CN109870396A - 一种获取启动压力梯度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施方式公开了一种获取启动压力梯度的方法及装置，其中，获取启动压力梯度的方法包括：将岩心实验样品置入岩心水驱实验系统中的夹持器上，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力；根据不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力获得启动时刻对应的启动压力；其中，所述启动时刻为出口管线的出口端液珠初冒头对应时刻的前一秒；所述液珠初冒头为所述出口管线的出口端有液珠启动并凸出现象；利用所述启动时刻对应的启动压力获取启动压力梯度。

Description

一种获取启动压力梯度的方法及装置

技术领域

本申请涉及低渗透和致密油藏开发技术领域，特别涉及一种获取启动压力梯度的方法及装置。

背景技术

低渗透油藏的油层一般具有孔道细小，孔喉作用增强，微观孔隙结构影响增强，比表面高等特点，这对流体流动产生明显影响。低渗透油藏渗流过程出现了不可忽略的固液相界面上的表面分子力作用即渗流阻力梯度，被称之为启动压力梯度。启动压力梯度的存在影响了单井产能、单井控制半径、注水压力、井网开发设计等方面。因此，如何准确快速的测量启动压力梯度，在低渗油藏开发过程中，已显得尤为重要。

目前，实验室测量启动压力梯度的方法按原理可分为常规压差流量法、气泡法和平衡法。其中，常规压差流量法原理：通过测定不同驱替压差下流体通过岩心的渗流速度，求得流量与压力梯度的关系曲线，制图并用数学方法获得启动压力梯度。此方法计算得到的启动压力梯度是基于流动状态下驱替压力，物理意义有误；且为了绘制关系曲线，需要不同驱替速度的多次实验，测量成本高、时间长。对于气泡法原理来说，在液体驱替岩心时，某一压力会克服岩心中最大孔喉的阻力及流体间的界面张力，使驱替流体开始进入孔道，占据孔道的体积。此时流体开始移动，岩心出口端开始产生气泡，此时的驱替压力即为启动压力。此方法的缺点在于岩心内同时存在注入液体和空气，无法根据启动压力准确计算启动压力梯度；且气泡体积相比液体难以准确测量。对于平衡法原理来说，保持岩心进口端压力高于出口端，实验流体在压力梯度的作用下通过岩心。入口端压力保持不变，出口端压力上升，若岩心存在启动压力梯度，则经过较长时间驱替后岩心上下游始终存在一个稳定不变的压差。此方法计算得到的启动压力是流动转向静止时的，物理意义有误；且由于岩心尺寸一般较小，岩心上下游压差较小，此方法对压力测量精度要求高。

发明内容

本申请实施方式的目的是提供一种获取启动压力梯度的方法及装置，本技术方案利用简单的实验设备快速准确地测量启动压力梯度，解决了现有启动压力梯度测量方法物理意义有误、测试精度要求高、测量实验成本高和时间长的缺点。

为实现上述目的，本申请实施方式提供一种获取启动压力梯度的方法，包括：

将岩心实验样品置入岩心水驱实验系统中的夹持器上，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力；

根据不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力获得启动时刻对应的启动压力；其中，所述启动时刻为出口管线的出口端液珠初冒头对应时刻的前一秒；所述液珠初冒头为所述出口管线的出口端有液珠启动并凸出现象；

利用所述启动时刻对应的启动压力获取启动压力梯度。

优选地，所述岩心实验样品的获取步骤包括：

对岩心样品抽真空处理后，再经饱和地层水处理，获得岩心实验样品。

优选地，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力的步骤包括：

对所述夹持器加环压，并将所述岩心水驱实验系统中进口管线和出口管线内的空气排出，使得进口管线和出口管线内保持充满水的状态；

在恒温箱的作用下，所述岩心水驱实验系统处于稳定状态；其中，所述出口管线的出口端与所述夹持器保持水平；

在所述岩心水驱实验系统处于稳定状态下，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力，并记录不同驱替时刻对应的所述出口管线的出口端的液珠凸出形状。

