CN101487831A

CN101487831A - 一种快速确定致密岩心损害的方法

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Publication number: CN101487831A
Application number: CNA2009100582868A
Authority: CN
Inventors: 游利军; 康毅力; 杜新龙; 李相臣
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2029-02-06
Also published as: CN101487831B

Abstract

本发明涉及一种快速确定致密岩心损害的方法，该方法通过不同流体在一定初始压力下通过岩心时压力衰减实验的压力半衰期变化确定损害率，评价流体对致密岩心的损害程度，本发明克服了现有评价方法在评价工作液对致密储层岩心损害时对实验设备要求高、耗时和误差大等不足，可快速评价致密储层流体敏感性损害、工作液损害程度，为油气层损害机理诊断、工作液优选提供依据。

Description

一种快速确定致密岩心损害的方法

所属技术领域：

本发明涉及石油与天然气储层损害评价的方法，本方法可快速确定致密储层流体敏感性损害、工作液损害程度，可不用测量流过岩心的流量，减少致密岩心流量测量的误差，可为油气层损害机理诊断、工作液优选提供依据，属于石油天然气勘探开发过程中油气层保护方面的实验方法。

背景技术：

随着常规油气资源产量的大幅下降和油气需求的日益增加，低渗透油藏、致密气藏(包括致密砂岩气藏、致密碳酸盐岩气藏和页岩气藏)亟待大规模开发。然而，致密气藏先天低孔低渗、粘土矿物丰富多样的特点使其在钻井、完井、测试、修井、增产、开采等开发全过程的每个作业环节表现为易损害且损害后难以解除的特征。储层保护技术的实施效果成为制约低渗透油藏和致密气藏勘探成功和经济开发的关键。储层敏感性实验评价及损害机理诊断是制订保护技术方案的科学基础。

我国在1994年制定SY/T5358-94《砂岩储层敏感性评价实验方法》规范储层敏感性实验，2002年对该标准进行修订为SY/T5358-2002《储层敏感性流动实验评价方法》。SY/T5358-2002标准适用于空气渗透率大于1×10^-3μm²的碎屑岩及碳酸盐岩储层岩样。

如果用SY/T5358-2002标准评价气测渗透率小于0.1×10^-3μm²的致密岩心存在以下不足，一是实验误差大。对于长5cm、直径2.5cm和水测渗透率为1×10^-3μm²的岩心，在压差为0.5MPa下水的流速为0.005ml/s，即在10分钟的流量为3ml。这样低的流速已经比较难于计量，易产生误差，如果考虑蒸发作用，实验误差可能就更大了，如果用气测渗透率小于0.1×10^-3μm²的致密岩心进行敏感性实验，液体流速更小，实验误差更大。二是对实验设备要求高。由于致密岩心渗透率低，流体流动缓慢，为了提高流速，通常增大流压，同时为了保持岩心上流端有效应力不变，需要同时增加实验围压，这样实验设备要求能抗很高的压力。但是，这样也造成另一个后果，即岩心应力敏感损害。由于实验岩心上流端有效应力为围压减去压差，而下流端的有效应力是围压减去大气压。岩心下流端承受相当高的有效应力，孔隙喉道压缩，流体更加难于从岩心中流出，实验流量更难于计量，并引入应力敏感损害，实验误差更大。三是耗时。由于实验流体通过岩心流速很低，压力很难通过岩心，要得到稳定压力下的流量需要大量时间。

储层损害评价是储层保护技术的基础，也是储层保护技术这个系统工程中很重要的一个环节。致密砂岩天然气在储量增长和能源供应方面正在发挥越来越重要的作用。然而，当前损害评价方法已经不适应致密气藏开发的需要，形成快速确定致密岩心损害的方法对致密储层全过程保护及其经济开发具有重要的意义。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种快速确定致密岩心损害的方法，该方法通过流体在一定初始压力下通过岩心时压力衰减速率来评价流体对致密岩心的损害程度，可有效解决现有评价方法在评价工作液对致密岩心损害时对实验设备要求高、耗时和误差大等不足。

