CN103954544B - 一种聚合物控水增气效果评价的实验装置和实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚合物控水增气效果评价的实验装置和实验方法。该装置包括高压驱替泵、高压气驱单元、围压泵、岩心夹持器、测量单元和第一控制器，岩心夹持器设有进入端、输出端和围压口，高压驱替泵和高压气驱单元分别与岩心夹持器的进入端相连通，围压泵与围压口相连通，测量单元与输出端相连通，第一控制器与测量单元连接。本发明还提供了一种利用上述装置测定注聚合物前后气—水相对渗透率曲线进行聚合物控水增气效果评价的实验方法。本发明根据天然气开发现场利用聚合物控制气井出水的工艺过程建立在气藏岩心表面形成聚合物膜这一选择性遮挡层的实验方法，能够通过室内实验选出合适的聚合物控水剂，为气井提供生产建议和施工指导。

Description

一种聚合物控水增气效果评价的实验装置和实验方法

技术领域

本发明涉及一种聚合物控水增气效果评价的实验装置和实验方法，属于石油天然气开采技术领域。

背景技术

在天然气开发过程中由于边水、底水的推进以及压裂、酸化等作业措施，气井井筒内不断积水，造成“气井积液”，导致产气量下降，甚至压死气井。如果气流有足够的能量，地层积水将被带出井口；如果气流能量不足，地层积水在举升过程中由于滑脱效应将逐渐在井筒里及井底近区积聚，对气井造成严重危害，严重制约着天然气井的正常生产。

利用聚合物控制气井出水的方法是减少“气井积液”的有效措施之一，它是向井筒周围的地层水注入聚合物，这种情况下聚合物分子吸附在气藏岩石表面，形成选择性的阻挡层，只阻止水的流动，减小井筒周围地层水的渗透率，从而控制地层水流入井筒，并使气顺利采出。选择合适的控水剂是气井实施控水增气措施的关键。相对渗透率改善剂(RPM，Relative Permeability Modifiers)是一种选择性控水剂，由高分子水溶性聚合物组成。高分子水溶性聚合物有利于降低水的相对渗透率，减少层内及层间矛盾，对气的相对渗透率影响很小，从而达到控水增气的效果。

在施工前通过室内实验的方法模拟气井注聚控水采气的生产过程，采用一定的技术指标，定量评价聚合物溶液的控水增气效果，能够快速、经济、准确地选出合适的聚合物控水剂，从而为气藏开发方案设计提供参考依据，为天然气开发提供生产建议和施工指导，是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提出一种聚合物控水增气效果评价的实验装置及实验方法，能够定量评价聚合物溶液的控水增气效果。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一种聚合物控水增气效果评价的实验装置，该装置包括液体源、高压驱替泵、高压气驱单元、围压泵、岩心夹持器、测量单元、第一控制器、第二控制器、恒温箱，所述液体源与所述高压驱替泵的输入端相连接，所述岩心夹持器设置有进入端、输出端和围压口，所述高压驱替泵和所述高压气驱单元分别与所述岩心夹持器的进入端相连通，所述围压泵与所述围压口相连通，所述测量单元与所述输出端相连通，所述第一控制器与所述测量单元连接，所述第二控制器与所述高压驱替泵连接，所述岩心夹持器位于所述恒温箱之中。

上述的实验装置中，优选的，所述高压气驱单元包括高压气源、高压减压阀和加湿器，所述高压气源依次与高压减压阀和加湿器相连通，所述加湿器与所述岩心夹持器的进入端相连通；优选的，所述高压气驱单元还包括气体阀门和第一压力传感器，所述加湿器依次与气体阀门、第一压力传感器、岩心夹持器的进入端相连通。

上述的实验装置中，优选的，所采用的高压驱替泵为Quizix Q5000高压精密驱替泵(美国Chandler公司生产)，所述Quizix Q5000高压精密驱替泵包括压力传感器和泵缸体，泵缸体的输入端与液体源相连接，泵缸体的输出端与岩心夹持器的进入端相连通，第二控制器与泵缸体连接，压力传感器与泵缸体连接。上述第二控制器可以为安装有PumpWorks软件(该软件为Quizix Q5000高压精密驱替泵附带的软件)的电脑，以用于控制高压驱替泵的操作和采集记录实验数据；上述压力传感器用于检测所需要的压力数据。

上述泵缸体通过三通阀与所述岩心夹持器的进入端相连接，使得高压驱替泵抽取液体后将液体泵入岩心夹持器的进入端。

上述的实验装置中，优选的，测量单元包括精密电子天平、干燥器、六通阀、小量程气体流量计和大量程气体流量计，干燥器的出口、小量程气体流量计、大量程气体流量计分别与六通阀连通，第一控制器分别与精密电子天平、小量程气体流量计和大量程气体流量计连接，用于检测、收集所需要的数据。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验装置中，优选的，采用干燥器计量出水量；采用两个量程的气体流量计准确计量出气量，实验开始时用小量程流量计，例如ALICAT20-1-08-50-25-LJ-GJ-KMA108 50SCCM；流量达到30mL/min时，换大量程流量计，例如PORTER 111DKASVBAA100SCCM。

上述的实验装置中，优选的，岩心夹持器的围压口与围压泵之间还设置有第二压力传感器，第二压力传感器用于检测围压泵通过岩心夹持器对岩心施加的压力。

本发明还提供一种聚合物控水增气效果评价的实验方法，其是使用上述的实验装置进行的，包括如下步骤：

配制待测聚合物溶液；

加工岩心，称重，进行基础物理性质测定；

将岩心抽真空后用液体(驱替用液体，例如蒸馏水、地层水、模拟地层水等，但不限于此)完全饱和，称湿重，得到100％饱和液体后岩样的质量及液测孔隙度；

将完全饱和液体的岩心装入岩心夹持器，开启围压泵加压，利用高压驱替泵以适当流速进行恒流驱替，注入液体，等压力稳定以后记录当前岩心夹持器前后进入端和输出端的压力及流出的液体的流量数值，计算得到水相有效渗透率作为气-水相对渗透率曲线的基础值之一；

通过高压减压阀将高压氮气的压力调至获得气-水相对渗透率曲线的基础值之一的水相有效渗透率时的岩心夹持器进入端压力值，围压泵的压力保持不变，关闭高压驱替泵，打开高压气驱单元的气体阀门，连接岩心夹持器与测量装置，用加湿氮气进行恒压驱水，高压氮气经过高压减压阀后进入加湿器加湿，加湿后的氮气恒压注入岩心夹持器，岩心夹持器出口的气液混合物进入干燥器，液体留在干燥器中，气体通过六通阀后进入流量计测量，等压力稳定以后，记录当前岩心夹持器前后进入端和输出端的压力、记录流出液体的质量数值、大小量程流量计的数值，准确记录各个时刻的产液量、产气量及驱替气流速，当气驱水至残余水状态时，记录残余水状态下驱替气流量和岩心夹持器前后的气相压力，计算得到残余水状态下的气相有效渗透率作为气-水相对渗透率曲线的基础值之一；

