一种新的模式来计算油水相对渗透率的泥质砂岩

文摘

油水相对渗透率曲线是油田发展的基础。近年来,计算油水相对渗透率砂岩储层的电阻率测井资料已经收到了研究人员的重视。本文首先分析了现有的数学模型相对渗透率之间的关系和电阻率,发现他们中的大多数是根据阿尔奇公式,它假定纯砂岩储层。然而,在视图的砂岩储层通常与页岩混合内容,本研究,基于双水电导率模型,泊肃叶方程、达西定律,和毛细管束模型,推导出数学模型(DW相对渗透率模型)对泥质砂岩储层与电阻率计算油水相对渗透率。测试和验证DW相对渗透率模型,我们设计和组装多功能核心位移装置。核心油水相对渗透率和电阻率的实验是为了证明DW的有效性在泥质砂岩油藏相对渗透率模型。结果表明,修改后的李模型可以表达之间的转换关系较低的电阻率和相对渗透率砂岩储层粘土含量。与李修改模型和Pairoys模型相比,DW相对渗透率模型更有助于收集更好的结果的相对渗透率页岩的沙子。这些发现将发挥重要的作用在储层油水相对渗透率的计算基于电阻率测井数据,将提供重要的数据和理论支持页岩的砂岩储层油田开发特点。

1。介绍

紧水库的评价一直是石油地质学研究的一个重要组成部分,虽然油水相对渗透率,这是至关重要的评估流体在多孔介质中,用于油藏工程的各个方面(1,2]。传统上,在实验室获得相对渗透率。然而,在许多情况下,尤其是在低渗透油藏中,或者当相变或质量传递发生改变的压力,油水相对渗透率实验困难,同时耗费大量金钱和时间(3,4]。此外,很难维持水库的样品一样;此外,相对渗透率实时获得几乎是不可能的。尽管所有这些困难,实验作为主要方法对油田计算相对渗透率曲线。

常规电阻率测井资料,石油和天然气的基本信息标准的日志,在大量和可用。近年来,越来越多的学者表示,有一个相对渗透率与电阻率之间的关系(5- - - - - -9]。Cai et al。10]提供了一个审查的电导率模型使用分形渗流和有效介质理论。在另一篇文章中,Cai et al。11)提出了一种组合模型包括孔喉比、曲折,和连通性,准确估计复杂的孔隙结构对交通行为的影响与电气参数有关。李(12)根据阿尔奇公式提出一个数学模型,使用电阻率来计算气-水相对渗透率,和李验证了模型与实验数据。李等人。13,14在这一领域进行了大量的研究。李霍恩和威廉姆斯一起制定方法来计算两相相对渗透率与电阻率测井资料在均匀介质。默罕默德和比罗尔15李]修改模型的流体粘度和平均含水饱和度时考虑水突破。亚历克斯等。16)提出了一个方法中使用电阻率来计算相对渗透率双重孔隙度模型,但该模型还没有验证实验。Pairoys et al。17李)验证了模型和Brooks-Corey模型(6)与气水相对渗透率实验,发现李模型比Brooks-Corey模型在这种情况下工作。然后,李模型修改替换孔隙大小分布指数索引饱和指数李模型(18]。Pairoys [19]分析了电阻率的变化在不同的频率下两相流不稳定位移的过程中,基于李的模型验证了再次与气水相对渗透率实验数据和石油洪水数据扁和李20.]。above-modified模型建立了基于李模型条件下的齐次纯砂岩储层。然而,大多数真正的砂岩储层含有页岩内容,影响岩石电阻率和相对渗透率显著。

这项研究中,基于双水电导率模型,泊肃叶方程、达西定律,和毛细管束模型,提出并验证了一个数学模型(DW相对渗透率模型)计算相对渗透率使用电阻率。李改善模型,新模型命名“双水相对渗透率模型(DW模型)”提出了在考虑更好的表达转换电阻率和相对渗透率之间的关系在页岩的沙水库。根据实验,DW模型实现的目标反映了电阻率和相对渗透率之间的关系在一个更好的方法比修改后的模型和Pairoys模型,既有助于计算油水相对渗透率页岩的储集层砂基于电阻率和油田开发。

2。数学背景

2.1。含水饱和度和相对渗透率之间的关系

存在许多水饱和度和相对渗透率之间的关系模型,其中最常见的一个是如下所示(20.]: 在哪里和润湿的相对渗透率和非润湿阶段,和是润湿相的饱和度和残余饱和度,是最大的当 , 是最大的当 , 非润湿阶段的残余饱和度,是润湿的规范化饱和阶段。

2.2。李模型相对渗透率曲线与电阻率之间的关系

流体在多孔介质类似于电流在导电介质(13]。根据李模型、气/水相对渗透率计算使用电阻率。 在哪里是电阻率指数,润湿相的相对渗透率。

2.3。Pairoys模型

李许多修改模型的模型,该模型适用于气-水两相流和石油泛滥,但注水。Pairoys制定以下模型在分析注水情况(19]。 在哪里润湿相的饱和度,的残余饱和度润湿阶段,的残余饱和度非润湿阶段,是归一化润湿相的饱和度,是电阻率指数,当 ,和和是润湿的归一化相对渗透率和非润湿阶段是电阻率指数。