为了达到上述技术目的，本发明提供以下技术方案。

岩心损害评价实验采用两类流体，一类是参考流体，通常为地层水或标准盐水，另一类是与对岩心损害程度的待评价流体，通常为与参考流体矿化度或pH值不同流体，或者是工作液，或工作液滤液。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

岩心抽真空饱和参考流体(地层水或标准盐水)48小时；将岩心装入岩心夹持器，加上围压和温度，将一个微小容器和岩心串联，并连接在岩心上流端；用平流泵泵入参考流体(地层水或模拟地层水)使岩心上流端和微小容器的压力达到预先设定的初始压力，关闭微小容器和压力表(或压力传感器)前的阀门，开始进行压力衰减实验，采集不同时刻压力数据；用待评价流体驱替岩心中参考流体，使通过岩心的待评价流体体积大于3PV后浸泡24小时，用相同的方法和相同的初始压力进行待评价流体压力衰减实验。

流体压力衰减到初始压力一半所需要的时间即压力半衰期，可以反映流体通过岩心流动速率。对岩心没有损害的流体压力半衰期短，对岩心有损害的流体压力半衰期长，利用参考流体和待评价流体的压力半衰期可以通过下式计算待评价流体对岩心的损害程度。

损害率

R_{d} = \frac{T_{i} - T_{0}}{T_{i}} \times 100 %

式中

T₀——地层水或标准盐水的压力半衰期，min；

T_i——待评价流体的压力半衰期，min。

岩心损害程度评价标准为：

R_d<5 无；

5≤R_d<30 弱；

30≤R_d<50 中等偏弱；

50≤R_d<70 中等偏强；

R_d≥70 强；

本发明与现有方法相比具有如下有益效果：

一是可以评价流体对低渗-致密储层岩心的损害。该方法不计量液体的渗透率，仅仅计量不同时刻的压力，监测压力半衰期，即可评价流体对岩心的损害。二是可进行高温高压低渗-致密岩心损害评价实验。常规损害评价方法需要计量岩心出口端流量，计算渗透率，但是低渗-致密岩心的渗透率低，出口端流量小，如果是高温高压实验，岩心孔喉在高压条件下受到压缩，出口端流体在高温条件下更易于蒸发，因此，出口端液体流量更小，更加难于计量。而该发明提供的方法不用计量流量，不计算渗透率，即可较准确地、快速地评价液体对低渗-致密岩心的损害程度。

附图说明：

图1为评价岩心损害的实验流程示意图。

图中：1.实验岩心，2.压力表或压力传感器，3.微小容器，4.阀门，5.阀门，6.平流泵。

具体实施方式：

下面根据实施例进一步说明本发明。

参看图1，一种快速确定致密岩心损害的方法，依次包括以下步骤：

(1)岩心抽真空饱和地层水或标准盐水48小时；

(2)将实验岩心1装入岩心夹持器，加上围压和温度，将一个微小容器3和岩心1串联，并连接在岩心上流端；

(3)用氮气驱替中间容器中参考流体或用平流泵6泵入参考流体(地层水或模拟地层水)，使岩心上流端和微小容器3的压力达到预先设定的初始压力，关闭微小容器3和压力表或压力传感器2前的阀门5，打开阀门4进行压力衰减实验，采集不同时刻压力数据，当压力下降到初始压力1/2时，停止压力采集，测定出参考流体的压力半衰期T₀；

(4)用待评价流体驱替岩心中参考流体，使通过岩心的待评价流体体积大于3PV后停止驱替，关闭阀门4，浸泡24小时；

(5)用平流泵6泵入待评价流体使岩心上流端压力和微小容器3压力和参考流体压力衰减实验的初始压力相同时，关闭微小容器3和压力表或压力传感器2前的阀门5，打开阀门4进行压力衰减实验，采集不同时刻压力数据，当压力下降到初始压力1/2时，停止压力采集，测定出待评价流体的压力半衰期T_i；

