CN102288732A - 快速评价特低渗透气藏水锁的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种快速评价特低渗透气藏水锁的方法包括：计算样品干样时的气体渗透率K _a ；计算样品含可动水和不动水的样品的气体渗透率K _wgi ；根据所述K _a 和K _wgi 计算气体渗透率的变化率；及根据所述气体渗透率的变化率来判定水锁伤害程度。该方法可确定出可动水和不动水的含水饱和度，区分出不同的伤害程度。

Description

快速评价特低渗透气藏水锁的方法

技术领域

本发明涉及天然气勘探和开发过程中评价技术领域，特别涉及一种快速评价特低渗透气藏水锁的方法。

背景技术

水锁效应是油气田开发中普遍存在的问题，在钻井、完井、修井和增产措施等作业中都不同程度地存在水锁效应，导致油气井减产甚至停产。因此，研究水锁效应的影响因素，寻找抑制和解除水锁伤害的方法，对改善低渗透油气藏的开发效果有重大意义。

近几年国内外研究油气藏水锁伤害的机理、预防方法和解除水锁效应的技术措施很多，发表的文章也很多，大多针对各自的研究区域，以机理研究为主，实验方法各种各样，很少系统探讨水锁实验研究方法，尤其是在低渗透气藏岩心中很难建立超低含水饱和度，造成目前国内无统一的低渗透气藏水锁实验评价方法。水锁伤害实验的关键在于建立岩心不同含水饱和度，目前建立含水饱和度的方法归纳起来主要有一下几种：自然风干法、干气驱替法、离心法、烘干法、加湿气驱法，但对于低渗透气藏，文献资料中很少见到建立很低的含水饱和度，这些方法各自都存在不同的优缺点。风干法和烘干法，虽然能建立很低的含水饱和度，但是不能区分出可动水和不动水饱和度下的水锁伤害程度；而驱替法，虽然能确定可动水和不动水饱和度，但是其缺点容易气串，不动水饱和度很高，不能确定更低的含水饱和度。

2005年Vol106，西部探矿工程，杨建军在《水锁效应的研究状况及预防和解除方法》一文中，介绍了水锁的形成机理、度量标准和预测方法以及解除和预防水锁的方法；2007年Vol22，西安石油大学学报，赵春鹏在《低渗透砂岩气藏水锁伤害研究进展》一文中，总结了近年来国内外关于水锁效应的伤害机理，影响因素预测方法以及解除方法，解释了水锁的成因以及发生过程并以灰色理论为基础的神经网络模型比较准确地预测了水锁伤害程度，但是，两篇文章都没有介绍水锁实验方法。2009年Vol22，西南石油大学学报，唐海在《致密低渗气藏水锁影响因素研究》一文中，采用驱替法来确定样品的含水饱和度，由于样品的渗透率很低，使的不动水含水饱和度都很高，大部分都在在65％以上，不能确定更低含水饱和度下的水锁伤害程度。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种确定出可动水和不动水的含水饱和度，区分出不同含水饱和度伤害程度的快速评价特低渗透气藏水锁的方法。

根据本发明的一个方面，提供一种快速评价特低渗透气藏水锁的方法，包括：

计算样品干样时的气体渗透率K_a；

计算样品含可动水和不动水的样品的气体渗透率K_wgi；

根据所述K_a和K_wgi计算气体渗透率的变化率；

根据所述气体渗透率的变化率来判定水锁伤害程度。

根据本发明提供的快速评价特低渗透气藏水锁的方法将驱替法和烘干法结合，并将称重法确定含水饱和度引入其中，建立的一种新方法，可确定出可动水和不动水的含水饱和度，区分出不同含水饱和度的伤害程度。并增加伤害程度评价标准。它不仅细化样品不同饱和度下的伤害程度，而且可以区分可动水和不动水的伤害程度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的快速评价特低渗透气藏水锁的方法的流程示意图；

