RU2806536C1 - Method for measuring relative phase permeabilities in a porous medium - Google Patents

Method for measuring relative phase permeabilities in a porous medium Download PDF

Info

Publication number
RU2806536C1
RU2806536C1 RU2023105258A RU2023105258A RU2806536C1 RU 2806536 C1 RU2806536 C1 RU 2806536C1 RU 2023105258 A RU2023105258 A RU 2023105258A RU 2023105258 A RU2023105258 A RU 2023105258A RU 2806536 C1 RU2806536 C1 RU 2806536C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
porous medium
filtration
relative phase
fluid
permeabilities
Prior art date
Application number
RU2023105258A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Георгиевич Ложкин
Максим Сергеевич Рогалев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ"
Application granted granted Critical
Publication of RU2806536C1 publication Critical patent/RU2806536C1/en

Links

Abstract

FIELD: petrophysical research.
SUBSTANCE: invention can be used in various processes involving porous media and liquids with different physical properties. The method for determining relative phase permeabilities in a porous medium includes a laboratory study of fluid filtration in samples of a porous medium, while reproducing the natural physicochemical characteristics of the rock-formation fluid system, while maintaining pressure and temperature values corresponding to those of the formation, using formation fluids or their models, when measuring relative phase permeabilities in the process of filtering a two-phase fluid flow with a given phase ratio. Measurements of relative phase permeabilities in the process of filtration of a two-phase flow are carried out with varying saturation of the porous medium, until the flow becomes stationary, that is, in a non-stationary filtration mode.
EFFECT: measurement of relative phase permeabilities in a porous medium in the range from initial to critical saturation with a displacing fluid.
1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к петрофизическим исследованиям и может быть использовано в различных технологических процессах, в которых участвуют пористые среды и жидкости с различными физическими свойствами.The invention relates to petrophysical research and can be used in various technological processes that involve porous media and liquids with different physical properties.

Фазовой проницаемостью является величина, характеризующая способность пористой среды пропускать сквозь себя жидкости или газы (флюиды), в присутствии других флюидов. Величина характеризует объемную скорость фильтрации флюида с известной динамической вязкостью, через пористую среду известного сечения, перпендикулярного направлению фильтрации, под действием градиента давления. Проницаемость в 1 мкм2 означает, что флюид вязкостью в 1 мПа-с будет двигаться под действием градиента давления в 1 бар/см, через пористую среду сечением 1 см2, со скоростью в 1 см/с. Фазовая проницаемость изменяется в зависимости от содержания в пористой среде других флюидов. Для описания способности пористой среды пропускать через себя флюиды при различном содержании (насыщенности) других флюидов, используют зависимости фазовых проницаемостей от насыщенности, которые определяют эмпирически. Поскольку такие зависимости определяют на конкретных образцах горных пород, имеющих некоторую абсолютную проницаемость (способность пропускать через себя флюиды в отсутствии других флюидов), то для распространения этих измерений на схожие по структуре горные породы применяют относительную фазовую проницаемость, которая является отношением фазовой проницаемости к базовой проницаемости. Базовой проницаемостью, как правило, является абсолютная проницаемость пористой среды. Для выполнения расчетов течения флюидов через горные породы применяют измерения относительных фазовых проницаемостей, на схожих по структуре образцах, определяя фазовые проницаемости путем умножения относительных фазовых проницаемостей на абсолютную проницаемость горной породы, для которой выполняются расчеты.Phase permeability is a value characterizing the ability of a porous medium to pass liquids or gases (fluids) through itself in the presence of other fluids. The value characterizes the volumetric filtration rate of a fluid with a known dynamic viscosity through a porous medium of a known cross-section, perpendicular to the filtration direction, under the influence of a pressure gradient. A permeability of 1 µm 2 means that a fluid with a viscosity of 1 mPa-s will move under the influence of a pressure gradient of 1 bar/cm, through a porous medium with a cross-section of 1 cm 2 , at a speed of 1 cm/s. Phase permeability changes depending on the content of other fluids in the porous medium. To describe the ability of a porous medium to pass fluids through itself at different contents (saturations) of other fluids, the dependences of phase permeabilities on saturation are used, which are determined empirically. Since such dependencies are determined on specific rock samples that have a certain absolute permeability (the ability to pass fluids through them in the absence of other fluids), to extend these measurements to structurally similar rocks, relative phase permeability is used, which is the ratio of phase permeability to basic permeability . The basic permeability is usually the absolute permeability of the porous medium. To perform calculations of fluid flow through rocks, measurements of relative phase permeabilities are used on samples of similar structure, determining phase permeabilities by multiplying the relative phase permeabilities by the absolute permeability of the rock for which the calculations are performed.