(6)用下述公式计算损害率：

R_{d} = \frac{T_{i} - T_{0}}{T_{i}} \times 100 %

岩心损害程度评价标准为：

R_d<5 无；

5≤R_d<30 弱；

30≤R_d<50 中等偏弱；

50≤R_d<70 中等偏强；

R_d≥70 强；

实施例1

选用川西露头2块岩性、物性相近的致密砂岩岩心用该发明方法评价了蒸馏水对岩心的损害程度。实验结果表明，渗透率为0.115×10^-3μm²的岩心在围压3MPa下，3％ KCl溶液和蒸馏水0.8MPa的初始压力的压力半衰期分别为285min和375min，通过该发明方法计算的损害率为24％；另一块渗透率为0.1×10^-3μm²的岩心在围压3MPa下，3％ KCl溶液和蒸馏水0.8MPa的初始压力的压力半衰期分别为375min和525min，通过该发明方法计算的损害率为28.57％。蒸馏水对两块岩性、物性相近岩心的损害均为弱。

实施例2

选取川西露头2块岩性、物性相近的致密砂岩岩心用该发明方法评价了碱液对岩心的损害程度。实验结果表明，渗透率为0.094×10^-3μm²的岩心在围压3MPa下，3％ KCl溶液和pH值为13的3％ KCl溶液(即在3％ KCl溶液中加入碱液)在0.8MPa的初始压力时的压力半衰期分别为375min和405min，通过该发明方法计算的损害率为7.41％；另一块渗透率为0.075×10^-3μm²的岩心在围压3MPa下，3％ KCl溶液和pH值为13的3％ KCl溶液在0.8MPa的初始压力时的压力半衰期分别为405min和435min，通过该发明方法计算的损害率为6.90％。pH值为13的碱液对两块岩性、物性相近岩心的损害均为弱。

实验结果也和通过该露头岩心扫描电镜观察的粘土矿物类型、产状的水敏和碱敏预测结果一致。从实验时间来看，对于渗透率在0.1×10^-3μm²左右的岩心压力半衰期多在400min左右，完成一种流体损害评价大约需要实验时间12h，实验过程可只记录压力半衰期，因此实验操作相对简单，不需耗费大量人力物力。

Claims

1一种快速确定致密岩心损害的方法，依次包括以下步骤：

(1)岩心抽真空饱和地层水或标准盐水48小时；

(2)将实验岩心(1)装入岩心夹持器，加上围压和温度，将一个微小容器(3)和岩心(1)串联，并连接在岩心上流端；

(3)用氮气驱替中间容器中参考流体或用平流泵(6)泵入参考流体，参考流体为地层水或模拟地层水，使岩心上流端和微小容器(3)的压力达到预先设定的初始压力，关闭微小容器3和压力表或压力传感器(2)前的阀门(5)，打开阀门(4)进行压力衰减实验，测定出参考流体压力衰减一半时的时间，即压力半衰期T0；

(4)用待评价流体驱替岩心中参考流体，使通过岩心的待评价流体体积大于3PV后停止驱替，关闭阀门(4)，浸泡24小时；

(5)用平流泵(6)泵入待评价流体使岩心上流端压力和微小容器(3)压力和参考流体压力衰减实验的初始压力相同时，关闭微小容器(3)和压力表或压力传感器(2)前的阀门(5)，打开阀门(4)进行压力衰减实验，测定出待评价流体的压力半衰期T_i；

(6)用下述公式计算损害率：

R_{d} = \frac{T_{i} - T_{0}}{T_{i}} \times 100 %

式中

T₀——参考流体的压力半衰期，min；

T_i——待评价流体的压力半衰期，min。