CN114002123B - 一种疏松低渗砂岩微粒运移实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气藏储层技术领域，更具体地，涉及一种疏松低渗砂岩微粒运移实验方法。一种疏松低渗砂岩微粒运移实验方法，包括以下步骤：S1：模拟储层岩心及储层压实程度，制作疏松低渗砂岩的岩心；S2：基于步骤S1所述疏松低渗砂岩的岩心的特征和注入岩心的流体的特征判断微粒运移对储层伤害的影响；S3：基于微粒运移对储层伤害的影响，构建微粒运移对渗透率影响的损伤模型；S4：基于损伤模型，构建微粒运移影响程度的比较模型。在本发明中，根据储层岩心及储层压实程度，制作出所需的疏松低渗砂岩的岩心，根据岩心的特征和注入岩心的流体的特征判断微粒运移对储层伤害的影响，通过损伤模型与比较模型计算出注入流体的影响规律。
Description
技术领域
本发明涉及气藏储层技术领域，更具体地，涉及一种疏松低渗砂岩微粒运移实验方法。
背景技术
随着海上油气开发力度的不断加大，越来越多的优质储量被动用，加大低渗透储量动用、提高低渗透油田开发效果研究越来越紧迫。部分低渗油组，岩性以泥质粉砂岩为主，岩性疏松，储层泥质含量大于20％；储层物性差，试井渗透率小于3mD，天然能量不足导致提产能力有限。需要能量补充提高储层产能。注水是海上地层能量补充最简单的方式，海上注水一般采用污水或海水回注。目标油层采用生产水回注，水质指标中固体含量为3mg/L，粒径为2μm。污水虽能满足初期回注要求，但由于储层自身物性差、吸水能力低，导致后期存在堵塞风险。加上，储层疏松、胶结弱，泥质含量高，粘土矿物成分以伊蒙混层为主(60～75％)，压力系数低(0.39～0.65)，注水后易造成微粒运移伤害。
疏松砂岩因胶结疏松，仅能获取少量岩心，无法开展大量驱替实验评价岩心微粒运移对渗透率的影响，无法优化参数指导生产实施。中国专利申请，公开号为：CN107144452B，公开了一种馆陶组浅层疏松含油人造砂岩岩心的制备方法，
该公开的技术方案主要包括以下步骤：取馆陶组浅层疏松砂岩并用球磨机研磨成粉末，然后用标准检验筛筛分出不同粒径的砂样，再称取不同粒径的砂样并混合均匀；配制粘结剂，搅拌使其混合均匀后再加入丙酮；配制乳化油；将混合均匀的砂样、添加丙酮的粘结剂、乳化油混合并搅拌均匀至无较大颗粒后装入岩心制备模具，通过液压千斤顶施加压力压制成型，再用锡箔纸密封，置于阴凉处自然风干，得到含油人造砂岩岩心。该公开的技术方案工艺简单，成本较低，保证所用岩石组分与天然岩心一致，所制备岩心的孔隙结构更接近真实岩心，孔隙结构呈明显双峰特征，制备过程中所用压力较小。该公开的技术方案获取的岩心虽岩心粒径配比相同，但孔渗情况与实际储层相差甚大，无法模拟疏松砂岩微粒的运移。
发明内容
本发明为克服现有技术存在无法模拟疏松砂岩微粒的运移的问题，提供一种疏松低渗砂岩微粒运移实验方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种疏松低渗砂岩微粒运移实验方法，包括以下步骤：
S1：模拟储层岩心及储层压实程度，制作疏松低渗砂岩的岩心；
S2：基于步骤S1所述疏松低渗砂岩的岩心的特征和注入岩心的流体的特征判断微粒运移对储层伤害的影响；
S3：基于微粒运移对储层伤害的影响，构建微粒运移对渗透率影响的损伤模型；S4：基于损伤模型，构建微粒运移影响程度的比较模型。
在本技术方案中，根据储层岩心及储层压实程度，制作出所需的疏松低渗砂岩的岩心，根据岩心的特征和注入岩心的流体的特征判断微粒运移对储层伤害的影响，同时通过损伤模型以及比较模型计算出注入岩心的流体的特征的影响规律，方便现场指导实施。
优选地，步骤S1中，制作疏松低渗砂岩的岩心具体的步骤包括：
S11：按照与储层岩心配比一致的粒径称量不同目数的石英砂，然后配置不同可动的粘土矿物，充分混合后作为岩心粉备用；
S12：取出热缩管将其套在圆柱体上定形，并在热缩管的一端添加岩心堵头，定形后往所述热缩管中加入步骤S11所述的岩心粉，在热缩管的另一端添加同样的岩心堵头；
S13：将热缩管放入模拟储层岩心夹持器中，所述模拟储层岩心夹持器对热缩管进行加压，加压数模拟储层压实压力，并维持压力稳定；