Сущность способа измерения этой величины заключается в определении относительных фазовых проницаемостей по закону Дарси (формула 1), при изменяющейся насыщенности пористой среды путем создания нестационарных режимов фильтрации через модель пласта, соответствующую условиям залегания, из естественного кернового материала. Нестационарный режим фильтрации предполагает формирование двухфазного потока флюидов через модель пласта, в котором поток одного из флюидов предназначен для изменения насыщенности модели пласта (технологический флюид), а по другому флюиду производится определение фазовых проницаемостей (измерительный флюид). Изменение насыщенности модели пласта, вызванное технологическим флюидом, сокращает объем пор для фильтрации измерительного флюида, в связи с чем снижается проницаемость для измерительного флюида и изменяется его доля в потоке, что приводит к погрешности при определении скорости его фильтрации, поэтому доля технологического флюида в суммарном потоке должна быть пренебрежимо малой. Измерение фазовой проницаемости производят в соответствии с законом Дарси (формула 1). В процессе исследований задают скорости фильтрации флюидов (Q), измеряют перепад давления (ΔР), а параметры длины модели (l), площади поперечного сечения модели (F) и вязкости флюидов (μ) являются постоянными в условиях проведения измерений. Физическая модель пласта создается в лабораторных условиях из естественного кернового материала, при воспроизведении пластовых термобарических (поровое и горное давления, температура, первоначальное насыщение) условий, на основе критериев подобия Эфроса, базовый элемент устройства физической модели представлен на фигуре 1.The essence of the method for measuring this value is to determine the relative phase permeabilities according to Darcy's law (formula 1), with changing saturation of the porous medium by creating non-stationary filtration modes through a reservoir model corresponding to the conditions of occurrence, from natural core material. The unsteady filtration mode involves the formation of a two-phase fluid flow through the reservoir model, in which the flow of one of the fluids is intended to change the saturation of the reservoir model (process fluid), and the other fluid is used to determine phase permeabilities (measuring fluid). A change in the saturation of the reservoir model caused by the process fluid reduces the pore volume for filtration of the measuring fluid, therefore the permeability for the measuring fluid decreases and its share in the flow changes, which leads to an error in determining the rate of its filtration, therefore the share of the process fluid in the total flow should be negligible. Phase permeability is measured in accordance with Darcy's law (formula 1). During the research, fluid filtration rates (Q) are set, pressure drop (ΔP) is measured, and the parameters of model length (l), model cross-sectional area (F) and fluid viscosity (μ) are constant under measurement conditions. A physical model of the reservoir is created in laboratory conditions from natural core material, while reproducing reservoir thermobaric (pore and rock pressure, temperature, initial saturation) conditions, based on the Efros similarity criteria, the basic element of the physical model is presented in Figure 1.

где: k - фазовая проницаемость по исследуемому флюиду, мкм2;where: k is the phase permeability of the fluid under study, µm 2 ;

Q - объемный расход для исследуемого флюида, см3/с (параметр измеряется при помощи насосов, которыми задаются расходы флюидов НС1и НС2 на фиг. 1);Q is the volumetric flow rate for the fluid under study, cm 3 /s (the parameter is measured using pumps that set the flow rates of fluids NS1 and NS2 in Fig. 1);

μ - динамическая вязкость исследуемого флюида, мПа⋅с (параметр является константой, измеренной для соответствующего флюида перед опытом);μ is the dynamic viscosity of the fluid under study, mPa⋅s (the parameter is a constant measured for the corresponding fluid before the experiment);

L - длина измерительного участка модели пласта, 10-2 м (параметр является константой модели пласта, зависящей от расстояния между отводами для измерения перепада давления ΔР);L is the length of the measuring section of the reservoir model, 10 -2 m (the parameter is a constant of the reservoir model, depending on the distance between the taps for measuring the pressure drop ΔP);

F- площадь поперечного сечения модели пласта, 10-4 м2 (параметр является константой модели пласта, зависящей от диаметра образцов керна, составляющих эту модель);F is the cross-sectional area of the reservoir model, 10 -4 m 2 (the parameter is a constant of the reservoir model, depending on the diameter of the core samples that make up this model);

ΔР - перепад давления на измерительном участке колонки керна, 10-1 МПа (параметр измеряется при помощи дифференциального манометра ДМ фиг. 1 или датчиков давления на отводах для измерения перепада давления).ΔР - pressure drop at the measuring section of the core column, 10 -1 MPa (the parameter is measured using a differential pressure gauge DM Fig. 1 or pressure sensors on the taps to measure the pressure drop).

