CN107525720A - 一种测试致密储层敏感性的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试致密储层敏感性的装置及方法,装置包括用于夹持致密储层岩心的岩心夹持器,岩心夹持器通过第二阀门连接一围压泵,岩心夹持器与围压泵之间设置有第一压力表;岩心夹持器的下游端通过第三阀门连接一液压装置,岩心夹持器与第三阀门之间设置有第二压力传感器;岩心夹持器的上游端分别连接有第一阀门和回压阀,第一阀门连接平流泵的出口;平流泵的入口和回压阀均连接盛液容器;岩心夹持器与第一阀门之间设置有第一压力传感器;第一压力传感器和第二压力传感器均连接至数据处理装置。本发明可以实现测量气测渗透率低于0.1×10‑3μm2的致密储层岩样液体渗透率,有助于致密储层的有效开发。
Description
技术领域
本发明涉及致密储层敏感性评价领域,具体涉及一种测试致密储层敏感性的装置及方法。
背景技术
随着常规油气资源产量的大幅下降和油气需求的日益增加,低渗致密油气藏亟待大规模开发。然而致密储层结构复杂,为低孔,超低渗型,矿物成分丰富多样,其储层物性是决定致密储层开发方案设计的重要因素。在致密储层开发中,为了避免和减少对储层的伤害,设计合理的开发方案,确定流体对储层的伤害程度尤其重要。
我国在1994年制定SY/T5358-94《砂岩储层敏感性评价实验方法》规范储层敏感性实验,2010年对该标准进行最终修订为SY/T 5358-2010《储层敏感性流动实验评价方法》。SY/T5358-2010标准适用于空气渗透率大于1.0×10-3μm2 的碎屑岩及碳酸盐岩储层岩样。
在目前的致密储层流体敏感性评价中,研究人员还只是简单的沿用行业标准,目前行业标准评价方法是针对空气渗透率大于1.0×10-3μm2的碎屑岩储层,而致密储层渗透率一般低于0.1×10-3μm2。为了解决低渗致密储层岩心渗透率测试的难题,国内外利用压力传递法评价钻井液井壁稳定性能、纳米材料封堵页岩效果等方面,并未在储层敏感性流动实验评价方面的应用。如果用行业标准评价致密储层流体敏感性,具有不合理性,评价致密储层流体敏感性时,由于液体在低渗介质中的流动很慢,用达西公式计算岩样液体渗透率极其不方便,而运用压力传递法可以准确高效测量致密储层液体渗透率进而进行流体敏感性评价。并且行业标准法存在测量误差大、测试流程长等问题。
储层损害评价是储层保护技术的基础,也是储层保护技术这个系统工程中很重要的一个环节。然而,当前评价方法已经不适应致密储层开发的需要,形成快速评价致密储层流体敏感性的方法对致密储层全过程保护及经济开发具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中的上述不足,本发明提供的一种测试致密储层敏感性的装置及方法解决了当前评价方法已经不适应致密储层的问题。
为了达到上述发明目的,本发明采用的技术方案为:
提供一种测试致密储层敏感性的装置,其包括用于夹持致密储层岩心的岩心夹持器,岩心夹持器通过第二阀门连接一围压泵,岩心夹持器与围压泵之间设置有第一压力表;岩心夹持器的下游端通过第三阀门连接一液压装置,岩心夹持器与第三阀门之间设置有第二压力传感器;岩心夹持器的上游端分别连接有第一阀门和回压阀,第一阀门连接平流泵的出口;平流泵的入口和回压阀均连接盛液容器;岩心夹持器与第一阀门之间设置有第一压力传感器;第一压力传感器和第二压力传感器均连接至数据处理装置。
进一步地,液压装置包括与第三阀门相连接的中间容器,以及通过第四阀门与中间容器相连接的气瓶;中间容器与第四阀门之间还设置有第二压力表和泄压阀。
进一步地,泄压阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均为针型阀;数据处理装置为计算机。
