CN103940715A - 岩石天然渗流能力模拟实验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了岩石天然渗流能力模拟实验方法，包括如下步骤：准备妥当该实验方法所应用到的动态高温高压水岩模拟实验装置；将样品岩心柱置于反应釜内；将配置好的装入溶液容器的溶液通过传输泵注入反应釜，在反应釜内实施岩心围压和内压控制，保持样品岩心柱的压力与其在真实地层的压力相一致；利用控温系统，设置反应温度，加热反应釜；通过背压阀调节反应釜压力至实验要求的地层压力；待实验流体经反应釜样品岩心柱流出后，等间隔记录出液口出液量；得出岩心柱的渗流能力，该渗流能力即为渗流速度，单位为ml/min，然后根据渗流能力和实际井筒泄油面积，推算出每米单位厚度日产液量。该方法可真实、直接反应岩石真实渗透能力，从而达到评价储层有效性的目的。

Description

岩石天然渗流能力模拟实验方法
技术领域
本发明涉及岩石模拟实验方法，具体地说是岩石天然渗流能力模拟实验方法。
背景技术
在油气勘探过程中，如何准确简便地获取岩石的渗流能力参数对低渗透砂岩储层评价非常关键。现行的岩石渗流能力评价一般根据常规岩心分析资料、试油资料和地层测试资料来确定，用能够储集和渗滤流体的最小有效孔隙度和最小渗透率来度量，通常用孔隙度或渗透率的某个确定值来表述。
这些参数一般依靠岩心对介质的测试获得，如空气渗透率的测定是在烘箱中将岩芯中的流体烘干，然后往岩芯夹持器中通入空气，测得岩芯的空气渗透率。在实际油层内，孔隙中流体往往不是单相，而是油、水两相或油、气、水三相并存。这时，流体的渗透情况更为复杂。各相之间彼此干扰，岩石对其中每相的渗滤作用将与单相流体有很大差别。因此，现行的岩石渗流能力评价难以直接、准确反应岩石实际渗流能力。
有鉴于此，针对上述问题，提出一种设计合理且有效改善上述缺失的岩石天然渗流能力模拟实验方法。
发明内容
本发明的目的在于提供岩石天然渗流能力模拟实验方法，该方法可真实、直接反应岩石真实渗透能力，从而达到评价储层有效性的目的。
为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，岩石天然渗流能力模拟实验方法，包括如下步骤：
首先，准备妥当该实验方法所应用到的动态高温高压水岩模拟实验装置；
其次，将样品岩心柱置于反应釜内；将配置好的装入溶液容器的溶液通过传输泵注入反应釜，在反应釜内实施岩心围压和内压控制，保持样品岩心柱的压力与其在真实地层的压力相一致；待反应釜压力提升到近似设定压力后，利用控温系统，设置反应温度，加热反应釜；
再次，通过背压阀调节反应釜压力至实验要求的地层压力；待实验流体经反应釜样品岩心柱流出后，等间隔记录出液口出液量，直至出液口出液量稳定为止；
最后，根据上述记录的出液量及时间得出岩心柱的渗流能力，该渗流能力即为渗流速度，单位为ml/min，然后根据渗流能力和实际井筒泄油面积，推算出每米单位厚度日产液量C，C=(M/m)*V，其中C:单位厚度日产量，M:取心段单位厚度泄油面积，V:渗流速度ml/min，m：岩心柱截面渗流面积。
所述反应釜为耐强酸、强碱、耐腐蚀的哈氏合金材料制成，反应釜内的实验条件范围为，温度：20—400℃；压力：10MPa—60MPa，溶液泵入反应釜的流速为：大于0且小于5ml/min。
所述样品岩心柱为直径2-2.5cm，长度为大于0且小于5cm的岩心柱。
所述溶液为KCL溶液。
所述动态高温高压水岩模拟实验装置包括依次连接在一起的溶液容器、反应釜、接样瓶；所述溶液容器与反应釜连接的管道上设置有用来使溶液容器中的溶液到达反应釜的溶剂传输泵，所述反应釜周围设置有使自身加热的电炉，所述反应釜与接样瓶连接的管道上设置有过滤器；反应釜通过热电偶向外连接有压力表；溶剂传输泵出口与反应釜进口处均设置有阀门，在两处阀门之间的管道上依次设置有单向阀、压力表；过滤器与接样瓶之间的管道上依次设置有阀门和背压阀。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
