高温高压下岩石声波及电阻率实验研究.docx

高温高压下岩石声波及电阻率实验研究赵发展蔡敏龙赛飞雅(新疆石油管理局测井公司研究所)摘要赵发展, 蔡敏龙, 赛飞雅. 高温高压下岩石声波及电阻率实验研究. 测井技术, 1998, 22 (增刊) : 3～ 5在实验室条件下, 对不同孔隙度和不同渗透率的多块岩心在不同温度和压力条件下进行了测量, 得到其纵、横 波速度以及电阻率随温度和压力的变化规律; 通过油驱水实验, 得到了高温高压下的含水饱和度与电阻增大率的关系。由水驱油、气驱油和气驱水实验发现了在驱替过程中声波和电阻率的变化规律, 并解释了引起这种变化 的原 因。主题词: 高温 高压 岩心 电阻率 声波 实验室试验 驱替试验引言力下的波形进行数据采集, 采样间隔为 0. 1 Λs, 振幅分辨率为 1?1024; 整个实验用计算机进行控制, 进行数 据采集和数据处理。本实验岩心主要以砂岩为主, 将岩心加工成圆柱体, 作洗油和烘干处理, 并测量其孔隙度。 岩心从井中 取出后, 压力被释放, 岩心相对比较疏松, 声波曲线干扰比较大, 所以在正式实验前, 先对岩心进行压实, 压力从 0 M P a 加到 80 M P a。正式实验时, 围压的变化分 别为 10、20、40、60、80 M P a, 而孔隙压的变化范围为5、10、20、30、40 M P a, 有效压力等于围压减去孔隙压 力。 温度设置分别为常温、40、50、60、70℃。实验按以下几种情况进行, 首先进行的是变温变压测量, 在岩样中分别饱含油和水, 在设置的温度下, 按孔隙压与围压 1∶2 的关系进行加压, 记录每一状态 下的油和水的声波曲线和电阻率; 进行油驱水或水驱 油实验, 先把岩心百分之百地饱和, 然后在 70℃和 62M P a 的条件下, 加孔隙压力, 根据驱替出来的流体的 体积值, 记录声波曲线和电阻率; 进行气驱水和气驱油实验, 实验过程与油驱水或水驱油基本相同, 记录流体 在不同体积下的声波和电阻率。在实验室模拟真实地层温度和压力的条件下, 给岩石饱和不同的油、气、水, 进行声波的纵、横波测量,从而建立储层的声波特性与岩性、含油性及有效压力 和温度之间的关系。这样, 可进一步研究油气储层的物理特征与地质及油藏工程之间的内在规律, 为油气藏 进行精细描述。在进行高温高压下的声波研究的同时, 也开展了高温高压下的电阻率研究, 探索电阻率与温度、压力的 关系, 分析它的变化机理, 比较高温高压下的电阻增大率与常温常压下的差异, 准确求出 n、b 值。实验方法所用的实验系统可同时测量声波、电阻率和流体驱替量。选取 35 块岩心, 加工成 5 25 mm ×50 mm 的圆柱 体岩心, 磨光两端面, 使其相互平行并垂直其轴线, 这样便于声波换能器与岩心很好地接触, 获取高质量的 采集曲线。测量电阻时, 用声波探头作为两个测量电极, 在安装工艺上使接受探头与容器的外壳绝缘, 这样既能保 证声波测量, 又能保证电阻率的测量, 使声波和电阻率 总是保持相同的状态。实验所用容器是锰合金材料, 最大安全耐压 500M P a, 最高温度为 200℃。实验中可同时加围压和孔隙 压, 可以设定孔隙压与围压的比例关系为 1∶1 和 1∶2; 所用的声波仪为 SD 21 声波仪, 对不同的温度和压纵、横波测量中岩样尺寸选择及误差分析在实验室进行声波测试时, 对于一定的声波频率f 或波长 Κ, 当岩样具有不同的几何尺寸时, 会导致岩 心 具有一维、二维或三维速度, 这三种速度差别比较大, 因此, 声波的波长受到岩心横向尺寸直径 D 和不均匀的粒度直径 d 的制约。根据相似性原则, 要求D μΚμ d , 就会得到一维的声波速度, 这时认为岩心是一·4·测井技术1998 年个长直棒。 声波的速度公式是v = L ?t根据偏微分定义, 其速度误差为| dv ?v | = | dL ?L | + | d t?t| 从以上公式看出, 速度误差与岩心长度和时差有关, 当 适当地选取岩心的长度时, 准确地读取纵波和横波的 初动点, 会使误差最小。3. 对于油驱水实验, 条件是 70℃和 62 M P a, 由于驱替出来的原油量非常少, 所以声波速度变化很小, 但 变化趋势是声波速度随含油饱和度的增加逐渐变大; 电阻率随含油饱和度的增加而逐渐变大 (见图 5)。4.对于水驱油实验, 条件是 70℃和 62 M P a, 由于驱替出的油量非常小, 所以声波速度变化很小, 但变化趋势是, 随着含水饱和度的增加, 声波速度逐渐变小;电阻率随着含水饱和度的增大而逐渐变小。5. 对于气驱水和气驱油实验, 条件是 70℃和 15M P a, 声波速度变化很小; 随着含水饱和度的减小, 电 阻率逐渐增加, 这是因为导电离