S14：对经过步骤S13加压后的热缩管的端面进行处理并制成所需的岩心。
优选地，步骤S3中所述的损伤模型为：
式中，K1表示为岩心伤害后的渗透率，mD；K0表示为原始渗透率，mD；表示为储层伤害指数，小数；φ0表示为原始孔隙度，％。
优选地，所述K1通过达西公式计算：
式中，μ表示为测试条件下的流体粘度(mPa·s)；L表示为岩样长度(cm)；A表示为岩样横截面积(cm2)；Δp表示为岩样两端压差(MPa)；Q表示为流体在单位时间内通过岩样的体积(cm3/s)。
优选地，所述原始孔隙度φ0可以通过以下计算：
φ0＝aKb
式中，a，b表示为实验相关系数；K表示为气相渗透率。
优选地，在步骤S4中，所述的比较模型基于灰色关联数学理论，建立分别用于表示岩心渗透率、岩心长度、注入速度、注入流体微粒数量、注入流体微粒直径以及注入流体粘度对微粒运移的影响程度的模型，主要包括以下步骤：
S41：确定需要分析的序列；
S42：对步骤S41中所述的序列进行无量纲转化；
S43：计算步骤S42无量纲转化后的序列中的关联系数；
S44：根据步骤S43关联系数计算序列的关联度。
在步骤S41中，所述的序列具体包括：
式中，表示为参考序列；/>表示为比较序列；n表示为序列长度；i的值为1，2，…，m；m为比较序列个数，
步骤S42所述的无量纲转化的方程式为：
式中，i的值为0，1，2…，m；k的值为1，2，…，n；yi(k)表示为第i个比较序列在第k个数据点的自变量值；xi(k)表示无量纲转化后的值；n表示为序列长度。
优选地，在步骤S43中，所述的关联系数的计算表达式为：
其中Δ0i(k)＝|x0(k)-xi(k)|
式中，ξ0i(k)表示为关联系数，即第i个比较序列与参考序列在第k个数据点的关联程度；Δ0i(k)表示为第i个比较序列与参考在第k个数据点的差的绝对值；表示为各个数据点的差的绝对值中的最小值；/>表示为各个数据点的差的绝对值中的最大值；ρ表示为分辨系数；x0(k)表示为参考序列在第k个数据点的值；xi(k)表示为比较序列在第k个数据点的值。
优选地，在步骤S44中，所述的关联度的计算表达式为：
式中，r0i表示为关联度；n为序列长度。
优选地，设序列X0，Xi长度相同，且初值皆异于零，基于所述的分辨系数，计算灰色综合关联度：
ρ0i＝ρε0i+(1-ρ)γ0i
式中，X0表示为无量纲转化后的参考序列；Xi表示为无量纲转化后的比较序列；ρ0i表示为灰色综合关联度，ε0i表示为序列X0的灰色绝对关联度，γ0i表示为序列Xi的灰色相对关联度；ρ表示为分辨系数。
与现有技术相比，本发明产生的有益效果是：
在本发明中，根据储层岩心及储层压实程度，制作出所需的疏松低渗砂岩的岩心，根据岩心渗透率、岩心长度、注入速度、注入流体微粒数量、注入流体微粒直径、注入流体粘度等因素，建立疏松砂岩微粒运移的影响模型，并评价影响因素的影响水平，根据参数的影响规律，设计注入参数，指导现场实施。
附图说明
图1是本发明疏松低渗砂岩微粒运移实验方法的整体流程示意图；
图2是本发明疏松低渗砂岩微粒运移实验方法中的岩心制作流程示意图；
图3是本发明疏松低渗砂岩微粒运移实验方法中比较模型的构建的流程示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例
如图1所示，一种疏松低渗砂岩微粒运移实验方法，包括以下步骤：
S1：模拟储层岩心及储层压实程度，制作疏松低渗砂岩的岩心；
S2：基于步骤S1疏松低渗砂岩的岩心的特征和注入岩心的流体的特征判断微粒运移对储层伤害的影响；
S3：基于微粒运移对储层伤害的影响，构建微粒运移对渗透率影响的损伤模型；S4：基于损伤模型，构建微粒运移影响程度的比较模型。
在本实施例中，根据储层岩心及储层压实程度，制作出所需的疏松低渗砂岩的岩心，根据岩心的特征和注入岩心的流体的特征判断微粒运移对储层伤害的影响，同时通过损伤模型以及比较模型计算出注入岩心的流体的特征的影响规律，方便现场指导实施。
在本实施例中，岩心的特征和注入岩心的流体的特征包括岩心渗透率、岩心长度、注入速度、注入流体微粒数量、注入流体微粒直径以及注入流体粘度，并获取岩心的渗透率以及孔隙度。
