專利名稱：低滲透儲層啟動壓力測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低滲透儲層啟動壓力測試方法。
背景技術(shù)：
低滲油藏的開發(fā)是一個(gè)世界性的難題，對于我國來說低滲透油藏開發(fā)面臨的挑戰(zhàn) 更為艱巨，我國截止2004年底已探明低滲透儲層油田的地質(zhì)儲量約為63億噸，占全部探明 地質(zhì)儲量的30%以上，而近幾年新探明的儲量大多是低滲透和特低滲透油藏。隨著我國石 油工業(yè)的發(fā)展，將有更多的低滲透油田投入開發(fā)，低滲透巖石儲層中特殊的滲流特性和規(guī) 律引起了人們的重視，其滲流機(jī)理、油水運(yùn)動規(guī)律等都與一般中高滲透砂巖儲集層有很大 不同，人們對低滲透油藏的認(rèn)識水平尚不充分。低滲透砂巖儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)和表面物理 性質(zhì)極為復(fù)雜。研究表明，低滲透儲層的孔隙變尺度和微尺度效應(yīng)使得其中流體流動更加 復(fù)雜化，主要表現(xiàn)為非線性滲流特征和存在啟動壓力梯度。低滲油藏滲流具有非達(dá)西特征，只有搞清非達(dá)西滲流的特征及規(guī)律，才能制定有 效的開發(fā)技術(shù)政策。啟動壓力梯度是控制低滲透油層滲流特征和影響采收率的重要參數(shù)，它 的存在將影響低滲透油田開發(fā)方案編制、井網(wǎng)設(shè)計(jì)、開采方式優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)，因此，深人 研究低滲透油層巖石啟動壓力梯度，對合理開采低滲透油層石油具有重要的實(shí)際意義。如何通過實(shí)驗(yàn)的方法更加準(zhǔn)確完整地描述出低速非達(dá)西滲流規(guī)律，成為啟動壓力 梯度研究的關(guān)鍵。由于流體在巖心中的低速非線性滲流段的滲流速度和驅(qū)替壓差非常小， 即使使用先進(jìn)的進(jìn)口設(shè)備(如高精度恒速泵、精密差壓傳感器等)也無法實(shí)現(xiàn)流量和壓差 的準(zhǔn)確采集。室內(nèi)驅(qū)替試驗(yàn)是確定啟動壓力梯度的直接方法，目前實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測定低滲透砂 巖單相滲流啟動壓力梯度，大都采用穩(wěn)態(tài)“壓差_流量法”與“毛細(xì)管平衡法”相結(jié)合的測 定方法。在巖心兩端建立一定壓差，測定系統(tǒng)穩(wěn)定條件下的壓差和流量，獲取巖心的滲流曲 線，測試壓差由大到小，當(dāng)小于0. OlMPa時(shí)，改用連通管水柱測壓(水柱為測試流體)，最終 關(guān)閉驅(qū)替泵，兩端液面經(jīng)過充分平衡后的高度差即是該樣品的最小啟動壓力值，測試流程 見圖1。雖然巖心夾持器兩端采用毛細(xì)管測壓能精確、靈敏的反映液面的變化，但該方法實(shí) 驗(yàn)方案所限，測試啟動壓力過程中巖心內(nèi)部的壓力為低壓或常壓條件，而實(shí)際油藏流體均 為高壓條件，實(shí)驗(yàn)條件與油藏條件差別大，不能較真實(shí)模擬實(shí)際油藏高壓條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用長巖心(0. 8 1. 5m)及多測壓點(diǎn)模型夾持器，模擬油藏的溫 度、壓力條件，進(jìn)行啟動壓力測試，實(shí)驗(yàn)方法為“壓差-流量法”與“降壓法”相結(jié)合的方法， 利用長巖心內(nèi)部的測壓點(diǎn)，研究低滲透油藏的非達(dá)西滲流規(guī)律和啟動壓力梯度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種低滲透儲層啟動壓力測試方法，其包括如下步 驟a.將長度為0. 8 1. 5m的整體巖心放入多測壓點(diǎn)巖心夾持器中，模擬油藏條件施 加圍壓；
