確定砂巖透鏡體聚集油氣臨界條件的方法
【專利摘要】本發明提供了一種確定砂巖透鏡體聚集油氣臨界條件的方法，該方法包括：在密閉空間內填充油的飽和度達到飽和度限值的圍巖模擬物，在圍巖模擬物內預留出的空間中填充水的飽和度達到飽和度限值的砂體模擬物；在預定時間后，取出圍巖模擬物內部的砂體模擬物；確定砂體模擬物的含油飽和度；將圍巖模擬物的粒徑、砂體模擬物的粒徑以及含油飽和度作為一組含油飽和度數據；改變圍巖模擬物的粒徑或者改變砂體模擬物的粒徑，重復執行上述步驟，直至獲取多組含油飽和度數據；根據多組含油飽和度數據確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件。本發明達到了定量給出砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件，從而有效地指導砂巖透鏡體油氣藏的勘探的技術效果。
【專利說明】確定砂巖透鏡體聚集油氣臨界條件的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油勘測【技術領域】，特別涉及一種確定砂巖透鏡體聚集油氣臨界條件的方法。
【背景技術】
[0002]隨著石油勘探技術的不斷深入，越來越多的砂巖透鏡體油氣藏不斷被發現，而且日益受到重視。砂巖透鏡體油氣藏是巖性油氣藏的一種，系指形成于四周被低(非)滲透巖層所包圍的各種透鏡狀、條帶狀或不規則狀滲透性儲集巖層中的油氣藏。砂巖透鏡體油氣藏的成藏機理是對此類油氣藏進行研究的首要問題。
[0003]目前，砂巖透鏡體油氣藏的成藏機理的學術觀點主要有以下幾種:
[0004]I)在毛細管壓力作用下，油氣由烴源巖進入大孔隙的儲集巖中；
[0005]2)烴類生成引起的膨脹力、烴濃度差引起的擴散力和砂泥巖間的毛細管壓力差是成藏的主動力；
[0006]3)通過物理模擬實驗的結論，認為流體壓差將泥巖中生成的油氣驅向砂巖透鏡體，毛細管壓力差將泥巖與砂巖接觸帶的油氣驅入砂巖透鏡體，浮力使進入砂巖透鏡體中的油氣向其頂部聚集，砂巖透鏡體中的水可以在毛細管壓力差的作用下自然地由砂巖進入泥巖中；
[0007]4)通過用實驗方法模擬了處于不同位置的砂巖透鏡體的油氣的充注過程，并解釋了油氣成藏機理是砂巖-泥巖孔喉的毛細管作用和烴源巖排烴壓力綜合作用的結果；
[0008]5)儲集體平均孔隙度為12%?22%，砂體物性與圈閉充滿度呈正比例關系，而且存在一個砂體物性門限，當砂體物性大于某一門限值時，砂體內才能有油氣聚集；
[0009]6)在圍巖具備供烴能力的情況下，孤立砂體聚集成藏的能力取決于孤立砂體進入聚烴門限或聚烴的臨界地質條件，上述的地質條件目前可以通過圍巖和砂體的孔滲性差值，尤其是圍巖和砂體的孔喉半徑之間的差值來表示，這主要是因為當圍巖和砂體的孔喉半徑相差較小時，兩者接觸面上的毛細管壓力的作用可能不足以將油氣引入到砂體內。
[0010]由上述分析可知，目前的對砂巖透鏡體聚集油氣成藏的研究大多處于定性描述的階段，還沒有關于砂巖透鏡體油氣藏成藏的臨界條件的定量研究，對實際的油氣藏勘探缺少一個定量或半定量的指導判別標準，從而難以有效地指導砂巖透鏡體油氣藏的勘探。
【發明內容】
[0011]本發明實施例提供了一種確定砂巖透鏡體聚集油氣臨界條件的方法，以達到有效地指導砂巖透鏡體油氣藏勘探的目的，該方法包括:
[0012]在密閉空間內填充油的飽和度達到飽和度限值的圍巖模擬物，在圍巖模擬物內預留出的空間中填充水的飽和度達到飽和度限值的砂體模擬物；
[0013]在預定時間后，取出圍巖模擬物內部的砂體模擬物；
[0014]確定所述砂體模擬物的含油飽和度；[0015]將圍巖模擬物的粒徑、砂體模擬物的粒徑以及含油飽和度作為一組含油飽和度數據；
[0016]改變圍巖模擬物的粒徑或者改變砂體模擬物的粒徑，重復執行上述步驟，直至獲取多組含油飽和度數據；
[0017]根據所述多組含油飽和度數據確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件。
[0018]在一個實施例中，所述砂體模擬物是玻璃微珠。
[0019]在一個實施例中，所述圍巖模擬物是玻璃微珠。
[0020]在一個實施例中，所述圍巖模擬物中的油是紅色素煤油。
[0021]在一個實施例中，根據所述多組含油飽和度數據確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件，包括:
[0022]根據所述多組含油飽和度數據，建立對應于不同粒徑的砂體和不同粒徑的圍巖的含油飽和度變化圖；
[0023]根據所述含油飽和度變化圖確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件。
[0024]在一個實施例中，根據所述多組含油飽和度數據確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件，包括:
[0025]根據砂體模擬物的粒徑確定砂體的孔喉半徑，根據圍巖模擬物的粒徑確定圍巖的孔喉半徑；
