CN117345216B - 一种水侵气藏气井井周水体可动临界孔喉半径的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油气田开发领域，特别涉及一种水侵气藏气井井周水体可动临界孔喉半径的确定方法；本发明通过把地层中的岩心洗净后干燥，抽真空饱和地层水，首先设置不同的离心速度进行离心实验，离心速度通过计算模型转换为压力梯度，完成离心实验后接着开始核磁共振实验，记录实验结果数据并利用经验公式转换为水体可动临界孔喉半径，将水体可动临界孔喉半径和压力梯度进行非线性关系拟合并建立拟合式，结合压力梯度和距井底距离的计算模型，建立起水体可动临界孔喉半径与距井底距离的计算模型；在本发明中的新方法能确定允许水体流动的孔喉半径下限，实现水侵气藏整体治水，增大气藏中气体动用程度和开采范围，实现产量效益最大化。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发领域，特别涉及一种水侵气藏气井井周水体可动临界孔喉半径的确定方法。
背景技术
在气田的开发中地层水会不断侵入气藏，导致大量气体被水封，储层中的水体可动性受到孔喉半径大小的控制，因此确定水体可动临界孔喉半径对水侵气藏治水十分重要。目前，压汞法是一种测定孔喉半径的有效方法，但压汞法使用的汞有毒和微小的孔喉无法进汞，使得压汞法存在局限性。在本发明中，对岩心进行离心和核磁共振实验，对于复杂孔喉结构的岩心，核磁共振技术也能准确测出数据。实验中取得的实验参数具有非线性关系，通过对大量实验结果参数进行拟合，建立拟合式，结合气井测井资料中的压力梯度变化曲线，于是得出计算水体可动临界孔喉半径的模型。
发明内容
本发明目的是：地层中的岩心洗净后干燥，用抽真空饱和装置使岩心所有孔喉结构全部饱和地层水，饱和地层水的岩心用离心机开始进行离心实验并设置不同大小的离心速度进行离心，离心速度通过计算模型转换为压力梯度，每完成一个离心速度的离心实验后接着是核磁共振实验，记录下实验结果数据并利用经验公式转换为水体可动临界孔喉半径，将水体可动临界孔喉半径和压力梯度进行非线性关系拟合，得到水体可动临界孔喉半径和压力梯度的拟合式，结合压力梯度和距井底距离的计算模型，建立起水体可动临界孔喉半径与距井底距离的计算模型；在本发明中的新方法能确定允许水体流动的孔喉半径下限，实现气藏整体治水，增大气藏动用程度和开采范围，实现产量效益最大化。
为实现上述目的，本发明提供了一种水侵气藏气井井周水体可动临界孔喉半径的确定方法，该方法包括下列步骤：
第一步，从储层中取出的岩石样块，大小切割为直径为d和长度为L的圆柱体岩心，把岩心充分洗净后干燥；
第二步，干燥的岩心放入抽真空饱和装置，先对岩心抽真空5小时，再注入地层水后进行饱和，为让岩心完全饱和地层水，饱和时间设置为48小时；
第三步，将饱和地层水的岩心进行离心实验，每次实验设置离心速度n分别为33、66、116、183、266 r/s后启动离心机，单个离心实验的时间设定为30 min；
第四步，离心实验结束后，在温度25摄氏度和压力0.101兆帕的条件下，岩心进行核磁共振实验并记录下实验结果数据，收集到的实验结果数据用经验公式转换成水体可动临界孔喉半径J；
第五步，离心实验过程中所产生的离心力作用于岩心，可建立起离心速度n和压力梯度Y的计算模型，由离心速度n来得到压力梯度Y：
式中，Y为压力梯度，单位为MPa/m；W为地层水的密度，单位为 ；R为离心半径，单位为m；n为离心速度，单位为r/s；A为常数，无量纲量；
第六步，此时将已得到的水体可动临界孔喉半径J和压力梯度Y进行非线性关系拟合，建立起压力梯度Y和水体可动临界孔喉半径J之间的拟合式：
式中，J为水体可动临界孔喉半径，单位为 ；Y为压力梯度，单位为MPa/m；B、C为常数，无量纲量；
第七步，在气井测井资料中获取到气井井筒附近压力梯度Y的变化曲线，建立起压力梯度Y和距井底距离r的计算模型：
