层的吸水能力取决于岩性、地层以及人工注入的液体类型，需要进行大批量的自吸实验研究致密储层与人工注入液体的相互作用；最后，此类储层的非均质性较强，尤其是在页岩气钻井过程中，需要对不同地层或同一地层不同位置的页岩进行多次取样评价。 

以页岩气为代表的非常规储层的压裂液返排率往往低于50％，大量的压裂液滞留在地层中。此类储层通常发育有微纳米孔隙，由于其孔喉细小，毛管效应大大增强，压裂液由裂缝靠自吸作用进入基质，形成水相圈闭导致压裂液不易返排，不同的压裂液由于其表面张力、润湿性、地层性质等差异，其自吸作用差异较大。 

由于致密岩心的孔喉细小，其自发渗吸实验所需的测试时间更长，测试期间更易受到环境温度、湿度变化的影响，所以常规测试方法无法满足测试精度 的要求，并且无法获得岩心中流体饱和度的分布规律和随时间的变化规律。 

目前常用的方法是，将岩心筒内浸水，并在筒的一端接一根可以计量水的高度的玻璃管，并使用摄像机针对玻璃管内液面高度进行监测。当岩样吸水以后，玻璃管内的液面高度下降，记录液面下降高度随时间的变化，再通过玻璃管横截面积与液面下降高度的乘积，计算岩石吸入水的质量随时间的变化。但是该测量方法存在一些人为误差，会导致测量结果不准确，另外该测量装置只能测量整个岩心吸入水的质量随时间的变化，有一定的局限性。 

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于电势的自发渗吸测量方法，包括以下步骤： 

(1)调试测量装置，并检查测量装置的气密性； 

(2)将岩心烘干至无自由水状态，并将其放置于橡胶筒内； 

(3)打开围压阀，调节围压泵，将岩心的围压升至一定值后，关闭围压阀； 

(4)打开恒压电源，记录各相邻测量探头间的电势差，并将测量数据通过数据传输线输出至计算机； 

(5)打开放空阀和连通阀，调节手摇泵，使储水空间内的水面刚好接触岩心底端，此时开始记录各测量探头的电势随时间的变化； 

(6)待计量时间达到测量要求后，打开围压阀，调节围压泵，卸载岩心的围压，取出岩心后放置于水池内至饱和状态，并将饱和状态的岩心放置于橡胶筒内； 

(7)打开围压阀，调节围压泵，将岩心的围压升至一定值后，关闭围压阀； 

(8)打开恒压电源，记录各相邻测量探头间的电势差，并将测量数据通过数据传输线输出至计算机； 

(9)将计算机记录的数据进行分析，求解各参数，评价岩心自发渗吸规律； 

所述测量装置为一种基于电势的自发渗吸测量装置。 

步骤(3)中对无自由水状态的岩心施加的围压值与步骤(7)中对饱和状态的岩心施加的围压值相等。岩心具有应力敏感的特性，若岩心在无自由水状态下与在饱和状态下所施加的围压值不相等，则岩心的孔隙率也不同，会导致测量出现误差，影响测量结果，因此不能准确的表征岩心自发渗吸规律。 

本发明的测量方法是通过使用上述基于电势的自发渗吸测量装置给岩心施加电势差，测量岩心表面各点电势，监测岩心对压裂液等各种液体自发渗吸的界面高度，以及岩心上该液体的饱和度分布随时间的变化，实时的掌握被测样品的吸水速率、毛管力、吸水质量等参数，更加准确的表征致密岩心的自发渗吸规律，为现场施工提出指导性建议，也为储层评价提供合理依据。 

当进行自发渗吸测量时，打开放空阀和连通阀，通过手摇泵调整水池内的液面高度，使其与网状负电极的高度一致，并且压力表的表压为零，从而保持岩心的两端无压差；当进行驱替测量时，关闭放空阀，打开连通阀，通过手摇泵给储水空间加压，使岩心的两端保持定压。通过各电势传感器数值的变化监测岩心周向上的各点电势，判断岩心吸入液体饱和度在岩心内的纵向分布状况。 

优选的是，所述基于电势的自发渗吸测量装置包括围压控制系统、电势监测系统、压差控制系统。