CN109580454B - 一种用压力振荡法测试致密储层流体敏感性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用压力振荡法测试致密储层流体敏感性的方法，包括以下步骤：步骤1，准备实验用岩心；步骤2，按敏感性测试类型准备测试流体；步骤3，将步骤1中的岩心抽真空、饱和初始测试流体；步骤4，将初始测试流体装入中间容器，将步骤3中处理过的岩心放入岩心加持器中，调节烘箱温度至地层温度，测试岩心渗透率；步骤5，将渗透率的数值带入渗透率变化率的公式计算得出敏感性损害程度。本发明方法用压力振荡法测定岩心敏感性污染前后的渗透率，无需测定岩心出口端流量，克服了常规评价方法测量误差大、测试时间长的问题，故而本发明方法无法对储层流速敏感性进行测试，可以对储层的水敏感性、盐度敏感性、碱敏感性进行测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种工作流体对致密储层的损害评价方法，具体涉及一种用压力振荡法测试致密储层流体敏感性的方法，特别针对致密储层中水敏感性、盐敏感性、碱敏感性的测试。
背景技术
一般致密储层具有低孔低渗、孔隙结构复杂、黏土矿物发育等特点。在致密储层的开发过程中工作液进入储层造成的储层损害严重影响油气井的产能，为了避免和减少对储层的伤害，设计合理的开发方案，需要对储层开展敏感性评价实验，从而为各类工作液的设计、储层损害机理分析和制订系统的储层保护技术方案提供科学依据。
目前储层流体敏感性评价主要还是沿用行业标准(SY/T 5358-2010储层敏感性流动实验评价方法)，但是行业标准主要适用于空气渗透率大于1×10-3μm2的碎屑岩储层。由于致密储层渗透率很低，渗流过程中存在非达西流动，用行业标准方法测试致密储层流体敏感性，流体流动缓慢，为了提高流速，通常增大驱替压差，为了保持流体进口端有效应力不变，需要同时增加实验围压，这样就造成应力敏感损害；同时实验过程中需要很高的驱替压差和很长的流量稳定时间，因此用行业标准法测试致密储层敏感性存在测量误差大、测试时间长等问题。
西南石油大学的康毅力教授采用压力衰减法评价致密储层的流体敏感性，该方法的原理是在岩心入口端加上一定流压，流体在压力作用下沿着岩心流动，在此过程中由于流体的流动使入口端的流压逐渐减小。岩石孔隙度高，渗透性好，则流体在岩心中的流动速度快，压力衰减就快。反之，岩石的孔隙度低，渗透性差，流体在岩心中的流动速度慢，压力衰减的时间就长，衰减速度就很慢。这种评价方法克服了常规流体敏感性评价方法评价致密岩心易发生应力敏感、实验误差大的局限。但是这种方法对特低渗储层，评价时间相对较长，而且无法获得储层岩心的渗透率。西南石油大学的唐洪明教授用基于一维非稳态的压力脉冲衰减法(PDP)进行页岩敏感性评价，通过测试岩样一维非稳态渗流过程中孔隙压力随时间的衰减数据并结合相应的数学模型，从而获取储层的渗透率参数，最后计算出储层敏感性损害程度。但是这种方法只能测试岩心的气相渗透率，无法测试岩心的液相渗透率。因此，当前储层流体敏感性测试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开发全过程保护及经济开发具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用压力振荡法测试致密储层流体敏感性的方法，本发明方法用压力振荡法测定岩心敏感性污染前后的渗透率，无需测定岩心出口端流量，克服了常规评价方法测量误差大、测试时间长的问题，故而本发明方法无法对储层流速敏感性进行测试，可以对储层的水敏感性、盐度敏感性、碱敏感性进行测试。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用压力振荡法测试致密储层流体敏感性的方法，包括以下步骤：
步骤1，准备实验用岩心，进行洗油、洗盐处理，烘干至恒重，烘干时间48h以上，48h后每8h称量一次，直到最后两次称量的差值小于10mg；