再次将岩心抽真空饱和液体，100％饱和液体后称湿重；

将第二次完全饱和液体的岩心装入岩心夹持器，开启围压泵加压，对同一岩心，用高压驱替泵反向注入适量的聚合物；

聚合物在岩心中滞留24小时，使其与岩心孔道壁面充分接触；

通过高压驱替泵以适当流速正向恒流驱替，注入液体，驱替聚合物，等压力稳定以后记录当前岩心夹持器前后进入端和输出端的压力及流出蒸馏水的流量数值，液测渗透率，得到水相的有效渗透率作为聚合物条件下气-水相对渗透率曲线的基础值之一；

通过高压减压阀将高压氮气的压力调至聚合物条件下测量气-水相对渗透率曲线的基础值之一的水相的有效渗透率时的岩心夹持器进入端压力值，围压泵的压力保持不变，关闭液体阀门，打开高压气驱单元的气体阀门，用加湿氮气进行恒压驱水，高压氮气经过高压减压阀后进入加湿器加湿，加湿后的氮气恒压注入岩心夹持器，岩心夹持器出口的气液混合物进入干燥器，液体留在干燥器中，气体通过六通阀后进入流量计测量，等压力稳定以后，记录当前岩心夹持器前后进入端和输出端的压力、记录流出液体的流量数值、大小量程流量计的数值；准确记录各个时刻的产液量、产气量及驱替气流速，当气驱水至残余水状态时，记录残余水状态下驱替气流量和岩心夹持器前后的气相压力，计算得到残余水状态下的气相有效渗透率作为聚合物条件下气-水相对渗透率曲线的基础值之一；

处理数据，计算聚合物注入前和注入后的岩心气相相对渗透率和水相相对渗透率，分别获得聚合物注入前的岩心气、水相对渗透率与含水饱和度的关系曲线、聚合物注入后的岩心气、水相对渗透率与含水饱和度的关系曲线，最后对比注入聚合物前后的气-水相对渗透率曲线的特征，研究注入聚合物溶液对气-水相对渗透率曲线的改善程度，采用不同技术指标综合定量评价聚合物溶液的控水增气效果。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验方法中，饱和岩心及驱替泵的液体源所用液体可以根据研究要求来定，不是固定用液，可以是蒸馏水，也可以用地层水或模拟地层水。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验方法中，实验温度根据研究要求来确定，不限于25℃，可以是所取岩心在气藏原始位置处的温度，根据地温梯度计算获得，或者其他生产测试资料给定。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验方法中，残余水状态是指当天平质量恒定不变，气体流量计的读数恒定不变时为残余水状态。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验方法中，适量的聚合物是指聚合物具体用量根据研究要求来定，不是固定值。为方便对比，可设定为1倍孔隙体积、5倍孔隙体积、10倍孔隙体积，但不限于此。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验方法中，适当流速是指根据气测渗透率、水测渗透率和初始见气状态下水相的有效渗透率选择合适的驱替流速，保证既能克服末端效应，又不产生紊流即可，其中初始气驱水流速在0.05-0.1mL/min为宜。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验方法中，各个时刻为单位间隔时间点，单位间隔时间视出水量多少而定，可以以天平重量每增加0.02g、0.03g、0.04g或0.06g记一次，但不限于此。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验方法中，优选的，围压泵的设定围压为使岩样的净围压为2MPa，即围压值＝(岩心夹持器的进入端的压力+2)MPa。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验方法中，恒压测定渗透率的方法为非稳态法，气-水相对渗透率曲线测定实验采用非稳态法进行。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验方法中，由于流变性研究中所用的溶液体积较小，为了取得准确的测量数据，优选的，溶液的配制采用称重法，配制待测聚合物溶液的方法如下：

配好所需的地层水(由于聚合物溶液粘度对盐水具有敏感性，聚合物溶液具有盐敏效应，因此采用蒸馏水模拟地层水)，用电子天平称取所需种类和数量的聚合物；

用磁力搅拌器将烧杯中的溶剂搅起打成漩涡状，把称好的聚合物在1分钟内均匀分散在充分搅起的漩涡中，投放位置应在漩涡中心到器壁的2/3处；

将转速降至80-100转/分钟，避免因过高转速造成的聚合物降解；

搅拌1小时以上，待聚合物充分分散后，关闭搅拌器，将聚合物溶液静置10小时以上，以使其充分溶胀；

用过滤器过滤聚合物溶液至无色透明。

按上述方法分别配制浓度及配比为0.36％(0.3％B+0.06％A)的聚合物溶液、注入的PV(岩样的孔隙体积的倍数)数为10。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验方法中，优选的，加工岩心的方法如下：

钻取气藏天然岩心并进行编号；

切岩心并磨平断面，保证岩心直径25mm，长度在60-70mm之间；

烘干岩样8小时，温度控制在104℃；

使用索氏抽提器进行为期一至两个月的洗油，其间使用紫外分析仪检查洗油效果，如岩心未洗净，则其浸泡液在365nm紫外光下会发出白色荧光，在这种情况下要继续进行洗油，直至洗净为止；

将洗净的岩样烘干至恒重，温度控制在104℃，烘干时间不小于8h，8h后每1h称量一次，当相邻两次称量的差值小于10mg时可以认为已经恒重。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验方法中，优选的，对岩心进行基础物理性质测试包括：

称干岩样质量，精确至0.01g；

用游标卡尺测量岩心长度和直径，精确至0.01mm；

气测岩心的孔隙度；

气测岩心的渗透率；

测量驱替用液和聚合物溶液在实验压力和温度下的密度与粘度。

气测岩心的孔隙度、气测岩心的渗透率均可以参考《SYT 5336-2006岩心分析方法》执行。

应用氦孔隙度测定仪气测岩心的孔隙度：

依据波义尔定律双室法，所使用的设备如图1所示，通过测定装有岩心的密封腔体对定量气体的分压，利用气体状态方程计算得出岩心孔隙度。

气测岩心的渗透率：

气测岩心渗透率的装置如图2所示，包括氮气瓶1、减压阀2、第一压力传感器3、第二压力传感器5、岩心夹持器4、围压泵6和皂膜流量计7；所述氮气瓶1依次与所述减压阀2、所述第一压力传感器3、所述岩心夹持器4的进入口相连通，所述岩心夹持器4的围压口依次与所述第二压力传感器5、围压泵6相连接，所述岩心夹持器4的输出口与所述皂膜流量计7相连通。

使用上述气测岩心渗透率的装置气测岩心的渗透率包括如下步骤：

①装好设备；

②加围压，加进口压力，等压力稳定(30min)后，皂膜法测出口流量；测定岩心在入口压力为0.25MPa，环压2.25MPa时的渗透率；

③使用下列公式计算气测渗透率；

$K_g=\frac{2Q_0{P}_0\mathrm{\μ}L}{A(P_1^2-P_2^2)}\×100$

其中，K_g为气测渗透率，单位为10-³μm²(mD)；Q₀为大气压下气体体积流量，单位为cm³/s；P₀为大气压，单位为MPa；P₁为入口绝对压力，单位为MPa；P₂为出口绝对压力，单位为MPa；μ为气体粘度，单位为mPa·s；L为岩心长度，单位为cm；A为岩心端面积，单位为cm²。

