一種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及非常規(guī)油氣儲層保護(hù)技術(shù)，具體的說，是涉及一種評價(jià)工作液對致密 儲層損害程度的裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 非常規(guī)油氣主要包括頁巖油氣、煤層氣、致密砂巖氣等資源。其中，我國致密砂巖 氣進(jìn)入大規(guī)模開發(fā)階段，產(chǎn)量已經(jīng)占全國天然氣總產(chǎn)量的三分之一；煤層氣的開發(fā)規(guī)模也 逐年增加。
[0003] 非常規(guī)儲層具有低孔低滲、黏土礦物含量高等特點(diǎn)，儲層極易受到鉆井液、完井 液、固井液及壓裂液等工作液的損害，且損害一旦形成將不同程度地影響氣井產(chǎn)能，因此儲 層保護(hù)是致密儲層開發(fā)的重要方面之一，一般通過采用低傷害鉆完、井液及壓裂液等以降 低儲層開發(fā)及改造過程的儲層損害。因此，評價(jià)工作液對致密儲層的損害程度是表征其儲 層保護(hù)性能的主要技術(shù)指標(biāo)。
[0004] 目前，國內(nèi)非常規(guī)儲層損害評價(jià)仍然采用常規(guī)儲層評價(jià)技術(shù)，常規(guī)儲層損害評價(jià) 主要采用中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SY/T 6540-2002鉆井液完井液損害油層 室內(nèi)評價(jià)方法）對工作液進(jìn)行儲層損害評價(jià)實(shí)驗(yàn)，即達(dá)西公式法，而非常規(guī)儲層滲透率一 般都低于1Χ1〇_ 3μπι2,采用該方法時(shí)會存在以下問題：一是液體在低滲介質(zhì)中的滲流已經(jīng) 不滿足達(dá)西流動特征，達(dá)西公式不再適合巖樣滲透率的計(jì)算。二是當(dāng)巖樣滲透率很低時(shí)， 需要很高的驅(qū)替壓差和很長的流速穩(wěn)定時(shí)間。以滲透率為〇. IXKT3Um2巖樣為例，在直徑 2. 54厘米、長度5厘米、流量1毫升/分鐘、驅(qū)替介質(zhì)為水條件下，驅(qū)替壓差超過16MPa，流 速基本穩(wěn)定時(shí)間需5小時(shí)以上。
[0005] 為了解決低滲致密儲層巖心的滲透率測試難題，國外開發(fā)了非穩(wěn)態(tài)滲透率測試方 法，如流動介質(zhì)為氣體的氣體脈沖法，目前該技術(shù)國內(nèi)已經(jīng)引進(jìn)；但是為了評價(jià)入井流體對 儲層的損害程度，一般需要評價(jià)流動介質(zhì)為液體（如地層水）的滲透率損害率，氣體脈沖法 無法滿足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的是目前還沒有可靠有效的致密儲層損害評價(jià)方法的技術(shù)問題，提 供了一種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的裝置與方法，能夠滿足工作液對致密儲層損害 程度的評價(jià)要求，可達(dá)到操作簡單、數(shù)據(jù)可靠的目的。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的裝置，該裝置包括上游標(biāo)準(zhǔn)室、下游標(biāo)準(zhǔn) 室、巖心夾持器、圍壓泵、針型閥、真空泵、平流泵、工作液中間容器、地層水中間容器、差壓 計(jì)、圍壓表；
[0009] 所述巖心夾持器的進(jìn)口與所述上游標(biāo)準(zhǔn)室連接，所述巖心夾持器的出口與所述下 游標(biāo)準(zhǔn)室連接；所述差壓計(jì)連接在所述巖心夾持器的進(jìn)口和出口之間；設(shè)置有所述圍壓表 的所述圍壓泵與所述巖心夾持器連接；所述針型閥分別與所述巖心夾持器的進(jìn)口和出口、 所述上游標(biāo)準(zhǔn)室、所述下游標(biāo)準(zhǔn)室連接，其中所述針型閥與所述下游標(biāo)準(zhǔn)室之間設(shè)置有附 加閥；所述平流泵分別與所述工作液中間容器的進(jìn)口和所述地層水中間容器的進(jìn)口連接， 所述工作液中間容器的出口與所述巖心夾持器的出口連接，所述地層水中間容器的出口分 別與所述巖心夾持器的進(jìn)口和出口、所述上游標(biāo)準(zhǔn)室、所述下游標(biāo)準(zhǔn)室連接，同時(shí)所述地層 水中間容器的出口與所述針型閥連接；所述真空泵分別與所述巖心夾持器的進(jìn)口和出口、 所述上游標(biāo)準(zhǔn)室、所述下游標(biāo)準(zhǔn)室連接。
[0010] 其中，所述巖心夾持器的進(jìn)口設(shè)置有巖心夾持器進(jìn)口控制閥，出口設(shè)置有巖心夾 持器出口控制閥。