b.巖心抽真空，然后應(yīng)用驅(qū)替泵從進(jìn)液孔向巖心飽和地層水至原始油藏孔隙壓 力；c.將回壓 閥壓力設(shè)置為指定測試孔隙流體壓力值；d.設(shè)置驅(qū)替泵流量，使通過巖心室的地層水流速為0. 1 lmL/min，待模型內(nèi)各點(diǎn) 壓力穩(wěn)定后，在1 48小時(shí)內(nèi)逐漸降低流速至流速為0(流速降低為0所需時(shí)間根據(jù)待測 巖心的滲透率、地層水粘度及回壓閥初始壓力值來確定)，待各測壓點(diǎn)壓力或壓差穩(wěn)定后， 記錄下各測壓點(diǎn)與進(jìn)液口的壓差值；e.利用巖心不同測壓點(diǎn)與進(jìn)液口的壓差數(shù)據(jù)值計(jì)算巖心啟動壓力梯度，計(jì)算公式 (1)為GradP = (Pab/Lab+Pac/Lac+... )/n(1)其中PAB、Pac…分別代表巖心AB段、AC段…的壓差；η代表測壓點(diǎn)的數(shù)量。上述的低滲透儲層啟動壓力測試方法，其中所述圍壓可以是30 70MPa，用以模 擬實(shí)際儲層巖心的上覆壓力。上述的低滲透儲層啟動壓力測試方法，其中所述回壓閥壓力可控制為3 30MPa， 用以模擬實(shí)際儲層孔隙流體壓力。本發(fā)明的有益效果在于，利用天然露頭長巖心及相應(yīng)的多測壓點(diǎn)模型夾持器，實(shí) 現(xiàn)對低滲透儲層油藏條件下啟動壓力的測試，其模擬程度高于以往常壓模型，更能真實(shí)反 映低滲透儲層的啟動壓力。本發(fā)明使用整體無對接巖心，消除端面效應(yīng)。常規(guī)測試方法中 采用巖心長度通常為5cm，本發(fā)明采用長巖心的長度為常規(guī)測試方法中短巖心長度的近20 倍，將巖心的驅(qū)替壓差放大20倍，使得用短巖心無法測出的微小壓差值可以較容易的測 出，所測試的巖心較長，測試誤差較小，因而能模擬油藏壓力條件準(zhǔn)確測量低滲透儲層油藏 條件下的啟動壓力。


圖1常規(guī)低滲透巖心啟動壓力測試裝置示意圖；其中20、驅(qū)替泵 21、中間容器 22、壓力傳感器 23、測壓連通管 24、巖心夾持器進(jìn)口 25、巖心夾持器 26、恒溫箱 27、采出液收集裝置。圖2為本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式中巖心夾持器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中A-A，的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖2中B-B，的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；其中1、進(jìn)液口 2、測壓接口 3、圍壓接口 4、密封圈 5、內(nèi)模型測壓 接口 6、外殼 7、圍壓接口 8、橡膠內(nèi)模型 9、密封圈 10、下頂頭 11、 出液口 12、上頂頭 13、圍壓空間14、巖心 15、圍壓空間。圖5為本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式的啟動壓力梯度測試流程圖。其中30、驅(qū)替泵 31、中間容器 32、進(jìn)液孔 33、恒溫箱 34、回壓閥 35、采出液收集裝置 36壓力自動采集儀37、巖心夾持器。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