测量驱替用液和聚合物溶液在实验压力和温度下的粘度的方法：应用高温高压粘度计，测定驱替用液体和聚合物溶液在实验压力和温度下的粘度，包括如下步骤：

(1)将样品与效验油对比，估算样品大概的粘度值，选择相应的粘度探芯；

(2)将选择好的粘度探头安装在测量室内；

(3)先用样品将测量室内的空气排出，保证测量室内无空气，再将出口阀关闭，将样品在测量室内加压至测量所需值后关闭进液阀，再用微调阀调压；

(4)将温控装置的温度调至所需温度；

(5)开始测试，等温度值和粘度值稳定后结束测试；

(6)根据不同的样品选择配伍的溶液清洗测量室，取出粘度探芯。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验方法中，优选的：

计算气相有效渗透率、水相有效渗透率的公式如下：

$K_{ge}=\frac{2Q_g{P}_a{\mathrm{\μ}}_{g}L}{A(P_1^2-P_a^2)}\×100,K_{we}=\frac{Q_w{\mathrm{\μ}}_{w}L}{A(P_1-P_2)}\×100;$

其中，K_ge、K_we分别为气相有效渗透率、水相有效渗透率，单位为×10-³μm²；Q_g为驱替气流速，单位为mL/s；Q_w为液体的流量，单位为mL/s；A为岩样截面积，单位为cm²；L为岩样长度，单位为cm；μ_g、μ_w分别为在测定温度下的气、水的粘度，单位为mPa·s；P₁为岩心夹持器进入端即岩样前端的压力，单位为MPa；P₂为岩心夹持器输出端即岩样后端的压力，单位为MPa；P_a为大气压力，单位为MPa；

计算气相相对渗透率、水相相对渗透率的公式如下：

$K_{rg}=\frac{K_{ge}}{K_g\left(S_{wr}\right)},K_{rw}=\frac{K_{we}}{K_g\left(S_{wr}\right)};$

其中，K_rg、K_rw分别为气相相对渗透率、水相相对渗透率，以小数表示；K_ge、K_we分别为气相有效渗透率、水相有效渗透率，单位为10^-3μm²(mD)；K_g(S_wr)为残余水状态下的气相有效渗透率，单位为10^-3μm²(mD)；

S_wr为残余水饱和度，计算方法如下：

$S_{wr}=\frac{m_{wr}-m_0}{m_{w100\%}-m_0}\×100\%,$

其中，m₀为干岩样的质量，单位为g；m_wr为残余水状态下岩样的质量，单位为g；m_w100％为100％饱和液体后的岩样的质量，单位为g；

修正累积流体总产量，所用公式如下：

$V_i={\mathrm{\ΔV}}_{wi}+V_{i-1}+\frac{2p_a}{\mathrm{\Δ}p+2p_a}{\mathrm{\ΔV}}_{gi};$

其中，V_i为第i个时刻的累积流体总产量，单位为mL；V_i-1为第i-1个时刻的累积流体总产量，单位为mL；ΔV_wi为第i-1个时刻到第i个时刻的水的增量，单位为mL；P_a为大气压力，单位为MPa；ΔP为第i-1个时刻到第i个时刻的驱替压差，单位为MPa；ΔV_gi为大气压下测得的第i-1个时刻到第i个时刻的气增量，单位为mL，第i-1个时刻到第i个时刻的时间间隔根据天平的质量增量而定；时间间隔视出水量多少而定，间隔时间可选择：天平重量每增加0.02、0.03、0.04、0.06g记一次，但不限于此；

计算非稳态法气—水相对渗透率及含水饱和度，所用公式如下：

$f_w\left(S_g\right)=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_w\left(t\right)}{\mathrm{\Δ}V\left(t\right)}$

$K_{rw}=f_w\left(S_g\right)\frac{1/{\stackrel{\‾}{V}}_i\left(t\right)-1/\stackrel{\‾}{V_{i-1}}\left(t\right)}{1/\[I{\stackrel{\‾}{V}}_i\left(t\right)\]-1/\[I\stackrel{\‾}{V_{i-1}}\left(t\right)\]},$

$K_{rg}=K_{rw}\frac{{\mathrm{\μ}}_g}{{\mathrm{\μ}}_w}\frac{1-f_w\left(S_g\right)}{f_w\left(S_g\right)}$

$I=\frac{Q\left(t\right)}{Q_w}$

$S_g=\stackrel{\‾}{V_w}\left(t\right)-\stackrel{\‾}{V}\left(t\right)f_w\left(S_g\right)$

S_w＝100％-S_g

其中，f_w为含水率，小数表示；为无因次累积流体总产量，以孔隙体积的分数表示；为无因次累积产液量，以孔隙体积的分数表示；为i时刻无因次累积流体总产量，以孔隙体积的分数表示；为i-1时刻无因次累积流体总产量，以孔隙体积的分数表示；K_rg为气相相对渗透率，以小数表示；K_rw为水相相对渗透率，以小数表示；Q_w为初始时刻岩样出口端的产液量，单位为mL/s；Q(t)为t时刻岩样出口端的产液量，单位为mL/s；I为相对注入能力的数值，又称流动能力比；S_g为岩样出口端面的含气饱和度，用百分数表示；S_w为岩样出口端面的含水饱和度，用百分数表示；

根据计算得到的聚合物注入前和注入后的岩心气、水相对渗透率与含水饱和度分别获得聚合物注入前的岩心气、水相对渗透率与含水饱和度的关系曲线、聚合物注入后的岩心气、水相对渗透率与含水饱和度的关系曲线，最后对比注入聚合物前后的气—水相对渗透率曲线特征，研究注入聚合物溶液对气—水相对渗透率曲线的改善程度，采用不同技术指标综合定量评价聚合物溶液的控水增气效果。

上述的聚合物控水增气效果评价的实验方法中，优选的，在选择气驱水速度或气体驱替压差实验驱动条件方面，必须满足以下关系：

在用液体恒流驱替时，按下式确定注水速度：

L·μ_w·v_w≥1

其中，L为岩样长度，单位为cm；μ_w为在测定温度下水的粘度，单位为mPa·s；v_w为注水速度(渗流速度)，单位为cm/min。

在用气体恒压驱替时，按照π₁≤0.6确定初始驱替压差ΔP₀，π₁按下式确定：

${\mathrm{\π}}_1=\frac{{10}^{-3}{\mathrm{\σ}}_{gw}}{{\mathrm{\ΔP}}_0\sqrt{\frac{K_a}{\mathrm{\φ}}}}$

其中，π₁为毛管压力与驱替压力之比，用小数表示；σ_gw为气、水界面张力，单位为mN/m；K_a为岩样的气测渗透率，单位为D；φ为岩样的孔隙度，用百分数表示；ΔP₀为初始驱替压差，单位为MPa。

