CN101968423A - 低渗透储层启动压力测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低渗透储层启动压力测试方法，将0.8～1.5m长岩心放入多测压点岩心夹持器中，模拟油藏条件施加围压；岩心抽真空，然后向岩心饱和地层水至原始油藏孔隙压力；将回压阀压力设置为指定测试孔隙流体压力值；设置通过岩心室的地层水流速为0.1～1mL/min，逐渐降低流速至流速为0，记录下各测压点与进液口的压差值；利用岩心不同测压点与进液口的压差数据值计算岩心启动压力梯度，计算公式为：GradP＝(PAB/LAB+PAC/LAC+…)/n，PAB、PAC…代表岩心AB段、AC段…的压差；n代表测压点的数量；测试误差小，能模拟油藏压力条件准确测量低渗透储层油藏条件下的启动压力。
Description
技术领域
本发明涉及一种低渗透储层启动压力测试方法。
背景技术
低渗油藏的开发是一个世界性的难题，对于我国来说低渗透油藏开发面临的挑战更为艰巨，我国截止2004年底已探明低渗透储层油田的地质储量约为63亿吨，占全部探明地质储量的30％以上，而近几年新探明的储量大多是低渗透和特低渗透油藏。随着我国石油工业的发展，将有更多的低渗透油田投入开发，低渗透岩石储层中特殊的渗流特性和规律引起了人们的重视，其渗流机理、油水运动规律等都与一般中高渗透砂岩储集层有很大不同，人们对低渗透油藏的认识水平尚不充分。低渗透砂岩储集层的孔隙结构和表面物理性质极为复杂。研究表明，低渗透储层的孔隙变尺度和微尺度效应使得其中流体流动更加复杂化，主要表现为非线性渗流特征和存在启动压力梯度。
低渗油藏渗流具有非达西特征，只有搞清非达西渗流的特征及规律，才能制定有效的开发技术政策。启动压力梯度是控制低渗透油层渗流特征和影响采收率的重要参数，它的存在将影响低渗透油田开发方案编制、井网设计、开采方式优化提供理论基础，因此，深人研究低渗透油层岩石启动压力梯度，对合理开采低渗透油层石油具有重要的实际意义。
如何通过实验的方法更加准确完整地描述出低速非达西渗流规律，成为启动压力梯度研究的关键。由于流体在岩心中的低速非线性渗流段的渗流速度和驱替压差非常小，即使使用先进的进口设备(如高精度恒速泵、精密差压传感器等)也无法实现流量和压差的准确采集。室内驱替试验是确定启动压力梯度的直接方法，目前实验室内测定低渗透砂岩单相渗流启动压力梯度，大都采用稳态“压差-流量法”与“毛细管平衡法”相结合的测定方法。在岩心两端建立一定压差，测定系统稳定条件下的压差和流量，获取岩心的渗流曲线，测试压差由大到小，当小于0.01MPa时，改用连通管水柱测压(水柱为测试流体)，最终关闭驱替泵，两端液面经过充分平衡后的高度差即是该样品的最小启动压力值，测试流程见图1。虽然岩心夹持器两端采用毛细管测压能精确、灵敏的反映液面的变化，但该方法实验方案所限，测试启动压力过程中岩心内部的压力为低压或常压条件，而实际油藏流体均为高压条件，实验条件与油藏条件差别大，不能较真实模拟实际油藏高压条件。
发明内容
本发明的目的是利用长岩心(0.8～1.5m)及多测压点模型夹持器，模拟油藏的温度、压力条件，进行启动压力测试，实验方法为“压差-流量法”与“降压法”相结合的方法，利用长岩心内部的测压点，研究低渗透油藏的非达西渗流规律和启动压力梯度。
为实现上述目的，本发明提供一种低渗透储层启动压力测试方法，其包括如下步骤：
a.将长度为0.8～1.5m的整体岩心放入多测压点岩心夹持器中，模拟油藏条件施加围压；
b.岩心抽真空，然后应用驱替泵从进液孔向岩心饱和地层水至原始油藏孔隙压力；
c.将回压阀压力设置为指定测试孔隙流体压力值；