图2是图1所示方法中计算样品含可动水和不动水的样品的气体渗透率K_wgi的流程示意图；

图3是图2所示计算样品含可动水时的气体渗透率K_wg1的流程示意图；

图4是图2所示计算样品在烘干时的气体渗透率K_wg2的流程示意图；

本发明目的、功能及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

气藏水锁就是样品孔喉中的水对气体渗流能力的影响，含水越高，气体渗流能力越小，反之亦然。将气藏样品含水饱和度可分为可动水和不动水。所谓可动水，就是在外界动力下可以流动的水，存在相对较大的孔喉中；所谓不动水，就是在外界动力下不能流动的水，一般存在微小孔喉中。气藏含水饱和度可分为可动水和不动水二部分，可动水一般在外力的作用下，可以流动，可用驱替法可以将这部分水驱走。不动水部分，在外力作用下是驱不出来的，可采用烘干法进行驱走。

如图1所示，本发明实施例提供的快速评价特低渗透气藏水锁的方法可包括以下步骤：

步骤1、计算样品干样时的气体渗透率K_a。样品干样指的是样品既不包括可动水，也不包括不动水。K_a是根据气体达西定律通过公式(2×q_g×P_a×μ×L)/A×(P₁ ²-P₂ ²)计算得到。所述q_g是气体流量；所述P_a是大气压力；所述μ是气体粘度；所述L是样品长度；所述A是样品端面积；所述P₁、P₂分别为气体渗透率仪入口和出口的绝对压力。

步骤2、计算样品含可动水和不动水的样品的气体渗透率K_wgi。

步骤3、根据所述K_a和K_wgi计算气体渗透率的变化率。

步骤4、根据气体渗透率的变化率来判定水锁伤害程度。

参见图2，步骤2计算样品含可动水和不动水的样品的气体渗透率K_wgi可包括以下步骤：

步骤21、采用气体驱替法将含可动水的样品进行气液分离，计算样品含可动水时的气体渗透率K_wg1。该步骤将结合图3进行具体说明。

步骤22、经过所述驱替法驱替可动水后只含不动水的样品，进行烘干，计算样品在烘干时的气体渗透率K_wg2。该步骤将结合图4进行具体说明。

参见图3，步骤21采用气体驱替法将含可动水的样品进行气液分离，计算样品含可动水时的气体渗透率K_wg1可包括以下步骤：

步骤211、将100％含水的样品进行气液分离，记录不同时间驱出的水量和气体流量。

步骤212、根据不同时间驱出的水量，计算样品的含水饱和度，并记录所述含水饱和度下的气体通过样品的流量。计算样品的含水饱和度是通过S_w＝(1-V_wi/V_p)×100％计算得到，所述S_w是样品含水饱和度，所述V_wi是不同时间驱出的水量，所述V_p是样品孔隙体积。

步骤213、根据气体达西定律计算所述含水饱和度下的样品气体渗透率K_wg1。即K_wg1通过公式(2×q_g×P_a×μ×L)/A×(P₁ ²-P₂ ²)计算得到。所述q_g是气体流量；所述P_a是大气压力；所述μ是气体粘度；所述L是样品长度；所述A是样品端面积；所述P₁、P₂分别为气体渗透率仪入口和出口的绝对压力。

参见图4，步骤22经过所述驱替法驱替可动水后只含不动水的样品，进行烘干，计算样品在烘干时的气体渗透率K_wg2可包括如下步骤：

步骤221、将只含不动水的样品进行烘干；烘干温度可控制在45--50℃。

步骤222、每烘一定时间，对样品进行称重，计算该重量下样品的含水饱和度，并记录该含水饱和度下气体通过样品的流量。所述一定时间根据样品重量变化来决定，含水饱和度越小烘干时间越长。例如，重量每变化在0.05-0.1g时，测量一次样品的气体渗透率。