Относительная фазовая проницаемость (kr) определяется отношением измеренной фазовой проницаемости (k) к базовой проницаемости (kбаз), согласно формуле 2.Relative phase permeability (k r ) is determined by the ratio of the measured phase permeability (k) to the base permeability (k base ), according to formula 2.

В литературных источниках, относящихся к газовой и нефтяной промышленности, определение относительных фазовых проницаемостей в лабораторных условиях осуществляется путем нестационарного вытеснения и стационарной фильтрации, которые рассмотрены ниже.In the literature related to the gas and oil industry, the determination of relative phase permeabilities in laboratory conditions is carried out by non-stationary displacement and stationary filtration, which are discussed below.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ определения фазовых проницаемостей при совместной стационарной фильтрации. (Ковалев А.Г., Кузнецов A.M., Юрчак В.П., Иванова Л.Б. Нефть. Метод определения фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при совместной стационарной фильтрации. - ОСТ 39-235-89, 1989. - 36 с.)The closest to the proposed technical solution is a method for determining phase permeabilities during joint stationary filtration. (Kovalev A.G., Kuznetsov A.M., Yurchak V.P., Ivanova L.B. Oil. Method for determining phase permeabilities in laboratory conditions with joint stationary filtration. - OST 39-235-89, 1989. - 36 p.)

Недостатками данного способа является дренирование керна при совместной фильтрации, что в связи с гистерезисом проницаемости, приводит к ошибкам при определении относительной фазовой проницаемости (Дренирование керна при определении его относительной фазовой проницаемости методом совместной стационарной фильтрации / М.Г. Ложкин. - Экспозиция Нефть Газ, сентябрь 2016. - С.38-39.) и невозможность определения фазовых проницаемостей в диапазоне, когда проницаемость для одного из флюидов близка к нулю, что приводит к невозможности определения фазовых проницаемостей в диапазоне, описывающем начальный этап разработки залежей.The disadvantages of this method are the drainage of the core during joint filtration, which, due to permeability hysteresis, leads to errors in determining the relative phase permeability (Drainage of the core when determining its relative phase permeability by the method of joint stationary filtration / M.G. Lozhkin. - Exposure Oil Gas, September 2016. - pp. 38-39.) and the impossibility of determining phase permeabilities in the range when the permeability for one of the fluids is close to zero, which leads to the impossibility of determining phase permeabilities in the range describing the initial stage of reservoir development.

Известен способ определения фазовых проницаемостей по данным метода вытеснения. (Эфрос Д.А. Моделирование линейного вытеснения нефти водой / Д.А. Эфрос, В.П. Оноприенко // Труды. ВНИИ).There is a known method for determining phase permeabilities using displacement method data. (Efros D.A. Modeling of linear displacement of oil by water / D.A. Efros, V.P. Onoprienko // Proceedings. VNII).

Недостатком данного способа является то, что, в лабораторных условиях, на конечных моделях, происходит резкое изменение насыщенности пористой среды, вследствие которого параметры фильтрации (перепад давления, насыщенность) трудно соотнести между собой, что приводит к искажениям результатов экспериментов. Достоверные измерения можно провести только вблизи точки остаточной насыщенности, что приводит к тому, что относительную фазовую проницаемость можно определить только для вытесняющего флюида. В случае, если система не проявляет гистерезиса насыщенности при изменении направления фильтрации, то рекомендуется провести второй процесс обратный первоначальному. (Например, провести после вытеснения нефти водой, вытеснение воды нефтью). Для низкопроницаемых пород данный подход неприменим, поскольку они обладают значительным гистерезисом проницаемости при перемене направления изменения насыщенности.The disadvantage of this method is that, in laboratory conditions, on final models, a sharp change in the saturation of the porous medium occurs, as a result of which the filtration parameters (pressure drop, saturation) are difficult to correlate with each other, which leads to distortions in the experimental results. Reliable measurements can only be made near the point of residual saturation, which leads to the fact that the relative phase permeability can only be determined for the displacing fluid. If the system does not exhibit saturation hysteresis when changing the direction of filtration, then it is recommended to carry out a second process, the opposite of the original one. (For example, after replacing oil with water, replace water with oil). For low-permeability rocks, this approach is not applicable, since they have a significant hysteresis of permeability when changing the direction of change in saturation.