式中，Y为压力梯度，单位为MPa/m；Z为气体压缩因子，无量纲量；T为储层温度，单位为K；q为气体产量，单位为 ；u为气体平均粘度，单位为mpa·s；r为距井底距离，单位为m；h为储层厚度，单位为m；K为储层渗透率，单位为mD；P为储层平均压力，单位为MPa；D为常数，无量纲量；
第八步，已知压力梯度Y和距井底距离r的计算模型，结合压力梯度Y和水体可动临界孔喉半径J的拟合式，通过压力梯度Y将计算模型和拟合式联立，这样就建立起水体可动临界孔喉半径J与距井底距离r的计算模型，能够确定气井井周任意位置处的水体可动临界孔喉半径J：
式中，J为水体可动临界孔喉半径，单位为 ；Z为气体压缩因子，无量纲量；T为储层温度，单位为K；q为气体产量，单位为/> ；u为气体平均粘度，单位为mpa·s；r为距井底距离，单位为m；h为储层厚度，单位为m；K为储层渗透率，单位为mD；P为储层平均压力，单位为MPa；B、M为常数，无量纲量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）可以提高微小孔喉半径的测量精度和准确性；（2）计算方法便捷有效，工作效率高；（3）对岩心无侵入性破坏，还能继续使用。
附图说明
在附图中：
图1是方法的总技术路线图。
图2是压力梯度和水体可动临界孔喉半径拟合式曲线图。
图3是水体可动临界孔喉半径和距井底距离计算模型曲线图。
实施方式
下面结合实施方式和附图对本发明作进一步说明；
本发明提供了一种水侵气藏气井井周水体可动临界孔喉半径的确定方法，图1是方法的总技术路线图，本方法包括下列步骤：
第一，从储层中取出的岩石样块，大小切割为直径为d和长度为L的圆柱体岩心，把岩心充分洗净后干燥；
第二，干燥的岩心放入抽真空饱和装置，盖上并密封抽真空饱和装置后，开启装置先对岩心抽真空12小时，然后注入地层水后再进行抽真空饱和，为让岩心完全饱和地层水，抽真空饱和时间设置为20小时；
第三，将饱和地层水的岩心装入离心机中水平放置并固定，开始进行离心实验，每次实验先设置离心速度n分别为33、66、116、183、266 r/s后再启动离心机，单个离心实验的时间设定为30 min；
第四，每次离心实验结束后，在温度25摄氏度和压力0.101兆帕的条件下，岩心进行核磁共振实验并记录下实验结果数据，收集到的实验结果数据用经验公式转换成水体可动临界孔喉半径J，每个不同离心速度的离心实验完成后都能得到其对应的的水体可动临界孔喉半径J，见表1；
表1 离心速度对应的水体可动临界孔喉半径
第五，在离心实验过程中产生的离心力作用于岩心，驱替压差为岩心单位孔隙截面积所受到的离心力，压力梯度Y是驱替压差与长度L的比值，建立起关于离心速度n和压力梯度Y的计算模型，并将5个离心速度（33、66、116、183、266r/s）分别用离心速度n和压力梯度Y的计算模型算出压力梯度Y，计算结果见表2：
式中，Y为压力梯度，单位为MPa/m；W为地层水的密度，单位为 ；R为离心半径，单位为m；n为离心速度，单位为r/s；A为常数，无量纲量；
表2 离心速度与压力梯度关系
第六，已得到的5组关于水体可动临界孔喉半径J和压力梯度Y的数据，见表3；对数据进行非线性关系拟合，见图2，压力梯度Y越大，水体可动临界孔喉半径J越小，建立起压力梯度Y和水体可动临界孔喉半径J之间的拟合式：
式中，J为水体可动临界孔喉半径，单位为；Y为压力梯度，单位为MPa/m；B、C为常数，无量纲量；
表3 压力梯度与水体可动临界孔喉半径关系
第七，在气井测井资料中获取到气井井筒附近压力梯度Y曲线，建立起压力梯度Y和距井底距离r的计算模型：
式中，Y为压力梯度，单位为MPa/m；Z为气体压缩因子，无量纲量；T为储层温度，单位为K；q为气体产量，单位为 ；u为气体平均粘度，单位为mpa·s；r为距井底距离，单位为m；h为储层厚度，单位为m；K为储层渗透率，单位为mD；P为储层平均压力，单位为MPa；D为常数，无量纲量；
