确定砂岩透镜体聚集油气临界条件的方法
【专利摘要】本发明提供了一种确定砂岩透镜体聚集油气临界条件的方法，该方法包括：在密闭空间内填充油的饱和度达到饱和度限值的围岩模拟物，在围岩模拟物内预留出的空间中填充水的饱和度达到饱和度限值的砂体模拟物；在预定时间后，取出围岩模拟物内部的砂体模拟物；确定砂体模拟物的含油饱和度；将围岩模拟物的粒径、砂体模拟物的粒径以及含油饱和度作为一组含油饱和度数据；改变围岩模拟物的粒径或者改变砂体模拟物的粒径，重复执行上述步骤，直至获取多组含油饱和度数据；根据多组含油饱和度数据确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件。本发明达到了定量给出砂岩透镜体聚集油气的临界条件，从而有效地指导砂岩透镜体油气藏的勘探的技术效果。
【专利说明】确定砂岩透镜体聚集油气临界条件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油勘测【技术领域】，特别涉及一种确定砂岩透镜体聚集油气临界条件的方法。
【背景技术】
[0002]随着石油勘探技术的不断深入，越来越多的砂岩透镜体油气藏不断被发现，而且日益受到重视。砂岩透镜体油气藏是岩性油气藏的一种，系指形成于四周被低(非)渗透岩层所包围的各种透镜状、条带状或不规则状渗透性储集岩层中的油气藏。砂岩透镜体油气藏的成藏机理是对此类油气藏进行研究的首要问题。
[0003]目前，砂岩透镜体油气藏的成藏机理的学术观点主要有以下几种:
[0004]I)在毛细管压力作用下，油气由烃源岩进入大孔隙的储集岩中；
[0005]2)烃类生成引起的膨胀力、烃浓度差引起的扩散力和砂泥岩间的毛细管压力差是成藏的主动力；
[0006]3)通过物理模拟实验的结论，认为流体压差将泥岩中生成的油气驱向砂岩透镜体，毛细管压力差将泥岩与砂岩接触带的油气驱入砂岩透镜体，浮力使进入砂岩透镜体中的油气向其顶部聚集，砂岩透镜体中的水可以在毛细管压力差的作用下自然地由砂岩进入泥岩中；
[0007]4)通过用实验方法模拟了处于不同位置的砂岩透镜体的油气的充注过程，并解释了油气成藏机理是砂岩-泥岩孔喉的毛细管作用和烃源岩排烃压力综合作用的结果；
[0008]5)储集体平均孔隙度为12%?22%，砂体物性与圈闭充满度呈正比例关系，而且存在一个砂体物性门限，当砂体物性大于某一门限值时，砂体内才能有油气聚集；
[0009]6)在围岩具备供烃能力的情况下，孤立砂体聚集成藏的能力取决于孤立砂体进入聚烃门限或聚烃的临界地质条件，上述的地质条件目前可以通过围岩和砂体的孔渗性差值，尤其是围岩和砂体的孔喉半径之间的差值来表示，这主要是因为当围岩和砂体的孔喉半径相差较小时，两者接触面上的毛细管压力的作用可能不足以将油气引入到砂体内。
[0010]由上述分析可知，目前的对砂岩透镜体聚集油气成藏的研究大多处于定性描述的阶段，还没有关于砂岩透镜体油气藏成藏的临界条件的定量研究，对实际的油气藏勘探缺少一个定量或半定量的指导判别标准，从而难以有效地指导砂岩透镜体油气藏的勘探。

【发明内容】

[0011]本发明实施例提供了一种确定砂岩透镜体聚集油气临界条件的方法，以达到有效地指导砂岩透镜体油气藏勘探的目的，该方法包括:
[0012]在密闭空间内填充油的饱和度达到饱和度限值的围岩模拟物，在围岩模拟物内预留出的空间中填充水的饱和度达到饱和度限值的砂体模拟物；
[0013]在预定时间后，取出围岩模拟物内部的砂体模拟物；
[0014]确定所述砂体模拟物的含油饱和度；[0015]将围岩模拟物的粒径、砂体模拟物的粒径以及含油饱和度作为一组含油饱和度数据；
[0016]改变围岩模拟物的粒径或者改变砂体模拟物的粒径，重复执行上述步骤，直至获取多组含油饱和度数据；
[0017]根据所述多组含油饱和度数据确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件。
[0018]在一个实施例中，所述砂体模拟物是玻璃微珠。
[0019]在一个实施例中，所述围岩模拟物是玻璃微珠。
[0020]在一个实施例中，所述围岩模拟物中的油是红色素煤油。
[0021]在一个实施例中，根据所述多组含油饱和度数据确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件，包括:
[0022]根据所述多组含油饱和度数据，建立对应于不同粒径的砂体和不同粒径的围岩的含油饱和度变化图；
[0023]根据所述含油饱和度变化图确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件。
