一种各向异性气藏平面径向流的压力动态测试方法

摘要

本发明公开一种各向异性气藏平面径向流的压力动态测试方法，包括以下步骤：取标准柱塞状岩样；测量岩样的孔隙度、渗透率、质量和孔隙体积；将岩样按照物性从高到低分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类；分别组成Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯，并对Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯并进行饱和；分别对饱和的长岩芯进行进行压力动态测试实验；根据测得的数据计算压力排采程度。本发明考虑了在一定含水饱和度和采气流量下储层各向异性特性对平面径向流压力动态的影响，能更好的模拟各向异性气藏平面径向流的渗流特征，对有效揭示气体在各向异性介质中的渗流规律有重要的意义和研究价值。

说明书

技术领域

本发明涉及天然气开发领域，具体涉及一种各向异性气藏平面径向流的压力动态测试方法。

背景技术

地下天然气资源在世界分布范围广、储量大，目前国内外都很重视天然气的勘探与开发。发现的许多气藏都具有一定程度的各向异性性质，尤其是低渗、致密气藏具有强的各向异性特性。研究气藏各向异性对气体渗流的影响，能深化气藏渗流特性认识，为气井合理配产提供指导，为气藏合理高效奠定基础。

目前，国内外对各向异性气藏平面径向流的压力动态测试的研究还较少，研究方法主要采用数值模拟，实验的研究还很少。数值模拟方法在模型的建立过程中，进行了一些假设使得不能很好的模拟地层的真实情况，模型在求解过程中由于求解方法的选取不同导致解的结果存在差异性，从而降低了模拟的可靠度。目前的实验研究选用单岩芯进行实验，不能模拟地层的径向流动以及气藏的各向异性。

发明内容

为克服现有方法的不足，本发明提供了一种各向异性气藏平面径向流的压力动态测试方法，该方法选取典型气藏的岩芯组合为长岩样进行实验来测试压力排采程度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种各向异性气藏平面径向流的压力动态测试方法，包括以下步骤：

步骤S10、在心柱的水平方向上钻取标准柱塞状岩样，并对岩样进行烘干、冷却处理；

步骤S20、测量岩样的孔隙度、渗透率、质量和孔隙体积；

步骤S30、根据上述测得的孔隙度、渗透率，将岩样按照物性从高到低分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类；

其中Ⅰ类(高渗)：孔隙度＞0.35，渗透率＞10mD，Ⅱ类(中渗)：0.2＜孔隙度＜0.35，1mD＜渗透率＜10mD，Ⅲ类(低渗)：0.1＜孔隙度＜0.2，0.1mD＜渗透率＜1mD，Ⅳ类(致密)：孔隙度＜0.1，渗透率＜0.1mD；

步骤S40、分别选取Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类5块标准岩样组成Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯，并对Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯进行饱和；

步骤S50、将饱和的Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯分别放入Ⅰ类长岩芯夹持器、Ⅱ类长岩芯夹持器、Ⅲ类长岩芯夹持器、Ⅳ类长岩芯夹持器内，Ⅰ类长岩芯夹持器下端通过第一降压阀与M1质量流量计连接，Ⅰ类长岩芯夹持器上均布有三个压力传感器，Ⅰ类长岩芯夹持器上下两端通过F1阀门相通，

Ⅱ类长岩芯夹持器左端通过第二降压阀与M2质量流量计连接，Ⅱ类长岩芯夹持器上均布有三个压力传感器，Ⅱ类长岩芯夹持器左右两端通过F2阀门相通，

Ⅲ类长岩芯夹持器上端通过第三降压阀与M3质量流量计连接，Ⅲ类长岩芯夹持器上均布有三个压力传感器，Ⅲ类长岩芯夹持器上下两端通过F3阀门相通，

Ⅳ类长岩芯夹持器右端通过第四降压阀与M4质量流量计连接，Ⅳ类长岩芯夹持器上均布有三个压力传感器，Ⅳ类长岩芯夹持器左右两端通过F4阀门相通，

Ⅰ类长岩芯夹持器上端、Ⅱ类长岩芯夹持器右端、Ⅲ类长岩芯夹持器下端、Ⅳ类长岩芯夹持器左端均通过F5阀门与气体增压机连接，Ⅰ类长岩芯夹持器、Ⅱ类长岩芯夹持器、Ⅲ类长岩芯夹持器、Ⅳ类长岩芯夹持器均布在一个平面上，所有压力传感器均与数据采集器连接；

步骤S60、利用步骤S50的装置对饱和的Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯进行压力动态测试实验；

步骤S70、从数据采集器上记录下步骤S60中实验开始到结束时各个压力传感器的读数，并且这些读数进行整理；

步骤S80、根据上述得到的数据绘制压力动态测试曲线，并计算出实验开始时Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯上各个测压点的初始平均压力和实验结束时各个测压点的结束平均压力

