CN105319153A - 低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法，该测量方法包括：步骤1，采用毛细管连通器装置测量低渗透岩芯的静态启动压力梯度；步骤2，采用多功能岩芯驱替装置测量稳态压力梯度－流量关系；以及步骤3，将静态法测量得到的低渗透岩芯的启动压力梯度，和稳态法测量得到的稳态压力梯度－流量数据绘制在同一张图形中，即得到了低渗透岩芯中液体流动的全压力梯度－流量关系。该低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法可以精确测量低渗透岩芯的启动压力，可以在全压力梯度上得到液体流动的压力梯度－流量关系，所得低渗透岩芯的流量特征更加准确，可用于低渗透油藏的流动特征描述。

Description

低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法

技术领域

本发明涉及油田开发试验技术领域，特别是涉及到一种低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法。

背景技术

在油气藏开发中，随着常规中高渗透率油藏资源的日渐枯竭，越来越多的低渗透、超低渗透油藏投入开发，今年来更有致密油气藏和页岩气藏开始投入油气开采。这类油藏的共同特点是渗透率低，开发难度大，目前公认的概念认为：渗透率于50毫达西的油藏，称为低渗透油藏。研究表明：液体在低渗透油藏中流动时存在启动压力，启动压力的存在，造成了油藏中水、油流动的压力梯度－流量关系的异常，流动特征不再符合达西定律，如图1所示。

在低渗透油藏中水、油流动的压力梯度－流量关系测量中，传统的多功能岩芯驱替设备无法准确测量启动压力梯度，即无法确定静止－流动的分界压力梯度点。为此我们发明了一种新的低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以克服目前用传统的多功能岩芯驱替装置，无法准确测量岩芯的启动压力，不能够描述低渗透油藏全压力梯度－流量关系的问题，可以准确测量低渗透岩芯全压力梯度－流量关系的方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法，该低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法包括：步骤1，采用毛细管连通器装置测量低渗透岩芯的静态启动压力梯度；步骤2，采用多功能岩芯驱替装置测量稳态压力梯度－流量关系；以及步骤3，将静态法测量得到的低渗透岩芯的启动压力梯度，和稳态法测量得到的稳态压力梯度－流量数据绘制在同一张图形中，即得到了低渗透岩芯中液体流动的全压力梯度－流量关系。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，采用的该毛细管连通器装置包括第一毛细管、第一刻度尺、岩芯夹持器、第二刻度尺和第二毛细管，在测量液体在低渗透岩芯中的静态启动压力梯度时，将岩芯放入该岩芯夹持器中，将该第一毛细管、该岩芯夹持器和该第二毛细管依次连接；从该第一毛细管注入水或者油，待液体从该第一毛细管在重力的作用下，经过岩芯流到另一端该第二毛细管稳定后，记录水在该第一毛细管和该第二毛细管的高度差，从而计算得到该岩芯的静态启动压力。

在步骤1中，测量低渗透岩芯的静态启动压力梯度的实验步骤如下：

(1)将己知长度和直径的低渗透岩芯放入该岩芯夹持器中；

(2)将两根直径相同的玻璃毛细管即该第一毛细管和该第二毛细管，通过软连接在该岩芯夹持器的两端；将该第一毛细管和该第二毛细管垂直放置、该岩芯夹持器水平放置，整体呈“U”形，固定在一个带直尺的光滑平板上；

(3)从该第一毛细管的一端将矿化度水注入，等待水通过被测岩芯，到达另一端的该第二毛细管；

(4)在矿化度水进入该第二毛细管后，待水从另一侧流出后，停止注水，等待水在管道中达到静止后，测量并记录该第一毛细管和该第二毛细管中的水柱高度差；

(5)再次注入适量的矿化度水，待水在管道中达到静止后，测量并记录该第一毛细管和该第二毛细管中的水柱高度差；重复做此实验；

(6)为了确定实验中该第一毛细管和该第二毛细管的对称性，用吸水法从原注入端每次抽吸适量的水，建立岩芯夹持器两端的毛细管内水柱高差；然后采用步骤(4)和步骤(5)的方法，测量水静止状态下，该第一毛细管和该第二毛细管中水柱的高差；