步骤2，按敏感性测试类型准备测试流体，并将测试流体分为初始测试流体，中间测试流体及浓度依次小于中间测试流体的至少两级次级测试流体；
步骤3，将步骤1中的岩心抽真空、饱和初始测试流体，岩心抽真空18h，真空度抽至1×10-4Pa，饱和岩心12h以上，使岩心矿物和初始测试流体充分反应；
步骤4，将初始测试流体装入中间容器，将步骤3中处理过的岩心放入岩心加持器中，调节烘箱温度至地层温度；将岩心围压调整至10MPa，打开岩心夹持器上、下游管线旁通阀，使岩心上、下管线连通，关闭岩心下游出口阀，调节岩心上游压力、下游压力至7MPa，稳定30min后关闭上、下游管线旁通阀；设定正弦波泵输出正弦压力振荡周期为300s、振幅为1MPa、振荡压力中值为7MPa，用压力传感器记录岩心上、下游压力数据，使上游压力出现正弦振荡，当下游压力出现正弦振荡时，采集至少一个正弦波周期的实验数据，岩心此时的渗透率K0根据下式计算：
式中：K0为岩心初始测试流体渗透率，单位为1011×μm2；η为初始测试流体粘度，单位为mPa·s；Bd为岩心的下游端储流系数，单位为m3/Pa；L为岩心长度，单位为cm；T为正弦波泵压力振荡周期，单位为s；A为岩心截面积，单位为cm2；ψ为与岩心上、下游压力波相关的迭代变量，无量纲；γ为与岩心上、下游压力波相关的迭代变量，无量纲；
步骤5，将经过步骤4测试的岩心取出，烘干至恒重；将岩心抽真空18h，真空度至1×10-4Pa；用中间测试流体饱和岩心12h以上，使岩心矿物和中间测试流体充分反应；
步骤6，将步骤5中的岩心取出置于步骤4中的岩心夹持器中，将步骤4中的中间容器装入中间测试流体，重复步骤4获得岩心经中间测试流体污染后的渗透率K1；
步骤7，重复步骤5、步骤6，将其中的测试流体变换为浓度依次小于中间测试流体的次级测试流体，得到相应测试流体下的渗透率数值Ki(i≥2)；
步骤8，最后将步骤4、步骤6、步骤7中的渗透率的数值带入渗透率变化率的公式计算得出敏感性损害程度。
进一步的，步骤1中称量的精度为万分之一。
进一步的，步骤2中敏感性测试类型包括水敏感性测试、盐敏感性测试和碱敏感性测试。
进一步的，其特征在于，步骤2中，水敏感性测试准备的测试流体为：初始测试流体为模拟地层水，中间测试流体为蒸馏水和模拟地层水按照1:1混合稀释获得的1/2模拟地层水，次级测试流体为蒸馏水。
进一步的，步骤2中，盐敏感性测试准备的初始测试流体到最后一级测试流体分别为：模拟地层水；蒸馏水和模拟地层水按照1:3混合稀释获得的3/4模拟地层水；蒸馏水和模拟地层水按照1:1混合稀释获得的1/2模拟地层水；蒸馏水和模拟地层水按照3:1混合稀释获得的1/4模拟地层水；蒸馏水。
进一步的，步骤2中，碱敏感性测试准备的初始测试流体到最后一级测试流体分别为：
pH＝7.0且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；pH＝8.5且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；pH＝10.0且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；pH＝11.5且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；pH＝13.0、与地层水相同矿化度的氯化钾溶液。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1.采用行业标准测试致密储层流体敏感性时，由于岩心的渗透率极低，测试过程中流体在岩心中流动速度极慢，测试时间较长，并且很难测量通过岩心的流量，导致测量误差较大。而本发明方法无需测量通过岩心的流体流量，只需要记录岩心上、下游压力数据，而且通常只需要记录1～2个振荡周期的压力数据便可以获得岩心的渗透率，节约了测试时间，降低了测试误差。
2.可以对储层的水敏感性、盐度敏感性、碱敏感性进行测试。
附图说明
图1是本发明压力振荡法渗透率测量装置结构示意图；