样品的含水饱和度可通过S_w＝[1-(G-G_i/ρ)]/V_p*100％计算得到，所述S_w是样品含水饱和度，所述V_p是样品孔隙体积，所述G是样品100％含水时的重量，所述G_i是样品不同时间烘干时的重量，所述ρ是样品饱和水的密度。

步骤223、根据气体达西定律计算所述含水饱和度下的计算样品气体渗透率K_wg2。K_wg2通过公式(2×q_g×P_a×μ×L)/A×(P₁ ²-P₂ ²)计算得到。所述q_g是气体流量；所述P_a是大气压力；所述μ是气体粘度；所述L是样品长度；所述A是样品端面积；所述P₁、P₂分别为气体渗透率仪入口和出口的绝对压力。

经过步骤21、22可以确定样品气体渗透率K_wg1、K_wg2，即确定不同含水饱和度下的样品气体渗透率K_wgi。

那么，步骤3中气体渗透率的变化率是通过D_n＝(K_a-K_wgi)/K_a×100％计算得到；所述D_n是气体渗透率变化率，所述K_a是干样时气体渗透率，所述K_wgi是不同含水时的气体渗透率，即所述K_wg1及K_wg2。。计算得到的D_n的值可以是5％、30％、50％、70％、90％等。

步骤4、根据所述气体渗透率的变化率来判定水锁伤害程度。可根据表1(水锁损害率及对应的水锁程度表)进行判断。

表1

水锁损害率，％	水锁程度
		Dn≤5	无
5＜Dn≤30	弱
		30＜Dn≤50	中等偏弱
50＜Dn≤70	中等偏强
		70＜Dn≤90	强
Dn＞90	极强

本发明实施例将驱替法和烘干法结合，并将称重法确定含水饱和度引入其中，更加全面的分析储层水锁伤害，同时制定出水锁评价标准。

实验先将样品完全饱和水，称样品100％含水时的重量并记录，然后装入实验流程，根据样品渗透率的大小，选择气体驱替压力，出口接入气液分离器，并将分离的气体接入到气体流量计上，记录不同时间驱出的水量和气体流量，通过不同时间驱出的水量，算出样品的含水饱和度，并记录该饱和度下的气体流量，再根据气体达西定律计算出该饱和度下的样品气体渗透率；当样品驱不出水来时，样品中的水就是不动水，取出样品烘干，每烘一定时间，将样品装入气体渗透率仪中测样品的气体渗透率，然后取出样品称重，计算该重量下的样品含水饱和度。与样品不含水时气体渗透率进行比较，看气体渗透率变化了多少，根据气体渗透率变化率，来判定水锁伤害程度。

(1)样品含水饱和度计算分：

可动水：S_w＝(1-V_wi/V_p)×100％

不动水：S_w＝[1-(G-G_i/ρ)]/V_p×100％

S_w-样品含水饱和度；

V_wi-不同时间驱出的水量，ml；

V_p-样品孔隙体积，ml；

G-样品100％含水时的重量，g；

G_i-样品不同时间烘干时的重量，g；

ρ---样品饱和水的密度，g/cm³；

(2)样品渗流能力的计算

K_a＝(2×q_g×Pa×μ×L)/A×(P₁ ²-P₂ ²)

K_a-空气渗透率，mD；

q_g-气体流量，ml/s

Pa-大气压力，MPa；

μ-气体粘度，mPa.s；

L-样品长度，cm；

A-样品端面积，cm²；

P₁、P₂---分别为入口和出口的绝对压力(修约到两位小数)，MPa；

据气体渗透率变化率来分析储层水锁伤害程度，

D_n＝(K_a-K_wgi)/K_a×100％；

D_n-气体渗透率变化率，

K_a-干样时气体渗透率，mD；

K_wgi---不同含水时的气体渗透率，mD；

根据气体渗透率变化率的大小来判断储层水锁伤害程度，

对水锁效应产生机理的认识是解除水锁效应的核心，控制影响水锁效应的因素可以减轻水锁的程度，只有使用规范、标准的低渗透砂岩水锁评价方法，才能得出具有可比性的评价结果，准确评价水锁伤害程度，为低渗透砂岩开发生产提供可靠的基础研究资料，但如何实验评价低渗透气藏砂岩的水锁伤害并无可借鉴标准，因此，设立低渗透砂岩气藏水锁评价方法研究项目，建立适合低渗透砂岩水锁伤害评价标准十分必要。