d.设置驱替泵流量，使通过岩心室的地层水流速为0.1～1mL/min，待模型内各点压力稳定后，在1～48小时内逐渐降低流速至流速为0(流速降低为0所需时间根据待测岩心的渗透率、地层水粘度及回压阀初始压力值来确定)，待各测压点压力或压差稳定后，记录下各测压点与进液口的压差值；
e.利用岩心不同测压点与进液口的压差数据值计算岩心启动压力梯度，计算公式(1)为：
GradP＝(PAB/LAB+PAC/LAC+…)/n (1)
其中：PAB、PAC…分别代表岩心AB段、AC段…的压差；n代表测压点的数量。
上述的低渗透储层启动压力测试方法，其中所述围压可以是30～70MPa，用以模拟实际储层岩心的上覆压力。
上述的低渗透储层启动压力测试方法，其中所述回压阀压力可控制为3～30MPa，用以模拟实际储层孔隙流体压力。
本发明的有益效果在于，利用天然露头长岩心及相应的多测压点模型夹持器，实现对低渗透储层油藏条件下启动压力的测试，其模拟程度高于以往常压模型，更能真实反映低渗透储层的启动压力。本发明使用整体无对接岩心，消除端面效应。常规测试方法中采用岩心长度通常为5cm，本发明采用长岩心的长度为常规测试方法中短岩心长度的近20倍，将岩心的驱替压差放大20倍，使得用短岩心无法测出的微小压差值可以较容易的测出，所测试的岩心较长，测试误差较小，因而能模拟油藏压力条件准确测量低渗透储层油藏条件下的启动压力。
附图说明
图1常规低渗透岩心启动压力测试装置示意图；
其中：20、驱替泵 21、中间容器 22、压力传感器 23、测压连通管 24、岩心夹持器进口 25、岩心夹持器 26、恒温箱 27、采出液收集装置。
图2为本发明一种优选实施方式中岩心夹持器结构示意图；
图3为图2中A-A’的剖视结构示意图；
图4为图2中B-B’的剖视结构示意图；
其中：1、进液口 2、测压接口 3、围压接口 4、密封圈 5、内模型测压接口 6、外壳 7、围压接口 8、橡胶内模型 9、密封圈 10、下顶头 11、出液口 12、上顶头 13、围压空间14、岩心 15、围压空间。
图5为本发明一种优选实施方式的启动压力梯度测试流程图。
其中：30、驱替泵 31、中间容器 32、进液孔 33、恒温箱 34、回压阀 35、采出液收集装置 36压力自动采集仪37、岩心夹持器。
具体实施方式
实施例1：
应用耐温、耐压9测压点长岩心夹持器，采用规格为4.5×4.5×100cm的露头长岩心(整体无对接，消除端面效应影响，更接近实际油藏条件)，实验围压32MPa，测试介质为模拟地层水，矿化度为20000mg/L，粘度为0.98mPa.S。
测试装置包括驱替泵(ISCO泵)30、中间容器31、岩心夹持器37、恒温箱33、围压泵(图中未显示)、回压阀34、采出液收集装置35、压力自动采集仪36启动压力梯度测试流程参见图5。
岩心夹持器的结构如图2～4所示，其包括不锈钢外壳6、橡胶内模型8、上顶头12、下顶头10、测压系统和静水围压装置。其中，该橡胶内模型8外部为圆柱形，内部为长方体空腔，容纳4.5cm×4.5cm×100cm长方体岩心14；该橡胶内模型8置于不锈钢外壳6内部，两者间由端头密封圈9密封，其间形成一径向围压空间15；该不锈钢外壳6上设有径向围压接口7，其将一围压泵(图中未示出)与该径向围压空间15连接；该上顶头12、下顶头10分别固定在橡胶内模型8两端，由轴向围压密封圈4密封，其间容纳岩心14，该上顶头12上具有测压接口2，该下顶头10是可拆卸的；该顶头外周具有环形凹槽，该顶头外周、环形凹槽、轴向围压密封圈4与不锈钢外壳6间构成一轴向围压空间13；该不锈钢外壳6两端设有轴向围压接口3，其将一围压泵(图中未示出)与该轴向围压空间13连接；该橡胶内模型8上延轴线方向每间隔12.5cm设置1个内模型测压接口5，其一连通橡胶内模型8内腔，另一端通过管线(图上未示出)经测压接口2与外部压力自动采集系统(图中未示出)连接；该上顶头12中间具有进液口1；该下顶头10中间具有出液口11。