附图标记：1-正弦波泵，2-中间容器，3-上游入口阀，4-上下游管线旁通阀，5-下游出口阀，6-上游压力传感器，7-下游压力传感器，8-岩心夹持器，9-围压泵，10-围压压力表，11-数据采集、处理模块,12-烘箱。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，以下结合具体实施例来对本发明作进一步说明。
××油田是一个低孔、低渗致密砂岩气藏，采用山东中石大石仪科技有限公司研制的超低渗透率测量仪，利用本发明方法测试该油田储层的流体敏感性。由于本发明方法在敏感性测试中无需测量通过岩心的流体流量，故而本实施例中只对储层的水敏感性、盐度敏感性、碱敏感性进行测试。具体步骤如下：
步骤1，首先准备好实验所用××油田致密砂岩岩心，进行洗油、洗盐处理，烘干至恒重，烘干时间不小于48h，48h后每8h称量一次，两次称量的差值小于10mg。岩心尺寸如表1所示：
表1××油田岩心尺寸
| 样号 | 长度/cm | 直径/cm |
| 1 | 5.855 | 2.574 |
| 2 | 5.537 | 2.589 |
| 3 | 6.292 | 2.59 |
步骤2、准备测试流体，将实验测试流体分为初始测试流体，中间测试流体以及浓度依次小于中间测试流体的若干级次级测试流体。其中水敏感性测试的初始测试流体为模拟地层水，中间测试流体为蒸馏水和模拟地层水按照1:1混合稀释获得的1/2模拟地层水，次级测试流体为蒸馏水。其中盐度敏感性的初始测试流体到最后一级中间测试流体分别为：模拟地层水；蒸馏水和模拟地层水按照1:3混合稀释获得的3/4模拟地层水；蒸馏水和模拟地层水按照1:1混合稀释获得的1/2模拟地层水；蒸馏水和模拟地层水按照3:1混合稀释获得的1/4模拟地层水；蒸馏水。其中碱敏感性的初始测试流体到最后一级中间测试流体分别为：pH＝7.0且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；pH＝8.5且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；pH＝10.0且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；pH＝11.5且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；pH＝13.0且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液。
步骤3、将表1中的岩心抽真空饱和初始测试流体。其中1#岩心测试储层水敏感性，抽真空后饱和模拟地层水12h以上；2#岩心测试储层盐度敏感性，抽真空后饱和模拟地层水12h以上；3#岩心测试储层碱敏感性，抽真空后饱和pH＝7、与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；
步骤4、将步骤3中抽真空、饱和初始测试流体的岩心放入岩心夹持器8中，在中间容器2中装入初始测试流体。其中测试1#、2#岩心初始渗透率时，在中间容器2中装入模拟地层水；测试3#岩心初始渗透率时，在中间容器2中装入pH＝7且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；调节烘箱12温度至地层温度。启动围压泵9，观察围压压力表10，将岩心围压调整至10MPa，打开岩心夹持器上下游管线旁通阀4，使岩心上、下管线连通，打开岩心上游入口阀3，关闭岩心下游出口阀5，调节岩心上游压力、下游压力至7MPa，稳定30min后关闭上下游管线旁通阀4。设定正弦波泵1输出正弦压力振荡周期为300s、振幅为1MPa、振荡压力中值为7MPa，用上游压力传感器6、下游压力传感器7记录岩心上、下游压力数据，使上游压力出现正弦振荡，当下游压力出现正弦振荡时，用数据采集、处理模块11采集至少一个正弦波周期的实验数据。岩心此时的渗透率K0根据下式计算：