本发明综合几种方法，将驱替法和烘干法结合，并将称重法确定含水饱和度引入其中，建立的一种新方法，可确定出可动水和不动水的含水饱和度，区分出不同的伤害程度。并增加伤害程度评价标准。它不仅细化样品不同饱和度下的伤害程度，而且可以区分可动水和不动水的伤害程度。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种快速评价特低渗透气藏水锁的方法，其特征在于，包括：

计算样品干样时的气体渗透率K_a；

计算样品含可动水和不动水的样品的气体渗透率K_wgi；

根据所述K_a和K_wgi计算气体渗透率的变化率；及

根据所述气体渗透率的变化率来判定水锁伤害程度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算样品含可动水和不动水的样品的气体渗透率K_wgi包括：

采用气体驱替法将含可动水的样品进行气液分离，计算样品含可动水时的气体渗透率K_wg1；

经过所述驱替法驱替可动水后只含不动水的样品，进行烘干，计算样品在烘干时的气体渗透率K_wg2。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用气体驱替法将含可动水的样品进行气液分离，计算样品含可动水时的气体渗透率K_wg1包括：

将100％含水的样品进行气液分离，记录不同时间驱出的水量和气体流量；

根据不同时间驱出的水量，计算样品的含水饱和度，并记录所述含水饱和度下的气体通过样品的流量；

根据气体达西定律计算所述含水饱和度下的样品气体渗透率K_wg1。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述计算样品的含水饱和度是通过S_w＝(1-V_wi/V_p)×100％计算得到，所述S_w是样品含水饱和度，所述V_wi是不同时间驱出的水量，所述V_p是样品孔隙体积。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述经过所述驱替法驱替可动水后只含不动水的样品，进行烘干，计算样品在烘干时的气体渗透率K_wg2包括：

将只含不动水的样品进行烘干；烘干温度控制在45--50℃；

每烘一定时间，对样品进行称重，计算该重量下样品的含水饱和度，并记录该含水饱和度下气体通过样品的流量；

根据气体达西定律计算所述含水饱和度下的计算样品气体渗透率K_wg2；

所述一定时间根据样品重量变化来决定，含水饱和度越小烘干时间越长。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述样品含水饱和度是通过S_w＝[1-(G-G_i/ρ)]/V_p×100％计算得到，所述S_w是样品含水饱和度，所述V_p是样品孔隙体积，所述G是样品100％含水时的重量，所述G_i是样品不同时间烘干时的重量，所述ρ是样品饱和水的密度。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其特征在于：

所述K_a、K_wg1及K_wg2通过公式(2×q_g×P_a×μ×L)/A×(P₁ ²-P₂ ²)计算得到；所述q_g是气体流量；所述P_a是大气压力；所述μ是气体粘度；所述L是样品长度；所述A是样品端面积；所述P₁、P₂分别为入口和出口的绝对压力。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述K_a和K_wgi计算气体渗透率的变化率是通过：

D_n＝(K_a-K_wgi)/K_a×100％计算得到；所述D_n是气体渗透率变化率；所述K_a是干样时气体渗透率；所述K_wgi是不同含水时的气体渗透率，即所述K_wg1及K_wg2。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述气体渗透率的变化率来判定水锁伤害程度是根据下表进行判断：

  水锁损害率，％   水锁程度   D_n≤5   无   5＜D_n≤30   弱   30＜D_n≤50   中等偏弱   50＜D_n≤70   中等偏强   70＜D_n≤90   强   D_n＞90   极强

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