[发明专利]一种测量岩石电阻指示油气突破压力的新方法和设备

说明书

本发明一种测量岩石电阻指示油气突破压力的新方法和设备，属于地球(岩石)物理领域。本发明从油气藏成藏机理出发，根据油气、水在电性上差异大这一物理现象，提出了观察岩石电阻变化确定油气是否运移到岩石中的新方法。该方法包括：测量岩石样品含水电阻；替换样品进端管线中的饱和流体为注入流体(天然气或原油)，保持油界面(或气界面)在样品与电极之间；建立岩石电阻与油气驱替压力的对应关系；根据电阻变化的判别依据，确定油气开始注入岩石样品的电阻及对应的突破压力。该方法解决了现有技术没有考虑油突破压力和地层条件对岩石突破压力的影响因素，提高了油、气突破压力的精度，为成藏模拟和储层评价提供实验依据。

1.技术领域

本发明涉及一种测量岩石样品中油气运移最小突破压力的新方法和设备，属于地球(岩石)物理领域。

2.背景技术

在油气勘探开发中需要测量盖层岩石中油气突破压力、储层中油气运移的最小驱动压力、估算油藏高度等油气成藏条件。现有的测量方法是根据泊肃叶(Poiseuille)公式计算出气体从盖层底界穿越至顶界所经历的时间，即为突破时间：

式中，t_a-突破时间，s；h-岩层厚度，cm；α-空隙弯曲的理论修正值；μ-液体粘度，Pa.s；r_A-孔隙半径，mm；Δp-使液体从空隙中排出时的压力差，MPa。

通常岩样被润湿性流体(水)饱和后，非润湿性流体(原油或气体)必须克服岩石毛管阻力才能排驱润湿性流体。岩石的毛管半径越小，则阻力越大，所需突破压力越高，详见SY/T 55748-2013《岩石气体突破压力测定方法》。这种方法受样品长度影响，随着长度的增加观察到气体在饱和样中形成连续流动的时间会增加，而且无法测量原油在饱和样中的突破压力。用泊肃叶公式测量气体突破压力主要条件是在饱和样中形成气体的连续层状流动，对盖层(通常是致密的泥岩层)来说渗透率非常低，气体流动不符合“流体在水平圆管中作层流运动”的泊肃叶公式假设，导致气体突破压力的测量值偏大和平衡时间过长。

事实上，油气在地层中的运移和赋存是一个十分漫长的过程(通常以百万年为计量单位)，而现有的观察方法和实验手段多是希望在短时间内(以小时或天为单位)得到测量结果。油、气运移和流动在有条件下(裂缝和高渗透性储层中)近视符合达西定律和泊肃叶公式，这些方法在应用中的局限性随着研究对象的不同就显现出来了，因为大部分岩石中的流体运移是不满足泊肃叶公式的。

现有的岩石气体突破压力测定方法存在以下缺陷：

1)只能测量气体的突破压力，而不能测量原油的突破压力。

2)只能在有效压力下测量气体的突破压力，不能在双轴压力(轴压和围压不同)和孔隙压力下测量突破压力。

3)在低渗透性样品(水相渗透率小于0.01mD)中油气运移和流动不符合达西定律和泊肃叶公式，导致测量的突破压力明显大于成藏实际情况。

4)效率低，每次只能测量一块样品。

本发明摒弃了从岩石渗流力学研究气体突破压力的泊肃叶方法，而是从油气藏成藏机理出发，根据油气、水在电性上差异大这一物理现象，提出了观察岩石电阻变化确定油气是否运移到岩石中的新方法。通常岩石孔隙中赋存地层水，生成或运移的油气逐步替代地层水，在各种物理、化学等作用下，形成了油气藏。根据这一原理，研制了能模拟地层温度和压力条件下测量油、气突破压力的实验装置，通过大量实验验证了这种方法的可行性和稳定性，不管是在气驱还是油驱过程中，电阻变化要比液位变化灵敏很多。保证样品与电极有良好的接触，非润湿相与润湿相的接触面就在电极与样品端面之间，缓慢增加驱替压力，并保持压力恒定，观察样品两端电阻的变化，如果电阻没有增加，继续增加驱替压力，当油气一旦进入岩石，其电阻会明显升高，驱替压力会略微下降，这时的压力就是突破压力。只要油气运移压力略大于突破压力，油气就能持续运移到岩石孔隙空间中，在自然界中这个过程十分缓慢(几十万年到几百万年)。