式中：K0为所述岩心初始测试流体渗透率，单位为1011×μm2；η为所述初始测试流体粘度，单位为mPa·s；Bd为所述岩心的下游端储流系数，单位为m3/Pa；L为所述岩心长度，单位为cm；T为所述正弦波泵压力振荡周期，单位为s；A为所述岩心截面积，单位为cm2；ψ为与所述岩心上、下游压力波相关的迭代变量，无量纲；γ为与所述岩心上、下游压力波相关的迭代变量，无量纲。
步骤5、将经过步骤4测试的岩心取出，烘干至恒重；将岩心抽真空18h，真空度至1×10-4Pa,；用浓度小于初始测试流体的中间测试流体饱和岩心12h以上，使岩心矿物和中间测试流体充分反应。
步骤6，将步骤5中的岩心取出置于步骤4中的岩心夹持器中，将步骤4中的中间容器装入中间测试流体，重复步骤4获得岩心经中间测试流体污染后的渗透率K1；
步骤7，重复步骤5、步骤6，将其中的测试流体变换为浓度依次小于中间测试流体的次级测试流体，得到相应测试流体下的渗透率数值Ki(i≥2)；
步骤8，最后将步骤4、步骤6、步骤7中的渗透率的数值引用至行业标准《SY/T5358-2010储层敏感性流动实验评价方法》中渗透率变化率的公式计算得出敏感性损害程度。
水敏感性测试中K0为模拟地层水所对应的渗透率，K1为蒸馏水和模拟地层水按照1:1混合稀释获得的1/2模拟地层水所对应的渗透率，K2为蒸馏水所对应的渗透率，Dw为岩心水敏性损害率。水敏损害率按下式计算：
水敏损害程度依照行业标准《SY/T 5358-2010储层敏感性流动实验评价方法》中的水敏损害程度评价指标判定。
盐敏感性测试中K0为模拟地层水所对应的渗透率，K1为蒸馏水和模拟地层水按照1:3混合稀释获得的3/4模拟地层水所对应的渗透率，K2为蒸馏水和模拟地层水按照1:1混合稀释获得的1/2模拟地层水所对应的渗透率，K3为蒸馏水和模拟地层水按照3:1混合稀释获得的1/4模拟地层水所对应的渗透率，K4为蒸馏水所对应的渗透率，Dsn为由盐度变化引起的岩样渗透率变化率，按下式计算：
盐敏损害程度依照行业标准《SY/T 5358-2010储层敏感性流动实验评价方法》中的水敏损害程度评价指标判定。临界矿化度为岩石渗透率变化率Dsn大于20％时所对应的前一个点的流体矿化度即为临界矿化度。
碱敏感性测试中K0为pH＝7.0且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液所对应的渗透率，K1为pH＝8.5且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液所对应的渗透率，K2为pH＝10.0且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液所对应的渗透率，K3为pH＝11.5且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液所对应的渗透率，K4为pH＝13且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液所对应的渗透率，Daln为由pH变化引起的岩样渗透率变化率，按下式计算：
碱敏损害率Dal按下式计算：
Dal＝max(Dal1,Dal2,Daln)
其中Dal1，…，Daln为不同pH值碱液所对应的岩样渗透率变化率。碱敏损害程度依照行业标准《SY/T 5358-2010储层敏感性流动实验评价方法》中的碱敏损害程度评价指标判定。
根据本发明实例测得的××油田储层流体敏感性实验结果如下：
××油田储层水敏实验结果如下：
表2××油田储层水敏评价结果
××油田储层盐敏实验结果如下：
表3××油田储层盐敏评价结果
××油田储层碱敏实验结果如下：
表4××油田储层碱敏评价结果
采用本发明测试方法可评价气测渗透率小于1×10-3μm2的致密储层流体敏感性，而且测试时间短。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用压力振荡法测试致密储层流体敏感性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，准备实验用岩心，进行洗油、洗盐处理，烘干至恒重，烘干时间48h以上，48h后每8h称量一次，直到最后两次称量的差值小于10mg；