优选地，所述夹持器通过手摇泵加持环压。

为实现上述目的，本申请实施方式提供一种获取启动压力梯度的装置，包括：

夹持器入口端的压力获取单元，用于将岩心实验样品置入岩心水驱实验系统中的夹持器上，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力；

启动压力获取单元，用于在岩心水驱实验系统保持驱替状态下，根据不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力获得启动时刻对应的启动压力；其中，所述启动时刻为出口管线的出口端液珠初冒头对应时刻的前一秒；所述液珠初冒头为所述出口管线的出口端有液珠启动并凸出现象；

启动压力梯度获取单元，用于利用所述启动时刻对应的启动压力获取启动压力梯度。

优选地，所述夹持器入口端的压力获取单元还用于对岩心样品抽真空处理后，再经饱和地层水处理，获得岩心实验样品。

优选地，所述夹持器入口端的压力获取单元包括：

空气排出模块，用于对所述夹持器加环压，并将所述岩心水驱实验系统中进口管线和出口管线内的空气排出，使得进口管线和出口管线内保持充满水的状态；

稳定模块，用于在恒温箱的作用下，所述岩心水驱实验系统处于稳定状态；其中，所述出口管线的出口端与所述夹持器保持水平；

压力确定模块，用于在所述岩心水驱实验系统处于稳定状态下，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力，并记录不同驱替时刻对应的所述出口管线的出口端的液珠凸出形状。

优选地，所述空气排出模块通过手摇泵加持环压。

由上可见，与现有技术相比较，本技术方案通过记录了测试时间T、压力p和观察到的出口端现象，通过一次实验确定了启动压力梯度。本技术方案得到的启动压力梯度对应流体由静止变为流动瞬间状态，因此解决了现有启动压力梯度测量方法物理意义有误、测试精度要求高、测量实验成本高和时间长的缺点，实现了单次恒速不稳定驱替实验确定启动压力梯度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例提出的一种获取启动压力梯度的方法流程图；

图2为岩心水驱实验系统示意图；

图3为本实施例提出的一种获取启动压力梯度的装置示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述参考在附图中示出并在以下描述中详述的非限制性示例实施例，更加全面地说明本公开的示例实施例和它们的多种特征及有利细节。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。本公开省略了已知材料、组件和工艺技术的描述，从而不使本公开的示例实施例模糊。所给出的示例仅旨在有利于理解本公开示例实施例的实施，以及进一步使本领域技术人员能够实施示例实施例。因而，这些示例不应被理解为对本公开的实施例的范围的限制。

除非另外特别定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。此外，在本公开各个实施例中，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

本技术方案的工作原理：在岩心水驱实验的基础上，建立一种单次恒速不稳定驱替确定连续启动压力梯度方案，提出了利用夹持器入口端的压力与观察启动时刻现象获得启动压力梯度的方法，同时实验设计中保证夹持器入口端压力准确测量，从而避免已有测量方法物理意义有误、测试精度要求高、测量实验成本高和时间长的缺点，实现一次实验准确获得启动压力梯度，对低渗和致密储层开发具有重要意义。

基于上述工作原理，如图1所示，为本实施例提出的一种获取启动压力梯度的方法流程图。包括：

步骤101)：将岩心实验样品置入岩心水驱实验系统中的夹持器上，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力。

在本步骤中，完成相应岩心的抽提及相应地层水的配置，同时测定岩心的长度直径、气测渗透率、孔隙度等岩心基本参数。对岩心进行抽真空处理。对于本技术方案来说，优选低渗岩心，对低渗岩心抽真空时间应不低于6小时。并将抽真空处理后的岩心经饱和地层水处理，获得岩心实验样品。

由图2可知，岩心水驱实验系统包括：活塞容器、恒速泵、第一六通阀、第二六通阀、岩心夹持器、恒温箱和管线。其中，恒速泵与第一六通阀的一端通过管线相连，第一六通阀的另一端与活塞容器的一端相连，活塞容器的另一端与第二六通阀的一端相连，第二六通阀的第二端与岩心夹持器的入口端相连，第二六通阀的第三端与压力传感器相连，压力传感器采集的数据实时上传计算机，连接好的实验系统整体放置于恒温箱内。