进一步地,第一阀门和岩心夹持器之间设置有加热釜,加热釜和岩心夹持器分别与温控仪相连接。
提供一种测试致密储层敏感性的方法,其包括以下步骤:
S1、取样:
获取横截面积为A平方厘米、长度为I厘米的致密储层岩心;
S2、准备实验介质:
将实验介质分配为初始敏感性测试介质、初始中间测试介质及浓度依次少于初始中间测试介质的次一级中间测试介质及此若干级中间测试介质;并获得各个实验介质的黏度μ;
S3、样品预处理:
获取致密储层岩心孔隙压力Po,将致密储层岩心烘干并抽真空,再使抽真空后的致密储层岩心饱和目的层的地层水或8%KCl溶液;
S4、夹持样品并施加围压:
将步骤S3中浸泡过后的致密储层岩心放入岩心夹持器中,打开第二阀门,通过围压泵对致密储层岩心施加围压;
S5、排除岩心夹持器下游端管线气体:
在中间容器内加入初始敏感性测试介质,打开第三阀门和第四阀门,增加岩心夹持器下游端压力,使得岩心夹持器下游端管线气体排净并充满初始敏感性测试介质;
S6、排除岩心夹持器上游端管线气体:
在盛液容器内加入初始敏感性测试介质,同时打开第一阀门、关闭第三阀门,设置回压阀的回压压力值大于岩心夹持器上游端进口压力,并开启平流泵,使得致密储层岩心上游端管线气体排净并充满初始敏感性测试介质;
S7、使用不同的实验介质进行压力传递实验,数据处理装置通过第一压力传感器和第二压力传感器分别采集使用不同实验介质时岩心夹持器上游端和下游端压力随时间变化的数据;并获得不同压力差下岩心夹持器上下游压力随时间变化的数据;
S8、根据步骤S7得到的压力随时间变化的数据,得到不同压力间隔下的渗透率;
S9、根据步骤S8得到的渗透率,得到由水、盐、碱敏感性引起的渗透率损害率;
S10、根据步骤S9得到的渗透率损害率Rd,评价致密储层岩心的水敏感性、盐敏感性和碱敏感性。
进一步地,初始中间测试介质包括浓度为50%地层水的水敏介质、浓度为 50%地层水的盐敏介质;pH为8.5的碱性地层水的碱敏介质;
次一级中间测试介质及次若干级中间测试介质包括作为水敏的蒸馏水,作为盐敏的25%地层水、10%地层水和蒸馏水,以及作为碱敏的pH为10、pH为 11.5和pH为13的碱性地层水。
进一步地,步骤S7的具体方法包括如下步骤:
S7-1、在岩心夹持器的两端进行压力传递试验,数据处理装置通过第一压力传感器和第二压力传感器分别采集岩心夹持器上游端和下游端压力随时间变化的数据;
S7-2、将盛液容器和中间容器内的初始敏感性测试介质均替换成初始中间测试介质,采用与步骤S5相同的方法使岩心夹持器下游端管线充满初始中间测试介质,采用与步骤S6相同的方法使岩心夹持器上游端管线充满初始中间测试介质;保持其他实验条件不变,进行压力传递实验,数据处理装置通过第一压力传感器和第二压力传感器分别采集岩心夹持器上游端和下游端压力随时间变化的数据;
S7-3、当岩心夹持器下游端上升压力驱替至2PV时,关闭第一阀门和第三阀门,卸去岩心夹持器上游端和下游端的压力,让岩心与初始中间测试介质充分反应;并保持其他实验条件不变,进行压力传递实验,数据处理装置通过第一压力传感器和第二压力传感器分别采集岩心夹持器上游端和下游端压力随时间变化的数据;
S7-4、采用与步骤S5和S6相同的方法,其中的实验介质替换为浓度依次少于次一级中间测试介质的若干级中间测试介质,得到不同介质对致密储层岩心发生敏感性过程中的岩心夹持器上下游压力变化数据,并获得不同压力差下岩心夹持器上下游压力随时间变化的数据。
进一步地,步骤S8中得到不同压力间隔下的渗透率的计算公式为:
其中k—岩样各个时间段的渗透率,单位为10-3μm2;β—液体静态压缩率;μ—介质黏度,单位为mPa·s;V—第三阀门进口端至夹持器下游端的管线体积,单位为cm3;I—岩样长度,单位为cm;A—岩样横截面积,单位为cm2;Pm—岩样上游端压力,单位为MPa;Po—岩样孔隙压力,单位为MPa;P(l,t)—下游端t时刻压力,单位为MPa;△t—时间差,单位为s。