[0026]根據砂體的孔喉半徑與圍巖的孔喉半徑之比，以及所對應的含油飽和度數據確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件。
[0027]在一個實施例中，按照以下公式確定砂體的孔喉半徑= (V2-j)/^
[0028]其中，Dk表示砂體模擬物的粒徑，R表示砂體的孔喉半徑；
[0029]按照以下公式確定圍巖的孔喉半徑=
[0030]其中，&表示圍巖模擬物的粒徑，r表示圍巖的孔喉半徑。
[0031]在一個實施例中，確定的砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件包括:
[0032]砂體的孔喉半徑大于或等于圍巖的孔喉半徑的2倍，油氣能聚集至砂體的內部；
[0033]和/或，隨砂體的孔喉半徑與圍巖的孔喉半徑之比的逐漸增大，砂體內部的含油率逐漸增高。
[0034]在一個實施例中，所述密閉空間為多個，在所述多個密閉空間中同時填充油的飽和度達到飽和度限值的圍巖模擬物，在圍巖模擬物內預留出的空間中填充水的飽和度達到飽和度限值的砂體模擬物，在預定時間后，取出各個密閉空間中的圍巖模擬物內部的砂體模擬物，確定砂體模擬物的含油飽和度，分別將各個密閉空間中的圍巖模擬物的粒徑、砂體模擬物的粒徑以及含油飽和度作為一組含油飽和度數據，其中，不同密閉空間中的圍巖模擬物的粒徑，和/或砂體模擬物的粒徑是不同的。
[0035]在一個實施例中，密閉空間的個數為4個。
[0036]在本發明實施例中，提供了一種通過實驗的方式確定砂巖透鏡體聚集油氣臨界條件的方法，在密閉的空間內填充油的飽和度達到飽和度限值的圍巖模擬物，在圍巖模擬物內預留出的空間中填充水的飽和度達到飽和度限值的砂體模擬物，在靜置一段時間后，測量砂體模擬物中的含油飽和度，改變圍巖模擬物的粒徑、或者改變砂體模擬物的粒徑，從而獲得多組含油飽和度，基于這些數據可以有效分析出砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件，解決了現有技術中，對于砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件的分析都是定性的，還沒有定量的研究，從而導致砂巖透鏡體油氣藏的成藏機理的確定的實用性不高的技術問題，本發明定量地給出了砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件，從而可以有效地指導砂巖透鏡體油氣藏的勘探。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的限定。在附圖中:
[0038]圖1是本發明實施例的確定砂巖透鏡體聚集油氣臨界條件的方法流程圖；
[0039]圖2是本發明實施例的砂巖透鏡體地質模型示意圖；
[0040]圖3是本發明實施例的巖石顆粒立方體排列孔喉半徑與粒徑關系示意圖；
[0041]圖4是本發明實施例的砂巖透鏡體聚集油氣物理模擬實驗裝置示意圖；
[0042]圖5是本發明實施例的粒徑D1=0.1mm的砂體與不同圍巖組合的含油飽和度變化示意圖；
[0043]圖6是本發明實施例的粒徑D2=0.25mm的砂體與不同圍巖組合的含油飽和度變化示意圖；
[0044]圖7是本發明實施例的粒徑D3=0.5mm的砂體與不同圍巖組合的含油飽和度變化示意圖；
[0045]圖8是本發明實施例的粒徑D4=L Omm的砂體與不同圍巖組合的含油飽和度變化示意圖。
【具體實施方式】
[0046]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施方式和附圖，對本發明做進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施方式及其說明用于解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
[0047]發明人發現，根據統計規律顯示，圈閉(砂巖)的界面勢能03與其圍巖(泥巖)的界面勢能0?的比值必須滿足Φη/Φ3≥2，即圈閉(砂巖)的孔喉半徑R必須大于(或等于)其圍巖(泥巖)的孔喉半徑r的2倍時，油氣才能聚集至儲層內部，而且R/r越大，表明儲層的相對優相條件越好，越有利于油氣的聚集，為了驗證這一統計規律，發明人設計了一種物理模擬實驗，用以定量確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件，如圖1所示，包括以下步驟:
[0048]步驟101:在密閉空間內填充油的飽和度達到飽和度限值的圍巖模擬物，在圍巖模擬物內預留出的空間中填充水的飽和度達到飽和度限值的砂體模擬物；
[0049]步驟102:在預定時間后，取出圍巖模擬物內部的砂體模擬物；
[0050]步驟103:確定所述砂體模擬物的含油飽和度；
[0051]步驟104:將圍巖模擬物的粒徑、砂體模擬物的粒徑以及含油飽和度作為一組含油飽和度數據；