(7)将测量到的高度差进行算术平均，计算被测低渗透岩芯的启动压力梯度。

在步骤1中，计算被测低渗透岩芯的启动压力梯度采用公式如下：

$G=\frac{\mathrm{\ρg\Δh}}{L}$

式中：G为启动压力梯度，Pa/m；ρ为流体密度，kg/m³；g为重力加速度，m/s²；Δh为水柱的高度差，m；L为岩心的长度，m。

在步骤2中，该多功能岩芯驱替装置包括液罐、恒流泵、岩芯夹持器、差压计、流量计和废液罐，在测量液体在低渗透岩芯中的稳态压力梯度－流量关系时，将岩芯放入该岩芯夹持器中，将该液罐、该恒流泵、该岩芯夹持器、该差压计、该流量计和该废液罐依次连接；在该岩芯夹持器加上环压后，由该恒流泵注入水或者油，在若干压差下，测量稳定流量，从而计算得到该岩芯的稳态压力梯度－流量关系。

在步骤2中，测量低渗透岩芯的稳态压力梯度－流量关系的实验步骤如下：

(1)将己知长度和直径的饱和水的或饱和油的低渗透岩芯放入该岩芯夹持器中；

(2)将该岩芯夹持器一端与该恒流泵连接，另一端与该流量计连接，并水平放置；

(3)在该岩芯夹持器上加上环压，使液体只能通过岩芯流动；

(4)用该恒流泵将矿化度水注入岩芯，采用该差压计调整岩芯两端的压差在一定的数值上，待流量稳定后，用该流量计测量流量；

(5)重复步骤(4)，获得若干不同压差下的流量数值；

(6)将测量的压力梯度和流量数值绘制在一张图形中，即构成了低渗透岩芯的稳态压力梯度－流量关系曲线。

本发明中的低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法，为了解决启动压力梯度难以测量的问题，首先用毛细管，通过静态法测量岩芯的启动压力；然后用多功能岩芯驱替装置，通过稳态流动实验，测量流动条件下的压力梯度－流量关系；最后将静态法试验和稳态法试验所得的试验结果统一绘制在一张图形上，就得到了相应的液体全压力梯度－流量关系。本发明与现有技术相比，有益效果是精确测量低渗透岩芯的启动压力，可以在全压力梯度上得到液体流动的压力梯度－流量关系，所得低渗透岩芯的流量特征更加准确，可用于低渗透油藏的流动特征描述。

附图说明

图1为低渗透多孔介质的流动示意图；

图2为本发明的低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法的一具体实施例的流程图；

图3为测量低渗透岩芯静态启动压力的装置的示意图；

图4为测量低渗透岩芯动态压力梯度－流量关系的装置的示意图；

图5为本发明的实施例1中岩心中压力梯度与流量的关系的示意图；

图6为本发明的实施例2中岩心中压力梯度与流量的关系的示意图；

图7为本发明的实施例3中岩心中压力梯度与流量的关系的示意图；

图8为本发明的实施例4中岩心中压力梯度与流量的关系的示意图；

图9为本发明的实施例5中岩心中压力梯度与流量的关系的示意图；

图10为本发明的实施例6中岩心中压力梯度与流量的关系的示意图；

图11为本发明的实施例7中岩心中压力梯度与流量的关系的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图2所示，图2为本发明的低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法的流程图。

在步骤101，用毛细管连通器装置测量岩芯的静态启动压力梯度。

该测量装置包括以下各组分组成：第一毛细管1、第一刻度尺2、岩芯夹持器3、第二刻度尺4、第二毛细管5。测量液体在低渗透岩芯中的静态启动压力时，将岩芯放入岩芯夹持器3中，将第一毛细管1、岩芯夹持器3和该第二毛细管5依次连接；从第一毛细管1注入水(或者油，根据岩芯饱和的介质确定)，待液体从第一毛细管1在重力的作用下，经过岩芯流到另一端第二毛细管5稳定后，记录水在第一毛细管1和第二毛细管5的高度差，从而计算得到该岩芯的静态启动压力。