进一步地,步骤S9渗透率损害率的计算公式为:
其中k1为岩样未发生敏感性损害的渗透率;ki为岩样发生敏感性损害后的最终渗透率,单位为10-3μm2;k1和ki均包属于k;Rd为水、盐、碱敏感性引起的渗透率损害率。
进一步地,步骤S10的评价方法为:
Rd<5无;
5≤Rd<30弱;
30≤Rd<50中等偏弱;
50≤Rd<70中等偏强;
Rd≥70强。
本发明的有益效果为:本发明采用特定的实验装置和流程,利用压力传递法,通过监测压力传递上下游压差随时间的变化参数,可以实现测量气测渗透率低于0.1×10-3μm2的致密储层岩样液体渗透率,进而可评价流体对岩心的水敏感性、盐敏感性、碱敏感性;在低流速下不需要实时计量流量,避免了误差大的问题;在上游出口使用回压阀起到了平衡压力的作用,并且实验过程更加高效,能够代替目前行业标准法评价致密储层水敏感性、盐敏感性、碱敏感性,有助于致密储层的有效开发,具有一定的推广前景。
附图说明
图1为本发明的结构原理框图。
其中:1、平流泵;2、岩心夹持器;3、气瓶;4、中间容器;5、温控仪; 6、回压阀;7、第一阀门;8、第二阀门;9、第三阀门;10、泄压阀;11、第四阀门;12、加热釜;13、第一压力传感器;14、第二压力传感器;15、第一压力表;16、第二压力表;17、盛液容器;18、围压泵;19、数据处理装置。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,但应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,这些变化是显而易见的,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示,该测试致密储层敏感性的装置包括用于夹持致密储层岩心的岩心夹持器2,岩心夹持器2通过第二阀门8连接一围压泵18,岩心夹持器2 与围压泵18之间设置有第一压力表15;岩心夹持器2的下游端通过第三阀门9 连接一液压装置,岩心夹持器2与第三阀门9之间设置有第二压力传感器14;岩心夹持器2的上游端分别连接有第一阀门7和回压阀6,第一阀门7连接平流泵1的出口;平流泵1的入口和回压阀6均连接盛液容器17;岩心夹持器2与第一阀门7之间设置有第一压力传感器13;第一压力传感器13和第二压力传感器14均连接至数据处理装置19。
液压装置包括与第三阀门9相连接的中间容器4,以及通过第四阀门11与中间容器4相连接的气瓶3;中间容器4与第四阀门11之间还设置有第二压力表16和泄压阀10。
泄压阀10、第一阀门7、第二阀门8、第三阀门9和第四阀门11均为针型阀;数据处理装置19为计算机。
第一阀门7和岩心夹持器2之间设置有加热釜12,加热釜12和岩心夹持器 2分别与温控仪5相连接。
该测试致密储层敏感性的方法包括以下步骤:
S1、取样:
获取横截面积为A平方厘米、长度为I厘米的致密储层岩心;
S2、准备实验介质:
将实验介质分配为初始敏感性测试介质、初始中间测试介质及浓度依次少于初始中间测试介质的次一级中间测试介质及此若干级中间测试介质;并获得各个实验介质的黏度μ;
S3、样品预处理:
获取致密储层岩心孔隙压力Po,将致密储层岩心烘干并抽真空,再使抽真空后的致密储层岩心饱和目的层的地层水或8%KCl溶液;
S4、夹持样品并施加围压:
将步骤S3中浸泡过后的致密储层岩心放入岩心夹持器2中,打开第二阀门8,使围压泵18对致密储层岩心施加围压;
S5、排除岩心夹持器2下游端管线气体:
在中间容器4内加入初始敏感性测试介质,打开第三阀门9和第四阀门11,增加岩心夹持器2下游端压力,使得岩心夹持器2下游端管线气体排净并充满初始敏感性测试介质;