本发明采用改进的非稳态法—恒压法，测定聚合物注入前、后岩心气—水相对渗透率曲线，对比两次所得到的相渗曲线的特征：残余水饱和度及残余水下气相渗透率、等渗点含水饱和度及等渗点含水饱和度下的相对渗透率、岩心末端初始见气饱和度及岩心末端初始见气饱和度下的水相相对渗透率、共渗区范围、水相相对渗透率；计算聚合物注入前、后岩心实验所测得的残余水饱和度、等渗点含水饱和度，等渗点含水饱和度下的水相相对渗透率、共渗区范围、岩心末端初始见气饱和度，岩心末端初始见气饱和度下的水相相对渗透率的变化率，以及水相残余阻力系数、气相残余阻力系数、水相与气相残余阻力系数比值、选择性指数、含水率比值、采收率等技术指标。从而定量分析和评价聚合物控水增气的效果。

聚合物控水增气的效果评价方法：

关于聚合物控水增气的效果评价的指标有：

1、残余水饱和度Swr

在聚合物驱替的过程中，溶液中的聚合物分子由于吸附滞留形成水化层，增强了岩石的水湿程度，所以，残余水饱和度显著增加，根据增加程度的不同，可以判断驱替的效果，增加的程度越高，说明聚合物的控水效果越好。

2、残余水下的气相渗透率Kg(Swr)

3、岩心末端初始见气饱和度Sgi

当聚合物通过多孔介质流动时，通常以氢键的键合形式、水动力学捕集和机械捕集作用，在孔道壁上和喉道中产生吸附滞留。其中，被吸附的聚合物分子在气藏岩石孔道表面上形成稳定的吸附层，当气流过时由于聚合物控水剂的分子链不亲油，不能自由伸展，反而会有所收缩，同时发生形变，对孔道中气的流动阻力很小，及对气相渗透率影响很小，所以岩心末端初始见气饱和度Sgi和气相渗透率Kg(Swr)均减小，但幅度不大，Sgi和Kg(Swr)减小的幅度越小，表明聚合物增气效果越好。

4、共渗区范围1-Swr-Sgi

由于残余水饱和度Swr显著增加和岩心末端初始见气饱和度Sgi略微减小，所以气、水两相共渗区范围变窄。共渗区范围变窄的幅度越大，表明聚合物控水增气效果越好。

5、等渗点含水饱和度Sw

在聚合物驱替的过程中，溶液中的聚合物分子由于吸附滞留形成水化层，增强了岩石的水湿程度，所以等渗点含水饱和度有所增加，增加的幅度越大，说明聚合物控水的效果越好。

6、岩心末端初始见气饱和度下的水相相对渗透率Krw(Sgi)

水相相对渗透率降低的幅度越大，说明聚合物控水的效果越好。

7、等渗点含水饱和度下的相对渗透率

在共渗区范围内气水同时流动，相互作用，相互干扰，由毛管效应引起的流动阻力明显，气水两相渗流能力大大降低，并在两条曲线的交点，即等渗点处出现气水两相渗透率之和Kro+Krw的最小值。等渗点含水饱和度下的相对渗透率减小的幅度越大，表明聚合物控水增气效果越好。

8、水相相对渗透率Krw

在聚合物驱替的过程中，溶液中的聚合物分子在岩石孔壁上吸附，并因机械捕集和水动力捕集被滞留于孔喉处，从而缩小了孔隙流动空间，所以，水相的渗透率有所降低。被吸附滞留的聚合物分子还与水分子形成较强的氢键，增强了吸附层对水分子的亲和力，从而显著地降低了水相相对渗透率。聚合物分子结构中的疏水基团牢牢吸附在地层岩石表面，相互交错形成一种选择性屏障，分子中的亲水基团可在水中自由伸展，对水相表现出很强的“拉、拽”作用，通过吸水膨胀和水化作用，对流经的水流产生摩擦阻力，阻碍了水的流动，从而降低水的渗透性。水相相对渗透率降低的幅度越大，说明聚合物控水的效果越好。

9、水相残余阻力系数RRF_w

水相残余阻力系数(RRF_w)是指岩心在注入聚合物前、后，水相端点(岩心末端开始见气时含气饱和度Sgi下)渗透率的比值。

${\mathrm{RRF}}_w=\frac{K_{wpb}}{K_{wpa}}$

其中，K_wpb为聚合物处理前水测渗透率，单位为10^-3μm²(mD)；K_wpa为聚合物处理后水测渗透率，单位为10^-3μm²(mD)。RRF_w的值越大，表明聚合物的控水效果越好。

10、气相残余阻力系数RRF_g

气相残余阻力系数RRF_g是指岩心在注入聚合物前、后，气相端点(残余水饱和度Swr下)渗透率的比值。RRF_g的值越小，表明聚合物的增气效果越好。

${\mathrm{RRF}}_g=\frac{K_{gpb}}{K_{gpa}}$

其中，K_gpb为聚合物处理前残余水饱和度Swr下的气相渗透率，单位为10^-3μm²(mD)；K_gpa为聚合物处理后残余水饱和度Swr下的气相渗透率，单位为10^-3μm²(mD)。

11、水相与气相残余阻力系数比值RRF_w/RRF_g

聚合物具有不等比例降低气水相渗透率的性能。综合考虑气水渗流能力的影响，实际上就是岩心注入聚合物前、后，气相或水相的相对渗透率比值。即聚合物对水、气两相渗流能力的影响。

RRF_w/RRF_g从相对意义上对比了气水相渗透率不等比例降低的幅度，决定其大小的主要因素是水相渗透率下降的幅度。

RRF_w/RRF_g>1表明聚合物对水相的控制能力大于对气相的控制，该比值越大，则表明聚合物的选择性控水效果越好。

12、选择性指数σ

$\mathrm{\σ}=\frac{1}{{\mathrm{RRF}}_g}-\frac{1}{{\mathrm{RRF}}_w}$

一般情况下，在σ＝1的情况下聚合物的控水增气效果最好(RRF_g＝1，而RRF_w→∞)，σ值的范围为0到1，选择性指数重点考虑了气相渗透率降低的幅度，采用这种聚合物评价方法，重要的是气相渗透率降低的幅度有多小，而不是水相渗透率降低的幅度有多大。σ值越接近1，聚合物的控水增气效果越好。

13、含水率比值(f_wpb/f_wpa)

从如何能更有效地降低注聚合物措施后的气井含水和提高采收率的角度出发，有以下评价方法：

$f_w=\frac{v_w}{v_w+v_g}=\frac{K_{rw}/{\mathrm{\μ}}_w}{K_{rw}/{\mathrm{\μ}}_w+K_{rg}/{\mathrm{\μ}}_g}$

式中，f_w为含水率，％；v_w为水的流速，mL/s；v_g为气的流速，mL/s；K_rg为气的相对渗透率，小数；K_rw为水的相对渗透率，小数；μ_g为气的粘度，单位为mPa·s；μ_w为水的粘度，单位为mPa·s。