Известен способ определения относительных фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при последовательной псевдостационарной фильтрации (Ложкин М.Г., Метод определения относительных фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при последовательной псевдостационарной фильтрации // Экспозиция Нефть Газ, ноябрь, 2015. - С. 22-24).There is a known method for determining relative phase permeabilities in laboratory conditions with sequential pseudostationary filtration (Lozhkin M.G., Method for determining relative phase permeabilities in laboratory conditions with sequential pseudostationary filtration // Exposition Oil Gas, November, 2015. - P. 22-24).

Недостатком данного способа является невозможность реализовать последовательную псевдостационарную фильтрацию на керне с низкой проницаемостью и высокой начальной водонасыщенностью. В связи с тем, что пористая среда, из-за высокой начальной водонасыщенности, имеет пониженную эффективную пористость, последовательная фильтрация, предлагаемая в методе, приводит к быстрому продвижению порции воды, закачанной в размере 0,2 порового объема. Это приводит к резким изменениям насыщенности, что, вместе с несовершенством измерительной аппаратуры (наличием упругости элементов устройств и среды), приводит ошибкам при измерениях.The disadvantage of this method is the inability to implement sequential pseudo-stationary filtration on core with low permeability and high initial water saturation. Due to the fact that the porous medium, due to the high initial water saturation, has a reduced effective porosity, the sequential filtration proposed in the method leads to the rapid movement of a portion of water injected in the amount of 0.2 pore volume. This leads to sudden changes in saturation, which, together with the imperfection of the measuring equipment (the presence of elasticity in the elements of the devices and the medium), leads to errors in measurements.

Известен способ определения относительных фазовых проницаемостей в пористой среде (патент РФ №2442133, опубликован 10.02.2012 Бюл. №4) который состоит из вытеснения вытесняющим агентом резидентного агента из образца пористой среды с торцовыми и боковой поверхностями и определения насыщенности пористой среды после достижения стационарного течения и вычисления относительной фазовой проницаемости. Из указанного способа явным образом следует, что измерения осуществляются после достижения стационарности течения. Поскольку для определения относительной фазовой проницаемости необходимо определить одновременно и насыщенность и проницаемость, то из указанного источника информации не следует основной признак заявленного изобретения «при изменяющейся насыщенности пористой среды, то есть при нестационарном режиме фильтрации. Также существенным отличием заявленного изобретения является условие пренебрежимо малой доли потока второго флюида, отвечающего за изменение насыщенности.There is a known method for determining relative phase permeabilities in a porous medium (RF patent No. 2442133, published 02/10/2012 Bulletin No. 4) which consists of displacing a resident agent from a sample of a porous medium with end and side surfaces by a displacing agent and determining the saturation of the porous medium after achieving a stationary flow and calculations of relative phase permeability. From this method it clearly follows that measurements are carried out after the flow has reached steady state. Since in order to determine the relative phase permeability it is necessary to determine both saturation and permeability simultaneously, the main feature of the claimed invention “with changing saturation of the porous medium, that is, with a non-stationary filtration mode” does not follow from the specified source of information. Also, a significant difference of the claimed invention is the condition of a negligible fraction of the flow of the second fluid responsible for the change in saturation.

Технической проблемой, решаемой при применении изобретения, является определение фазовых проницаемостей в области насыщенности, характеризующей начальный период разработки углеводородных залежей.The technical problem solved by applying the invention is the determination of phase permeabilities in the saturation region, which characterizes the initial period of development of hydrocarbon deposits.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в измерении относительных фазовых проницаемостей в пористой среде в диапазоне от начальной до критической насыщенности вытесняющим флюидом, который характеризует начальный этап разработки залежи, при нестационарном режиме фильтрации.The technical result of the proposed invention consists in measuring the relative phase permeabilities in a porous medium in the range from initial to critical saturation with the displacing fluid, which characterizes the initial stage of reservoir development, under non-stationary filtration mode.

На основе изложенной сущности способа определения относительных фазовых проницаемостей при совместной фильтрации резидентного и вытесняющего флюидов через поровое пространство пористой среды реализуется следующая последовательность действий, позволяющая получить указанный технический результат.Based on the stated essence of the method for determining relative phase permeabilities during joint filtration of resident and displacing fluids through the pore space of a porous medium, the following sequence of actions is implemented to obtain the specified technical result.