2.4。李修改模型

基于李模型,扁和李提出了电阻率之间的关系模型和水湿砂岩储层油水相对渗透率较低的页岩的内容(20.]。 在哪里地层电阻率的时候吗 和和是归一化水和油相的相对渗透率。

3所示。页岩的砂储层的电阻率和相对渗透率之间的关系

电阻率的关系模型和相对渗透率上面提到的所有假设均匀和纯砂岩储层。然而,在现实中,大多数砂岩储层含有页岩内容。因此,为了在沙页岩的计算相对渗透率储层准确地说,应该建立一种新的模式适合泥质砂岩。

横截面积、长度和体积的水湿泥质砂岩 , ,和 ,(如图1(一))。岩石的有效孔隙空间被认为是组成的与平等的横截面积和大口径毛细管柱小口径毛细管柱与横截面积相等。大列充满了可动水和油,虽然充满了小列固定水(束缚水)和残余油。横截面积、截面半径、长度和体积的大口径毛细管柱 , , ,和 ,而小列 , , ,和 ,(如图1 (b))。

当水饱和岩石的 ,在( )大的毛细管柱,石油横截面积和石油截面半径和 ,而横截面积、长度和可动水的体积 , ,和 ,分别。在( )小的毛细管柱,石油横截面积和石油截面半径和 ,而横截面积、长度和固定水的体积 , ,和 ,分别。由于页岩内容的存在,它假定不动的水在毛细列包含粘土水。横截面积、长度和体积的粘土水 , ,和 ,(如图1 (c))。

核心样品与水饱和时,根据泊肃叶流动公式,液体流动( )大的毛细管柱计算如下。 在哪里是压差,流体的粘滞性。

总水流在岩石中是

根据达西公式,

假设大毛细管柱的长度等于小的毛细管柱。渗透得到如下。

同样的,当含水饱和度 ,小毛细管柱充满了束缚水和残余油,而大的毛细管柱充满了可动水和可动油。

根据泊肃叶流动公式,可动水在岩石的总流量是

根据达西公式,

因此,磁导率是

和水的相对渗透率得到如下。

下面分析模型的导电性。自由水的电阻率 ,而粘土水的电阻率 。在( )小毛细管柱,横截面积、长度和体积的束缚自由水 , ,和 ,分别。核心样品与水饱和时,电阻率 。当饱和电阻率是 ,有下列方程。

假设所有的毛细管列有相同的长度,

电阻率指数是

所以,水相对渗透率可以获得。

电阻率的定义 。

定义可以计算如下。

因此,归一化水相对渗透率双水相对渗透率模型可以表示如下:

当 , 。当 , 和 ,满足边界条件。

当粘土含水量是0 ( ),模型简化为一个纯砂岩模型,和归一化水相对渗透率如下。

3.1。确定参数的DW相对渗透率模型

3.1.1。粘土水的电阻率的计算

Na的扩散系数⁺离子扩散层计算如下(21]: 在哪里地层水的矿化度,地层水的矿化度是什么时候 ,和Na的厚度吗⁺离子扩散层(10⁸厘米)。

粘土所占据的孔隙体积的水当 计算如下:

等效电导率补偿Na⁺离子在粘土水(S / m)(更易/ L)计算如下:

粘土水电阻率计算如下:

从上面的公式可以看出,地层水电阻率的影响和温度 。当水盐度高, 。因此,粘土水的电阻率是独立于平衡阳离子浓度和粘土类型。

3.1.2。粘土水饱和度的计算

代入方程(33)方程(37),

从上面的公式可以看出,粘土水饱和度增加而增加的 。当温度的增加,减少。的增加 , 增加。

3.1.3。电阻率的计算

3.1.4。计算参数

3.1.5。归一化计算含水饱和度

3.1.6。计算归一化水相对渗透率

总之,DW相对渗透率模型可以表示如下。

3.2。DW模型的参数灵敏度分析的泥质砂岩

3.2.1之上。束缚水饱和度的影响在

假设 , , , , ,和 ,油水相对渗透率曲线在不同辐照含水饱和度如图2。它表明,归一化水相对渗透率减少而增加。原因是可动水饱和度在同样的归一化水饱和度降低作为增加,因此,规范化的水相相对渗透率减少。

3.2.2。残余油饱和度的影响在

假设 , , , , ,和 ,油水相对渗透率曲线在不同的残余油饱和度如图3。它说明了规范化水相对渗透率随的增加而减小因为可动水饱和度在同样的归一化水饱和度降低当增加,导致规范化的水相相对渗透率的降低 。