采用上式计算注入聚合物前、后含水率(f_wpb、f_wpa)，f_wpb/f_wpa值越大，聚合物控水效果越好。

14、采收率R_g

根据相渗曲线评价采收率得到方法，根据相渗曲线的特征点岩心末端初始见气饱和度Sgi及残余水饱和度Swr计算实验岩心的采收率：

$R_g=\frac{S_g-S_{gi}}{S_g}=\frac{1-S_{wr}-S_{gi}}{1-S_{wr}}$

R_g的值越大，聚合物控水增气效果越好。

本发明中所用聚合物控水剂是一种水溶性长链高分子聚合物。聚合物改变气水相渗透率特性的实质：当聚合物通过多孔介质流动时，通常以氢键的键合形式、水动力学捕集和机械捕集作用，在孔道壁上和喉道中产生吸附滞留，从而缩小了孔隙流动空间，所以，气水两相的渗透率均有所降低。被吸附滞留的聚合物分子还与水分子形成较强的氢键，增强了吸附层对水分子的亲和力，从而显著地降低了水相相对渗透率。其中，被吸附的聚合物分子结构中的疏水基团牢牢吸附在岩石表面，相互交错形成一种选择性屏障，在气藏岩石孔道表面上形成稳定的吸附层；聚合物分子结构中的亲水基团在水相中自由伸展，对水相表现出很强的“拉、拽”作用，通过吸水膨胀和水化作用，对流经的水流产生摩擦阻力，阻碍了水的流动，有效地降低水相渗透率，从而控制产水量。当气流过时，由于聚合物分子链不亲油，不能自由伸展，反而会有所收缩，同时发生形变，因此对气的流动阻力较小，对孔道中气的流动及气相渗透率影响很小，所以聚合物表现出明显的不等比例降低气水相渗透率的特性。聚合物分子由于吸附滞留形成水化层，增强了岩石的水湿程度，所以残余水饱和度有所增加，等渗点相应的含水饱和度增大。采收率有一定程度的提高，可实现控水增气的效果，提高经济效益。

本发明气—水相对渗透率曲线的测定以Buckley-Leverett一维两相水驱油前缘推进理论为基础，忽略毛管压力和重力作用，假设两相不互溶流体不可压缩，岩样任一横截界面内气水饱和度是均匀的。将岩心事先用一种流体饱和，用另一种流体进行驱替。在气驱水过程中，气水饱和度在多孔介质中的分布是距离和时间的函数，这个过程称为非稳态过程。按照模拟条件的要求，在岩样上进行恒压差气驱水实验，在岩样出口端记录每种流体的产量和岩样两端的压力差随时间的变化，用简化的“JBN”方法计算得到气、水相对渗透率，并绘制气水相对渗透率与含水饱和度的关系曲线。

本发明对气水分离与计量方法进行了改进：采用干燥器进行气水分离，简单方便；采用大、小量程气体流量计组合和高精度电子天平分别对气、水流量进行计量，提高了实验数据的精度。

实验全过程均采用控制器(例如安装适当软件的电脑等)实时记录实验数据，减少了由于人工计量造成的误差，提高了实验数据的准确性。

本发明在采用恒流法液测岩样的渗透率，较恒压法可以更快地找到适宜的实验驱替压差，方便气水流量的计量，节约了实验时间。

本发明建立了在岩石表面形成聚合物的选择性阻挡层的实验方法：先将岩心抽真空，100％饱和水来排净岩心中的气体；然后通过向岩心反向注入一定量的聚合物，再正向注入蒸馏水，驱替聚合物。

本发明在满足计算精度要求的前提下，采用差商代替微商的方法进行拟合，简化了数据处理过程。

本发明通过研究注入聚合物溶液对气-水相对渗透率曲线的改善程度，采用不同技术指标定量评价聚合物溶液的控水增气效果，从而能够选出合适的聚合物控水剂。

本发明所提供的方法是根据天然气开发现场利用聚合物控制气井出水的工艺过程，建立在气藏岩心表面形成聚合物膜这一选择性遮挡层的室内实验方法。该方法采用改进的非稳态法—恒压法测定注入聚合物前后的气-水相对渗透率曲线，对比注入聚合物前后的气-水相对渗透率曲线特征，研究注入聚合物溶液对气-水相对渗透率曲线的改善程度，采用不同技术指标综合定量评价聚合物溶液的控水增气效果，能够通过室内实验选出合适的聚合物控水剂，为气井提供生产建议和施工指导。

附图说明

图1是气测岩心的孔隙度的设备原理图；

图2是气测岩心渗透率的装置结构示意图；

图3是实施例1聚合物控水增气效果评价的实验装置的结构示意图；

图4是实施例2聚合物注入前气—水相对渗透率曲线图；

图5是实施例2聚合物注入后气—水相对渗透率曲线图。

主要标号说明：

1氮气瓶；2减压阀；3第一压力传感器；4岩心夹持器；5第二压力传感器；6围压泵；7皂膜流量计；21岩心夹持器；22围压泵；231第一泵缸体；232第二泵缸体；241第一压力传感器；242第二压力传感器；243第三压力传感器；244第四压力传感器；251第一三通阀；252第二三通阀；26第二控制器；27液体源；28高压气源；29高压减压阀；30加湿器；31气体阀门；32干燥器；33精密电子天平；34六通阀；35小量程气体流量计；36大量程气体流量计；37第一控制器；38恒温箱

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

实施例1

本实施例提供一种聚合物控水增气效果评价的实验装置，如图3所示，该装置包括液体源27、高压驱替泵(该高压驱替泵为Quizix Q5000高压精密驱替泵，其包括压力传感器和泵缸体，该套精密驱替泵可以设有相应的阀门)、高压气驱单元、围压泵22、岩心夹持器21、测量单元、第一控制器37、第二控制器26，恒温箱38，液体源27与高压驱替泵的输入端相连通，岩心夹持器21设置有进入端、输出端和围压口，高压驱替泵和高压气驱单元分别与岩心夹持器21的进入端连通，围压泵22与围压口相连通，测量单元与输出端相连通，第一控制器37与测量单元连接，第二控制器26与高压驱替泵连接，岩心夹持器21位于恒温箱38之中。

高压气驱单元包括高压气源28、高压减压阀29和加湿器30，高压气源28依次与高压减压阀29和加湿器30相连通，加湿器30与岩心夹持器21的进入端相连通，高压气驱单元还包括气体阀门31和第一压力传感器241，加湿器30依次与气体阀门31、第一压力传感器241、岩心夹持器21的进入端相连通。

高压驱替泵的泵缸体包括并联的第一泵缸体231和第二泵缸体232，第一泵缸体231和第二泵缸体232通过第一三通阀251和第二三通阀252并联连接，使高压驱替泵的输入端与液体源27相连接，高压驱替泵的输出端与岩心夹持器21的进入端相连通，第二控制器26与第一泵缸体231、第二泵缸体232连接，第一泵缸体231和第二泵缸体232上分别设有第三压力传感器243和第四压力传感器244。

测量设备包括干燥器32、精密电子天平33、六通阀34、小量程气体流量计35和大量程气体流量计36，干燥器32的进口与岩心夹持器21的输出端相连通，干燥器32放置在精密电子天平33上，干燥器32的出口连通六通阀34后分别与小量程气体流量计35和大量程气体流量计36相连通，第一控制器37分别与精密电子天平33、小量程气体流量计35和大量程气体流量计36连接。