测试步骤如下：
①将4.5cm×4.5cm×100cm长方体天然露头岩心放入夹持器38中，加围压32MPa，岩心先抽真空，然后应用驱替泵30从进液孔32向岩心饱和地层水至原始油藏孔隙压力20MPa；
②将回压阀34压力设置为指定测试孔隙流体压力值(如表1所示)；
③测试流速为0.1mL/m，待模型内各点压力稳定后，降低流速，在24小时内流速依次改变为0.06mL/min、0.02mL/min、0.008mL/min、0.004mL/min、0.002mL/min、0.001mL/min和0mL/min。停泵后，待模型内各测压点压差稳定后，压力自动采集系统37记录下各测压点压力值。
④经数据处理，
利用岩心不同测压点与进液口的压差数据值计算岩心启动压力梯度，计算公式(1)为：
GradP＝(PAB/LAB+PAC/LAC+…)/n (1)
结果如表1(9～16)所示。
比较例1
采用与实施例1相同的装置和条件，测试步骤的差别是将步骤②中回压阀的压力设定为0，测试结果如表1(17～24)所示。
比较例2
应用如图1所示常规岩心夹持器，采用规格为φ2.5cm×5cm的圆柱形短岩心，实验围压32MPa，测试介质为模拟地层水，矿化度为20000mg/L，粘度为0.98mPa.S。
测试装置包括驱替泵(Quizix泵)20、中间容器21、岩心夹持器25、恒温箱26、围压泵(图中未显示)、压力传感器22、测压连通管23、采出液收集装置27。启动压力梯度测试流程参见图1。
测试步骤如下：
①将短岩心放入夹持器25中，加围压32MPa，岩心先抽真空，然后应用驱替泵20从岩心夹持器进口24向岩心饱和地层水；
②测试流速为0.1mL/m，待模型内各点压力稳定后，降低流速，在24小时内流速依次改变为0.06mL/min、0.02mL/min、0.008mL/min、0.004mL/min、0.002mL/min、0.001mL/min和0mL/min。停泵后，待压力稳定后，记录下测压连通管所示各压力值。
③经数据处理，结果如表1(1～8)所示。
表1启动压力梯度测试结果
对比表1中的结果可知，岩心的启动压力与测试的条件密切相关，常规方法测试岩心出口端无回压，测试启动压力值较大，约为0.15MPa/m，而应用本发明方法测试得到该测试油藏压力条件下启动压力梯度基本为0。
Claims (1)
1.一种低渗透储层启动压力测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
a.将长度为0.8～1.5m的整体岩心放入多测压点岩心夹持器中，模拟油藏条件施加围压，围压为30～70MPa；
b.岩心抽真空，然后应用驱替泵从进液孔向岩心饱和地层水至原始油藏孔隙压力；
c.将回压阀压力设置为指定测试孔隙流体压力值，回压阀压力为3～30MPa；
d.设置驱替泵流量，使通过岩心室的地层水流速为0.1～1mL/min，待模型内各点压力稳定后，在1～48小时内逐渐降低流速至流速为0，待各测压点压力或压差稳定后，记录下各测压点与进液口的压差值；
e.利用岩心不同测压点与进液口的压差数据值计算岩心启动压力梯度，计算公式(1)为：
GradP＝(PAB/LAB+PAC/LAC+…)/n (1)
其中：PAB、PAC…分别代表岩心AB段、AC段…的压差；n代表测压点的数量。
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