а) Формирование массива исходных данных о физической модели пласта в число которых входит:a) Formation of an array of initial data on the physical model of the reservoir, which includes:

- пластовое давление;- reservoir pressure;

- горное давление;- rock pressure;

- температура пласта;- formation temperature;

- динамическая вязкость флюидов;- dynamic viscosity of fluids;

- остаточная водонасыщенность образцов;- residual water saturation of samples;

- длина измерительного участка модели пласта;- length of the measuring section of the reservoir model;

- площадь поперечного сечения образцов;- cross-sectional area of the samples;

- поровый объем образцов.- pore volume of samples.

б) Организация движения через физическую модель пласта (фиг. 1) со 100% насыщенностью вытесняющим флюидом потока вытесняющего флюида с заданным объемным расходом при измерении перепада давления (ΔР, фиг. 1), для расчета фазовой проницаемости по формуле 1, характеризующую проницаемость пласта по вытесняющему флюиду.b) Organization of movement through the physical model of the formation (Fig. 1) with 100% saturation of the displacing fluid of the displacing fluid flow with a given volumetric flow rate when measuring the pressure drop (ΔP, Fig. 1), to calculate the phase permeability according to formula 1, characterizing the permeability of the formation according to displacing fluid.

в) Создание остаточной водонасыщенности известными способами (капиллярная вытяжка, центрифугирование) не относящимися к сущности изобретения.c) Creation of residual water saturation by known methods (capillary extraction, centrifugation) not related to the essence of the invention.

г) Организация движения через физическую модель пласта (фиг. 1) с остаточной водонасыщенностью потока резидентного флюида с заданным объемным расходом при измерении перепада давления (ΔР, фиг. 1), для расчета фазовой проницаемости по формуле 1, характеризующую проницаемость пласта по резидентному флюиду.d) Organization of movement through the physical model of the reservoir (Fig. 1) with the residual water saturation of the resident fluid flow with a given volumetric flow rate when measuring the pressure drop (ΔP, Fig. 1), to calculate the phase permeability according to formula 1, characterizing the permeability of the reservoir for the resident fluid.

д) Организация движения через физическую модель пласта (фиг. 1) смеси резидентного (измерительного) и вытесняющего (технологического) флюидов при доле вытесняющего флюида в смеси, позволяющей при расчете фазовой проницаемости пренебречь изменением расхода резидентного флюида, вследствие изменения насыщения керна вытесняющим флюидом. Окончание фильтрации производят после достижения максимально возможной насыщенности вытесняющим флюидом, при текущей доле вытесняющего флюида в потоке. Непосредственно с начала фильтрации смеси флюидов проводят следующие измерения:e) Organization of the movement through the physical model of the formation (Fig. 1) of a mixture of resident (measuring) and displacing (process) fluids with a proportion of the displacing fluid in the mixture, which allows, when calculating the phase permeability, to neglect the change in the flow rate of the resident fluid due to changes in the saturation of the core with the displacing fluid. Filtration is completed after reaching the maximum possible saturation with the displacing fluid, at the current proportion of the displacing fluid in the flow. Immediately from the beginning of filtration of the fluid mixture, the following measurements are carried out:

- перепада давления (ΔР, фиг. 1), для расчета фазовых проницаемостей по формуле 1, характеризующих проницаемость пласта по резидентному флюиду, при росте насыщенности вытесняющим флюидом;- pressure drop (ΔР, Fig. 1), for calculating phase permeabilities according to formula 1, characterizing the permeability of the formation to resident fluid, with increasing saturation with the displacing fluid;

- насыщенности модели пласта, любым из известных методов.- saturation of the reservoir model, by any of the known methods.

е) Организация движения через физическую модель пласта (фиг. 1) смеси резидентного (технологического) и вытесняющего (измерительного) флюидов с долей резидентного агента в потоке, обеспечивающей ограничение потока резидентного флюида позволяющей при расчете фазовой проницаемости пренебречь изменением расхода вытесняющего флюида, вследствие изменения насыщения керна при измерениях на следующем режиме. Непосредственно с начала фильтрации смеси флюидов проводят следующие измерения:f) Organization of the movement through the physical model of the reservoir (Fig. 1) of a mixture of resident (process) and displacing (measuring) fluids with the share of the resident agent in the flow, ensuring limitation of the flow of the resident fluid, allowing, when calculating the phase permeability, to neglect the change in the flow rate of the displacing fluid due to changes in saturation core when measuring in the following mode. Immediately from the beginning of filtration of the fluid mixture, the following measurements are carried out:

- перепада давления (ΔР, фиг. 1), для расчета фазовых проницаемостей по формуле 1, характеризующих проницаемость пласта по резидентному флюиду, при росте насыщенности вытесняющим флюидом;- pressure drop (ΔР, Fig. 1), for calculating phase permeabilities according to formula 1, characterizing the permeability of the formation to resident fluid, with increasing saturation with the displacing fluid;

- насыщенности модели пласта, любым из известных методов.- saturation of the reservoir model, by any of the known methods.