步骤S90、分析压力动态特征，并根据上述得到的初始平均压力和结束平均压力计算压力排采程度，计算公式如下；

$>R=(1-\frac{{\bar{p}}_{1a}+{\bar{p}}_{2a}+{\bar{p}}_{3a}+{\bar{p}}_{4a}}{{\bar{p}}_{1i}+{\bar{p}}_{2i}+{\bar{p}}_{3i}+{\bar{p}}_{4i}})\times 100\%$>

式中：R—压力排采程度，无因次；

—实验开始时各岩样上测压点的初始平均压力，MPa；

—实验结束时各岩样上测压点的结束平均压力，MPa。

进一步的是，所述步骤S60的具体操作为：

步骤S601、分别对Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯加围压；

步骤S602、打开压力传感器电源、数据采集器、F1阀门、F2阀门、F3阀门、F4阀门、F5阀门，将第一降压阀、第二降压阀、第三降压阀、第四降压阀的输出压力调节到0.2～0.4MPa，将M1质量流量计、M2质量流量计、M3质量流量计、M4质量流量计调节到预定输出流量并关闭流量输出；

步骤S603、打开气体增压机为Ⅰ类长岩芯夹持器、Ⅱ类长岩芯夹持器、Ⅲ类长岩芯夹持器、Ⅳ类长岩芯夹持器内同时增压，待各个压力传感器上压力达到指定压力后，关闭气体增压机、F5阀门，等待Ⅰ类长岩芯夹持器、Ⅱ类长岩芯夹持器、Ⅲ类长岩芯夹持器、Ⅳ类长岩芯夹持器内的压力平稳；

其中指定压力为原始地层压力；

步骤S604、待压力平稳后，关闭F1阀门、F2阀门、F3阀门、F4阀门，打开M1质量流量计、M2质量流量计、M3质量流量计、M4质量流量计的流量输出开关，开始恒速采气；

步骤605、当数据采集器中显示Ⅰ类长岩芯夹持器最下端、Ⅱ类长岩芯夹持器最左端、Ⅲ类长岩芯夹持器最上端、Ⅳ类长岩芯夹持器最右端压力传感器的压力低于1MPa时，关闭数据采集器并结束实验。

进一步的是，所述步骤S40中通过自吸增重法进行饱和，所述饱和的饱和度为25％、35％、55％；

其中水的重量从下式计算得到:(湿重﹣干重)/水的密度/孔隙体积＝含水饱和度；

进一步的是，所述预定输出流量和采气流量为5mL/min、15mL/min、25mL/min。

本发明的有益效果：本发明考虑了在一定含水饱和度和采气流量下储层各向异性特性对平面径向流压力动态的影响，能更好的模拟各向异性气藏平面径向流的渗流特征，对有效揭示气体在各向异性介质中的渗流规律有重要的意义和研究价值。

附图说明

图1是本发明步骤S50中装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明做进一步详细的说明。

本发明的一种各向异性气藏平面径向流的压力动态测试方法，包括以下步骤：

步骤S10、在心柱的水平方向上钻取标准柱塞状岩样，并对岩样进行烘干、冷却处理；其中岩样端面还需进行切磨处理，可使得岩样端面更平整，从而使得实验结果更准确，并且标准岩样的直径为2.5厘米、长度为5厘米；

步骤S20、测量岩样的孔隙度、渗透率、质量和孔隙体积；其中还需用游标卡尺测量岩样的长度和直径，确保每个岩样都是标准岩样，用电子天平称量岩样的质量，计算出岩样的重量，用高温高压岩心多参数仪测量岩样孔隙度和渗透率；

步骤S30、根据上述测得的孔隙度、渗透率，将岩样按照物性从高到低分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类；

其中Ⅰ类(高渗)：孔隙度＞0.35，渗透率＞10mD，Ⅱ类(中渗)：0.2＜孔隙度＜0.35，1mD＜渗透率＜10mD，Ⅲ类(低渗)：0.1＜孔隙度＜0.2，0.1mD＜渗透率＜1mD，Ⅳ类(致密)：孔隙度＜0.1，渗透率＜0.1mD；

步骤S40、分别选取Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类5块标准岩样组成Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯，并对Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯进行饱和；

步骤S50、将饱和的Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯分别放入Ⅰ类长岩芯夹持器、Ⅱ类长岩芯夹持器、Ⅲ类长岩芯夹持器、Ⅳ类长岩芯夹持器内，Ⅰ类长岩芯夹持器下端通过第一降压阀与M1质量流量计连接，Ⅰ类长岩芯夹持器上均布有三个压力传感器，Ⅰ类长岩芯夹持器上下两端通过F1阀门相通，