[0011] 其中，所述圍壓泵的出口與所述巖心夾持器之間設(shè)置有圍壓泵控制閥。
[0012] 其中，所述工作液中間容器的出口設(shè)置有工作液中間容器控制閥。
[0013] 其中，所述地層水中間容器的出口設(shè)置有地層水中間容器控制閥。
[0014] 其中，所述真空泵的出口設(shè)置有真空泵控制閥。
[0015] 其中，所述巖心夾持器的進(jìn)口連接有工作液流出控制閥。
[0016] 其中，所述上游標(biāo)準(zhǔn)室和所述下游標(biāo)準(zhǔn)室均為容積可調(diào)的密閉容器。
[0017] 其中，所述差壓計(jì)的精度至少為千分之一。
[0018] 一種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的方法，其特征在于，該方法包括如下步 驟：
[0019] 步驟1，鉆取巖心，抽真空至少48小時(shí)，并飽和目標(biāo)地層的地層水；其中所述巖心 的直徑為2. 50cm，長度至少為其直徑的1倍；
[0020] 步驟2,將所述巖心放入所述巖心夾持器，施加12MPa的恒定圍壓；
[0021] 步驟3,將所述針型閥置于初始位置，抽真空至少30分鐘；
[0022] 步驟4,向所述上游標(biāo)準(zhǔn)室、所述下游標(biāo)準(zhǔn)室及所述巖心夾持器注入目標(biāo)地層的地 層水，使裝置的平衡壓力達(dá)到7. OMPa ;
[0023] 步驟5,推進(jìn)所述針型閥，在所述平衡壓力基礎(chǔ)上，為所述上游標(biāo)準(zhǔn)室增加附加壓 力，該附加壓力值為所述平衡壓力值的2% -4% ;
[0024] 步驟6,通過所述差壓計(jì)記錄所述巖心夾持器兩端的瞬時(shí)壓差隨時(shí)間的變化；
[0025] 步驟7,計(jì)算所述巖心污染前In [初始壓差/瞬時(shí)壓差]與時(shí)間的擬合直線的斜率 A1，按下式計(jì)算：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的裝置，其特征在于，該裝置包括上游標(biāo)準(zhǔn)室 (1)、下游標(biāo)準(zhǔn)室（2)、巖屯、夾持器（3)、圍壓累（7)、針型閥巧）、真空累（11)、平流累（13)、 工作液中間容器（14)、地層水中間容器（15)、差壓計(jì)（18)、圍壓表（19); 所述巖屯、夾持器（3)的進(jìn)口與所述上游標(biāo)準(zhǔn)室（1)連接，所述巖屯、夾持器（3)的出口 與所述下游標(biāo)準(zhǔn)室（2)連接；所述差壓計(jì)（18)連接在所述巖屯、夾持器（3)的進(jìn)口和出口之 間；設(shè)置有所述圍壓表（19)的所述圍壓累（7)與所述巖屯、夾持器（3)連接；所述針型閥巧） 分別與所述巖屯、夾持器（3)的進(jìn)口和出口、所述上游標(biāo)準(zhǔn)室（1)、所述下游標(biāo)準(zhǔn)室（2)連接， 其中所述針型閥（8)與所述下游標(biāo)準(zhǔn)室（2)之間設(shè)置有附加閥巧）；所述平流累（13)分別 與所述工作液中間容器（14)的進(jìn)口和所述地層水中間容器（15)的進(jìn)口連接，所述工作液 中間容器（14)的出口與所述巖屯、夾持器（3)的出口連接，所述地層水中間容器（15)的出 口分別與所述巖屯、夾持器（3)的進(jìn)口和出口、所述上游標(biāo)準(zhǔn)室（1)、所述下游標(biāo)準(zhǔn)室（2)連 接，同時(shí)所述地層水中間容器（15)的出口與所述針型閥（8)連接；所述真空累（11)分別與 所述巖屯、夾持器（3)的進(jìn)口和出口、所述上游標(biāo)準(zhǔn)室（1)、所述下游標(biāo)準(zhǔn)室（2)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的裝置，其特征在于， 所述巖屯、夾持器（3)的進(jìn)口設(shè)置有巖屯、夾持器進(jìn)口控制閥（4)，出口設(shè)置有巖屯、夾持器出 口控制閥巧）。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的裝置，其特征在于， 所述圍壓累（7)的出口與所述巖屯、夾持器（3)之間設(shè)置有圍壓累控制閥化）。