S6、排除岩心夹持器2上游端管线气体:
在盛液容器17内加入初始敏感性测试介质,同时打开第一阀门7、关闭第三阀门9,设置回压阀6的回压压力值大于岩心夹持器2上游端进口压力,并开启平流泵1,使得致密储层岩心上游端管线气体排净并充满初始敏感性测试介质;
S7、使用不同的实验介质进行压力传递实验,数据处理装置19通过第一压力传感器13和第二压力传感器14分别采集使用不同实验介质时岩心夹持器2 上游端和下游端压力随时间变化的数据;并获得不同压力差下岩心夹持器2上下游压力随时间变化的数据;
S8、根据步骤S7得到的压力随时间变化的数据,得到不同压力间隔下的渗透率;
S9、根据步骤S8得到的渗透率,得到由水、盐、碱敏感性引起的渗透率损害率;
S10、根据步骤S9得到的渗透率损害率Rd,评价致密储层岩心的水敏感性、盐敏感性和碱敏感性。
初始中间测试介质包括浓度为50%地层水的水敏介质、浓度为50%地层水的盐敏介质;pH为8.5的碱性地层水的碱敏介质;
次一级中间测试介质及次若干级中间测试介质包括作为水敏的蒸馏水,作为盐敏的25%地层水、10%地层水和蒸馏水,以及作为碱敏的pH为10、pH为 11.5和pH为13的碱性地层水。
步骤S7的具体方法包括如下步骤:
S7-1、在岩心夹持器2的两端进行压力传递试验,数据处理装置19通过第一压力传感器13和第二压力传感器14分别采集岩心夹持器2上游端和下游端压力随时间变化的数据;
S7-2、将盛液容器17和中间容器4内的初始敏感性测试介质均替换成初始中间测试介质,采用与步骤S5相同的方法使岩心夹持器2下游端管线充满初始中间测试介质,采用与步骤S6相同的方法使岩心夹持器2上游端管线充满初始中间测试介质;保持其他实验条件不变,进行压力传递实验,数据处理装置19 通过第一压力传感器13和第二压力传感器14分别采集岩心夹持器2上游端和下游端压力随时间变化的数据;
S7-3、当岩心夹持器2下游端上升压力驱替至2PV时,关闭第一阀门7和第三阀门9,卸去岩心夹持器2上游端和下游端的压力,让岩心与初始中间测试介质充分反应;并保持其他实验条件不变,进行压力传递实验,数据处理装置 19通过第一压力传感器13和第二压力传感器14分别采集岩心夹持器2上游端和下游端压力随时间变化的数据;
S7-4、采用与步骤S5和S6相同的方法,其中的实验介质替换为浓度依次少于次一级中间测试介质的若干级中间测试介质,得到不同介质对致密储层岩心发生敏感性过程中的岩心夹持器2上下游压力变化数据,并获得不同压力差下岩心夹持器2上下游压力随时间变化的数据。
步骤S8中得到不同压力间隔下的渗透率的计算公式为:
其中k—岩样各个时间段的渗透率,单位为10-3μm2;β—液体静态压缩率;μ—介质黏度,单位为mPa·s;V—第三阀门进口端至夹持器下游端的管线体积,单位为cm3;I—岩样长度,单位为cm;A—岩样横截面积,单位为cm2;Pm—岩样上游端压力,单位为MPa;Po—岩样孔隙压力,单位为MPa;P(l,t)—下游端t时刻压力,单位为MPa;△t—时间差,单位为s。
步骤S9渗透率损害率的计算公式为:
其中k1为岩样未发生敏感性损害的渗透率;ki为岩样发生敏感性损害后的最终渗透率,单位为10-3μm2;k1和ki均包属于k;Rd为水、盐、碱敏感性引起的渗透率损害率。
步骤S10的评价方法为:
Rd<5无;
5≤Rd<30弱;
30≤Rd<50中等偏弱;
50≤Rd<70中等偏强;
Rd≥70强。
在本发明的一个实施例中,岩样上游端压力Pm可以通过第一压力传感器13 检测;岩样下游端压力可以由第二压力传感器14检测;温控仪5和加热釜12 用于维持温度不变;气瓶3用于向中间容器4施压,将中间容器4内的液体压向岩心夹持器2的下游端,泄压阀10可以卸去气瓶3的压力。本装置在使用时,使用者将各个数据输入数据处理装置19,数据处理装置19根据输入的数据可以自动给出最终评价。