测量岩芯的静态启动压力梯度的实验步骤如下：

(1)将己知长度和直径的低渗透岩芯放入岩芯夹持器3中；

(2)将两根直径相同的玻璃毛细管第一毛细管1和第二毛细管5，通过软连接在岩芯夹持器3的两端；将第一毛细管1和第二毛细管5垂直放置、岩芯夹持器3水平放置，整体呈“U”形，固定在一个带直尺的光滑平板上；

(3)从第一毛细管1的一端将矿化度水注入，等待水通过被测岩芯，到达另一端第二毛细管5；

(4)在矿化度水进入第二毛细管5后，待水从另一侧流出后，停止注水，等待水在管道中达到静止后，测量并记录岩芯夹持器两端第一毛细管1和第二毛细管5中的水柱高度差；

(5)再次注入适量的矿化度水，待水在管道中达到静止后，测量并记录岩心夹持器两端第一毛细管1和第二毛细管5中的水柱高度差；重复做此实验若干次；

(6)为了确定实验中第一毛细管1和第二毛细管5的对称性，用吸水法从原注入端每次抽吸适量的水，建立低渗透岩心两端的水柱高差；然后采用过程(4-5)类似的方法，测量水静止状态下，两端玻璃毛细管中水柱的高差；

(7)将测量到的高度差进行算术平均，计算被测低渗透岩心的启动压力梯度,采用公式如下：

$G=\frac{\mathrm{\ρg\Δh}}{L}$

式中：G为启动压力梯度，Pa/m；ρ为流体密度，kg/m³；g为重力加速度，m/s²；Δh为水柱的高度差，m；L为岩心的长度，m。流程进入到步骤102。

在步骤102，用多功能岩芯驱替装置测量稳态压力梯度－流量关系。

该测量装置包括以下各组分组成：液罐21、恒流泵22、岩芯夹持器24、差压计23、流量计25和废液罐26。测量液体在低渗透岩芯中的稳态压力梯度－流量关系时，将岩芯放入岩芯夹持器24中，将恒流泵22、岩芯夹持器24和流量计25依次连接；在岩芯夹持器24加上环压后，由恒流泵22注入水(或者油，根据岩芯饱和的介质确定)，在若干压差下，测量稳定流量，从而计算得到该岩芯的稳态压力梯度－流量关系。

测量岩芯的稳态压力梯度－流量关系的实验步骤如下：

(1)将己知长度和直径的饱和水的(或饱和油的)低渗透岩芯放入岩芯夹持器24中；

(2)将岩芯夹持器24一端与恒流泵22连接，另一端与流量计25连接，并水平放置；

(3)在岩芯夹持器24上加上环压，使液体只能通过岩芯流动；

(4)用驱替泵22将矿化度水注入岩芯，采用差压计23调整岩芯两端的压差在一定的数值上，待流量稳定后，用流量计25测量流量；

(5)重复步骤(4)，获得若干不同压差下的流量数值；

(6)将测量的压力梯度和流量数值绘制在一张图形中，即构成了低渗透岩芯的稳态压力梯度－流量关系曲线。流程进入到步骤103。

在步骤103，将静态法测量得到的低渗透岩芯的启动压力梯度，和稳态法测量得到的稳态压力梯度－流量数据绘制在同一张图形中，即得到了低渗透岩芯中液体流动的全压力梯度－流量关系。流程结束。