[0024]在一个实施例中，根据所述多组含油饱和度数据确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件，包括:
[0025]根据砂体模拟物的粒径确定砂体的孔喉半径，根据围岩模拟物的粒径确定围岩的孔喉半径；
[0026]根据砂体的孔喉半径与围岩的孔喉半径之比，以及所对应的含油饱和度数据确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件。
[0027]在一个实施例中，按照以下公式确定砂体的孔喉半径= (V2-j)/^
[0028]其中，Dk表示砂体模拟物的粒径，R表示砂体的孔喉半径；
[0029]按照以下公式确定围岩的孔喉半径=
[0030]其中，&表示围岩模拟物的粒径，r表示围岩的孔喉半径。
[0031]在一个实施例中，确定的砂岩透镜体聚集油气的临界条件包括:
[0032]砂体的孔喉半径大于或等于围岩的孔喉半径的2倍，油气能聚集至砂体的内部；
[0033]和/或，随砂体的孔喉半径与围岩的孔喉半径之比的逐渐增大，砂体内部的含油率逐渐增高。
[0034]在一个实施例中，所述密闭空间为多个，在所述多个密闭空间中同时填充油的饱和度达到饱和度限值的围岩模拟物，在围岩模拟物内预留出的空间中填充水的饱和度达到饱和度限值的砂体模拟物，在预定时间后，取出各个密闭空间中的围岩模拟物内部的砂体模拟物，确定砂体模拟物的含油饱和度，分别将各个密闭空间中的围岩模拟物的粒径、砂体模拟物的粒径以及含油饱和度作为一组含油饱和度数据，其中，不同密闭空间中的围岩模拟物的粒径，和/或砂体模拟物的粒径是不同的。
[0035]在一个实施例中，密闭空间的个数为4个。
[0036]在本发明实施例中，提供了一种通过实验的方式确定砂岩透镜体聚集油气临界条件的方法，在密闭的空间内填充油的饱和度达到饱和度限值的围岩模拟物，在围岩模拟物内预留出的空间中填充水的饱和度达到饱和度限值的砂体模拟物，在静置一段时间后，测量砂体模拟物中的含油饱和度，改变围岩模拟物的粒径、或者改变砂体模拟物的粒径，从而获得多组含油饱和度，基于这些数据可以有效分析出砂岩透镜体聚集油气的临界条件，解决了现有技术中，对于砂岩透镜体聚集油气的临界条件的分析都是定性的，还没有定量的研究，从而导致砂岩透镜体油气藏的成藏机理的确定的实用性不高的技术问题，本发明定量地给出了砂岩透镜体聚集油气的临界条件，从而可以有效地指导砂岩透镜体油气藏的勘探。
【专利附图】

【附图说明】
[0037]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0038]图1是本发明实施例的确定砂岩透镜体聚集油气临界条件的方法流程图；
[0039]图2是本发明实施例的砂岩透镜体地质模型示意图；
[0040]图3是本发明实施例的岩石颗粒立方体排列孔喉半径与粒径关系示意图；
[0041]图4是本发明实施例的砂岩透镜体聚集油气物理模拟实验装置示意图；
[0042]图5是本发明实施例的粒径D1=0.1mm的砂体与不同围岩组合的含油饱和度变化示意图；
[0043]图6是本发明实施例的粒径D2=0.25mm的砂体与不同围岩组合的含油饱和度变化示意图；
[0044]图7是本发明实施例的粒径D3=0.5mm的砂体与不同围岩组合的含油饱和度变化示意图；
[0045]图8是本发明实施例的粒径D4=L Omm的砂体与不同围岩组合的含油饱和度变化示意图。
【具体实施方式】
[0046]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0047]发明人发现，根据统计规律显示，圈闭(砂岩)的界面势能03与其围岩(泥岩)的界面势能0?的比值必须满足Φη/Φ3≥2，即圈闭(砂岩)的孔喉半径R必须大于(或等于)其围岩(泥岩)的孔喉半径r的2倍时，油气才能聚集至储层内部，而且R/r越大，表明储层的相对优相条件越好，越有利于油气的聚集，为了验证这一统计规律，发明人设计了一种物理模拟实验，用以定量确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件，如图1所示，包括以下步骤:
[0048]步骤101:在密闭空间内填充油的饱和度达到饱和度限值的围岩模拟物，在围岩模拟物内预留出的空间中填充水的饱和度达到饱和度限值的砂体模拟物；
[0049]步骤102:在预定时间后，取出围岩模拟物内部的砂体模拟物；
[0050]步骤103:确定所述砂体模拟物的含油饱和度；
[0051]步骤104:将围岩模拟物的粒径、砂体模拟物的粒径以及含油饱和度作为一组含油饱和度数据；