在具体实施过程中,可以采用下述具体步骤进行测试:
(1)钻取实验所需要的致密储层岩心,将岩心烘干48小时以上,其中岩心直径为2.50cm,长度为1.00cm,测量岩心干重G1,并使岩心充分饱和酒精后浸泡48小时以上,测量岩心饱和酒精的重量G3,进而测量其孔隙体积,孔隙体积的计算模型如下:
ρ酒精为酒精的密度;
(2)下游进口端第三阀门9到下游出口端末的管线体积为下游体积,确定 下游体积V,通过液体静态压缩系数计算模型进行分离变量,确 定上下游体积边界条件V上、V下,上下游压力边界条件P1、P2,最终确定该 评价系统下游体积为200ml;
(3)将岩心继续烘干48小时以上,进行抽真空,饱和目标地层的地层水 (地层水资料缺失的储层可选择8%KCl溶液作为实验流体)48小时以上;
(4)将步骤(3)中饱和后的岩心完全放置于初始敏感性测试介质中浸泡,每一种介质可根据不同的需要进行变换,针对不同测试,可选用不同浓度的地层水实验介质及不同的pH值的碱液,如测试水敏感性、碱敏感性及盐敏感性时所采用的初始实验介质皆可为氯化钾溶液,其中水敏性测试介质分别为8%的 KCl溶液、4%的KCl溶液、蒸馏水,盐敏性测试介质分别为8%的KCl溶液、 4%的KCl溶液、2%KCl溶液、1%KCl溶液、蒸馏水,碱敏性测试介质分别为pH=7.0的8%KCl溶液、pH=8.5的8%KCl溶液、pH=10.0的8%KCl溶液、pH=11.5 的8%KCl溶液、pH=13.0的8%KCl溶液(以上pH是常选的pH值,pH从7.0 开始,调节KCl溶液的pH值,并按1.0~1.5个pH值单位的间隔提高碱液的pH 值,一直到pH值为13.0);
(5)将步骤(4)中的岩心在常温下放入岩心夹持器2中,将初始敏感性测试介质倒入中间容器4中,缓慢对岩心夹持器中2的岩心施加围压至5MPa;
(6)打开岩心夹持器2下游进口端第三阀门9、气瓶3和第四阀门11,缓慢增加下游进口压力至1MPa使岩心下游进口管线气体排净充满初始敏感性测试介质,同时打开岩心夹持器2上游进口端第一阀门7,关闭下游进口端第三阀门9,打开平流泵1,泵入液体为初始敏感性测试介质,进口压力增加至3MPa,使岩心上游端管线气体排净充满初始敏感性测试介质,进行压力传递实验,通过第一压力传感器10和第二压力传感器11采集岩心上下游压力随时间变化的曲线;
(7)将上游中间容器4与下游盛液容器17中的液体均换为初始中间测试介质(水敏为50%地层水,盐敏为50%地层水,碱敏为pH=8.5的碱性地层水),分别在岩心上下游以一定压力用初始中间测试介质驱替上下游管线,使上下游管线充满初始中间测试介质,保持其他实验条件与步骤(6)不变,进行压力传递实验,通过第一压力传感器10和第二压力传感器11监测岩心上下游压力随时间的变化曲线,最终显示在计算机中;利用液体静态压缩系数计算模型,推导下游上升的压力与驱替孔隙体积的关系,待驱替至2PV时,关闭第一阀门7和第三阀门9,卸去岩心上下游压力,让岩心与初始中间测试介质反应9~12小时;
(8)待岩样与初始中间测试介质充分反应后,保持实验条件与步骤(6) 不变,进行压力传递实验采集初始中间测试介质下的致密岩心上下游压力随时间变化的曲线;
(9)接着重复步骤(6)、步骤(7)、步骤(8),进行次一级中间测试介质及次若干级中间测试介质(水敏为蒸馏水,盐敏为25%地层水、10%地层水、蒸馏水,碱敏为pH=10、pH=11.5、pH=13的碱性地层水)对致密岩心发生敏感性过程中的上下游压力监测与数据采集,并根据上述判断方法进行判断。
下面以具体实施案例说明本发明的独特性(包括表1、表2、表3和表4)。
案例中选用川西坳陷高庙子蓬莱镇组致密砂岩储层露头岩样,每种敏感性分别选用2块岩性、物性相近的致密砂岩岩心用该发明方法评价了地层水溶液在不同测试介质下对岩心的损害程度。