ж) Организация прокачки воды при заданном расходе, в объеме 10 поровых объемов модели пласта, с измерением проницаемости и соответствующей насыщенности по воде, после достижения стационарности потока.g) Organization of water pumping at a given flow rate, in a volume of 10 pore volumes of the reservoir model, with measurement of permeability and corresponding water saturation, after achieving steady flow.

Пример способа измерения относительных фазовых проницаемостей на терригенном керне пористостью 0,273 д.ед и проницаемостью 32,45*10-3 мкм2 (пункт «а») представлен ниже. Константы модели пласта: L=8*10-2 м; F=7,25*10-4 м2. Константы флюидов: вязкость газа - μг=0,0215 мПа*с; вязкость воды - μв=0573 мПа*с.An example of a method for measuring relative phase permeabilities on a terrigenous core with a porosity of 0.273 units and a permeability of 32.45 * 10 -3 μm 2 (point “a”) is presented below. Reservoir model constants: L=8*10 -2 m; F=7.25*10 -4 m2 . Fluid constants: gas viscosity - μ g =0.0215 mPa*s; water viscosity - μ in =0573 mPa*s.

Для примера осуществления способы на фигуре 1 приведен базовый элемент устройства измерения относительных фазовых проницаемостей. Этот базовый элемент является сокращенным представлением известных устройств, в том числе описанных в ОСТ 39-235-89, упомянутый выше на стр. 4. На фиг. 1 использованы следующие сокращения:For an example of implementing the methods, Figure 1 shows the basic element of a device for measuring relative phase permeabilities. This basic element is an abbreviated representation of known devices, including those described in OST 39-235-89, mentioned above on page 4. In FIG. 1 the following abbreviations are used:

ДМ - дифференциальный манометр,DM - differential pressure gauge,

R - измеритель электрического сопротивления керна;R - core electrical resistance meter;

МП - модель пласта;MP - reservoir model;

КД - кернодержатель, обеспечивающий пластовое давление, 1 - длина измерительного участка модели пласта, ЭИ - электрические изоляторы, ТСВ - термостат суховоздушный,KD - core holder providing formation pressure, 1 - length of the measuring section of the formation model, EI - electrical insulators, TSV - dry air thermostat,

ССФ - система сбора флюидов с поддержанием порового давления, НС1, НС2 - насосные станции для флюида 1 и флюида 2 соответственно.SSF is a fluid collection system with maintaining pore pressure, NS1, NS2 are pumping stations for fluid 1 and fluid 2, respectively.

Вначале через модель пласта со 100% водонасыщенностью прокачивали воду, для получения фазовой проницаемости по воде, при 100% водонасыщенности (пункт «б»). Также было получено электрическое сопротивление модели пласта со 100% водонасыщенностью для определения водонасыщенности путем построения ее зависимости от электрического сопротивления. Полученное электрическое сопротивление составило 90 Ом. Проницаемость по воде составила 10,7*10-3 мкм2 или 0,599 д.ед. относительно базовой проницаемости (17,92*10-3 мкм2). Затем создавалась остаточная водонасыщенность (пункт «в»), после чего прокачивали газ, согласно пункту «г» для определения фазовой проницаемости по газу при остаточной водонасыщенности проницаемость по газу составила 17,92*10-3 мкм2, а водонасыщенность была равной 0,292 д.ед, для которой электрическое сопротивление составило 1016 Ом. По полученным значениям электрического сопротивления был получен параметр насыщения (n=1,97) согласно которому были получены водонасыщенности на последующих режимах исследования проницаемости модели пласта, по формуле 3, где Rизм - измеренное значение электрического сопротивления модели пласта, а R100% - электрическое сопротивление при 100% водонасыщенности.First, water was pumped through a reservoir model with 100% water saturation to obtain phase permeability for water at 100% water saturation (point “b”). The electrical resistivity of a reservoir model with 100% water saturation was also obtained to determine water saturation by plotting its dependence on electrical resistivity. The resulting electrical resistance was 90 Ohms. Water permeability was 10.7 * 10 -3 µm 2 or 0.599 units. relative to the basic permeability (17.92*10 -3 µm 2 ). Then residual water saturation was created (point “c”), after which gas was pumped according to point “d” to determine the phase permeability for gas at residual water saturation, the permeability for gas was 17.92 * 10 -3 μm 2 , and the water saturation was equal to 0.292 d .unit, for which the electrical resistance was 1016 Ohms. Based on the obtained values of electrical resistance, a saturation parameter was obtained (n = 1.97) according to which water saturations were obtained in subsequent modes of studying the permeability of the reservoir model, according to formula 3, where R meas is the measured value of the electrical resistance of the reservoir model, and R 100% is the electrical resistance at 100% water saturation.