[0052]步驟105:改變圍巖模擬物的粒徑或者改變砂體模擬物的粒徑，重復執行上述步驟，直至獲取多組含油飽和度數據；[0053]步驟106:根據所述多組含油飽和度數據確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件。
[0054]在上述實施例中，提供了一種通過實驗的方式確定砂巖透鏡體聚集油氣臨界條件的方法，在密閉的空間內填充油的飽和度達到飽和度限值的圍巖模擬物，在圍巖模擬物內預留出的空間中填充水的飽和度達到飽和度限值的砂體模擬物，在靜置一段時間后，測量砂體模擬物中的含油飽和度，改變圍巖模擬物的粒徑、或者改變砂體模擬物的粒徑，從而獲得多組含油飽和度，基于這些數據可以有效分析出砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件，解決了現有技術中，對于砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件的分析都是定性的，還沒有定量的研究，從而導致砂巖透鏡體油氣藏的成藏機理的確定的實用性不高的技術問題，本發明定量地給出了砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件，從而可以有效地指導砂巖透鏡體油氣藏的勘探。
[0055]考慮到使得進入砂體或者是從圍巖中流出的油可以被明顯的記錄和觀察，圍巖模擬物中飽含的油可以是有顏色的，例如紅色素煤油。進一步的，上述的圍巖模擬物可以是玻璃微珠，上述的砂體模擬物也可以是玻璃微珠，然而值得注意的是，玻璃微珠僅是一個具體實施例，并不構成對本發明不當的限定，還可以采用其它類似的物質代替，只要從結構和性能上與圍巖和砂體類似都可以作為砂體或者是圍巖的模擬物。[0056]為了使得確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件的過程更為直觀和精確，可以將上述的多組數據畫成含油飽和度變化圖，由畫得的圖來有效確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件，從而使得結果的顯示更為直觀。在一個實施例中，根據所述多組含油飽和度數據確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件，可以包括:根據所述多組含油飽和度數據，建立不同粒徑的砂體和不同粒徑的圍巖組合的含油飽和度變化圖；根據所述含油飽和度變化圖確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件。
[0057]具體的，考慮到砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件的確定與砂體的孔喉半徑以及圍巖的孔喉半徑都有著直接的關系，這兩者是判斷砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件的重要依據，因此，可以先將粒徑轉換為孔喉半徑，然后基于孔喉半徑確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件，即，根據砂體模擬物的粒徑確定砂體的孔喉半徑，根據圍巖模擬物的粒徑確定圍巖的孔喉半徑，根據砂體的孔喉半徑與圍巖的孔喉半徑之比，以及所對應的含油飽和度數據確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件。
[0058]在實施過程中，可以按照以下公式將砂體模擬物的粒徑轉換為砂體的孔喉半徑:
[0059]R 二 (λ/2 — \)L)r
[0060]其中，Dk表示砂體模擬物的粒徑，R表示砂體的孔喉半徑；
[0061]可以按照以下公式將圍巖模擬物的粒徑轉換為圍巖的孔喉半徑:
[0062]r = {42-\)Dr
[0063]其中，^表示圍巖模擬物的粒徑，r表示圍巖的孔喉半徑。因此，粒徑的比值可以近似看作孔喉半徑的比值。
[0064]在上述各個實施例中，確定出的砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件至少包括:
[0065]I)砂體的孔喉半徑大于等于圍巖的孔喉半徑的2倍，油氣才能聚集至砂體內部；
[0066]2)隨砂體的孔喉半徑與圍巖的孔喉半徑之比的逐漸增大，砂體內部的含油率逐漸增高。[0067]為了減少試驗所需的時間，可以設置多個密閉空間，或者將試驗臺上的一個密閉空間分為多個密閉空間，在多個密閉空間中同時進行試驗，從而減少試驗所需時間。即，密閉空間為多個，在所述多個密閉空間中同時填充油的飽和度達到飽和度限值圍巖模擬物，在圍巖模擬物內預留出的空間中填充水的飽和度達到飽和度限值的砂體模擬物，在預定時間后，取出各個密閉空間中的圍巖模擬物內部的砂體模擬物，確定砂體模擬物的含油飽和度，分別將各個密閉空間中的圍巖模擬物的粒徑、砂體模擬物的粒徑以及含油飽和度作為一組含油飽和度數據，其中，不同密閉空間中的圍巖模擬物的粒徑，和/或砂體模擬物的粒徑是不同的，密閉空間的個數可以是4個。