應(yīng)用耐溫、耐壓9測壓點(diǎn)長巖心夾持器，采用規(guī)格為4. 5X4. 5X IOOcm的露頭長巖 心(整體無對接，消除端面效應(yīng)影響，更接近實(shí)際油藏條件)，實(shí)驗(yàn)圍壓32MPa，測試介質(zhì)為 模擬地層水，礦化度為20000mg/L，粘度為0. 98mPa. S。測試裝置包括驅(qū)替泵(ISC0泵)30、中間容器31、巖心夾持器37、恒溫箱33、圍壓 泵(圖中未顯示)、回壓閥34、采出液收集裝置35、壓力自動采集儀36啟動壓力梯度測試流 程參見圖5。
巖心夾持器的結(jié)構(gòu)如圖2 4所示，其包括不銹鋼外殼6、橡膠內(nèi)模型8、上頂頭 12、下頂頭10、測壓系統(tǒng)和靜水圍壓裝置。其中，該橡膠內(nèi)模型8外部為圓柱形，內(nèi)部為長方 體空腔，容納4. 5cmX4. 5cmX 100cm長方體巖心14 ；該橡膠內(nèi)模型8置于不銹鋼外殼6內(nèi) 部，兩者間由端頭密封圈9密封，其間形成一徑向圍壓空間15 ；該不銹鋼外殼6上設(shè)有徑向 圍壓接口 7，其將一圍壓泵(圖中未示出)與該徑向圍壓空間15連接；該上頂頭12、下頂頭 10分別固定在橡膠內(nèi)模型8兩端，由軸向圍壓密封圈4密封，其間容納巖心14，該上頂頭12 上具有測壓接口 2，該下頂頭10是可拆卸的；該頂頭外周具有環(huán)形凹槽，該頂頭外周、環(huán)形 凹槽、軸向圍壓密封圈4與不銹鋼外殼6間構(gòu)成一軸向圍壓空間13 ；該不銹鋼外殼6兩端 設(shè)有軸向圍壓接口 3，其將一圍壓泵(圖中未示出)與該軸向圍壓空間13連接；該橡膠內(nèi) 模型8上延軸線方向每間隔12. 5cm設(shè)置1個(gè)內(nèi)模型測壓接口 5，其一連通橡膠內(nèi)模型8內(nèi) 腔，另一端通過管線(圖上未示出)經(jīng)測壓接口 2與外部壓力自動采集系統(tǒng)(圖中未示出) 連接；該上頂頭12中間具有進(jìn)液口 1 ；該下頂頭10中間具有出液口 11。測試步驟如下①將4. 5cmX4. 5cmX IOOcm長方體天然露頭巖心放入夾持器38中，加圍壓32MPa， 巖心先抽真空，然后應(yīng)用驅(qū)替泵30從進(jìn)液孔32向巖心飽和地層水至原始油藏孔隙壓力 20MPa ；②將回壓閥34壓力設(shè)置為指定測試孔隙流體壓力值(如表1所示)；③測試流速為0. lmL/m，待模型內(nèi)各點(diǎn)壓力穩(wěn)定后，降低流速，在24小時(shí)內(nèi)流速依 次改變?yōu)?0. 06mL/min、0. 02mL/min、0. 008mL/min、0. 004mL/min、0. 002mL/min、0. OOlmL/min 和OmL/min。停泵后，待模型內(nèi)各測壓點(diǎn)壓差穩(wěn)定后，壓力自動采集系統(tǒng)37記錄下各測壓點(diǎn) 壓力值。④經(jīng)數(shù)據(jù)處理，利用巖心不同測壓點(diǎn)與進(jìn)液口的壓差數(shù)據(jù)值計(jì)算巖心啟動壓力梯度，計(jì)算公式 (1)為GradP = (Pab/Lab+Pac/Lac+... )/n (1)結(jié)果如表1 (9 16)所示。比較例1采用與實(shí)施例1相同的裝置和條件，測試步驟的差別是將步驟②中回壓閥的壓力 設(shè)定為0，測試結(jié)果如表1(17 24)所示。比較例2應(yīng)用如圖1所示常規(guī)巖心夾持器，采用規(guī)格為Φ 2. 5cmX 5cm的圓柱形短巖心，實(shí) 驗(yàn)圍壓32MPa，測試介質(zhì)為模擬地層水，礦化度為20000mg/L，粘度為0. 98mPa. S。測試裝置包括驅(qū)替泵(Quizix泵)20、中間容器21、巖心夾持器25、恒溫箱26、圍壓泵(圖中未顯示)、壓力傳感器22、測壓連通管23、采出液收集裝置27。啟動壓力梯度測