Согласно пункту «д» следующим режимом было определение фазовой проницаемости по газу при совместной фильтрации с водой. Для этого прокачивали смесь газа и воды с долей воды в потоке равной 2% и регистрировали перепад давления и электрическое сопротивление на протяжении всего режима для расчета фазовых проницаемостей и насыщенности модели пласта. Диапазон исследований проницаемости модели пласта составил от 0,294 до 0,574 д.ед водонасыщенности. Затем производили совместную фильтрацию воды и газа, с долей газа в потоке в 2% (согласно пункту «е»), при регистрации перепада давления и электрического сопротивления. Диапазон исследований модели пласта составил от 0,685 до 0,760 д.ед. После чего газ вытесняли прокачкой воды (пункт «ж»), в объеме 10 поровых объемов модели пласта, после достижения стационарного потока регистрировали перепад давления и проницаемость модели пласта по воде. Относительная фазовая проницаемость модели пласта составила 0,121 д.ед. при насыщенности 0,76 д.ед. На этом исследование проницаемости было завершено.According to point “d”, the next mode was to determine the phase permeability of gas during joint filtration with water. To do this, a mixture of gas and water was pumped with a water fraction in the flow equal to 2% and the pressure drop and electrical resistance were recorded throughout the entire regime to calculate the phase permeabilities and saturation of the reservoir model. The range of studies of the permeability of the reservoir model was from 0.294 to 0.574 units of water saturation. Then, joint filtration of water and gas was carried out, with a gas share in the flow of 2% (according to point “e”), while recording the pressure drop and electrical resistance. The range of reservoir model studies was from 0.685 to 0.760 units. After that, the gas was displaced by pumping water (point “g”), in a volume of 10 pore volumes of the reservoir model; after reaching a steady flow, the pressure drop and water permeability of the reservoir model were recorded. The relative phase permeability of the reservoir model was 0.121 units. at saturation 0.76 units. This completed the permeability study.

Результаты определения насыщенности и относительной фазовой проницаемости представлены в таблице 1.The results of determining saturation and relative phase permeability are presented in Table 1.

Расшифровка обозначений:Explanation of symbols:

Qг - объемный расход газа, 10-3 см3/с;Q g - volumetric gas flow rate, 10 -3 cm 3 /s;

Qв - объемный расход воды, 10-3 см3/с;Q in - volumetric flow rate of water, 10 -3 cm 3 /s;

*АР - перепад давления, бар;*AP - pressure drop, bar;

Кв пр - фазовая проницаемость по воде, 10-3 мкм2;K in pr - phase permeability to water, 10 -3 µm 2 ;

Кг пр - фазовая проницаемость по газу, 10-3 мкм2;K g pr - phase permeability to gas, 10 -3 µm 2 ;

R - электрическое сопротивление модели пласта, Ом;R - electrical resistance of the reservoir model, Ohm;

krw - относительная фазовая проницаемость по воде, доли единицы;k rw - relative phase permeability to water, fractions of unity;

krg - относительная фазовая проницаемость по газу, доли единицы;k rg - relative phase permeability for gas, fractions of unity;

Sw - насыщенность модели пласта по воде, доли единицы.S w - water saturation of the reservoir model, fractions of unity.

