一種評價工作液對致密儲層損害程度的裝置與方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及非常規(guī)油氣儲層保護技術，具體的說，是涉及一種評價工作液對致密 儲層損害程度的裝置與方法。
【背景技術】
[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 氣進入大規(guī)模開發(fā)階段，產量已經占全國天然氣總產量的三分之一；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，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能，因此儲 層保護是致密儲層開發(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，評價工作液對致密儲層的損害程度是表征其儲 層保護性能的主要技術指標。
[0004] 目前，國內非常規(guī)儲層損害評價仍然采用常規(guī)儲層評價技術，常規(guī)儲層損害評價 主要采用中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準（SY/T 6540-2002鉆井液完井液損害油層 室內評價方法）對工作液進行儲層損害評價實驗，即達西公式法，而非常規(guī)儲層滲透率一 般都低于1Χ1〇_ 3μπι2,采用該方法時會存在以下問題：一是液體在低滲介質中的滲流已經 不滿足達西流動特征，達西公式不再適合巖樣滲透率的計算。二是當巖樣滲透率很低時， 需要很高的驅替壓差和很長的流速穩(wěn)定時間。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、驅替介質為水條件下，驅替壓差超過16MPa，流 速基本穩(wěn)定時間需5小時以上。
[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，如流動介質為氣體的氣體脈沖法，目前該技術國內已經引進；但是為了評價入井流體對 儲層的損害程度，一般需要評價流動介質為液體（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方法的技術問題，提 供了一種評價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 程度的評價要求，可達到操作簡單、數據可靠的目的。
[0007] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明通過以下的技術方案予以實現：
[0008] -種評價工作液對致密儲層損害程度的裝置，該裝置包括上游標準室、下游標準 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、圍壓表；
[0009] 所述巖心夾持器的進口與所述上游標準室連接，所述巖心夾持器的出口與所述下 游標準室連接；所述差壓計連接在所述巖心夾持器的進口和出口之間；設置有所述圍壓表 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口和出口、 所述上游標準室、所述下游標準室連接，其中所述針型閥與所述下游標準室之間設置有附 加閥；所述平流泵分別與所述工作液中間容器的進口和所述地層水中間容器的進口連接， 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口和出口、所述上游標準室、所述下游標準室連接，同時所述地層 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口和出口、 所述上游標準室、所述下游標準室連接。
[0010] 其中，所述巖心夾持器的進口設置有巖心夾持器進口控制閥，出口設置有巖心夾 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置有圍壓泵控制閥。
[0012] 其中，所述工作液中間容器的出口設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置有地層水中間容器控制閥。
[0014] 其中，所述真空泵的出口設置有真空泵控制閥。
[0015] 其中，所述巖心夾持器的進口連接有工作液流出控制閥。
[0016] 其中，所述上游標準室和所述下游標準室均為容積可調的密閉容器。
[0017] 其中，所述差壓計的精度至少為千分之一。
[0018] 一種評價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，并飽和目標地層的地層水；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,向所述上游標準室、所述下游標準室及所述巖心夾持器注入目標地層的地 層水，使裝置的平衡壓力達到7. OMPa ;
[0023] 步驟5,推進所述針型閥，在所述平衡壓力基礎上，為所述上游標準室增加附加壓 力，該附加壓力值為所述平衡壓力值的2% -4% ;
[0024] 步驟6,通過所述差壓計記錄所述巖心夾持器兩端的瞬時壓差隨時間的變化；
[0025] 步驟7,計算所述巖心污染前In [初始壓差/瞬時壓差]與時間的擬合直線的斜率 A1，按下式計算：
【主權項】
1. 一種評價工作液對致密儲層損害程度的裝置，其特征在于，該裝置包括上游標準室 (1)、下游標準室（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（18)、圍壓表（19); 所述巖屯、夾持器（3)的進口與所述上游標準室（1)連接，所述巖屯、夾持器（3)的出口 與所述下游標準室（2)連接；所述差壓計（18)連接在所述巖屯、夾持器（3)的進口和出口之 間；設置有所述圍壓表（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)的進口和出口、所述上游標準室（1)、所述下游標準室（2)連接， 其中所述針型閥（8)與所述下游標準室（2)之間設置有附加閥巧）；所述平流累（13)分別 與所述工作液中間容器（14)的進口和所述地層水中間容器（15)的進口連接，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)的進口和出口、所述上游標準室（1)、所述下游標準室（2)連 接，同時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)的進口和出口、所述上游標準室（1)、所述下游標準室（2)連接。
2. 根據權利要求1所述的一種評價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)的進口設置有巖屯、夾持器進口控制閥（4)，出口設置有巖屯、夾持器出 口控制閥巧）。
3. 根據權利要求1所述的一種評價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)之間設置有圍壓累控制閥化）。
4. 根據權利要求1所述的一種評價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)的出口設置有工作液中間容器控制閥（16)。
5. 根據權利要求1所述的一種評價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)的出口設置有地層水中間容器控制閥（17)。
6. 根據權利要求1所述的一種評價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)的出口設置有真空累控制閥（10)。
7. 根據權利要求1所述的一種評價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)的進口連接有工作液流出控制閥（12)。
8. 根據權利要求1所述的一種評價工作液對致密儲層損害程度的裝置，其特征在于， 所述上游標準室（1)和所述下游標準室（2)均為容積可調的密閉容器。
9. 根據權利要求1所述的一種評價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（18)的精度至少為千分之一。
10. -種利用如權利要求1-9中任一項所述的裝置評價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，并飽和目標地層的地層水；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,向所述上游標準室（1)、所述下游標準室（2)及所述巖屯、夾持器（3)注入目標 地層的地層水，使裝置的平衡壓力達到7.OMPa; 步驟5,推進所述針型閥巧），在所述平衡壓力基礎上，為所述上游標準室（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（18)記錄所述巖屯、夾持器（3)兩端的瞬時壓差隨時間的變 化； 步驟7,計算所述巖屯、污染前In[初始壓差/瞬時壓差]與時間的擬合直線的斜率Ai， 按下式計算：
式中： Ai-所述巖屯、污染前In[初始壓差/瞬時壓差]與時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、污染前的瞬時壓差，MPa;ti-與所述巖屯、污染前的瞬時壓差對應的時間，S; 步驟8,用所述平流累（13)反向驅替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，對所述巖屯、進行污染； 步驟9,重復步驟3~6,計算所述巖屯、污染后In[初始壓差/瞬時壓差]與時間的擬 合直線的斜率A,，按下式計算：
式中： A,-所述巖屯、污染后In[初始壓差/瞬時壓差]與時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、污染后的瞬時壓差，MPa;t2-與所述巖屯、污染后的瞬時壓差對應的時間，S; 步驟10,計算工作液對所述巖屯、的損害率町，按下式計算：
式中： Dl-損害率，％ ; Ai-所述巖屯、污染前In[初始壓差/瞬時壓差]與時間的擬合直線的斜率； A2-所述巖屯、污染后In[初始壓差/瞬時壓差]與時間的擬合直線的斜率。
【專利摘要】本發(fā)明涉及非常規(guī)油氣儲層損害評價技術領域，公開了一種評價工作液對致密儲層損害程度的裝置與方法，包括上游標準室、下游標準室、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、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間的變化參數，實現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，實驗過程效率高，涉及的實驗參數少，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