高温高压条件下气藏反渗吸水锁伤害评价的实验测试方法

摘要

本发明公开了高温高压条件下气藏反渗吸水锁伤害评价的实验测试方法，利用水锁效应实验测量装置得以完成，该方法包括：（1）将岩心清洗、烘干后放入岩心夹持器中；（2）将岩心抽真空，升高驱替压力至地层压力Pf，向岩心中恒压注入地层水；（3）升高温度至地层温度T0；（4）向岩心中注入氮气，驱替至岩心出口端水计量仪的液面无变化，计算气相渗透率K1；（5）向岩心中注入地层水，直至岩心出口端不再出气；（6）进行岩心第二次气驱水，驱替至岩心出口端水计量仪的液面无变化，计算气相渗透率K2；（7）确定由于水锁伤害对气相渗透率的伤害程度。本发明符合气藏实际开发过程，为储层水锁伤害测定评价提供了合理的测试方法，具有广阔的市场前景。

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发技术领域油气藏开发过程中近井地带储层反渗吸水锁效应评价的实验测定方法。

背景技术

水锁效应是低渗气藏储层渗流中常见的一种伤害方式，由外部水进入岩心中占据气体流通通道从而阻断气体的连续性而导致的伤害。在气藏开发过程中，钻井液、固井液、射孔液、酸化压裂液等外来液相在压差及毛管力作用下侵入近井地带储层，导致该区域水相饱和度及毛管压力增大，从而增大气相渗流阻力，降低气相渗透率。水锁效应评价及解除压差一般采用室内试验测试方法，但现有实验测试方法均未考虑气藏实际开发过程。具体而言，水锁伤害评价主要有两类评价方法：一是岩心抽空烘干后通过测试不同自吸水程度的气相渗透率，通过不同含水饱和度对气相渗透率的影响反映水锁伤害(张琰.砂砾性低渗气层水锁效应及减轻方法的试验研究.地质与勘探，2000，36(1)：92-95)；二是岩心抽空烘干后完全饱和地层水，依次开展气驱水建立束缚水并测试气相渗透率、从岩心出口端反向注入不同体积的地层水并测试气相渗透率，通过比较2次渗透率差异评价水锁伤害(张荣军.板桥凝析油气藏水锁伤害实验研究.钻采工艺，2006，29(3)：79—81)。从以上实验测试过程来看，实质上反映了气藏成藏过程不同含水饱和度对气体渗流的影响。因此，如何合理准确评价气藏开发过程中的水锁伤害对深入认识气藏气水渗流机理具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于建立高温高压条件下气藏反渗吸水锁伤害评价的实验测试方法，该方法符合气藏实际开发过程，为储层水锁伤害测定评价提供了合理的测试方法，具有广阔的市场前景。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

高温高压条件下气藏反渗吸水锁伤害评价的实验测试方法，利用水锁效应实验测量装置得以完成，所述水锁效应实验测量装置由岩心夹持器、水样中间容器、气样中间容器、水驱替泵、气驱替泵、入口压力表、出口压力表、回压调节器、水计量仪、气量计、冷凝器、围压表、围压驱替泵、恒温箱组成，所述岩心夹持器的入口端通过入口压力表分别连接水样中间容器、水驱替泵和气样中间容器、气驱替泵，岩心夹持器的出口端通过出口压力表和回压调节器连接水计量仪、气量计，水计量仪位于冷凝器中，岩心夹持器还连接围压表、围压驱替泵，所述岩心夹持器、水样中间容器、气样中间容器、入口压力表、出口压力表、围压表均位于恒温箱中，该方法依次包括以下步骤：

(1)将取得的气藏实际储层岩心清洗、烘干后，测试其直径D、长度L、孔隙度φ₀、渗透率K₀，然后将岩心放入岩心夹持器中，在常温下将水样中间容器装满地层水、气样中间容器装满高压氮气；

(2)将岩心抽真空到200Pa后再抽30分钟，通过水驱替泵逐级升高驱替压力至地层压力P_f，向岩心中恒压注入地层水，注入过程中，保持围压驱替泵的压力P_d比水驱替泵的驱替压力P高4MPa、回压调节器的压力P_h比P高5MPa；

(3)升高恒温箱的温度至地层温度T₀，升温过程中保持入口压力表、出口压力表、围压表的数值无变化；

(4)关闭水样中间容器，打开气样中间容器，通过气驱替泵向岩心中注入氮气，驱替至岩心出口端冷凝器中的水计量仪的液面无变化，记录此时入口压力表的读数P₁、出口压力表的读数P₁₀，在该压差作用下持续注气△T时间，并通过气量计确定该时间内的气体体积V₁，利用达西公式计算气相渗透率K₁：