3.2.3。阳离子交换能力的影响在

假设有一组相同的核心参数如下。 , , , , , ,和 。归一化油水相对渗透率曲线在不同如图4。它说明了规范化水相对渗透率随的增加而减小 。

研究[22- - - - - -24)表明,粘土矿物含量的主要影响因素之一的形状的岩石油水相对渗透率曲线。当水注入核心样本,它首先进入大毛孔,水相相对渗透率的增加迅速。注射后不久,水逐渐进入小孔,流动阻力增加。与此同时,石油在大孔隙路径分隔成小油滴的水。如果油滴迁移到附近的孔喉,所谓的“液体电阻效应”将会出现在油滴的直径与孔喉。在这种情况下,孔喉的毛细力必须克服如果油滴想移动(25,26]。毛孔的亲水性粒子将堵塞孔喉和原因。随着含水饱和度的增加 ,堵塞微粒的数量将会增加,水相相对渗透率将相应减少。

3.2.4。总盐度的影响在

假设 , , ,和 。图5显示了规范化的油水相对渗透率曲线在不同 。它说明了规范化水相对渗透率增加而增加 。

在沙页岩的储集层,降低自由水的含盐量,自由水的盐度降低,晶体层粘土矿物膨胀,形成磁导率持续下降,称为食盐过敏现象(孟,2012)。有大量的页岩的砂储层中粘土矿物。因此,自由水盐度的降低,自由水的盐含量减少,食盐过敏现象恶化,水相相对渗透率的下降。

4所示。DW相对渗透率模型的实验验证

4.1。实验

为了验证DW的电阻率和相对渗透率之间的关系模型,一个多功能岩心驱替实验设备设计(图6)。核心样品的电阻率和相对渗透率与不同含水饱和度测量。

核心样本井A和B是探索测试电阻率和相对渗透率之间的关系。核心样品分为两组。组我含有更少的粘土和小比第二组。核心的基本物理参数如表所示1。地层水的矿化度井A和B是7500 ppm, 8000 ppm,分别。使用盐水的密度是1.02克/厘米³。两井原油粘度为8.8 mPa s 20°C,和它的密度是0.845克/厘米³。

4.2。验证电阻率之间的关系模型和相对渗透率砂岩

李李模型,修改模型,Pairoys验证模型与实验数据的核心样本组。图7显示了油水相对渗透率曲线我核心的集团。在图7(a)、固体蓝色三角形和粉红色点归一化水和石油从水驱油实验,获得相对渗透率分别;布朗和天蓝色链虚线是归一化水和油相对渗透率计算电阻率基于李模型;绿色和紫色折线的归一化水和油相对渗透率计算基于Pairoys电阻率模型;和蓝色和红色实线与电阻率的计算是基于修改后的模型。图7(一)表明,李模型并不适用于注水过程的数据。Pairoys模型的问题是,归一化油相对渗透率计算是不可忽视的大于实验值。然而,归一化水和油相对渗透率计算修改后的模型与实验数据吻合较好。

图7(b)显示了油水相对渗透率曲线的核心集团。李的水相对渗透率计算模型和Pairoys模型小于实验数据,而油相对渗透率较大。油和水相对渗透率计算修改后的李模型很适合砂岩的实验数据用更少的页岩储层的内容。

4.3。验证电阻率之间的关系模型和相对渗透率的泥质砂岩

实验的目的是测量的电阻率和相对渗透率页岩的砂岩样品在第二组。图8显示的比较实验结果和模型计算结果。

图8(一个)显示了归一化相对渗透率曲线,和图8(b)显示了相对渗透率曲线。填充点油水相对渗透率实验数据不稳定,断了线的相对渗透率曲线计算电阻率通过李修改后的模型,和实线与DW电阻率的计算模型。如图8,李模型,水相对渗透率计算修改后的模型与实验数据,但计算油相对渗透率曲线是小于实验数据。与此同时,油和水的相对渗透率曲线计算了DW相对渗透率模型更好地符合实验数据。

5。结论

本研究建立了电阻率之间的关系模型和基于油水相对渗透率的泥质砂岩储层的岩石物理实验和测井响应的泥质砂岩储层。根据现有的研究结果,可以得出以下主要结论。(1)针对页岩的影响,DW相对渗透率模型,适用于页岩的砂岩储层,利用电阻率导出计算油水相对渗透率基于双水电导率模型,泊肃叶方程和达西定律。(2)根据敏感性分析,其他条件不变,水相相对渗透率将随着束缚水饱和度的增加,降低残余油饱和度增加,岩石阳离子交换容量的增加,或免费水盐度降低。(3)与核心注水实验设备,电阻率和油水相对渗透率的两组砂岩样品用不同的页岩内容进行测试。实验结果表明,修改后的模型适用于纯砂岩储层,和DW相对渗透率模型适用于页岩的砂岩储层。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称,他们没有利益冲突。

确认

支持的研究已经由中国国家科技重大项目(2017号zx05030 - 002),由中国陕西省自然科学基础研究计划(批准号金桥2020 - 747年),陕西教育部门的科研计划项目(批准号18 jk0517)。

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