实验结果表明,水敏感性实验采用岩样1、2,盐敏感性实验采用岩样3、4,碱敏感性实验采用岩样5、6。其基础物性参数测量结果如表1:
岩心编号 | 孔隙度(%) | 孔隙体积(ml) | 气测渗透率(×10-3μm2) |
1 | 7.88 | 0.419 | 0.043 |
2 | 1.53 | 0.081 | 0.014 |
3 | 7.57 | 0.405 | 0.046 |
4 | 2.90 | 0.147 | 0.018 |
5 | 7.37 | 0.397 | 0.046 |
6 | 3.53 | 0.186 | 0.017 |
表1:水、盐、碱敏感性实验岩样基础物性参数
从表1可以看出六块岩样气测渗透率均为0.01×10-3μm2级别,符合致密储层渗透率的要求,而这也是行业标准评价储层敏感性范围之外的。所有敏感性实验上游压力取3MPa,下游压力取1MPa。
表2:水敏感性实验结果
表3:盐敏感性实验结果
表4:碱敏感性实验结果
通过上述图表可以准确得到临界盐度与临界pH,实例中水敏感性测试总时间为75min、209min;盐敏感性测试总时间为110min、253min;碱敏感性测试总时间为211min、407min。
从具体实施案例中可以看出,采用本发明测试方法测试出的结果不仅精确,而且可评价气测渗透率小于0.1×10-3μm2的致密储层流体水、盐、碱敏感性、测试时间短,实验操作相对简单,不需耗费大量人力物力。能够代替目前行业标准法评价致密储层水、盐、碱敏感性,有助于致密储层的有效开发,具有一定的推广前景。
综上所述,本发明采用特定的实验装置和流程,利用压力传递法,通过监测压力传递上下游压差随时间的变化参数,可以实现测量气测渗透率低于0.1× 10-3μm2的致密储层岩样液体渗透率,进而可评价流体对岩心的水敏感性、盐敏感性、碱敏感性;在低流速下不需要实时计量流量,避免了误差大的问题;在上游出口使用回压阀起到了平衡压力的作用,并且实验过程更加高效,能够代替目前行业标准法评价致密储层水敏感性、盐敏感性、碱敏感性,有助于致密储层的有效开发,具有一定的推广前景。
Claims (10)
1.一种测试致密储层敏感性的装置,其特征在于:包括用于夹持致密储层岩心的岩心夹持器(2),所述岩心夹持器(2)通过第二阀门(8)连接一围压泵(18),所述岩心夹持器(2)与所述围压泵(18)之间设置有第一压力表(15);所述岩心夹持器(2)的下游端通过第三阀门(9)连接一液压装置,所述岩心夹持器(2)与第三阀门(9)之间设置有第二压力传感器(14);所述岩心夹持器(2)的上游端分别连接有第一阀门(7)和回压阀(6),所述第一阀门(7)连接平流泵(1)的出口;所述平流泵(1)的入口和回压阀(6)均连接盛液容器(17);所述岩心夹持器(2)与第一阀门(7)之间设置有第一压力传感器(13);所述第一压力传感器(13)和第二压力传感器(14)均连接至数据处理装置(19)。
2.根据权利要求1所述的测试致密储层敏感性的装置,其特征在于:所述液压装置包括与所述第三阀门(9)相连接的中间容器(4),以及通过第四阀门(11)与所述中间容器(4)相连接的气瓶(3);所述中间容器(4)与第四阀门(11)之间还设置有第二压力表(16)和泄压阀(10)。
3.根据权利要求2所述的测试致密储层敏感性的装置,其特征在于:所述泄压阀(10)、第一阀门(7)、第二阀门(8)、第三阀门(9)和第四阀门(11)均为针型阀;所述数据处理装置(19)为计算机。
4.根据权利要求1-3任一所述的测试致密储层敏感性的装置,其特征在于:所述第一阀门(7)和岩心夹持器(2)之间设置有加热釜(12),所述加热釜(12)和岩心夹持器(2)分别与温控仪(5)相连接。
5.一种测试致密储层敏感性的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、取样:
获取横截面积为A平方厘米、长度为I厘米的致密储层岩心;
S2、准备实验介质:
将实验介质分配为初始敏感性测试介质、初始中间测试介质及浓度依次少于初始中间测试介质的次一级中间测试介质及次若干级中间测试介质;并获得各个实验介质的黏度μ;
S3、样品预处理:
获取致密储层岩心孔隙压力Po,将致密储层岩心烘干并抽真空,再使抽真空后的致密储层岩心饱和目的层的地层水或8%KCl溶液;
S4、夹持样品并施加围压:
将步骤S3中浸泡过后的致密储层岩心放入岩心夹持器(2)中,打开第二阀门(8),通过围压泵(18)对致密储层岩心施加围压;
S5、排除岩心夹持器(2)下游端管线气体:
在中间容器(4)内加入初始敏感性测试介质,打开第三阀门(9)和第四阀门(11),增加岩心夹持器(2)下游端压力,使得岩心夹持器(2)下游端管线气体排净并充满初始敏感性测试介质;
S6、排除岩心夹持器(2)上游端管线气体:
在盛液容器(17)内加入初始敏感性测试介质,同时打开第一阀门(7)、关闭第三阀门(9),设置回压阀(6)的回压压力值大于岩心夹持器(2)上游端进口压力,并开启平流泵(1),使得致密储层岩心上游端管线气体排净并充满初始敏感性测试介质;
S7、使用不同的实验介质进行压力传递实验,数据处理装置(19)通过第一压力传感器(13)和第二压力传感器(14)分别采集使用不同实验介质时岩心夹持器(2)上游端和下游端压力随时间变化的数据;并获得不同压力差下岩心夹持器(2)上下游压力随时间变化的数据;
S8、根据步骤S7得到的压力随时间变化的数据,得到不同压力间隔下的渗透率;
S9、根据步骤S8得到的渗透率,得到由水、盐、碱敏感性引起的渗透率损害率;
S10、根据步骤S9得到的渗透率损害率Rd,评价致密储层岩心的水敏感性、盐敏感性和碱敏感性。
6.根据权利要求5所述的测试致密储层敏感性的方法,其特征在于:所述初始中间测试介质包括浓度为50%地层水的水敏介质、浓度为50%地层水的盐敏介质,以及pH为8.5的碱性地层水的碱敏介质;
所述次一级中间测试介质及次若干级中间测试介质包括作为水敏的蒸馏水,作为盐敏的25%地层水、10%地层水和蒸馏水,以及作为碱敏的pH为10、pH为11.5和pH为13的碱性地层水。
7.根据权利要求5所述的测试致密储层敏感性的方法,其特征在于,步骤S7的具体方法包括如下步骤:
S7-1、在岩心夹持器(2)的两端进行压力传递试验,数据处理装置(19)通过第一压力传感器(13)和第二压力传感器(14)分别采集岩心夹持器(2)上游端和下游端压力随时间变化的数据;
S7-2、将盛液容器(17)和中间容器(4)内的初始敏感性测试介质均替换成初始中间测试介质,采用与步骤S5相同的方法使岩心夹持器(2)下游端管线充满初始中间测试介质,采用与步骤S6相同的方法使岩心夹持器(2)上游端管线充满初始中间测试介质;保持其他实验条件不变,进行压力传递实验,数据处理装置(19)通过第一压力传感器(13)和第二压力传感器(14)分别采集岩心夹持器(2)上游端和下游端压力随时间变化的数据;
S7-3、当岩心夹持器(2)下游端上升压力驱替至2PV时,关闭第一阀门(7)和第三阀门(9),卸去岩心夹持器(2)上游端和下游端的压力,让岩心与初始中间测试介质充分反应;并保持其他实验条件不变,进行压力传递实验,数据处理装置(19)通过第一压力传感器(13)和第二压力传感器(14)分别采集岩心夹持器(2)上游端和下游端压力随时间变化的数据;
S7-4、采用与步骤S5和S6相同的方法,其中的实验介质替换为浓度依次少于次一级中间测试介质的若干级中间测试介质,得到不同介质对致密储层岩心发生敏感性过程中的岩心夹持器(2)上下游压力变化数据,并获得不同压力差下岩心夹持器(2)上下游压力随时间变化的数据。
