一种煤系复合储层封闭孔隙及连通性的表征方法技术

本发明专利技术公开了一种煤系复合储层封闭孔隙及连通性的表征方法，通过采集典型煤层、泥页岩储层样品，开展柱塞样及不同粒径粉碎样低场核磁共振及核磁共振冻融法实验，获得不同粉碎粒径累计孔隙体积分布及微分孔径分布，通过与柱塞样对比，确定最佳粉碎粒度，初步判断封闭孔隙分布范围；开展粉碎样品的小角X射线散射实验，获得1～100nm孔径范围内总孔隙孔径分布及孔体积，结合低场核磁实验结果计算得到煤系复合储层总孔隙体积及封闭孔隙体积。基于煤系储层岩性组合类型，通过组合煤、泥页岩及致密砂岩不同高度柱塞样，开展多组覆压变因素渗透率实验，表征孔隙发育、岩性组合等多因素影响下煤系复合储层连通性，为煤系储层综合评价提供指导意义。供指导意义。供指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种煤系复合储层封闭孔隙及连通性的表征方法


[0001]本专利技术属于煤系非常规天然气复合储层开发评价领域，特别是涉及一种煤系复合储层封闭孔隙及连通性的表征方法。

技术介绍

[0002]煤系地层是沉积于海陆交互或者陆相环境下，除了含有煤层或煤线，还含有成因联系的一套含/富有机质沉积岩系。煤系气既包含以吸附态为主的煤层气，还包含以游离气为主的致密砂岩气及碳酸盐岩气，此外还包含混合态的页岩气。受控于沉积及构造环境，煤系气“生储盖”组合复杂，岩性多样、互层发育且旋回性特征显著。煤系储层主要包含煤层、泥页岩及致密砂岩，以甲烷为主的气体主要赋存在微纳米尺度的孔隙中，孔隙包含连通孔隙及封闭孔隙，其发育影响着煤系气赋存、运移。
[0003]现有封闭孔隙及连通性评价表征方法主要是通过将柱塞样逐级破碎成不同粒径的碎样开展孔隙度测试，进而计算出封闭孔隙所占比例；另一种是通过压汞、低温液氮吸附、二氧化碳吸附结合小角散射技术获得1～500nm左右小范围的封闭孔隙发育情况。然而，前者无法揭示碎样中尚未破坏打开的封闭孔隙，后者封闭孔隙表征范围有限。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种煤系复合储层封闭孔隙及连通性的表征方法，综合柱塞样
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粉碎样低场核磁孔隙测试，结合小角X射线散射技术，旨在全尺度范围内揭示煤系煤层、泥页岩、致密砂岩封闭孔隙发育情况，并结合模拟地层条件下的变因素覆压渗透率实验，表征煤系复合储层连通性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种煤系复合储层封闭孔隙及连通性的表征方法，具体包括以下步骤：
[0006]S1、将煤系复合储层中的煤层和泥页岩制作成柱塞样，并对所述柱塞样进行核磁共振实验，得到所述柱塞样的孔隙度、累计孔隙体积分布及微分孔径分布；
[0007]S2、分别将煤层和泥页岩的柱塞样破碎成不同粒度的粉碎样，并对所述粉碎样进行核磁共振冻融法实验，得到不同粒径累计孔隙体积分布和微分孔径分布；
[0008]S3、基于所述柱塞样、所述不同粉碎粒径累计孔隙体积分布和微分孔隙分布，确定煤层和泥页岩中打开封闭孔隙最佳的粉碎粒度；并与所述柱塞样进行对比，计算得出所述柱塞样破碎成所述粉碎样过程中打开的封闭孔隙体积；
[0009]S4、分别对煤层和泥页岩的最佳粉碎粒径粉碎样进行小角X射线散射实验，得到孔径范围内的总孔隙的孔径分布及孔体积；
[0010]S5、基于柱塞样低场核磁、粉碎样核磁冻融及粉碎样小角X射线散射实验结果，确定煤层和泥页岩的总孔孔隙体积及封闭孔隙体积；
[0011]S6、根据实际钻井储层组合情况，制作相同直径、不同高度的煤层、泥页岩和致密砂岩柱塞样，并进行非稳态压降法覆压渗透率实验，定量表征地层压力条件、岩性组合影响
下煤系复合储层连通性。
[0012]优选地，所述S1具体为：
[0013]S11、根据煤系含气系统中水汽分布关系，将所述煤系复合储层按照生储盖组合进行划分，得到煤层、泥页岩及致密砂岩；
[0014]S12、采集所述煤层和所述泥页岩的新鲜钻孔样品，并制成多组柱塞样；
[0015]S13、对所述柱塞样进行低场核磁共振实验；然后测量横向弛豫时间，并计算所述柱塞样的孔隙度、累计孔隙体积分布及微分孔径分布。
[0016]优选地，所述S13中测量所述横向弛豫时间之前还需将低场核磁共振实验所用的柱塞样进行抽真空加压15MPa饱和盐水48h。
[0017]优选地，所述S2具体为：
[0018]将核磁共振实验后的所述柱塞样进行干燥24h后，并用破碎机破碎；然后用标准网筛筛分成不同粒度粉碎样；最后对所述不同粒度粉碎样进行低场核磁冻融实验，并基于简化的Gibbs
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Thomson热力学方程计算得到不同粒径累计孔隙体积分布和微分孔径分布。
[0019]优选地，所述核磁共振冻融实验采用蒸馏水为探针液，温度从
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33℃逐渐升高为0℃，每个温度点温度时间为5min。