岩心夹持器21的围压口与围压泵22之间还设置有第二压力传感器242。

实施例2

本实施例提供一种聚合物控水增气效果评价的实验方法，使用实施例1的聚合物控水增气效果评价的实验装置，包括如下步骤：

配制待测聚合物溶液：

配好所需的地层水(本实施例用蒸馏水模拟地层水)，用电子天平称取所需种类和数量的聚合物；

用磁力搅拌器将烧杯中的溶剂搅起打成漩涡状，把称好的聚合物在1分钟内均匀分散在充分搅起的漩涡中，投放位置应在漩涡中心到器壁的2/3处；

将转速降至80-100转/分钟，避免因过高转速造成的聚合物降解；

搅拌1小时以上，待聚合物充分分散后，关闭搅拌器，将聚合物溶液静置10小时以上，以使其充分溶胀；

用过滤器过滤聚合物溶液至无色透明。

按上述方法配制浓度及配比为0.36％(0.3％B+0.06％A)的聚合物溶液、注入的PV(岩样的孔隙体积的倍数)数为10。

加工岩心并测定数据：

钻取气藏天然岩心并进行编号；

切岩心并磨平端面，保证岩心直径25mm，长度在60-70mm之间；

烘干岩样8小时，温度控制在104℃；

使用索氏抽提器进行为期一至两个月的洗油，其间使用紫外分析仪检查洗油效果，如岩心未洗净，则其浸泡液在365nm紫外光下会发出白色荧光，则继续洗油，直至洗净为止；

烘干岩样至恒重，温度控制在104℃，烘干时间不小于8h，8h后每1h称量一次，两次称量的差值小于10mg；

称干岩样质量75.565g；

用游标卡尺测量岩心长度为6.406cm，直径为2.476cm；

气测岩心的孔隙度为8.46％；

气测岩心的渗透率为0.3703×10^-3μm²；

测量聚合物溶液在实验压力5MPa和实验温度25℃下粘度为3.725mPa·s；

测量蒸馏水在试验压力和温度下的粘度为0.8694mPa·s，密度为1.0279g/mL；实验条件下高纯氮气粘度0.0176mPa·s。

将岩心抽真空后用蒸馏水完全饱和，称湿重，得到液测孔隙度9.38％；

恒流法液测渗透率，将完全饱和蒸馏水的岩心装入岩心夹持器，开启围压泵加压，使岩心净围压值为2MPa，利用高压驱替泵恒流驱替，等压力稳定以后记录当前岩心夹持器前后进入端和输出端的压力分别为3.20MPa、0.1MPa，流出蒸馏水的流量数值为0.06mL/min，得到水相有效渗透率作为气-水相对渗透率曲线的基础值之一；

通过高压减压阀将高压氮气的压力调至3.20MPa，将围压泵压力保持5.20MPa，关闭高压驱替泵，打开高压气驱单元的气体阀门，连接岩心夹持器与测量装置，用加湿氮气恒压驱水，高压氮气经过高压减压阀后进入加湿器加湿，加湿后的氮气恒压注入岩心夹持器，岩心夹持器出口的气液混合物进入干燥器，液体留在干燥器中，气体通过六通阀后进入流量计测量，等压力稳定以后，记录当前岩心夹持器前后的压力、记录流出蒸馏水的流量数值、大小量程流量计的数值；准确记录各个时刻的产液量、产气量及驱替气流速，当气驱水至残余水状态时，记录下残余水下驱替气流量为83.10mL/min和岩心夹持器前后进入端和输出端的气相压力分别为3.20MPa、0.1MPa，计算得到残余水下气相有效渗透率作为气-水相对渗透率曲线的基础值之一，结果如表1所示；

取出岩心，称量残余水下岩心的重量76.4325g。

表1

注：实验温度为25℃，入口压力为岩心夹持器进入端压力。

再次将岩心抽真空饱和蒸馏水，100％饱和蒸馏水后称湿重；

将第二次完全饱和蒸馏水的岩心装入岩心夹持器，开启围压泵加压，使岩心净压力值为2MPa，对同一岩心，用高压驱替泵反向注入10PV的聚合物，静置24小时；

利用高压驱替泵以恒定流速正向注入蒸馏水，驱替聚合物，等压力稳定以后记录当前岩心夹持器前后进入端和输出端的压力分别为10MPa、0.1MPa及流出蒸馏水的流量数值0.00485mL/min，液测渗透率，得到水相渗透率作为聚合物条件下气-水相对渗透率曲线的基础值之一；

将高压氮气的气体压力调至气-水相对渗透率曲线的基础值的压力值，围压泵压力保持不变，关闭高压驱替泵，打开高压气驱单元的气体阀门，连接岩心夹持器与测量装置，用加湿氮气恒压驱水，高压氮气经过高压减压阀后进入加湿器加湿，加湿后的氮气恒压注入岩心夹持器，岩心夹持器出口的气液混合物进入干燥器，液体留在干燥器中，气体通过六通阀后进入流量计测量，等压力稳定以后，记录当前岩心夹持器前后的压力、记录流出蒸馏水的流量数值、大小量程流量计的数值；准确记录各个时刻的产液量、产气量及驱替气流速，当气驱水至残余水状态时，记录下残余水下驱替气流量215.00mL/min和岩心夹持器前后的气相压力10MPa、0.1MPa，计算得到残余水下气相有效渗透率作为聚合物条件下气-水相对渗透率曲线的基础值，结果如表2所示；

取出岩心，称量残余水下岩心的重量76.614g。

表2

注：实验温度为25℃，入口压力为岩心夹持器进入端压力。

处理数据，计算得到聚合物注入前和注入后的岩心气水相对渗透率与含水饱和度分别获得聚合物注入前的岩心气水相对渗透率与含水饱和度的关系曲线、聚合物注入后的岩心气水相对渗透率与含水饱和度的关系曲线，最后进行评价。

结果如图4、图5所示，对应的数据见表3(注聚合物前气—水相对渗透率曲线测定实验数据)和表4(注聚合物后气—水相对渗透率曲线测定实验数据)。定量分析结果(根据所计算的结果得出的聚合物控水增气效果评价的指标)见表5(聚合物控水增气效果评价实验基础数据)和表6(聚合物控水增气效果评价指标数据)。

表3

含水饱和度％	Krw	Krg
			72.9521	0.3156	0.0110
59.4344	0.1071	0.0195
			51.2859	0.0678	0.0577
43.5340	0.0301	0.1513
			42.6726	0.0258	0.1644
34.5895	0.0093	0.3001
			29.1842	0.0000	1.0000

表4

表5

表6

RRFw	RRFg	RRFw/RRFg	σ	fwb/fwa	fwb-fwa	Rgb-Rga％	Swrb-Swra％
								38.660	3.624	10.669	0.250	1.334	8.24	6	6.11