可以有效针对低渗透砂岩样品进行渗流实验，模拟真实地层条件的温压、地层流体矿化度等参数，直接利用液体渗流能力来体现低渗储层在真实地层条件下的渗流能力，进而达到直接评价低渗透储层的目的。
附图说明
图1为本发明岩石天然渗流能力模拟实验方法的结构示意图；
图2为1井岩心渗流速度实验结果图；
图3为2井岩心渗流速度实验结果图。
图中：1-溶液容器；2-溶剂传输泵；3、6、9-阀门；4-单向阀；5-压力表；7-反应釜；8-过滤器；10-背压阀；11-接样瓶；12-电炉；13-热电偶；14-压力表。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
根据图1所示，岩石天然渗流能力模拟实验方法，首先，准备妥当该实验方法所应用到的动态高温高压水岩模拟实验装置；该实验装置包括依次连接在一起的溶液容器1、反应釜7、接样瓶11；所述溶液容器与反应釜连接的管道上设置有用来使溶液容器中的溶液到达反应釜的溶剂传输泵2，所述反应釜周围设置有使自身加热的电炉12，所述反应釜与接样瓶连接的管道上设置有过滤器8。反应釜通过热电偶13向外连接有压力表14。溶剂传输泵出口与反应釜进口处均设置有阀门，在两处阀门3、6之间的管道上依次设置有单向阀4、压力表5。过滤器与接样瓶之间的管道上依次设置有阀门9和背压阀10。
具体试验方法根据胜利油田某处的1井和2井的岩心柱进行分别实验，如下：
1井岩心模拟实验：
实施例1：
实验样品选取1井3293.37m岩心柱样品，样品长度1.2cm，直径2cm。岩石类型为含泥质含白云质细粒岩屑长石砂岩。孔隙度13%，渗透率0.76×10-3μm2 。取心段流体压力31.64 MPa。地层温度130℃。
实验条件：溶液为KCl溶液，浓度5000mg/L；实验压力10MPa。反应釜内注入泵流速1.5ml/min，反应釜围压注入泵流速2ml/min。
实验温度控制：室内20℃条件下，驱替液出口开始计时，驱替2h后。电子控温升至130℃，稳定驱替1小时。电子控温至210℃，稳定驱替1小时。电子控温升温至400℃，稳定驱替1小时。期间一直计量出液量和出液时间。
实验结果及分析：
实验45min后，压力稳定，实验78min后温度稳定。实验207 min出液口出液。780min后出液速度基本稳定。
C=(M/m)*V；
C:单位厚度日产量；
M:取心段单位厚度泄油面积；
V:渗流速度ml/min；
m：岩心柱截面渗流面积；
依据公式C=(M/m)*V模拟实验结果推算至实际井筒泄油面积，每米单位厚度日产油0.07m3/d。达到工业油流标准，需要储层厚度达到33.9m。
实施例2：
实验样品选取1井3293.37m岩心柱样品，样品长度4.8cm，直径2.45cm。岩石类型为含泥质含白云质细粒岩屑长石砂岩。孔隙度13%，渗透率0.76×10-3μm2 。取心段流体压力31.64 MPa。地层温度130℃。
实验条件：溶液为KCl溶液，浓度5000mg/L；实验压力30MPa。反应釜内注入泵流速1.5ml/min，反应釜围压注入泵流速2ml/min。
实验温度控制：室内20℃条件下，驱替液出口开始计时，驱替2h后。电子控温升至130℃，稳定驱替1小时。电子控温至210℃，稳定驱替1小时。电子控温升温至400℃，稳定驱替1小时。期间一直计量出液量和出液时间。
实验结果及分析：
实验45min后，压力稳定，实验78min后温度稳定。实验207 min出液口出液。780min后出液速度基本稳定（图2）。
C=(M/m)*V；
C:单位厚度日产量；
M:取心段单位厚度泄油面积；
V:渗流速度ml/min；
m：岩心柱截面渗流面积；
依据公式C=(M/m)*V模拟实验结果推算至实际井筒泄油面积，每米单位厚度日产油0.11m3/d。达到工业油流标准，需要储层厚度达到43.9m。