第八，已知压力梯度Y和距井底距离r的计算模型，结合压力梯度Y和水体可动临界孔喉半径J的拟合式（图2），通过压力梯度Y将它们两个联立找到水体可动临界孔喉半径J与距井底距离r的关系，见图3，水体可动临界孔喉半径J随距井底距离r的增大而增大，建立起水体可动临界孔喉半径J与距井底距离r的计算模型：
式中，J为水体可动临界孔喉半径，单位为 ；Z为气体压缩因子，无量纲量；T为储层温度，单位为K；q为气体产量，单位为 />；u为气体平均粘度，单位为mpa·s；r为距井底距离，单位为m；h为储层厚度，单位为m；K为储层渗透率，单位为mD；P为储层平均压力，单位为MPa；B、M为常数，无量纲量；
第九，由生产资料给出距井底距离r，用水体可动临界孔喉半径J与距井底距离r的计算模型可确定气井井周40 m范围内的水体可动临界孔喉半径r，参照水体可动临界孔喉半径J和距井底距离r的计算模型曲线（图3），计算结果如表4。
表4 不同距井底距离处的水体可动临界孔喉半径
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）可以提高微小孔喉半径的测量精度和准确性；（2）计算方法便捷有效，工作效率高；（3）对岩心无侵入性破坏，还能继续使用。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种水侵气藏气井井周水体可动临界孔喉半径的确定方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
第一步，从储层中取出的岩石样块，大小切割为直径为d和长度为L的圆柱体岩心，把岩心充分洗净后干燥；
第二步，干燥的岩心放入抽真空饱和装置，先对岩心抽真空5小时，再注入地层水后进行饱和，为让岩心完全饱和地层水，饱和时间设置为48小时；
第三步，将饱和地层水的岩心进行离心实验，每次实验设置离心速度n分别为33、66、116、183、266 r/s后启动离心机，单个离心实验的时间设定为30 min；
第四步，离心实验结束后，在温度25摄氏度和压力0.101兆帕的条件下，岩心进行核磁共振实验并记录下实验结果数据，收集到的实验结果数据用经验公式转换成水体可动临界孔喉半径J；
第五步，离心实验过程中所产生的离心力作用于岩心，可建立起离心速度n和压力梯度Y的计算模型，由离心速度n来得到压力梯度Y：
;
式中，Y为压力梯度，单位为MPa/m；W为地层水的密度，单位为 ；R为离心半径，单位为m；n为离心速度，单位为r/s；A为常数，无量纲量；
第六步，此时将已得到的水体可动临界孔喉半径J和压力梯度Y进行非线性关系拟合，建立起压力梯度Y和水体可动临界孔喉半径J之间的拟合式：
;
式中，J为水体可动临界孔喉半径，单位为 ；Y为压力梯度，单位为MPa/m；B、C为常数，无量纲量；
第七步，在气井测井资料中获取到气井井筒附近压力梯度Y的变化曲线，建立起压力梯度Y和距井底距离r的计算模型：
;
式中，Y为压力梯度，单位为MPa/m；Z为气体压缩因子，无量纲量；T为储层温度，单位为K；q为气体产量，单位为 ；u为气体平均粘度，单位为mpa·s；r为距井底距离，单位为m；h为储层厚度，单位为m；K为储层渗透率，单位为mD；P为储层平均压力，单位为MPa；D为常数，无量纲量；
第八步，已知压力梯度Y和距井底距离r的计算模型，结合压力梯度Y和水体可动临界孔喉半径J的拟合式，通过压力梯度Y将计算模型和拟合式联立，这样就建立起水体可动临界孔喉半径J与距井底距离r的计算模型，能够确定气井井周任意位置处的水体可动临界孔喉半径J：
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式中，J为水体可动临界孔喉半径，单位为 ；Z为气体压缩因子，无量纲量；T为储层温度，单位为K；q为气体产量，单位为 ；u为气体平均粘度，单位为mpa·s；r为距井底距离，单位为m；h为储层厚度，单位为m；K为储层渗透率，单位为mD；P为储层平均压力，单位为MPa；B、 M为常数，无量纲量。
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