注：表中数据，“a”表示注聚合物后、“b”表示注聚合物前。

由以上内容可以看出，注入聚合物后：(1)水相相对渗透率及水相渗透率均大幅度降低；(2)残余水饱和度有所增加6.11％，即相对渗透率曲线的左端点右移；(3)等渗点相应的含水饱和度增大，等渗点所对应的气水相对渗透率降低；(4)气相渗透率有所降低，但降低幅度不大，均小于20％；(5)水、气相残余阻力系数均大于1，但水相残余阻力系数为气相残余阻力系数的10倍以上，说明了相渗改善剂不等比例降低水、气相渗的特点；水相与气相残余阻力系数比为10.669较大，说明该聚合物的控水效果较好；(6)注入相渗改善剂后，含水率降低了8.24％，含水率比值(f_wpb/f_wpa)为1.334，说明该聚合物的控水效果较好；(7)气的采收率增大了5.45％，达到了增气的效果。

综上所述，本发明通过研究注入聚合物溶液对气—水相对渗透率曲线的改善程度，能够定量评价聚合物溶液的控水增气效果，从而能够选出合适的聚合物控水剂。

Claims (5)

1.一种聚合物控水增气效果评价的实验方法，其是使用聚合物控水增气效果评价实验装置进行的，包括如下步骤：

配制待测聚合物溶液；

加工岩心，称重，进行基础物理性质测定；

将岩心抽真空后用液体完全饱和，称湿重，得到饱和液体后岩样的质量及液测孔隙度；

将完全饱和液体的岩心装入岩心夹持器，开启围压泵加压，利用高压驱替泵以适当流速进行恒流驱替，注入液体，等压力稳定以后记录当前岩心夹持器前后进入端和输出端的压力及流出的液体的流量数值，计算得到水相有效渗透率作为气-水相对渗透率曲线的基础值之一；

通过高压减压阀将高压氮气的压力调至获得气-水相对渗透率曲线的基础值之一的水相有效渗透率时的岩心夹持器进入端压力值，围压泵的压力保持不变，关闭高压驱替泵，打开高压气驱单元的气体阀门，连接岩心夹持器与测量装置，用加湿氮气进行恒压驱水，高压氮气经过高压减压阀后进入加湿器加湿，加湿后的氮气恒压注入岩心夹持器，岩心夹持器出口的气液混合物进入干燥器，液体留在干燥器中，气体通过六通阀后进入流量计测量，等压力稳定以后，记录当前岩心夹持器前后进入端和输出端的压力、记录流出液体的质量数值、大小量程流量计的数值，准确记录各个时刻的产液量、产气量及驱替气流速，当气驱水至残余水状态时，记录残余水状态下驱替气流量和岩心夹持器前后的气相压力，计算得到残余水状态下的气相有效渗透率作为气-水相对渗透率曲线的基础值之一；

再次将岩心抽真空饱和液体，100％饱和液体后称湿重；

将第二次完全饱和液体的岩心装入岩心夹持器，开启围压泵加压，对同一岩心，用高压驱替泵反向注入适量的聚合物；

聚合物在岩心中滞留24小时；

高压驱替泵以适当流速正向恒流驱替，向岩心注入液体，驱替聚合物，等压力稳定以后记录当前岩心夹持器前后进入端和输出端的压力及流出液体的流量数值，液测渗透率，得到水相有效渗透率作为聚合物条件下气-水相对渗透率曲线的基础值之一；

通过高压减压阀将高压氮气的压力调至聚合物条件下测量气-水相对渗透率曲线的基础值之一的水相有效渗透率时的岩心夹持器进入端压力值，围压泵的压力保持不变，关闭液体阀门，打开高压气驱单元的气体阀门，用加湿氮气进行恒压驱水，高压氮气经过高压减压阀后进入加湿器加湿，加湿后的氮气恒压注入岩心夹持器，岩心夹持器出口的气液混合物进入干燥器，液体留在干燥器中，气体通过六通阀后进入流量计测量，等压力稳定以后，记录当前岩心夹持器前后进入端和输出端的压力、记录流出液体的流量数值、大小量程流量计的数值；准确记录各个时刻的产液量、产气量及驱替气流速，当气驱水至残余水状态时，记录残余水状态下驱替气流量和岩心夹持器前后的气相压力，计算得到残余水状态下的气相有效渗透率作为聚合物条件下气-水相对渗透率曲线的基础值之一；

处理数据，计算聚合物注入前和注入后的岩心气相相对渗透率、水相相对渗透率和含水饱和度，分别获得聚合物注入前的岩心气水相对渗透率与含水饱和度的关系曲线、聚合物注入后的岩心气水相对渗透率与含水饱和度的关系曲线，最后对比注入聚合物前后的气-水相对渗透率曲线的特征，研究注入聚合物溶液对气-水相对渗透率曲线的改善程度，采用不同技术指标综合定量评价聚合物溶液的控水增气效果；

其中，所述聚合物控水增气效果评价实验装置包括液体源、高压驱替泵、高压气驱单元、围压泵、岩心夹持器、测量单元、第一控制器、第二控制器、恒温箱，所述液体源与所述高压驱替泵的输入端相连接，所述岩心夹持器设置有进入端、输出端和围压口，所述高压驱替泵、所述高压气驱单元分别与所述岩心夹持器的进入端相连通，所述围压泵与所述围压口相连通，所述测量单元与所述输出端相连通，所述第一控制器与所述测量单元连接，所述第二控制器与所述高压驱替泵连接，所述岩心夹持器位于所述恒温箱之中；

所述高压气驱单元包括高压气源、高压减压阀和加湿器，所述高压气源依次与高压减压阀和加湿器相连通，所述加湿器与所述岩心夹持器的进入端相连通；所述高压气驱单元还包括气体阀门和第一压力传感器，所述加湿器依次与所述气体阀门、所述第一压力传感器、所述岩心夹持器的进入端相连通；

所述高压驱替泵为Quizix Q5000高压精密驱替泵，所述Quizix Q5000高压精密驱替泵包括压力传感器和泵缸体，所述泵缸体的输入端与所述液体源相连接，所述泵缸体的输出端与所述岩心夹持器的进入端相连通，所述第二控制器与所述泵缸体连接，所述压力传感器与所述泵缸体连接；

所述测量单元包括精密电子天平、干燥器、六通阀、小量程气体流量计和大量程气体流量计，所述干燥器的进口与所述岩心夹持器的输出端相连通，所述干燥器放置在所述精密电子天平上，所述干燥器的出口、所述小量程气体流量计、所述大量程气体流量计分别与所述六通阀连通，所述第一控制器分别与所述精密电子天平、所述小量程气体流量计和所述大量程气体流量计连接；

所述岩心夹持器的围压口与所述围压泵之间设置有第二压力传感器；

所述液体为蒸馏水、地层水或模拟地层水。

2.根据权利要求1所述的聚合物控水增气效果评价的实验方法，其特征在于：围压泵的设定围压为使岩样的净围压为2MPa，即围压值＝(岩心夹持器的进入端的压力+2)MPa。