8.根据权利要求7所述的测试致密储层敏感性的方法,其特征在于,步骤S8中得到不同压力间隔下的渗透率的计算公式为:
<mrow>
<mi>k</mi>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>&mu;</mi>
<mi>&beta;</mi>
<mi>V</mi>
<mi>l</mi>
</mrow>
<mi>A</mi>
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<mo>&times;</mo>
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<mrow>
<mi>l</mi>
<mi>n</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
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<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>m</mi>
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<mo>-</mo>
<mi>P</mi>
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<mo>(</mo>
<mi>l</mi>
<mo>,</mo>
<mi>t</mi>
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</mrow>
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<mi>m</mi>
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<mo>-</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中k—岩样各个时间段的渗透率,单位为10-3μm2;β—液体静态压缩率;μ—介质黏度,单位为mPa·s;V—第三阀门进口端至夹持器下游端的管线体积,单位为cm3;I—岩样长度,单位为cm;A—岩样横截面积,单位为cm2;Pm—岩样上游端压力,单位为MPa;Po—岩样孔隙压力,单位为MPa;P(l,t)—下游端t时刻压力,单位为MPa;△t—时间差,单位为s。
9.根据权利要求8所述的测试致密储层敏感性的方法,其特征在于,步骤S9渗透率损害率的计算公式为:
<mrow>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>k</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mrow>
<msub>
<mi>k</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>&times;</mo>
<mn>100</mn>
<mi>%</mi>
</mrow>
其中k1为岩样未发生敏感性损害的渗透率;ki为岩样发生敏感性损害后的最终渗透率,单位为10-3μm2;k1和ki均包属于k;Rd为水、盐、碱敏感性引起的渗透率损害率。
10.根据权利要求9所述的测试致密储层敏感性的方法,其特征在于,步骤S10的评价方法为:
Rd<5 无;
5≤Rd<30 弱;
30≤Rd<50 中等偏弱;
50≤Rd<70 中等偏强;
Rd≥70 强。
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