$K_1=\frac{(V_1/\Delta T){\mu }_{g}L}{10A(P_1^2-P_{10}^2)}$

式中μ_g—气体粘度，mPa·s(根据气体的视临界温度Tpc和视临界压力Ppc查卡尔科贝舍Carr>

L—岩心长度，cm，

A—岩心横截面积，cm²(A＝0.25πD²，D—岩心直径，cm)；

(5)关闭气样中间容器，打开水样中间容器，通过水驱替泵向岩心中注入地层水，直至岩心出口端不再出气；

(6)打开气样中间容器，通过气驱替泵向岩心中注入氮气，进行岩心第二次气驱水，驱替至岩心出口端冷凝器中的水计量仪的液面无变化，记录此时入口压力表的读数P₂、出口压力表的读数P₂₀，在该压差作用下持续注气△T时间，并通过气量计确定该时间内的气体体积V₂，利用下式计算气相渗透率K₂：

$K_2=\frac{(V_2/\Delta T){\mu }_{g}L}{10A(P_2^2-P_{20}^2)};$

(7)通过下式计算气相渗透率的伤害程度系数α，从而确定由于水锁伤害对气相渗透率的伤害程度：

α＝(K₁-K₂)/K₁。

附图说明

图1为水锁效应实验测量装置。

图中：1.气驱替泵；2.水驱替泵；3、4、7、8、9、13、16.阀门；5.水样中间容器；6.气样中间容器；10.入口压力表；11.岩心夹持器；12.围压表；14.围压驱替泵；15.出口压力表；17.回压调节器；18.水计量仪；19.气量计；20.冷凝器；21.恒温箱。

具体实施方式

下面根据附图和实施例进一步说明本发明。

高温高压条件下气藏反渗吸水锁伤害评价的实验测试方法，利用水锁效应实验测量装置得以完成，所述水锁效应实验测量装置(图1)由岩心夹持器11、水样中间容器5、气样中间容器6、水驱替泵2、气驱替泵1、入口压力表10、出口压力表15、回压调节器17、水计量仪18、气量计19、冷凝器20、围压表12、围压驱替泵14、恒温箱21组成，所述岩心夹持器11的入口端通过入口压力表10分别连接水样中间容器5、水驱替泵2和气样中间容器6、气驱替泵1，岩心夹持器11的出口端通过出口压力表15和回压调节器17连接水计量仪18、气量计19，水计量仪位于冷凝器20中，岩心夹持器11还连接围压表12、围压驱替泵14，所述岩心夹持器11、水样中间容器5、气样中间容器6、入口压力表10、出口压力表15、围压表12均位于恒温箱21中。

气藏高温高压条件下反向渗吸伤害评价实验流程如下：

(1)取得某气藏实际储层岩心，清洗、烘干后，测试其直径2.54cm、长度6cm、孔隙度φ₀＝8.8％、渗透率K₀＝3.77mD；然后将岩心放入岩心夹持器11；在常温下将水样中间容器5装满地层水，气样中间容器6中装满高压氮气(37MPa)，关闭所有阀门，并按图1所示连接各实验仪器部件。

(2)实验仪器安装完成后，打开阀门16、9，将岩心抽真空到200Pa后再抽30分钟；然后打开阀门3、7、10、13，通过水驱替泵2逐级升高驱替压力至地层压力(37MPa)，向岩心中恒压注入地层水；注入过程中，保持围压驱替泵14的压力P_d比水驱替泵2的压力P高4MPa、回压调节器17的压力P_h比P高5MPa。

(3)提高恒温箱21的温度至地层温度T₀(120℃)，升温过程中保持压力表10、12、15的数值无变化。

(4)关闭阀门7，打开阀门4、8、9和16；通过气驱替泵1向岩心中注入氮气，驱替至岩心出口端冷凝器20中水计量仪18的液面无变化；记录此时人口压力表10的读数P₁(38.1MPa)、出口压力表15的读数P₁₀(37MPa)，在该压差作用下持续注气△T(360S)时间，并通过气量计19确定该时间的气体体积V₁(60000ml)，计算气相渗透率K₁(0.253mD)：

$K_1=\frac{(V_1/\Delta T){\mu }_{g}L}{10A(P_1^2-P_{10}^2)}=\frac{(60000/360)\times 0.02548\times 6}{10\times 3.1415\times 0.25\times {2.54}^2\times ({38.1}^2-{37}^2)}=\mathrm{0.253.}$

(5)关闭阀门8，打开阀门7，通过水驱替泵2向岩心中注入地层水，直至出口端不再出气。

(6)关阀门7，打开阀门8，通过气驱替泵1以驱替压力注入氮气，进行岩心第二次气驱水，替至岩心出口端冷凝器20中的水计量仪18的液面无变化；记录此时人口压力表10的读数P₂(39.2MPa)、出口压力表15的读数P₂₀(37MPa)，在该压差作用下持续注气△T(360s)时间，并通过气量计19确定该时间的气体体积V₂(48000ml)，计算气相渗透率K₂(0.101mD)：

$K_2=\frac{(V_2/\Delta T){\mu }_{g}L}{10A(P_2^2-P_{20}^2)}=\frac{(48000/360)\times 0.0257\times 6}{10\times 3.1415\times 0.25\times {2.54}^2\times ({39.2}^2-{37}^2)}=\mathrm{0.101.}$

(7)通过下式计算气相渗透率的伤害程度系数α，从而确定由于水锁伤害对气相渗透率的伤害程度：

α＝(K₁-K₂)/K₁＝(0.253-0.101)/0.253＝60.07％。