李霏; 陈铭谦; 赵御庭; 殷存敏; 张凯
【期刊名称】《《地下水》》
【年(卷),期】2019(041)006
【总页数】3页(P112-114)
【关键词】孔隙结构; 毛管压力曲线; 铸体薄片; 扫描电镜; CT扫描; 测井资料; 三维孔隙结构模拟法 【作 者】李霏; 陈铭谦; 赵御庭; 殷存敏; 张凯
【作者单位】西安石油大学 地球科学与工程学院 陕西 西安 710018
【正文语种】中 文
【中图分类】TE122.2
孔隙结构是指岩石内的孔隙和喉部的类型、大小、分布和相互连接[1]。孔隙是流体可以存在岩石中的先决条件，吼道是连通各个孔隙的细小通道，控制了流体在岩石中的流通。
储集层岩石的孔隙结构特征是影响储层的容量(对油气)和油气资源开发的主控因素，它不仅控制了石油的迁移和积聚，还可以影响石油采收率，因此研究孔隙结构是为了理解和利用其对评价储层和储层产能预测以及油气层转化都具有极其重要的作用[2]。
工欲善其事必先利其器，而对岩石孔隙的研究方法就是“器”。传统岩石孔隙结构特征的主要研究方法包括:毛细管压力曲线法、铸体薄片法、扫描电镜法和现在的CT扫描方法和利用测井数据研究岩石孔隙结构以及三维孔隙结构模拟方法等。
1 毛细管压力曲线法
岩石的毛细管压力曲线：是指岩石孔隙的毛细管压力和岩石含湿相(或非湿相)饱和度的关系曲线[3]。毛细管压力曲线的形状及参数是储层孔隙结构特征的很好的研究资料。其测定方法主要包括：半渗透隔板法、压汞法和离心机法。以上方法的基本原理相同，但试验中使用的流体、加压方式以及所需时间不同，且各具特点。
1.1 半渗透隔板法
在空气、水、半渗透隔板系统(湿相和非湿相)中，半渗透隔板是完全被水浸湿的，在空气、水、岩心系统中，岩心也是完全被水所浸湿的。因此，即使在没有压力差的状况下，水也可以透过半渗透隔板和岩样，但是由于毛管力的作用，空气要穿过半渗透隔板和岩石必须要有压力差的存在。而岩心中绝大部分孔隙的半径要大于半渗透隔板的孔径，因此，空气进入半渗透隔板所需要的压差需要大于空气进入岩心孔隙所需的压差(半渗透隔板孔隙的毛细管压力大于岩心孔隙的毛细管压力)，向空气施加排驱压力，空气将克服岩心的毛细管力进入岩心的孔隙，把水从岩心孔隙中排出。岩心中含水饱和度发生改变，测定毛细管压力和岩样含水饱和度的数据，即可确定毛管压力曲线。 半渗隔板法的优点：气驱水和油驱水两种方式都与模拟油层的驱替状态相似。测量精确、可靠、操作简单并且可以同时测多块岩样[4]。
半渗隔板法的缺点：
(1)测试时间过长；
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(2)半渗隔板的承受压力有限，因此在测低渗透岩样的时候，得到的毛管压力曲线经常不完整。
1.2 压汞法
进汞：水银与大多数流体相比较都是非湿相，把水银注入干净且干燥的岩心孔隙中，需要克服岩心孔隙的毛管阻力，即需要对水银施加一定的压力，对水银加压使其进入岩心孔隙的过程就是测量毛管压力的过程。注入水银的每一个压力就反映了一个相应的孔径的毛细管压力，每个压力下注入岩心孔隙的汞的体积就代表着所对应孔隙的体积大小[4]。持续升高压力，记下进入岩样的水银的体积值和对应的压力值，就可以得到水银——空气的毛管压力与岩样含汞饱和度两者的关系曲线。
退汞：在达到仪器的最高压力后，逐渐降压，使压入岩心孔隙中的水银流出，测定这个过程中毛管压力与岩心孔隙中的含汞饱和度的关系曲线[4]。