恒温箱的温度为实验需求的温度，实验系统在恒温箱内的时间不低于1小时，活塞容器中只需提前一个小时加入地层水，出口半开，注意久置导致的水分挥发问题。将岩心实验样品置入如图2所示的岩心水驱实验系统中的岩心夹持器上。通过手摇泵加持约3MPa环压，开恒速泵，然后对岩心夹持器的进口端和出口端进行排空，实验系统的出口端排空时利用吸水球，需注意保持出口管线的充满水。

将出口管线引出恒温箱，关闭恒温箱的门，设定恒温箱温度为实验需求温度并打开加热按钮。受温度变化影响，出口管线的出口端可能液珠凸出，应用吸水纸擦去凸出的液珠；15～30分钟内出口管线的出口端不再有液珠凸出时，表示整个实验系统内部已稳定，可开始驱替实验；注意，出口管线出口端应与夹持器保持水平，且因实验对温差变化比较敏感，恒温箱的门不可随意打开。

在本实施例中，设定0.001～0.01ml/min的泵速，在实验允许范围内使泵速尽可能小；打开恒速泵，并开始计时。通过压力传感器获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力。本技术方案中涉及的图2所示的岩心水驱实验系统为常规的岩心水驱实验系统。

步骤102)：根据不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力获得启动时刻对应的启动压力；其中，所述启动时刻为出口管线的出口端液珠初冒头对应时刻的前一秒；所述液珠初冒头为所述出口管线的出口端有液珠启动并凸出现象；所述启动压力为启动时刻对应的夹持器入口端压力与出口管线出口端压力之差，如式(1)所示：

Δp＝p_inj-p_pro (公式1)

其中，p_inj为启动时刻对应的夹持器入口端压力，MPa；P_pro为出口管线出口端压力，一般为回压或大气压，MPa；

在本实施例中，用压力传感器记录夹持器入口端压力，并记录出口管线出口端的液珠凸出形状及对应时间。

步骤103)：利用所述启动时刻对应的启动压力获取启动压力梯度。

计算启动压力梯度。所述启动压力梯度为启动压力与岩心长度之比，如式(2)所示；

其中，TPG为启动压力梯度，MPa/cm；L为岩心长度，cm。

为了有更直观的理解本技术方案，现以采用上述方法的某致密油藏岩心测量启动压力梯度过程为例说明本技术方案的具体实施方式。

现取一长度为8.92cm的某致密油藏岩心进行以上实验操作，并将实验测得的数据和用以上公式计算的参数统计为下表1。

表1

由表1可知，观察到初冒头现象的上一时刻的压力梯度即启动压力梯度，为0.000784753MPa/cm。

启动压力梯度是流体从静止到流动瞬间的压力梯度，所以其数据是有物理意义的。流动状态下测试启动压力梯度的方法与其物理意义不符。针对此缺陷，本案根据不同驱替时刻夹持器入口端的压力与观察出口端现象获得启动压力梯度：在排出空气阶段采用洗耳球处理出口管线出口端，并在驱替开始前擦去出口管线出口端凸出的液珠，确保了观察出口端现象的准确性；使出口管线出口端与夹持器保持水平，确保了驱替时压力记录的准确性。与常规压差流量法相比，本方案可直观测量启动压力梯度，不需要通过制图及数学方法确定，避免了多次实验，且物理意义正确；与气泡法相比，本案为了清楚观察到液珠凸出现象，在驱替开始前擦去出口管线出口端凸出的液珠，而气泡法只能通过观察冒出气泡判断启动压力，且难以计算启动压力梯度；与平衡法相比，本方案可直观测量启动压力梯度，避免了实验压力测量精度要求过高的问题，且物理意义正确。