3.根据权利要求1所述的聚合物控水增气效果评价的实验方法，其特征在于：

计算气相有效渗透率、水相有效渗透率的公式如下：

$K_{ge}=\frac{2Q_g{P}_a{\mathrm{\μ}}_{g}L}{A(P_1^2-P_a^2)}\×100,K_{we}=\frac{Q_w{\mathrm{\μ}}_{w}L}{A(P_1-P_2)}\×100;$

其中，K_ge、K_we分别为气相有效渗透率、水相有效渗透率，单位为×10^-3μm²；Q_g为驱替气流速，单位为mL/s；Q_w为液体的流量，单位为mL/s；A为岩样截面积，单位为cm²；L为岩样长度，单位为cm；μ_g、μ_w分别为在测定温度下的气、水的粘度，单位为mPa·s；P₁为岩心夹持器进入端即岩样前端的压力，单位为MPa；P₂为岩心夹持器输出端即岩样后端的压力，单位为MPa；P_a为标准大气压力，单位为MPa；

计算气相相对渗透率、水相相对渗透率的公式如下：

$K_{rg}=\frac{K_{ge}}{K_g\left(S_{wr}\right)},K_{rw}=\frac{K_{we}}{K_g\left(S_{wr}\right)}$

其中，K_rg、K_rw分别为气相相对渗透率、水相相对渗透率，以小数表示；K_ge、K_we分别为气相有效渗透率、水相有效渗透率，单位为×10^-3μm²；K_g(S_wr)为残余水状态下的气相有效渗透率，单位为×10^-3μm²；

S_wr为残余水饱和度，计算方法如下：

$S_{wr}=\frac{m_{wr}-m_0}{m_{w100\%}-m_0}\×100\%,$

其中，m₀为干岩样的质量，单位为g；m_wr为残余水状态下岩样的质量，单位为g；m_w100％为100％饱和液体后的岩样的质量，单位为g；

修正累积流体总产量，所用公式如下：

$V_i={\mathrm{\ΔV}}_{wi}+V_{i-1}+\frac{2p_a}{\mathrm{\Δ}p+2p_a}{\mathrm{\ΔV}}_{gi};$

其中，V_i为第i个时刻的累积流体总产量，单位为mL；V_i-1为第i-1个时刻的累积流体总产量，单位为mL；ΔV_wi为第i-1个时刻到第i个时刻的水的增量，单位为mL；P_a为大气压力，单位为MPa；ΔP为第i-1个时刻到第i个时刻的驱替压差，单位为MPa；ΔV_gi为大气压下测得的第i-1个时刻到第i个时刻的气增量，单位为mL；

计算非稳态法气—水相对渗透率及含水饱和度，所用公式如下：

$f_w\left(S_g\right)=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_w\left(t\right)}{\mathrm{\Δ}V\left(t\right)}$

$K_{rw}=f_w\left(S_g\right)\frac{1/\stackrel{\‾}{V_i}\left(t\right)-1/\stackrel{\‾}{V_{i-1}}\left(t\right)}{1/\[I\stackrel{\‾}{V_i}\left(t\right)\]-1/\[I\stackrel{\‾}{V_{i-1}}\left(t\right)\]}$

$K_{rg}=K_{rw}\frac{{\mathrm{\μ}}_g}{{\mathrm{\μ}}_w}\frac{1-f_w\left(S_g\right)}{f_w\left(S_g\right)}$

$I=\frac{Q\left(t\right)}{Q_w}$

$S_g=\stackrel{\‾}{V_w}\left(t\right)-\stackrel{\‾}{V}\left(t\right)f_w\left(S_g\right)$

S_w＝100％-S_g

其中，f_w为含水率，小数表示；为无因次累积流体总产量，以孔隙体积的分数表示；为无因次累积产液量，以孔隙体积的分数表示；为i时刻无因次累积流体总产量，以孔隙体积的分数表示；为i-1时刻无因次累积流体总产量，以孔隙体积的分数表示；K_rg为气相相对渗透率，以小数表示；K_rw为水相相对渗透率，以小数表示；Q_w为初始时刻岩样出口端的产液量，单位为mL/s；Q(t)为t时刻岩样出口端的产液量，单位为mL/s；I为相对注入能力的数值，又称流动能力比；S_g为岩样出口端面的含气饱和度，用百分数表示；S_w为岩样出口端面的含水饱和度，用百分数表示；

根据计算得到的聚合物注入前和注入后的岩心气、水相对渗透率与含水饱和度分别获得聚合物注入前的岩心气、水相对渗透率与含水饱和度的关系曲线、聚合物注入后的岩心气、水相对渗透率与含水饱和度的关系曲线，最后对比注入聚合物前后的气-水相对渗透率曲线的特征，研究注入聚合物溶液对气-水相对渗透率曲线的改善程度，采用不同技术指标综合定量评价聚合物溶液的控水增气效果。

4.根据权利要求3所述的聚合物控水增气效果评价的实验方法，其特征在于：

在用液体恒流驱替时，按下式确定注水速度：

L·μ_w·v_w≥1

其中，L为岩样长度，单位为cm；μ_w为在测定温度下水的粘度，单位为mPa·s；v_w为注水速度，单位为cm/min；

在用气体恒压驱替时，按照π₁≤0.6确定初始驱替压差ΔP₀，π₁按下式确定：

${\mathrm{\π}}_1=\frac{{10}^{-3}{\mathrm{\σ}}_{gw}}{{\mathrm{\ΔP}}_0\sqrt{\frac{K_a}{\mathrm{\φ}}}}$

其中，π₁为毛管压力与驱替压力之比，用小数表示；σ_gw为气、水界面张力，单位为mN/m；K_a为岩样的气测渗透率，单位为μm²；φ为岩样的孔隙度，用百分数表示；ΔP₀为初始驱替压差，单位为MPa。

5.根据权利要求1所述的聚合物控水增气效果评价的实验方法，其特征在于：进行对比的注入聚合物前后的气-水相对渗透率曲线的特征主要包括：

(1)、残余水饱和度：增加的程度越高，聚合物的控水效果越好；

(2)、残余水下的气相渗透率：减小的越少，聚合物的增气效果越好；

(3)、岩心末端初始见气饱和度：减小的越少，聚合物的增气效果越好；

(4)、共渗区范围：变窄的幅度越大，聚合物控水增气效果越好；

(5)、等渗点含水饱和度：增加的幅度越大，聚合物控水的效果越好；

(6)、岩心末端初始见气饱和度下的水相相对渗透率：降低的幅度越大，聚合物控水的效果越好；

(7)、等渗点含水饱和度下的相对渗透率：减小的幅度越大，聚合物控水增气效果越好；

(8)、水相相对渗透率：降低的幅度越大，聚合物控水的效果越好；

(9)、水相残余阻力系数：其值越大，聚合物的控水效果越好；

(10)、气相残余阻力系数：其值越小，表明聚合物的增气效果越好；

(11)、水相与气相残余阻力系数比值：其值越大，聚合物的选择性控水效果越好；

(12)、选择性指数：其值越接近1，聚合物的控水增气效果越好；

(13)、含水率比值：其值越大，聚合物控水效果越好；

(14)、采收率：其值越大，聚合物控水增气效果越好。