步骤2，按敏感性测试类型准备测试流体，并将测试流体分为初始测试流体，中间测试流体及浓度依次小于中间测试流体的至少两级次级测试流体；
步骤3，将步骤1中的岩心抽真空、饱和初始测试流体，岩心抽真空18h，真空度抽至1×10-4Pa，饱和岩心12h以上，使岩心矿物和初始测试流体充分反应；
步骤4，将初始测试流体装入中间容器，将步骤3中处理过的岩心放入岩心加持器中，调节烘箱温度至地层温度；将岩心围压调整至10MPa，打开岩心夹持器上、下游管线旁通阀，使岩心上、下管线连通，关闭岩心下游出口阀，调节岩心上游压力、下游压力至7MPa，稳定30min后关闭上、下游管线旁通阀；设定正弦波泵输出正弦压力振荡周期为300s、振幅为1MPa、振荡压力中值为7MPa，用压力传感器记录岩心上、下游压力数据，使上游压力出现正弦振荡，当下游压力出现正弦振荡时，采集至少一个正弦波周期的实验数据，岩心此时的渗透率K0根据下式计算：
式中：K0为岩心初始测试流体渗透率，单位为1011×μm2；η为初始测试流体粘度，单位为mPa·s；Bd为岩心的下游端储流系数，单位为m3/Pa；L为岩心长度，单位为cm；T为正弦波泵压力振荡周期，单位为s；A为岩心截面积，单位为cm2；ψ为与岩心上、下游压力波相关的迭代变量，无量纲；γ为与岩心上、下游压力波相关的迭代变量，无量纲；
步骤5，将经过步骤4测试的岩心取出，烘干至恒重；将岩心抽真空18h，真空度至1×10- 4Pa；用中间测试流体饱和岩心12h以上，使岩心矿物和中间测试流体充分反应；
步骤6，将步骤5中的岩心取出置于步骤4中的岩心夹持器中，将步骤4中的中间容器装入中间测试流体，重复步骤4获得岩心经中间测试流体污染后的渗透率K1；
步骤7，重复步骤5、步骤6，将其中的测试流体变换为浓度依次小于中间测试流体的次级测试流体，得到相应测试流体下的渗透率数值Ki ， i≥2；
步骤8，最后将步骤4、步骤6、步骤7中的渗透率的数值带入渗透率变化率的公式计算得出敏感性损害程度。
2.根据权利要求1所述的用压力振荡法测试致密储层流体敏感性的方法，其特征在于，步骤1中称量的精度为万分之一。
3.根据权利要求1所述的用压力振荡法测试致密储层流体敏感性的方法，其特征在于，步骤2中敏感性测试类型包括水敏感性测试、盐敏感性测试和碱敏感性测试。
4.根据权利要求1或3所述的用压力振荡法测试致密储层流体敏感性的方法，其特征在于，步骤2中，水敏感性测试准备的测试流体为：初始测试流体为模拟地层水，中间测试流体为蒸馏水和模拟地层水按照1:1混合稀释获得的1/2模拟地层水，次级测试流体为蒸馏水。
5.根据权利要求1或3所述的用压力振荡法测试致密储层流体敏感性的方法，其特征在于，步骤2中，盐敏感性测试准备的初始测试流体到最后一级测试流体分别为：模拟地层水；蒸馏水和模拟地层水按照1:3混合稀释获得的3/4模拟地层水；蒸馏水和模拟地层水按照1:1混合稀释获得的1/2模拟地层水；蒸馏水和模拟地层水按照3:1混合稀释获得的1/4模拟地层水；蒸馏水。
6.根据权利要求1或3所述的用压力振荡法测试致密储层流体敏感性的方法，其特征在于，步骤2中，碱敏感性测试准备的初始测试流体到最后一级测试流体分别为：pH＝7.0且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；pH＝8.5且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；pH＝10.0且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；pH＝11.5且与地层水相同矿化度的氯化钾溶液；pH＝13.0、与地层水相同矿化度的氯化钾溶液。
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