压汞法的优点：
(1)测定速度快；
(2)测量压力高，最高压力可达6 000 psI(420 atm)，适用于高、中、低各种渗透率的岩心，都有比较完整的测量结果[6]；
纺织涂层(3)对岩样的形状没有太大要求，可以规则，也可以不规则；
(4)退汞(湿相驱非湿相)曲线的应用广泛，且实验比较易进行。
压汞法的缺点：
(1)不能模拟实际油层的条件，因此，测得的毛管压力曲线不适宜直接用于油田[4]；
(2)水银有毒，对人体有害；
(3)岩样不能重复使用，比较浪费，加大成本。
1.3 离心机法
离心机法是通过离心作用产生的强大离心力，起到外加驱替压力的作用，因此，非湿相会把湿相从多孔介质中驱替出来。根据普通物理学知识可以知道，沿转动轴转动的物体所产生的离心力F应为：
细胞模型
F=ma=mRw2
(1)
式中：m为转动物体的质量；a为向心加速度(a=w2R)；w为角速度；R为转动半径
由上述公式可以看出，随着m、w和R的增加，离心力F也在增大，所以在试验中，通过逐渐增大离心机的转速(增加角速度)的方法，可以获得逐渐增加的离心力。因此与之平衡的毛管压力也会逐渐增大，润湿相从各种渗透率的多孔介质中中被非湿相驱替出来，记录排出的体积，可以获得Pc-Sw关系曲线[4]。
优点：
(1)操作简单，测定速度快，重复性好；
(2)测量压力高，可以用于高、中、低各种渗透率的岩心，且有比较完整的测量结果，可以得到完整曲线。
(3)接近模拟油层的驱替状况。可以同测多块岩样。
缺点：离心机费用较高。
2 铸体薄片法
中国科学院第一任院长是铸体薄片是一种孔隙被有液态胶填充的岩石薄片，它是在真空加压下将有液态胶注入岩石孔隙，等液态胶固化后打磨至薄片状。有胶充填了岩石孔隙，所以用显微镜观察会十分明显，容易出，为研究岩石孔隙类型、大小、分布、连通情况、组合特点和孔隙的几何形态、平均孔喉比、平均孔隙半径、喉部、配位数以及裂隙率等提供了有效途径。一般在分析油气烃源岩或储集层的孔隙发育特征中使用[5]。
3 扫描电镜法结构主义语言学
扫描电镜法是利用扫描电镜来分析样品的结构特征和性能的方法。当电子轰击样品表面时会产生各种信号，其中包括二次电子、背散射电子和不同能量的光子等。这些信号来自样品的特定发射区域，它随表面形貌的不同而变化。其基本原理是用极细的电子束扫描样品的表面，然后按电视原理放大成像，放映在电视屏幕上。
扫描电镜法是研究岩石孔隙结构特征重要方法，利用这种方法可以仔细地观察到储层岩石
的主要孔隙类型，如粒间孔隙，微孔隙(包括粒内溶孔、杂基内微孔隙、微裂缝等)和喉道类型并且可以测定出孔喉半径等参数[6]。
4 CT扫描法
CT，即电子计算机断层扫描，主要包括两方面：X射线束与具有极高灵敏度的探测器，大概过程就是用X射线围绕岩心作断面扫描，再由探测器接收穿过岩心的衰弱X射线信息，然后通过电子计算机的计算处理，可以取得该断面各点的X射线吸收系数值，并且把不同的数据以不同的灰度等级通过图像显示出来，这样在监视器上就可以清晰的观察该断面的孔隙结构。通过CT扫描，可以得到岩石孔喉分布情况、连通性以及物性参数等[7]。
上述方法中的铸体薄片法和扫描电镜法都需要对岩心进行加工，这就会使岩心的内部结构和外部形态遭受到破坏，而CT扫描技术可以在迅速观测整块岩心的内部结构状况的同时保证不损伤岩心，然而，缺点是测量方法复杂且成本高。美的电磁炉电路图
