基于离子驱替效率的页岩气储层孔隙水赋存状态确定方法与流程

本发明涉及油气开发，特别涉及一种基于离子驱替效率的页岩气储层孔隙水赋存状态确定方法。

背景技术：

1、在页岩气勘探开发过程中，随着深层页岩气勘探开发力度加强，页岩气井压裂返排率较高，甚至出现了低产气、高产水的页岩气井，这一现象说明了页岩气储层内水赋存状态及其运聚规律认识不清，且已经严重影响了页岩气有利区优选与高效勘探开发。

2、相对于孔隙中气体吸附、游离的定量表征而言，液态流体微观赋存的基础理论和评价技术研究较为薄弱。页岩储层纳米级孔隙发育，存在显著的纳米效应，吸附态流体占比较高，不能忽略。当前国内外主要通过初始含水饱和度、束缚水饱和度、可动水饱和度等宏观参数来评价页岩赋水性。若不考虑孔隙水赋存状态差异，将导致含水饱和度的高估。

3、目前，表征页岩气储层孔隙水赋存状态的表征方法主要有高速离心、核磁共振t1-t2、平衡水吸附等方法。高速离心的方法继承了传统常规储层可动水的表征方法，但是若离心过程中转速低，纳米孔隙内的流体并不能实现有效的表征；若离心转速过高，易造成岩心的破坏，使实验结果出现较大误差。核磁共振t1-t2谱测试主要依靠核磁共振实验，核磁实验表征的精度为3nm，大量的微孔隙无法实现表征；其次，t1-t2图版建立需要核磁运算模型为基础，定量化表征难度大。平衡水吸附实验主要采用粉末样进行实验，通过吸附量进行表征水的吸附特征，往往颗粒与颗粒之间的缝隙也会吸附水蒸气，导致吸附量出现高估的现象。因此有必要对页岩气储层孔隙水赋存状态开展新的方法表征，明确不同赋存状态水的含量，进而指导页岩气含气量评估与勘探开发。

技术实现思路

1、至少为克服其中一种上述内容提到的缺陷，本发明提出基于离子驱替效率的页岩气储层孔隙水赋存状态确定方法，通过对储层取样进行研究，并通过驱替的方式推算确定储层中的含气量与含水量，进而辅助页岩气的勘探开采。

2、为了实现上述目的，本发明公开的孔隙水赋存状态确定方法可采用如下技术方案：

3、基于离子驱替效率的页岩气储层孔隙水赋存状态确定方法，包括：

4、获取目标储层页岩岩心，去除岩心内的水分并确定岩心的含水饱和度；

5、使岩心吸附盐水直至饱和，并通过含有示踪剂的驱替介质对岩心中的盐水进行驱替，直至驱替介质完全取代岩心中的盐水；

6、记录驱替过程中示踪剂的浓度值随时间变化的情况；

7、根据示踪剂浓度值随时间变化的各阶段斜率，以及含水饱和度计算确定页岩气空隙水赋存状态，具体按照如下方式计算：

8、qb＝kb*tb/(ka*ta+kb*tb+kc*tc+kd*td+ke*te)*sw

9、其中，q为赋存水量；k为时间-示踪剂浓度变化曲线的斜率；t为驱替时间；下角标a表示示踪剂注入阶段；下角标b表示示踪剂冲洗阶段中示踪剂浓度开始随时间的增加而降低的阶段；下角标e表示示踪剂冲洗阶段中的示踪剂浓度稳定阶段；下角标c和下角标d均为b阶段与e阶段之间的阶段；sw为含水饱和度。

10、上述公开的孔隙水赋存状态确定方法，在获取岩心后通过驱替示踪的方法来确定岩心内空隙的储水能力，从而推算出页岩气储层中孔隙水的赋存状态，便于对页岩气勘探开采提供更为准确可靠的参考，可进一步确定更为合理的建设开采方案。

11、进一步的，在本发明中，去除岩心内的水后再使岩心吸收盐水达到饱和，便于准确的确定岩心的存水能力，也便于后续驱替示踪的准确性。可通过多种方式去除岩心内的水分，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：通过烘干的方式去除岩心内的水分，在烘干过程中持续记录岩心的重量，当岩心重量减少至恒重时判断其水分被去除。采用如此方案时，可采用低温烘干的方式，既能够保障有效去除岩心内的水分，又可避免岩心结构被高温破坏。