Ⅱ类长岩芯夹持器左端通过第二降压阀与M2质量流量计连接，Ⅱ类长岩芯夹持器上均布有三个压力传感器，Ⅱ类长岩芯夹持器左右两端通过F2阀门相通，

Ⅲ类长岩芯夹持器上端通过第三降压阀与M3质量流量计连接，Ⅲ类长岩芯夹持器上均布有三个压力传感器，Ⅲ类长岩芯夹持器上下两端通过F3阀门相通，

Ⅳ类长岩芯夹持器右端通过第四降压阀与M4质量流量计连接，Ⅳ类长岩芯夹持器上均布有三个压力传感器，Ⅳ类长岩芯夹持器左右两端通过F4阀门相通，

Ⅰ类长岩芯夹持器上端、Ⅱ类长岩芯夹持器右端、Ⅲ类长岩芯夹持器下端、Ⅳ类长岩芯夹持器左端均通过F5阀门与气体增压机连接，Ⅰ类长岩芯夹持器、Ⅱ类长岩芯夹持器、Ⅲ类长岩芯夹持器、Ⅳ类长岩芯夹持器均布在一个平面上，所有压力传感器均与数据采集器连接；上述装置如图1所示，

步骤S60、利用步骤S50的装置对饱和的Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯进行压力动态测试实验；

其中上述装置即是将Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯分别放入带三个压力传感器的Ⅰ类长岩芯夹持器、Ⅱ类长岩芯夹持器、Ⅲ类长岩芯夹持器、Ⅳ类长岩芯夹持器内，开展各向异性渗流介质的平面径向流压力动态测试，通过监测四种组和岩样上三个测压点(为压力传感器所在点)的压力，来测试各向异性特征对平面径向流的压力动态；

步骤S70、从数据采集器上记录下步骤S60中实验开始到结束时各个压力传感器的读数，并且这些读数进行整理；

步骤S80、根据上述得到的数据绘制压力动态测试曲线，并计算出实验开始时Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯上各个测压点的初始平均压力和实验结束时各个测压点的结束平均压力

步骤S90、分析压力动态特征，并根据上述得到的初始平均压力和结束平均压力计算压力排采程度，计算公式如下；

$>R=(1-\frac{{\bar{p}}_{1a}+{\bar{p}}_{2a}+{\bar{p}}_{3a}+{\bar{p}}_{4a}}{{\bar{p}}_{1i}+{\bar{p}}_{2i}+{\bar{p}}_{3i}+{\bar{p}}_{4i}})\times 100\%$>

式中：R—压力排采程度，无因次；

—实验开始时各岩样上测压点的初始平均压力，MPa；

—实验结束时各岩样上测压点的结束平均压力，MPa。

上述步骤S40中对类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯进行饱和，可以进行不同的饱和度饱和，步骤S60中可以用不同的采气流量对不同饱和度的饱和类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯进行实验；从而得到不同物性、含水饱和度、采气流量下的多组压力排采程度；本发明考虑了在一定含水饱和度和采气流量下储层各向异性特性对平面径向流压力动态的影响，能更好的模拟各向异性气藏平面径向流的渗流特征，对有效揭示气体在各向异性介质中的渗流规律有重要的意义和研究价值。

其中步骤S60的具体操作是:步骤S601、分别对Ⅰ类长岩芯、Ⅱ类长岩芯、Ⅲ类长岩芯、Ⅳ类长岩芯加围压；步骤S602、打开压力传感器电源、数据采集器、F1阀门、F2阀门、F3阀门、F4阀门、F5阀门，将第一降压阀、第二降压阀、第三降压阀、第四降压阀的输出压力调节到0.2～0.4MPa，将M1质量流量计、M2质量流量计、M3质量流量计、M4质量流量计调节到预定输出流量并关闭流量输出，其中预定输出流量为需要设定的采集流量；步骤S603、打开气体增压机为Ⅰ类长岩芯夹持器、Ⅱ类长岩芯夹持器、Ⅲ类长岩芯夹持器、Ⅳ类长岩芯夹持器内同时增压(即是加入天然气)，待各个压力传感器上压力达到指定压力后，关闭气体增压机、F5阀门，等待Ⅰ类长岩芯夹持器、Ⅱ类长岩芯夹持器、Ⅲ类长岩芯夹持器、Ⅳ类长岩芯夹持器内的压力平稳；其中指定压力为原始地层压力；步骤S604、待压力平稳后，关闭F1阀门、F2阀门、F3阀门、F4阀门，打开M1质量流量计、M2质量流量计、M3质量流量计、M4质量流量计的流量输出开关，开始恒速采气，其中采气速度为上述预定输出流量；步骤605、当数据采集器中显示Ⅰ类长岩芯夹持器最下端、Ⅱ类长岩芯夹持器最左端、Ⅲ类长岩芯夹持器最上端、Ⅳ类长岩芯夹持器最右端压力传感器的压力低于1MPa时，关闭数据采集器并结束实验。

其中饱和度可以为多个数值，优选的实施方式是，所述步骤S40中通过自吸增重法进行饱和，所述饱和的饱和度为25％、35％、55％；可利用三个饱和度计算出压力排采程度度，并用得到的压力排采程度研究含水饱和度的影响，其中水的重量从下式计算得到:(湿重﹣干重)/水的密度/孔隙体积＝含水饱和度。

所述预定输出流量和采气流量可以为多种选择，其中优选的实施方式是，所述预定输出流量和采气流量为5mL/min、15mL/min、25mL/min。