如图3所示，为本申请实施方式提供一种获取启动压力梯度的装置功能框图。包括：

夹持器入口端的压力获取单元301，用于在岩心水驱实验系统保持驱替状态下，将岩心实验样品置入岩心水驱实验系统中的夹持器上，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力；

启动压力获取单元302，用于根据不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力获得启动时刻对应的启动压力；其中，所述启动时刻为出口管线的出口端液珠初冒头对应时刻的前一秒；所述液珠初冒头为所述出口管线的出口端有液珠启动并凸出现象；

启动压力梯度获取单元303，用于利用所述启动时刻对应的启动压力获取启动压力梯度。

在本实施例中，所述夹持器入口端的压力获取单元还用于对岩心样品抽真空处理后，再经饱和地层水处理，获得岩心实验样品。

在本实施例中，所述夹持器入口端的压力获取单元包括：

空气排出模块，用于对所述夹持器加环压，并将所述岩心水驱实验系统中进口管线和出口管线内的空气排出，使得进口管线和出口管线内保持充满水的状态；

稳定模块，用于在恒温箱的作用下，所述岩心水驱实验系统处于稳定状态；其中，所述出口管线的出口端与所述夹持器保持水平；

压力确定模块，用于在所述岩心水驱实验系统处于稳定状态下，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力，并记录不同驱替时刻对应的所述出口管线的出口端的液珠凸出形状。

在本实施例中，所述空气排出模块通过手摇泵加持环压。

本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。尤其，针对客户端和服务器的实施方式来说，均可以参照前述方法的实施方式的介绍对照解释。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (8)

1.一种获取启动压力梯度的方法，其特征在于，包括：

将岩心实验样品置入岩心水驱实验系统中的夹持器上，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力；

根据不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力获得启动时刻对应的启动压力；其中，所述启动时刻为出口管线的出口端液珠初冒头对应时刻的前一秒；所述液珠初冒头为所述出口管线的出口端有液珠启动并凸出现象；

利用所述启动时刻对应的启动压力获取启动压力梯度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩心实验样品的获取步骤包括：

对岩心样品抽真空处理后，再经饱和地层水处理，获得岩心实验样品。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力的步骤包括：

对所述夹持器加环压，并将所述岩心水驱实验系统中进口管线和出口管线内的空气排出，使得进口管线和出口管线内保持充满水的状态；

在恒温箱的作用下，所述岩心水驱实验系统处于稳定状态；其中，所述出口管线的出口端与所述夹持器保持水平；

在所述岩心水驱实验系统处于稳定状态下，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力，并记录不同驱替时刻对应的所述出口管线的出口端的液珠凸出形状。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述夹持器通过手摇泵加持环压。

5.一种获取启动压力梯度的装置，其特征在于，包括：

夹持器入口端的压力获取单元，用于将岩心实验样品置入岩心水驱实验系统中的夹持器上，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力；

启动压力获取单元，用于在岩心水驱实验系统保持驱替状态下，根据不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力获得启动时刻对应的启动压力；其中，所述启动时刻为出口管线的出口端液珠初冒头对应时刻的前一秒；所述液珠初冒头为所述出口管线的出口端有液珠启动并凸出现象；

启动压力梯度获取单元，用于利用所述启动时刻对应的启动压力获取启动压力梯度。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述夹持器入口端的压力获取单元还用于对岩心样品抽真空处理后，再经饱和地层水处理，获得岩心实验样品。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述夹持器入口端的压力获取单元包括：

空气排出模块，用于对所述夹持器加环压，并将所述岩心水驱实验系统中进口管线和出口管线内的空气排出，使得进口管线和出口管线内保持充满水的状态；

稳定模块，用于在恒温箱的作用下，所述岩心水驱实验系统处于稳定状态；其中，所述出口管线的出口端与所述夹持器保持水平；

压力确定模块，用于在所述岩心水驱实验系统处于稳定状态下，获取不同驱替时刻对应的夹持器入口端的压力，并记录不同驱替时刻对应的所述出口管线的出口端的液珠凸出形状。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述空气排出模块通过手摇泵加持环压。