其中，如图2所示，步骤S1中，制作疏松低渗砂岩的岩心具体的步骤包括：
S11：按照与储层岩心配比一致的粒径称量不同目数的石英砂，然后配置不同可动的粘土矿物，充分混合后作为岩心粉备用；
S12：取出热缩管将其套在圆柱体上定形，并在热缩管的一端添加岩心堵头，定形后往热缩管中加入步骤S11的岩心粉，在热缩管的另一端添加同样的岩心堵头；
S13：将热缩管放入模拟储层岩心夹持器中，模拟储层岩心夹持器对热缩管进行加压，加压数模拟储层压实压力，并维持压力稳定；
S14：对经过步骤S13加压后的热缩管的端面进行处理并制成所需的岩心。在本实施例中，热缩管的长度为8cm，圆柱体的外径为2.4cm，压力稳定时间为10min，同时开展实际岩心微粒运移对储层渗透率的影响，获取临界流速，然后根据制作的岩心，开展驱替实验评价，获取岩心可动微粒数量，确定制作岩心与实际储层的符合度。
另外，步骤S3中的损伤模型为：
式中，K1表示为岩心伤害后的渗透率，mD；K0表示为原始渗透率，mD；表示为储层伤害指数，小数；φ0表示为原始孔隙度，％。
其中，K1通过达西公式计算：
式中，μ表示为测试条件下的流体粘度(mPa·s)；L表示为岩样长度(cm)；A表示为岩样横截面积(cm2)；Δp表示为岩样两端压差(MPa)；Q表示为流体在单位时间内通过岩样的体积(cm3/s)。
另外，原始孔隙度φ0可以通过以下计算：
φ0＝aKb
式中，a，b表示为实验相关系数；K表示为气相渗透率。在本实施例中，水驱后颗粒运移，导致渗透率发生变化，水驱后原始孔隙度降低，利用前述的岩心加工方法，加工岩心，制作与地层渗透率相近的不添加粘土的岩心，这样可以避免粘土易运移导致孔隙度变化，并测试出其气相渗透率和孔隙度。
另外，如图3所示，在步骤S4中，比较模型基于灰色关联数学理论，建立分别用于表示岩心渗透率、岩心长度、注入速度、注入流体微粒数量、注入流体微粒直径以及注入流体粘度对微粒运移的影响程度的模型，主要包括以下步骤：
S41：确定需要分析的序列；
S42：对步骤S41中的序列进行无量纲转化；
S43：计算步骤S42无量纲转化后的序列中的关联系数；
S44：根据步骤S43关联系数计算序列的关联度。在本实施例中，建立不同特征因素对微粒运移的影响程度的模型可以计算出不同特征因素对微粒运移的影响程度。
其中，在步骤S41中，序列具体包括：
式中，表示为参考序列；/>表示为比较序列；n表示为序列长度；i的值为1，2，…，m；m为比较序列个数，
步骤S42所述的无量纲转化的方程式为：
式中，i的值为0，1，2…，m；k的值为1，2，…，n；yi(k)表示为第i个比较序列在第k个数据点的自变量值；xi(k)表示无量纲转化后的值；n表示为序列长度。在本实施例中，参考序列为因变量数据，比较序列为自变量数据，参考序列中的y0(k)表示为参考序列在第k个数据点的因变量值，同时由于系统中各因素的物理意义不同，导致原始变量序列具有不同的量纲和数量级，无量纲化处理可以保证各因素具有等级性和等权性。
另外，在步骤S43中，关联系数的计算表达式为：
其中Δ0i(k)＝|x0(k)-xi(k)|
式中，ξ0i(k)表示为关联系数，即第i个比较序列与参考序列在第k个数据点的关联程度；；Δ0i(k)表示为第i个比较序列与参考系列在第k个数据点的差的绝对值；表示为各个数据点的差的绝对值中的最小值；/>表示为各个数据点的差的绝对值中的最大值；ρ表示为分辨系数；x0(k)表示为参考序列在第k个数据点的值；xi(k)表示为比较序列在第k个数据点的值。在本实施例中，分辨系数的作用在于提高关联系数的差异显著性，ρ∈(0，1)，一般取0.5。
其中，在步骤S44中，关联度的计算表达式为：
式中，r0i表示为关联度；n为序列长度。
另外，设序列X0，Xi长度相同，且初值皆异于零，基于分辨系数，计算灰色综合关联度：
ρ0i＝ρε0i+(1-ρ)γ0i
