岩石物理测量系统

如题所述

岩石物理实验测量能够提供不同油藏条件下最可靠的岩石物理测量数据,是进行时移地震可行性分 析和资料解释的基础。岩石物理实验测量需要使用高精度的专业设备系统,如图2.1所示,能够在模拟的 地下各种温度、(静岩)压力、孔隙流体压力、不同流体饱和度下,对井下岩心样品进行波速和密度测定,确定相应条件下岩心样品的杨氏模量、体积模量、剪切模量、泊松比、P波模量、拉梅常数,纵横波速度 比和纵横波波阻抗等基本弹性参数。

该测量系统具有温度、压力和孔隙流体压力、流体饱和度独立控制的特点,最高温度120℃,最大压 力80MPa和最大孔隙压力40MPa,可测定岩石原位的波速和密度等物性参数。各主要的物理参数计算方 式为:

岩石波速(vP或vS)=岩样长度/声波走时

岩石密度ρ=岩样质量W/岩样体积V

泊松比v=(vP2-2vS2)/[2(vP2-vS2)]

岩石剪切模量G=ρvs2

岩石体积模量K=ρ[vP2-(4/3)vS2

岩石杨氏模量E=3K(1-v)

波阻抗IP=ρvP,IS=ρvS

图2.1 岩石原位物性测定系统

对于结构疏松的油砂,由于自身成形差,不能按一般固结岩石物性(弹性)测定方法进行测定,需 要利用针对测定疏松砂岩物性(弹性)参数的原位测量技术。首先,对疏松样品进行成形处理,要解决 控制样品加压到地层原位压力时,样品不能被过分压实的问题。把适量的砂样放进耐温和耐油的橡胶筒 里并放进容器密封,同时施加少量的围压并通过孔隙流体通道向岩石注入孔隙流体而形成孔隙压力,在 向样品加压到预定的测量压力过程中,通过控制孔隙流体的排量来控制岩石的孔隙变形,这时一般孔隙 流体随围压增加而增加。采用这种控制方式,一般加压到测定点压力时,可把孔隙度控制在储层疏松砂 岩的孔隙度30%~33%附近。

测量技术的第二个特点是进行岩石轴向变形测定。波速的测量是通过岩心样品的实时长度除以声波 通过样品的实际时间计算的。疏松砂岩加压过程中变形比较大,必须进行实时变形测定才能保证波速测 量的精度。本实验方法通过在一个与样品轴向连接的活动杆上安装位移计,对样品的变形进行实时监控,位移计的精度为1%。

测量技术的第三个特点是在对岩心样品连续的流体驱排同时进行岩石物理参数测量。国内外常规的 测量技术是样品不能在实验过程中进行流体驱排(替换),要改变样品的孔隙流体类型就需要把样品从 容器里取出,在外面把样品处理好后重新放回容器中进行测定。在此情况下存在不能进行连续测量以及 由于状态的改变引入其他误差的缺点。通过对设备的改造,特别是在小的声波探头上进行结构设计,在探头上设计有小的流体通道,让孔隙流体通过下探头注入岩样中,并让岩样中流体从上探头的流体 通道中排出,通过计量排出流体量,确定岩石中流体饱和度变化,从而实现流体连续驱排(如水驱油)下的波速测量。另外在加压过程中,通过流体排量测定,可确定岩样孔隙体积的变化,实现实时孔隙 度的测定。

常规的声波传感器一般不能直接用于高温高压测定。岩石物理测量声波传感器直接在高温高压环境 下工作,同时一个探头上同时内置了P波传感器和S波传感器,并有孔隙流体通道。测量中,实现P(波)激发P(波)接收,S(波)激发S(波)接收。即纵横波分别独立测量。在此设计中考虑到声波在松散 砂岩传播对能量要求比较高,因此在不加大发射功率情况下,把传感器直接做在和岩石端面接触的最近 地方,大大减少了传感器上能量的损失。

因此,针对松散砂岩物性测量技术包括样品成形控制、变形监测、连续驱排下测量以及特别的声波 传感器这四个方面。

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