[0052]步骤105:改变围岩模拟物的粒径或者改变砂体模拟物的粒径，重复执行上述步骤，直至获取多组含油饱和度数据；[0053]步骤106:根据所述多组含油饱和度数据确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件。
[0054]在上述实施例中，提供了一种通过实验的方式确定砂岩透镜体聚集油气临界条件的方法，在密闭的空间内填充油的饱和度达到饱和度限值的围岩模拟物，在围岩模拟物内预留出的空间中填充水的饱和度达到饱和度限值的砂体模拟物，在静置一段时间后，测量砂体模拟物中的含油饱和度，改变围岩模拟物的粒径、或者改变砂体模拟物的粒径，从而获得多组含油饱和度，基于这些数据可以有效分析出砂岩透镜体聚集油气的临界条件，解决了现有技术中，对于砂岩透镜体聚集油气的临界条件的分析都是定性的，还没有定量的研究，从而导致砂岩透镜体油气藏的成藏机理的确定的实用性不高的技术问题，本发明定量地给出了砂岩透镜体聚集油气的临界条件，从而可以有效地指导砂岩透镜体油气藏的勘探。
[0055]考虑到使得进入砂体或者是从围岩中流出的油可以被明显的记录和观察，围岩模拟物中饱含的油可以是有颜色的，例如红色素煤油。进一步的，上述的围岩模拟物可以是玻璃微珠，上述的砂体模拟物也可以是玻璃微珠，然而值得注意的是，玻璃微珠仅是一个具体实施例，并不构成对本发明不当的限定，还可以采用其它类似的物质代替，只要从结构和性能上与围岩和砂体类似都可以作为砂体或者是围岩的模拟物。[0056]为了使得确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件的过程更为直观和精确，可以将上述的多组数据画成含油饱和度变化图，由画得的图来有效确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件，从而使得结果的显示更为直观。在一个实施例中，根据所述多组含油饱和度数据确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件，可以包括:根据所述多组含油饱和度数据，建立不同粒径的砂体和不同粒径的围岩组合的含油饱和度变化图；根据所述含油饱和度变化图确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件。
[0057]具体的，考虑到砂岩透镜体聚集油气的临界条件的确定与砂体的孔喉半径以及围岩的孔喉半径都有着直接的关系，这两者是判断砂岩透镜体聚集油气的临界条件的重要依据，因此，可以先将粒径转换为孔喉半径，然后基于孔喉半径确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件，即，根据砂体模拟物的粒径确定砂体的孔喉半径，根据围岩模拟物的粒径确定围岩的孔喉半径，根据砂体的孔喉半径与围岩的孔喉半径之比，以及所对应的含油饱和度数据确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件。
[0058]在实施过程中，可以按照以下公式将砂体模拟物的粒径转换为砂体的孔喉半径:
[0059]R 二 (λ/2 — \)L)r
[0060]其中，Dk表示砂体模拟物的粒径，R表示砂体的孔喉半径；
[0061]可以按照以下公式将围岩模拟物的粒径转换为围岩的孔喉半径:
[0062]r = {42-\)Dr
[0063]其中，^表示围岩模拟物的粒径，r表示围岩的孔喉半径。因此，粒径的比值可以近似看作孔喉半径的比值。
[0064]在上述各个实施例中，确定出的砂岩透镜体聚集油气的临界条件至少包括:
[0065]I)砂体的孔喉半径大于等于围岩的孔喉半径的2倍，油气才能聚集至砂体内部；
[0066]2)随砂体的孔喉半径与围岩的孔喉半径之比的逐渐增大，砂体内部的含油率逐渐增高。[0067]为了减少试验所需的时间，可以设置多个密闭空间，或者将试验台上的一个密闭空间分为多个密闭空间，在多个密闭空间中同时进行试验，从而减少试验所需时间。即，密闭空间为多个，在所述多个密闭空间中同时填充油的饱和度达到饱和度限值围岩模拟物，在围岩模拟物内预留出的空间中填充水的饱和度达到饱和度限值的砂体模拟物，在预定时间后，取出各个密闭空间中的围岩模拟物内部的砂体模拟物，确定砂体模拟物的含油饱和度，分别将各个密闭空间中的围岩模拟物的粒径、砂体模拟物的粒径以及含油饱和度作为一组含油饱和度数据，其中，不同密闭空间中的围岩模拟物的粒径，和/或砂体模拟物的粒径是不同的，密闭空间的个数可以是4个。
[0068]通过本实施例中所提供的方法确定的砂岩透镜体聚集油气的临界条件与上述在实际盆地中发现的统计规律是吻合的。为了进一步说明本实施例所提供的物理模拟实验结论的正确性，下面用力学推导的方法来证明。