[0020]优选地，所述S4具体为：
[0021]S41、对煤层和泥页岩的最佳粉碎粒径粉碎样进行小角X射线散射实验，得到二维散射图像；然后使用FIT2D软件将所述二维散射图像转化为散射数据，再根据相同实验环境下标样的相对散射强度数据换算出所述最佳粉碎粒径粉碎样的绝对散射强度；
[0022]S42：使用X射线荧光光谱仪测定所述最佳粉碎粒径粉碎样的常量元素含量，并测试所述相同实验环境下标样的的密度数据，计算出所述最佳粉碎粒径粉碎样的总孔隙度、孔隙体积和孔比表面积；
[0023]S43：使用基于蒙特卡洛回归原理的McSAS软件，导入所述散射数据，并设置相应参数，得到1～100nm孔径范围内总孔隙的孔径分布及孔体积。
[0024]优选地，所述S6具体为：
[0025]S61：根据钻井岩心揭示地层岩性、气水分布情况，划分生储盖组合，确定煤系储层垂向上的分布情况，总结几类典型的岩性组合类型；
[0026]S62：根据所述岩性组合类型，制作相同直径、垂直于层理方向和不同高度的煤层、泥页岩、致密砂岩柱塞样；
[0027]S63：对所述煤层、泥页岩、致密砂岩柱塞样进行非稳态压降法覆压渗透率实验，定量表征地层压力条件、岩性组合影响下煤系复合储层连通性，结合封闭孔隙表征，开展储层评价工作，选出有利煤系复合储层。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0029]本专利技术综合柱塞样
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粉碎样低场核磁孔隙测试，结合小角X射线散射技术，旨在全尺度范围内揭示煤系煤层、泥页岩、致密砂岩封闭孔隙发育情况，既可以揭示粉碎样品中尚未破坏打开的封闭孔隙，封闭孔隙的表征范围及精确性大大增加，可以为煤系储层封闭孔隙定量评价提供一种可行实验方法。并结合变因素覆压渗透率实验，表征煤系复合储层连通性。现有单一岩性渗透率测试无法与复杂的煤系储层组合相匹配，而变因素覆压渗透率测试可以系统揭示煤系储层复杂岩性及组合下渗透率特征。结合封闭孔隙评价，两者共同
组成本专利技术一种煤系复合储层封闭孔隙及连通性的表征方法。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本专利技术实施例的方法流程图；
[0032]图2为本专利技术实施例的基于低场核磁实验得出的孔隙体积分布及封闭孔隙孔径范围示意图；其中，(a)为基于低场核磁实验得出的孔隙体积分布示意图；(b)为基于低场核磁实验得出的封闭孔隙孔径范围示意图；
[0033]图3为本专利技术实施例的最佳粉碎粒径碎样小角散射与低场核磁孔径分布对比图
[0034]图4为本专利技术实施例的多组复合储层渗透率实验样品示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤系复合储层封闭孔隙及连通性的表征方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1、将煤系复合储层中的煤层和泥页岩制作成柱塞样，并对所述柱塞样进行核磁共振实验，得到所述柱塞样的孔隙度、累计孔隙体积分布及微分孔径分布；S2、分别将煤层和泥页岩的柱塞样破碎成不同粒度的粉碎样，并对所述粉碎样进行核磁共振冻融法实验，得到不同粒径累计孔隙体积分布和微分孔径分布；S3、基于所述柱塞样、所述不同粉碎粒径累计孔隙体积分布和微分孔隙分布，确定煤层和泥页岩中打开封闭孔隙最佳的粉碎粒度；并与所述柱塞样进行对比，计算得出所述柱塞样破碎成所述粉碎样过程中打开的封闭孔隙体积；S4、分别对煤层和泥页岩的最佳粉碎粒径粉碎样进行小角X射线散射实验，得到孔径范围内的总孔隙的孔径分布及孔体积；S5、基于柱塞样低场核磁、粉碎样核磁冻融及粉碎样小角X射线散射实验结果，确定煤层和泥页岩的总孔孔隙体积及封闭孔隙体积；S6、根据实际钻井储层组合情况，制作相同直径、不同高度的煤层、泥页岩和致密砂岩柱塞样，并进行非稳态压降法覆压渗透率实验，定量表征地层压力条件、岩性组合影响下煤系复合储层连通性。2.根据权利要求1所述的煤系复合储层封闭孔隙及连通性的表征方法，其特征在于，所述S1具体为：S11、根据煤系含气系统中水汽分布关系，将所述煤系复合储层按照生储盖组合进行划分，得到煤层、泥页岩及致密砂岩；S12、采集所述煤层和所述泥页岩的新鲜钻孔样品，并制成多组柱塞样；S13、对所述柱塞样进行低场核磁共振实验；然后测量横向弛豫时间，并计算所述柱塞样的孔隙度、累计孔隙体积分布及微分孔径分布。3.根据权利要求2所述的煤系复合储层封闭孔隙及连通性的表征方法，其特征在于，所述S13中测量所述横向弛豫时间之前还需将低场核磁共振实验所用的柱塞样进行抽真空加压15MPa饱和盐水48h。4.根据权利要求1所述的煤系复合储层封闭孔隙及连通性的表征方法，其特征在于，所述S2具体为：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：王阳，向杰，陈尚斌，张彤，曹庆舜，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：