12、进一步的，岩心干燥后吸收盐水以达到饱和状态时，可吸取多种成分配置的盐水，具体并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的盐水为氯化钠溶液，且氯化钠的浓度与目标储层气井生产水浓度相等。采用如此方案时，氯化钠获取方便，成本较低，且无酸碱腐蚀性，不会对岩心结构造成破坏，可保障后续检测的准确性。

13、进一步的，本发明中可采用多种驱替介质，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的驱替介质采用蒸馏水进行配置。采用如此方案时，蒸馏水成分为h2o，不含其他杂质，因此配置的躯体介质不会对岩心造成腐蚀破坏，所测出的结果更加接近实际的赋存量。

14、进一步的，在本发明中，示踪剂可采用多种物质，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的驱替介质的示踪剂采用阴离子示踪剂或阳离子示踪剂。

15、再进一步，为了更好的进行赋存状态的计算，对测定的数据进行加工，此处提出其中一种可行的选择：在记录示踪剂浓度随时间变化时，制作示踪剂的时间-浓度变化曲线。采用如此方案时，通过示踪剂的时间-浓度变化曲线将驱替过程划分为注入阶段、冲洗阶段和驱替结束阶段，每个阶段示踪剂的浓度变化情况不同，可根据曲线确定对应阶段的浓度变化率。

16、再进一步，对岩心吸附盐水至饱和的方式进行优化并提出其中一种可行的选择：在岩心吸附盐水至饱和时，通过夹持器固定岩心，并将盐水持续浇至岩心上。采用如此方案时，夹持器上可设置重量传感器，随岩心吸附盐水的过程重量持续变化，最终恒重时表示吸附饱和。

17、与现有技术相比，本发明公开技术方案的部分有益效果包括：

18、本发明利用示踪剂对岩样中的赋存水进行追踪，利用示踪剂浓度随时间变化斜率和含水饱和度，能够更准确的获取页岩储层不同赋存状态水的绝对含量，为页岩气含气量的评估与勘探开发提供技术支持。

技术特征：

1.基于离子驱替效率的页岩气储层孔隙水赋存状态确定方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于离子驱替效率的页岩气储层孔隙水赋存状态确定方法，其特征在于：通过烘干的方式去除岩心内的水分，在烘干过程中持续记录岩心的重量，当岩心重量减少至恒重时判断其水分被去除。

3.根据权利要求1所述的基于离子驱替效率的页岩气储层孔隙水赋存状态确定方法，其特征在于：所述的盐水为氯化钠溶液，且氯化钠的浓度与目标储层气井生产水浓度相等。

4.根据权利要求1所述的基于离子驱替效率的页岩气储层孔隙水赋存状态确定方法，其特征在于：所述的驱替介质采用蒸馏水进行配置。

5.根据权利要求1或4所述的基于离子驱替效率的页岩气储层孔隙水赋存状态确定方法，其特征在于：所述的驱替介质的示踪剂采用阴离子示踪剂或阳离子示踪剂。

6.根据权利要求1所述的基于离子驱替效率的页岩气储层孔隙水赋存状态确定方法，其特征在于：在记录示踪剂浓度随时间变化时，制作示踪剂的时间-浓度变化曲线。

7.根据权利要求1所述的基于离子驱替效率的页岩气储层孔隙水赋存状态确定方法，其特征在于：在岩心吸附盐水至饱和时，通过夹持器固定岩心，并将盐水持续浇至岩心上。

技术总结
本发明涉及油气开发技术领域，特别涉及一种基于离子驱替效率的页岩气储层孔隙水赋存状态确定方法，包括：获取目标储层页岩岩心，去除岩心内的水分并确定岩心的含水饱和度；使岩心吸附盐水直至饱和，并通过含有示踪剂的驱替介质对岩心中的盐水进行驱替，直至驱替介质完全取代岩心中的盐水；记录驱替过程中示踪剂的浓度值随时间变化的情况；根据示踪剂浓度值随时间变化的各阶段斜率，以及含水饱和度计算确定页岩气空隙水赋存状态。本发明利用示踪剂对岩样中的赋存水进行追踪，利用示踪剂浓度随时间变化斜率和含水饱和度，能够更准确的获取页岩储层不同赋存状态水的绝对含量，为页岩气含气量的评估与勘探开发提供技术支持。

技术研发人员：朱逸青,刘佳,陈丽清,付永红,蒋裕强,杨雨然,杨雪,徐亮
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/3