Claims (1)

Способ определения относительных фазовых проницаемостей в пористой среде, включающий лабораторное исследование фильтрации жидкостей в образцах пористой среды, при воспроизведении естественных физико-химических характеристик системы порода - пластовые флюиды, при поддержании значений давления и температуры соответствующим пластовым, при использовании пластовых флюидов или их моделей, при измерении относительных фазовых проницаемостей в процессе фильтрации двухфазного потока флюидов с заданным соотношением фаз, отличающийся тем, что измерения относительных фазовых проницаемостей в процессе фильтрации двухфазного потока проводят при изменяющейся насыщенности пористой среды, до достижения стационарности потоков, то есть при нестационарном режиме фильтрации.A method for determining relative phase permeabilities in a porous medium, including a laboratory study of the filtration of liquids in samples of a porous medium, while reproducing the natural physicochemical characteristics of the rock - formation fluids system, while maintaining pressure and temperature values corresponding to those of the formation, when using formation fluids or their models, when measuring relative phase permeabilities in the process of filtration of a two-phase fluid flow with a given phase ratio, characterized in that measurements of relative phase permeabilities in the process of filtration of a two-phase flow are carried out with changing saturation of the porous medium, until the flows become stationary, that is, with a non-stationary filtration mode.
RU2023105258A 2023-03-07 Method for measuring relative phase permeabilities in a porous medium RU2806536C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2806536C1 true RU2806536C1 (en) 2023-11-01

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2006702A2 (en) * 2007-06-08 2008-12-24 University of New Brunswick Methods suitable for measuring capillary pressure and relative permeability curves of porous rocks
RU2442133C1 (en) * 2010-12-09 2012-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" Method for identifying relative permeability of porous medium
RU2445604C1 (en) * 2010-12-10 2012-03-20 Учреждение Российской академии наук Институт проблем нефти и газа РАН Method for accurate determination of displacement factor and relative permeability

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2006702A2 (en) * 2007-06-08 2008-12-24 University of New Brunswick Methods suitable for measuring capillary pressure and relative permeability curves of porous rocks
RU2442133C1 (en) * 2010-12-09 2012-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" Method for identifying relative permeability of porous medium
RU2445604C1 (en) * 2010-12-10 2012-03-20 Учреждение Российской академии наук Институт проблем нефти и газа РАН Method for accurate determination of displacement factor and relative permeability

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ОСТ 39-235-89 "НЕФТЬ. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОВЫХ ПРОНИЦАЕМОСТЕЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ ПРИ СОВМЕСТНОЙ СТАЦИОНАРНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ", 1989. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Geffen et al. Experimental investigation of factors affecting laboratory relative permeability measurements
Longeron et al. Effect of overburden pressure and the nature and microscopic distribution of fluids on electrical properties of rock samples
CN110598167B (en) Processing method of oil-water relative permeability experimental data of low-permeability reservoir
Baker Effects of dispersion and dead-end pore volume in miscible flooding
Maini et al. Effects of temperature on heavy oil-water relative permeability of sand
US7779672B2 (en) Method and device for measuring the minimum miscibility pressure of two phases
US20090126462A1 (en) Method and device for evaluating flow parameters and electric parameters of porous medium
CN109339774B (en) Boundary layer-based nonlinear seepage numerical simulation method for low-permeability deformation medium
CN104237099A (en) Device and method for determining radial permeability of compact rock core
Jennings et al. Simultaneous determination of capillary pressure and relative permeability by automatic history matching
Li et al. Measurement and revised interpretation of gas flow behavior in tight reservoir cores
US4926128A (en) Method for utilizing measured resistivities of porous rock under differing fluid saturations to identify fluid distribution equilibrium
Kalla et al. Factors that affect gas-condensate relative permeability
CN112129682A (en) Low-permeability reservoir displacement medium optimization method based on boundary layer dynamic change
CN113825996A (en) Method and system for determining core permeability in pulse attenuation experiments
KR101800796B1 (en) Measuring apparatus for permeability of sedimentary cover rock and the method thereof
RU2806536C1 (en) Method for measuring relative phase permeabilities in a porous medium
CN111208048A (en) Jamin effect dynamic change quantitative characterization method based on phase permeation test
CN112147050A (en) Method and device for measuring permeability of oil and gas reservoir rock dynamic liquid
CN113433050B (en) High-temperature high-pressure gas-water-liquid sulfur three-phase permeability testing device and method
RU2535527C1 (en) Method of determining quantitative composition of multi-component medium (versions)
CN112014288B (en) Gas drive water permeability evaluation method, device and system
Hu et al. A new correction method for oil–water relative permeability curve on the basis of resistivity and water saturation relationship
CN108717036B (en) Experimental evaluation method for dynamic phase-permeation curve in oil reservoir water injection process
Fatt A Demonstration of The Effect of" Dead-End" Volume On Pressure Transients In Porous Media