结合该井3280.5m~3297.0m地层测试成果，该段有效厚度16.5m（远远小于所需储层厚度43.9m），用2次流动曲线折算日产液0.23m3。模拟实验结果与地层测试结果一致，均表明该段储层物性低于物性下限，属低产油层。
下表为工业油流标准：
2井岩心模拟实验：
实施例3：
实验样品选取惠民凹陷夏503井3387.5m，岩心长度3.61cm，直径2.48cm。岩石类型为极细粒长石砂岩。孔隙度13%，渗透率2.12×10-3μm2。取心段流体压力41.50MPa。地层温度133℃。
实验条件：溶液为KCl溶液，浓度5000mg/L；地层条件的实验温度133℃；实验压力40MPa。反应釜内注入泵流速2.5ml/min，反应釜围压注入泵流速2ml/min。
实验温度控制：室内20℃条件下，驱替液出口开始计时，驱替2h后。电子控温升至130℃，稳定驱替3h。电子控温至210℃，稳定驱替1h。电子控温升温至400℃，稳定驱替1h。期间一直计量出液量和出液时间。
实验结果：
实验59min后，压力稳定，实验69min后温度稳定，并开始在出液口接液。360min后出液速度基本稳定（图3）。
依据公式C=(M/m)*V计算每米单位厚度日产油1.46m3/d。达到工业油流标准，需要储层厚度达到3.4m。
结合该井3389.0m~3418.0m地层测试成果，该段有效厚度15.6m，试油日产液10.18 m3。模拟实验结果与地层测试结果一致，均表明该段储层物性高于于物性下限，为油层。
模拟实验结果地层产能（18.1m3）大于实际产能，原因主要为实际作业过程中存在各种的储层伤害，实际该井的表皮系数达11.82，也表明井壁存在比较严重的污染，降低了油层产能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (5)

1.岩石天然渗流能力模拟实验方法，包括如下步骤：
首先，准备妥当该实验方法所应用到的动态高温高压水岩模拟实验装置；
其次，将样品岩心柱置于反应釜内；将配置好的装入溶液容器的溶液通过传输泵注入反应釜，在反应釜内实施岩心围压和内压控制，保持样品岩心柱的压力与其在真实地层的压力相一致；待反应釜压力提升到近似设定压力后，利用控温系统，设置反应温度，加热反应釜；
再次，通过背压阀调节反应釜压力至实验要求的地层压力；待实验流体经反应釜样品岩心柱流出后，等间隔记录出液口出液量，直至出液口出液量稳定为止；
最后，根据上述记录的出液量及时间得出岩心柱的渗流能力，该渗流能力即为渗流速度，单位为ml/min，然后根据渗流能力和实际井筒泄油面积，推算出每米单位厚度日产液量C，C=(M/m)*V，其中C:单位厚度日产量，M:取心段单位厚度泄油面积，V:渗流速度ml/min，m：岩心柱截面渗流面积。
2.根据权利要求1所述的岩石天然渗流能力模拟实验方法，其特征在于，所述反应釜为耐强酸、强碱、耐腐蚀的哈氏合金材料制成，反应釜内的实验条件范围为，温度：20—400℃；压力：10MPa—60MPa，溶液泵入反应釜的流速为：大于0且小于5ml/min。
3.根据权利要求1所述的岩石天然渗流能力模拟实验方法，其特征在于，所述样品岩心柱为直径2-2.5cm，长度为大于0且小于5cm的岩心柱。
4.根据权利要求1所述的岩石天然渗流能力模拟实验方法，其特征在于，所述溶液为KCL溶液。
5.根据权利要求1所述的岩石天然渗流能力模拟实验方法，其特征在于，所述动态高温高压水岩模拟实验装置包括依次连接在一起的溶液容器、反应釜、接样瓶；所述溶液容器与反应釜连接的管道上设置有用来使溶液容器中的溶液到达反应釜的溶剂传输泵，所述反应釜周围设置有使自身加热的电炉，所述反应釜与接样瓶连接的管道上设置有过滤器；反应釜通过热电偶向外连接有压力表；溶剂传输泵出口与反应釜进口处均设置有阀门，在两处阀门之间的管道上依次设置有单向阀、压力表；过滤器与接样瓶之间的管道上依次设置有阀门和背压阀。
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