应用本发明的几个实施例如下：

实施例1：

一种准确测量低渗透岩芯全压力梯度－流量关系的方法，有以下步骤组成和结果如下：

一渗透率围20毫达西的岩芯(直径25mm，长度80mm)用静态法测量装置，以矿化度水，测量得到启动压力梯度为0.006MPa/m；

将此岩芯用稳态法测量装置，得到水的压力梯度-流量数据，测量的启动压力梯度为0.05MPa/m。

将静态法得到的启动压力梯度数据和稳态法得到的压力梯度与流量的关系结合起来，绘制出图5，即得到了全压力梯度下矿化度水在该低渗透岩芯中流动的压力梯度－流量关系。

实施例2：

一渗透率为0.611毫达西的岩芯(直径25mm，长度60mm)用静态法测量装置，以矿化度水，测量得到启动压力梯度为0.05MPa/m；

将此岩芯用稳态法测量装置，得到水的压力梯度-流量数据，测量的启动压力梯度为0.40MPa/m。

将静态法得到的启动压力梯度数据和稳态法得到的压力梯度与流量的关系结合起来，绘制出图6，即得到了全压力梯度下矿化度水在该低渗透岩芯中流动的压力梯度－流量关系。

实施例3：

一渗透率为0.611毫达西的岩芯(直径25mm，长度60mm)用静态法测量装置，以硅油测量得到启动压力梯度为0.09MPa/m；

将此岩芯用稳态法测量装置，得到油的压力梯度-流量数据，测量的启动压力梯度为1.35MPa/m。

将静态法得到的启动压力梯度数据和稳态法得到的压力梯度与流量的关系结合起来，绘制出图7，即得到了全压力梯度下矿化度水在该低渗透岩芯中流动的压力梯度－流量关系。

实施例4：

一渗透率为2.85毫达西的岩芯(直径25mm，长度61mm)用静态法测量装置，以矿化度水，测量得到启动压力梯度为0.002MPa/m；

将此岩芯用稳态法测量装置，得到水的压力梯度-流量数据，测量的启动压力梯度为0.027MPa/m。

将静态法得到的启动压力梯度数据和稳态法得到的压力梯度与流量的关系结合起来，绘制出图8，即得到了全压力梯度下矿化度水在该低渗透岩芯中流动的压力梯度－流量关系。

实施例5：

一渗透率为2.85毫达西的岩芯(直径25.6mm，长度6.1mm)用静态法测量装置，以矿化度水，测量得到启动压力梯度为0.008MPa/m；

将此岩芯用稳态法测量装置，得到油的压力梯度-流量数据，测量的启动压力梯度为0.0868MPa/m。

将静态法得到的启动压力梯度数据和稳态法得到的压力梯度与流量的关系结合起来，绘制出图9，即得到了全压力梯度下矿化度水在该低渗透岩芯中流动的压力梯度－流量关系。

实施例6：

一渗透率为10.2毫达西的岩芯(直径25mm，长度52mm)用静态法测量装置，以矿化度水，测量得到启动压力梯度为0.006MPa/m；

将此岩芯用稳态法测量装置，得到水的压力梯度-流量数据，测量的启动压力梯度为0.08MPa/m。

将静态法得到的启动压力梯度数据和稳态法得到的压力梯度与流量的关系结合起来，绘制出图10，即得到了全压力梯度下矿化度水在该低渗透岩芯中流动的压力梯度－流量关系。

实施例7：

一渗透率为10.2毫达西的岩芯(直径25.7mm，长度52.4mm)用静态法测量装置，以矿化度水，测量得到启动压力梯度为0.08MPa/m；

将此岩芯用稳态法测量装置，得到油的压力梯度-流量数据，测量的启动压力梯度为1.34MPa/m。

将静态法得到的启动压力梯度数据和稳态法得到的压力梯度与流量的关系结合起来，绘制出图11，即得到了全压力梯度下矿化度水在该低渗透岩芯中流动的压力梯度－流量关系。

Claims (6)

1.低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法，其特征在于，该低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法包括：

步骤1，采用毛细管连通器装置测量低渗透岩芯的静态启动压力梯度；

步骤2，采用多功能岩芯驱替装置测量稳态压力梯度－流量关系；以及

步骤3，将静态法测量得到的低渗透岩芯的启动压力梯度，和稳态法测量得到的稳态压力梯度－流量数据绘制在同一张图形中，即得到了低渗透岩芯中液体流动的全压力梯度－流量关系。

