电阻率的测量

如题所述

1.基本测量方法

在恒定电流供电的情况下,通过测量岩心两端的电位差,根据岩心的几何尺寸,就可以得到岩心的电阻率值。计算公式为

储层岩石物理学

式中:d为岩心直径;l为岩心长度;I为通过岩心的电流;V为岩心两端的电位差。

实验室中测量岩心的电阻率,可以采用两极法,也可以采用四极法,如图4-17所示。两极法的电极A和B既是供电电极,又是测量电极。这样做的缺点是测量精度受岩心与电极之间接触电阻的影响。为减少接触条件的影响,测量电极应采用导电性好、容易贴紧岩心的质地较软的金属材料,如铜或银,还要用鹿皮、滤纸等吸水材料作岩心和电极的耦合材料。四极法在很大程度上消除了接触电阻的影响,但该方法仅适用于岩心完全饱和水的情况,否则M与N间含水饱和度不易计算。

图4-17 电阻率测量装置示意图

2.改变岩心含水饱和度的电阻率测量方法

一方面,实验室得到的岩心内部所含流体与原状地层常常会有差异,从而造成测得的电阻率与实际地层情况不同;另一方面,地层评价计算中要求知道储集岩石在不同含水饱和度条件下的电阻率。于是,改变岩心含水饱和度进行电阻率测量成为岩石典型分析的主要手段。

(1)增饱和度法

该方法的操作步骤是:首先将岩心洗净、烘干,然后将岩心放入盐水中;依靠岩心孔隙的毛细管力作用,盐水被吸入到岩心孔隙中,岩心含水饱和度增加;在不同的含水饱和度下进行电阻率测量。其中岩心的含水饱和度测量则采用重量法。该方法实际上是以水驱替岩石孔隙中的气体,属于气、水两相驱替法。

(2)减饱和度法

减饱和度是增饱和度的逆过程,也属于气、水两相驱替法。常见的降低含水饱和度的方法有气驱法、离心法和半渗透隔板法

a.气驱法:工作流程是,先将处理好的岩心完全用盐水饱和,然后采用自然或人工脱水的办法来降低岩石中的水分。自然脱水方法耗时过长,且容易造成脱水不均匀,一般不采用;人工脱水一般采用吹气法或烘干法,但要控制好岩心温度。气驱法的优点是岩心中盐水均匀减少,缺点是岩心水分减少了,但盐分并未减少,是盐水浓度增大,影响测量结果。与增饱和度方法一样,该方法也不能模拟地层条件,只能在常温常压下测量。

图4-18 离心管示意图

b.离心法:利用离心力使岩心脱水。具体做法是,将饱水岩心放入特制的离心管(图4-18)中,离心管的末端留有带刻度线的集水管,靠离心机高速旋转产生的离心力将盐水驱替出并收集在集水管中,依据体积法计算岩心的含水饱和度:

储层岩石物理学

式中:Vw是集水管中盐水体积。该方法优点是,离心力能在一定程度上模拟地层压力,而且可以通过调整离心机的转速来改变驱替压力;缺点是离心处理后岩心中盐水分布不均匀。

c.半渗透隔板法:半渗透隔板是一种多孔板,因孔隙尺寸较小,具有较大的毛管压力。半渗透隔板的孔隙表面经过化学处理,在一定压力下只允许润湿相流体(水)通过,而非润湿相(油气)不能渗透,因此消除了常规驱替时非润湿相活塞式推进所产生的“末端效应”。由于采用的半渗透隔板,驱替相和润湿相的相互作用主要取决于岩心的毛管压力,因此这种驱替过程能更好地模拟油气藏的压力系统。在一定压力下,如果计量管中的盐水体积不再增多就可以认为两相流体的分布达到了平衡,此时卸掉压力,取出岩心并称重确定其含水饱和度、测量电阻率值;然后将岩心放入压力容器内,增加压力进行下一个饱和度点的测量。不同含水饱和度下,两相流体分布达到平衡时的压力就是该状态下的毛管力,因此该方法也可以用来研究不同毛管力条件下的岩电关系。为了提高测量效率,很多仪器可以同时处理多块岩性相近、孔渗差别不大的岩心。

d.油、水两相驱替法:油、水两相驱替法是将岩心装在一个橡皮筒中,如图4-19所示,橡皮筒的两端套在外径与橡皮筒内径相同的柱状电极上,外面用金属套箍住,使其密封。对橡胶筒外施以液压,能够模拟地层的上覆压力,还能够使橡皮套紧贴岩心,避免驱替时橡胶筒与岩心间形成盐水层导电,影响测量结果。金属电极中间留有注液孔,通过它可以对岩心注入流体形成驱替压力。金属电极与岩心接触面留有网状沟槽,以便驱替流体沿岩心均匀推进。

图4-19 油、水两相驱替法岩心夹持器

流体饱和度计量采用体积法,驱提出的流体被收集到计量管中,根据计量管中的流体体积和岩心的孔隙体积可计算出岩心中某一种流体的饱和度。油、水两相驱替法一般采用两极法测量岩心的电阻率,若用四极法测量,因岩心中两相分布不均匀,无法准确知道两测量电极间的饱和度。所以,在这种装置中,四极法仅适于100%含水岩心的测量。

3.地层温压条件的模拟

地层条件主要指温度和压力。为模拟地下温度,将岩心夹持器置入可调温的恒温箱中,按地层条件调节箱内温度。模拟地层压力则通过液压系统给岩心夹持器加压来实现的,如图4-19所示,岩心置于橡胶套内,液压系统在胶套外施加压力,使岩心处于选定压力下。

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第1个回答  2020-09-30
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