式中，X0表示为无量纲转化后的参考序列；Xi表示为无量纲转化后的比较序列；ρ0i表示为灰色综合关联度，ε0i表示为序列X0的灰色绝对关联度，γ0i表示为序列Xi的灰色相对关联度；ρ表示为分辨系数。在本实施例中，灰色综合关联度既可体现出X0与Xi的相似程度，又可反应出X0与Xi相对于始点的变化速率的接近程度，是一个较为全面地表征序列之间联系是否紧密的一个数量指标，一般ρ取0.5，如果对绝对量之间的关系较为关心，ρ可取得较大一些，如果对变化速率看得较重，ρ则可取得较小一些，在此取分辨系数为0.5。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种疏松低渗砂岩微粒运移实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：模拟储层岩心及储层压实程度，制作疏松低渗砂岩的岩心；
S2：基于步骤S1所述疏松低渗砂岩的岩心的特征和注入岩心的流体的特征判断微粒运移对储层伤害的影响；
S3：基于微粒运移对储层伤害的影响，构建微粒运移对渗透率影响的损伤模型；
S4：基于损伤模型，构建微粒运移影响程度的比较模型；
步骤S3中所述的损伤模型为：
式中，K1表示为岩心伤害后的渗透率，mD；K0表示为原始渗透率，mD；表示为储层伤害指数，小数；φ0表示为原始孔隙度，％；
所述的比较模型基于灰色关联数学理论，建立分别用于表示岩心渗透率、岩心长度、注入速度、注入流体微粒数量、注入流体微粒直径以及注入流体粘度对微粒运移影响程度的模型。
2.根据权利要求1所述的疏松低渗砂岩微粒运移实验方法，其特征在于，在步骤S1中，制作疏松低渗砂岩的岩心的步骤包括：
S11：按照与储层岩心配比一致的粒径称量不同目数的石英砂，然后配置不同可动的粘土矿物，充分混合后作为岩心粉备用；
S12：取出热缩管将其套在圆柱体上定形，并在热缩管的一端添加岩心堵头，定形后往所述热缩管中加入步骤S11所述的岩心粉，在热缩管的另一端添加同样的岩心堵头；
S13：将热缩管放入模拟储层岩心夹持器中，所述模拟储层岩心夹持器对热缩管进行加压，加压数模拟储层压实压力并维持压力稳定；
S14：对经过步骤S13加压后的热缩管的端面进行处理并制成所需的岩心。
3.根据权利要求2所述的疏松低渗砂岩微粒运移实验方法，其特征在于：所述K1通过达西公式计算：
式中，μ表示为测试条件下的流体粘度(mPa·s)；L表示为岩样长度(cm)；A表示为岩样横截面积(cm2)；Δp表示为岩样两端压差(MPa)；Q表示为流体在单位时间内通过岩样的体积(cm3/s)。
4.根据权利要求1所述的疏松低渗砂岩微粒运移实验方法，其特征在于：所述原始孔隙度φ0通过以下计算：
φ0＝aKb
式中，a，b表示为实验相关系数；K表示为气相渗透率。
5.根据权利要求1所述的疏松低渗砂岩微粒运移实验方法，其特征在于，在步骤S4中，主要包括以下步骤：
S41：确定需要分析的序列；
S42：对步骤S41中所述的序列进行无量纲转化；
S43：计算步骤S42无量纲转化后的序列中的关联系数；
S44：根据步骤S43关联系数计算序列的关联度。
6.根据权利要求5所述的疏松低渗砂岩微粒运移实验方法，其特征在于，在步骤S41中，所述的序列具体包括：
式中，表示为参考序列；/>表示为比较序列；n表示为序列长度；i的值为1，2，…，m；m为比较序列个数，
步骤S42所述的无量纲转化的方程式为：
式中，i的值为0，1，2…，m；k的值为1，2，…，n；yi(k)表示为第i个比较序列在第k个数据点的自变量值；xi(k)表示无量纲转化后的值；n表示为序列长度。
7.根据权利要求6所述的疏松低渗砂岩微粒运移实验方法，其特征在于，在步骤S43中，所述的关联系数的计算表达式为：
其中Δ0i(k)＝|x0(k)-xi(k)|
式中，ξ0i(k)表示为关联系数，即第i个比较序列与参考序列在第k个数据点的关联程度；Δ0i(k)表示为第i个比较序列与参考系列在第k个数据点的差的绝对值；表示为各个数据点的差的绝对值中的最小值；/>表示为各个数据点的差的绝对值中的最大值；ρ表示为分辨系数；x0(k)表示为参考序列在第k个数据点的值；xi(k)表示为比较序列在第k个数据点的值。
8.根据权利要求7所述的疏松低渗砂岩微粒运移实验方法，其特征在于，在步骤S44中，所述关联度的计算表达式为：
式中，r0i表示为关联度；n为序列长度。
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