2.根据权利要求1所述的低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法，其特征在于，在步骤1中，采用的该毛细管连通器装置包括第一毛细管、第一刻度尺、岩芯夹持器、第二刻度尺和第二毛细管，在测量液体在低渗透岩芯中的静态启动压力梯度时，将岩芯放入该岩芯夹持器中，将该第一毛细管、该岩芯夹持器和该第二毛细管依次连接；从该第一毛细管注入水或者油，待液体从该第一毛细管在重力的作用下，经过岩芯流到另一端该第二毛细管稳定后，记录水在该第一毛细管和该第二毛细管的高度差，从而计算得到该岩芯的静态启动压力。

3.根据权利要求2所述的低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法，其特征在于，在步骤1中，测量低渗透岩芯的静态启动压力梯度的实验步骤如下：

(1)将己知长度和直径的低渗透岩芯放入该岩芯夹持器中；

(2)将两根直径相同的玻璃毛细管即该第一毛细管和该第二毛细管，通过软连接在该岩芯夹持器的两端；将该第一毛细管和该第二毛细管垂直放置、该岩芯夹持器水平放置，整体呈“U”形，固定在一个带直尺的光滑平板上；

(3)从该第一毛细管的一端将矿化度水注入，等待水通过被测岩芯，到达另一端的该第二毛细管；

(4)在矿化度水进入该第二毛细管后，待水从另一侧流出后，停止注水，等待水在管道中达到静止后，测量并记录该第一毛细管和该第二毛细管中的水柱高度差；

(5)再次注入适量的矿化度水，待水在管道中达到静止后，测量并记录该第一毛细管和该第二毛细管中的水柱高度差；重复做此实验；

(6)为了确定实验中该第一毛细管和该第二毛细管的对称性，用吸水法从原注入端每次抽吸适量的水，建立岩芯夹持器两端的毛细管内水柱高差；然后采用步骤(4)和步骤(5)的方法，测量水静止状态下，该第一毛细管和该第二毛细管中水柱的高差；

(7)将测量到的高度差进行算术平均，计算被测低渗透岩芯的启动压力梯度。

4.根据权利要求3所述的低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法，其特征在于，在步骤1中，计算被测低渗透岩芯的启动压力梯度采用公式如下：

$G=\frac{\mathrm{\ρg\Δh}}{L}$

式中：G为启动压力梯度，Pa/m；ρ为流体密度，kg/m³；g为重力加速度，m/s²；Δh为水柱的高度差，m；L为岩心的长度，m。

5.根据权利要求1所述的低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法，其特征在于，在步骤2中，该多功能岩芯驱替装置包括液罐、恒流泵、岩芯夹持器、差压计、流量计和废液罐，在测量液体在低渗透岩芯中的稳态压力梯度－流量关系时，将岩芯放入该岩芯夹持器中，将该液罐、该恒流泵、该岩芯夹持器、该流量计和该废液罐依次连接，该差压计连接在该岩芯夹持器两端；在该岩芯夹持器加上环压后，由该恒流泵注入水或者油，在若干压差下，测量稳定流量，从而计算得到该岩芯的稳态压力梯度－流量关系。

6.根据权利要求5所述的低渗透油藏中液体全压力梯度-流量关系的测量方法，其特征在于，在步骤2中，测量低渗透岩芯的稳态压力梯度－流量关系的实验步骤如下：

(1)将己知长度和直径的饱和水的或饱和油的低渗透岩芯放入该岩芯夹持器中；

(2)将该岩芯夹持器一端与该恒流泵连接，另一端与该流量计连接，并水平放置；

(3)在该岩芯夹持器上加上环压，使液体只能通过岩芯流动；

(4)用该恒流泵将矿化度水注入岩芯，采用该差压计调整岩芯两端的压差在一定的数值上，待流量稳定后，用该流量计测量流量；

(5)重复步骤(4)，获得若干不同压差下的流量数值；

(6)将测量的压力梯度和流量数值绘制在一张图形中，即构成了低渗透岩芯的稳态压力梯度－流量关系曲线。