[0069]在地层条件下，由于各部位流体势的差异，油气由相对高势区向相对低势区流动。流体势的组成包括四个方面:浮力产生的位能、压力产生的弹性势能、毛细管力产生的界面势能以及惯性力产生的动能。由于地下流体运移的速度很慢，因此惯性力产生的动能通常可以忽略，在微观条件下，当油气在运移通道中处于与储集层近似深度范围时，如图2所示，储层砂体的A点与运移通道中的B点基本处于同一深度Z、同一压力系统P内，因此在计算A与B点相对流体势时，可以取深度Z为基准面，则相对流体势中相对位能、相对弹性势能以及动能都为O。即，驱使油气由围岩进入砂体的主要是毛细管压力差ΛΡ。的作用，其表达式为:
[0070]
【权利要求】
1.一种确定砂岩透镜体聚集油气临界条件的方法，其特征在于，包括: 在密闭空间内填充油的饱和度达到饱和度限值的围岩模拟物，在围岩模拟物内预留出的空间中填充水的饱和度达到饱和度限值的砂体模拟物； 在预定时间后，取出围岩模拟物内部的砂体模拟物； 确定所述砂体模拟物的含油饱和度； 将围岩模拟物的粒径、砂体模拟物的粒径以及含油饱和度作为一组含油饱和度数据；改变围岩模拟物的粒径或者改变砂体模拟物的粒径，重复执行上述步骤，直至获取多组含油饱和度数据； 根据所述多组含油饱和度数据确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述砂体模拟物是玻璃微珠。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述围岩模拟物是玻璃微珠。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述围岩模拟物中的油是红色素煤油。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述多组含油饱和度数据确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件，包括: 根据所述多组含油饱和度数据，建立对应于不同粒径的砂体和不同粒径的围岩的含油饱和度变化图； 根据所述含油饱和度变化图确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件。
6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述多组含油饱和度数据确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件，包括: 根据砂体模拟物的粒径确定砂体的孔喉半径，根据围岩模拟物的粒径确定围岩的孔喉半径； 根据砂体的孔喉半径与围岩的孔喉半径之比，以及所对应的含油饱和度数据确定砂岩透镜体聚集油气的临界条件。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于: 按照以下公式确定砂体的孔喉半径:K 二 (M-1)Dr 其中，Dk表示砂体模拟物的粒径，R表示砂体的孔喉半径； 按照以下公式确定围岩的孔喉半径:r 二 (▲_I)/) 其中，Dr表不围岩模拟物的粒径，r表不围岩的孔喉半径。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，确定的砂岩透镜体聚集油气的临界条件包括: 砂体的孔喉半径大于或等于围岩的孔喉半径的2倍，油气能聚集至砂体的内部； 和/或，随砂体的孔喉半径与围岩的孔喉半径之比的逐渐增大，砂体内部的含油率逐渐增高。
9.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述密闭空间为多个，在所述多个密闭空间中同时填充油的饱和度达到饱和度限值围岩模拟物，在围岩模拟物内预留出的空间中填充水的饱和度达到饱和度限值的砂体模拟物，在预定时间后，取出各个密闭空间中的围岩模拟物内部的砂体模拟物，确定砂体模拟物的含油饱和度，分别将各个密闭空间中的围岩模拟物的粒径、砂体模拟物的粒径以及含油饱和度作为一组含油饱和度数据，其中，不同密闭空间中的围岩模拟物的粒径，和/或砂体模拟物的粒径是不同的。
10.如权利要求9 所述的方法，其特征在于，所述密闭空间的个数为4个。
【文档编号】G01N33/24GK103645518SQ201310705347
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】庞雄奇, 周立明, 张俊, 汪文基, 霍志鹏, 巩磊, 肖爽, 王阳洋 申请人:中国石油大学(北京)