[0068]通過本實施例中所提供的方法確定的砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件與上述在實際盆地中發現的統計規律是吻合的。為了進一步說明本實施例所提供的物理模擬實驗結論的正確性，下面用力學推導的方法來證明。
[0069]在地層條件下，由于各部位流體勢的差異，油氣由相對高勢區向相對低勢區流動。流體勢的組成包括四個方面:浮力產生的位能、壓力產生的彈性勢能、毛細管力產生的界面勢能以及慣性力產生的動能。由于地下流體運移的速度很慢，因此慣性力產生的動能通常可以忽略，在微觀條件下，當油氣在運移通道中處于與儲集層近似深度范圍時，如圖2所示，儲層砂體的A點與運移通道中的B點基本處于同一深度Z、同一壓力系統P內，因此在計算A與B點相對流體勢時，可以取深度Z為基準面，則相對流體勢中相對位能、相對彈性勢能以及動能都為O。即，驅使油氣由圍巖進入砂體的主要是毛細管壓力差ΛΡ。的作用，其表達式為:
[0070]
【權利要求】
1.一種確定砂巖透鏡體聚集油氣臨界條件的方法，其特征在于，包括: 在密閉空間內填充油的飽和度達到飽和度限值的圍巖模擬物，在圍巖模擬物內預留出的空間中填充水的飽和度達到飽和度限值的砂體模擬物； 在預定時間后，取出圍巖模擬物內部的砂體模擬物； 確定所述砂體模擬物的含油飽和度； 將圍巖模擬物的粒徑、砂體模擬物的粒徑以及含油飽和度作為一組含油飽和度數據；改變圍巖模擬物的粒徑或者改變砂體模擬物的粒徑，重復執行上述步驟，直至獲取多組含油飽和度數據； 根據所述多組含油飽和度數據確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述砂體模擬物是玻璃微珠。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述圍巖模擬物是玻璃微珠。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述圍巖模擬物中的油是紅色素煤油。
5.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，根據所述多組含油飽和度數據確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件，包括: 根據所述多組含油飽和度數據，建立對應于不同粒徑的砂體和不同粒徑的圍巖的含油飽和度變化圖； 根據所述含油飽和度變化圖確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件。
6.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，根據所述多組含油飽和度數據確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件，包括: 根據砂體模擬物的粒徑確定砂體的孔喉半徑，根據圍巖模擬物的粒徑確定圍巖的孔喉半徑； 根據砂體的孔喉半徑與圍巖的孔喉半徑之比，以及所對應的含油飽和度數據確定砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于: 按照以下公式確定砂體的孔喉半徑:K 二 (M-1)Dr 其中，Dk表示砂體模擬物的粒徑，R表示砂體的孔喉半徑； 按照以下公式確定圍巖的孔喉半徑:r 二 (▲_I)/) 其中，Dr表不圍巖模擬物的粒徑，r表不圍巖的孔喉半徑。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，確定的砂巖透鏡體聚集油氣的臨界條件包括: 砂體的孔喉半徑大于或等于圍巖的孔喉半徑的2倍，油氣能聚集至砂體的內部； 和/或，隨砂體的孔喉半徑與圍巖的孔喉半徑之比的逐漸增大，砂體內部的含油率逐漸增高。
9.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述密閉空間為多個，在所述多個密閉空間中同時填充油的飽和度達到飽和度限值圍巖模擬物，在圍巖模擬物內預留出的空間中填充水的飽和度達到飽和度限值的砂體模擬物，在預定時間后，取出各個密閉空間中的圍巖模擬物內部的砂體模擬物，確定砂體模擬物的含油飽和度，分別將各個密閉空間中的圍巖模擬物的粒徑、砂體模擬物的粒徑以及含油飽和度作為一組含油飽和度數據，其中，不同密閉空間中的圍巖模擬物的粒徑，和/或砂體模擬物的粒徑是不同的。
10.如權利要求9 所述的方法，其特征在于，所述密閉空間的個數為4個。
【文檔編號】G01N33/24GK103645518SQ201310705347
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】龐雄奇, 周立明, 張俊, 汪文基, 霍志鵬, 鞏磊, 肖爽, 王陽洋 申請人:中國石油大學(北京)