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的裝置，其特征在于， 所述工作液中間容器（14)的出口設(shè)置有工作液中間容器控制閥（16)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的裝置，其特征在于， 所述地層水中間容器（15)的出口設(shè)置有地層水中間容器控制閥（17)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的裝置，其特征在于， 所述真空累（11)的出口設(shè)置有真空累控制閥（10)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的裝置，其特征在于， 所述巖屯、夾持器（3)的進(jìn)口連接有工作液流出控制閥（12)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的裝置，其特征在于， 所述上游標(biāo)準(zhǔn)室（1)和所述下游標(biāo)準(zhǔn)室（2)均為容積可調(diào)的密閉容器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的裝置，其特征在于， 所述差壓計(jì)（18)的精度至少為千分之一。
10. -種利用如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的裝置評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的 方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： 步驟1，鉆取巖屯、，抽真空至少48小時(shí)，并飽和目標(biāo)地層的地層水；其中所述巖屯、的直 徑為2. 50畑1，長度至少為其直徑的1倍； 步驟2,將所述巖屯、放入所述巖屯、夾持器（3)，施加12MI^a的恒定圍壓； 步驟3,將所述針型閥（8)置于初始位置，抽真空至少30分鐘； 步驟4,向所述上游標(biāo)準(zhǔn)室（1)、所述下游標(biāo)準(zhǔn)室（2)及所述巖屯、夾持器（3)注入目標(biāo) 地層的地層水，使裝置的平衡壓力達(dá)到7.OMPa; 步驟5,推進(jìn)所述針型閥巧），在所述平衡壓力基礎(chǔ)上，為所述上游標(biāo)準(zhǔn)室（1)增加附加 壓力，該附加壓力值為所述平衡壓力值的2% -4% ; 步驟6,通過所述差壓計(jì)（18)記錄所述巖屯、夾持器（3)兩端的瞬時(shí)壓差隨時(shí)間的變 化； 步驟7,計(jì)算所述巖屯、污染前In[初始壓差/瞬時(shí)壓差]與時(shí)間的擬合直線的斜率Ai， 按下式計(jì)算：
式中： Ai-所述巖屯、污染前In[初始壓差/瞬時(shí)壓差]與時(shí)間的擬合直線的斜率； APw-所述巖屯、污染前的初始壓差，MPa; APti-所述巖屯、污染前的瞬時(shí)壓差，MPa;ti-與所述巖屯、污染前的瞬時(shí)壓差對應(yīng)的時(shí)間，S; 步驟8,用所述平流累（13)反向驅(qū)替1~2倍所述巖屯、孔隙體積的工作液或用所述平 流累（13)反向恒壓3. 5MPa保持2小時(shí)，對所述巖屯、進(jìn)行污染； 步驟9,重復(fù)步驟3~6,計(jì)算所述巖屯、污染后In[初始壓差/瞬時(shí)壓差]與時(shí)間的擬 合直線的斜率A,，按下式計(jì)算：
式中： A,-所述巖屯、污染后In[初始壓差/瞬時(shí)壓差]與時(shí)間的擬合直線的斜率； A口。2-所述巖屯、污染后的初始壓差，MPa; APt2-所述巖屯、污染后的瞬時(shí)壓差，MPa;t2-與所述巖屯、污染后的瞬時(shí)壓差對應(yīng)的時(shí)間，S; 步驟10,計(jì)算工作液對所述巖屯、的損害率町，按下式計(jì)算：
式中： Dl-損害率，％ ; Ai-所述巖屯、污染前In[初始壓差/瞬時(shí)壓差]與時(shí)間的擬合直線的斜率； A2-所述巖屯、污染后In[初始壓差/瞬時(shí)壓差]與時(shí)間的擬合直線的斜率。
【專利摘要】本發(fā)明涉及非常規(guī)油氣儲層損害評價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種評價(jià)工作液對致密儲層損害程度的裝置與方法，包括上游標(biāo)準(zhǔn)室、下游標(biāo)準(zhǔn)室、巖心夾持器、圍壓泵、針型閥、真空泵、平流泵、工作液中間容器、地層水中間容器、差壓計(jì)、圍壓表等；利用液體脈沖的非穩(wěn)態(tài)方法，通過液體壓力脈沖衰減過程中壓差隨時(shí)間的變化參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了致密儲層巖心受工作液污染后的液體滲透率損害程度的評價(jià)，實(shí)驗(yàn)過程效率高，涉及的實(shí)驗(yàn)參數(shù)少，能夠代替目前低效的穩(wěn)態(tài)法測試液體滲透率損害率的方法，有助于非常規(guī)油氣藏的有效開發(fā)，具有一定的推廣前景。
【IPC分類】G01N15-08
【公開號】CN104792683
【申請?zhí)枴緾N201510189075
【發(fā)明人】史斌, 高波, 游利軍, 張曉磊, 康毅力, 蘇延輝, 江安
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月20日