試流程參見圖1測試步驟如下①將短巖心放入夾持器25中，加圍壓32MPa，巖心先抽真空，然后應(yīng)用驅(qū)替泵20從
巖心夾持器進(jìn)口 24向巖心飽和地層水；②測試流速為0. lmL/m，待模型內(nèi)各點(diǎn)壓力穩(wěn)定后，降低流速，在24小時(shí)內(nèi)流速依
次改變?yōu)?0. 06mL/min、0. 02mL/min、0. 008mL/min、0. 004mL/min、0. 002mL/min、0. OOlmL/min
和OmL/min。停泵后，待壓力穩(wěn)定后，記錄下測壓連通管所示各壓力值。③經(jīng)數(shù)據(jù)處理，結(jié)果如表1 (1 8)所示。表1啟動壓力梯度測試結(jié)果
賭 I山,、私曲I啟動壓力測試回壓 序號 i ^孔隙度(％) ^r f 梯度 (MPa)巖心類型 率(mD)__(Cm) (MPa/m)__
—1~0.3116.550.18~O 短巖心 _
一 2~0.3016.34.90.17~O一 短巖心
一 3~0.3015.75.10.16~O 短巖心—
~ 40.2816.250.15O 短巖心
一 50.311650.166O—短巖心 _
一 6~0.2916.65.10.136O一 短巖心 _
—70.2615.850.15O—短巖心 _
一 8~0.2716.44.90.164O—短巖心
~ 9一0.3116.3100.2 O25 長巖心
10~0.3016.499.5 O22 —長巖心 _11~ 0.2716.1 ~ 100.3O__19 長巖心
—12~0.2716.2100.2 O16 長巖心 _
~ 13~0.2616.199.8 O13~ 長巖心
~ 140.2716.2100.5 O10 長巖心
—15~0.2816.399.6 O7—長巖心
—160.2816.0100.2 O4—長巖心 _
—17~0.2816.299.20.21O—長巖心一
一 180.2916.199.2一 0.25 ~O 長巖心
一 190.2616.3100-3~ 0.29O 長巖心
一 200.2716.2100-5~ 0.16O 長巖心
210.2816.3100.2~0.21 一O長巖心
—220.2816.599.80.25~O—長巖心—
—23~0.2716.199.50.27~O長巖心—
—240.2716.2100.10.23O長巖心 _對比表1中的結(jié)果可知，巖心的啟動壓力與測試的條件密切相關(guān)，常規(guī)方法測試
巖心出口端無回壓，測試啟動壓力值較大，約為0. 15MPa/m，而應(yīng)用本發(fā)明方法測試得到該
測試油藏壓力條件下啟動壓力梯度基本為O。
權(quán)利要求
一種低滲透儲層啟動壓力測試方法，其特征在于包括如下步驟a.將長度為0.8～1.5m的整體巖心放入多測壓點(diǎn)巖心夾持器中，模擬油藏條件施加圍壓，圍壓為30～70MPa；b.巖心抽真空，然后應(yīng)用驅(qū)替泵從進(jìn)液孔向巖心飽和地層水至原始油藏孔隙壓力；c.將回壓閥壓力設(shè)置為指定測試孔隙流體壓力值，回壓閥壓力為3～30MPa；d.設(shè)置驅(qū)替泵流量，使通過巖心室的地層水流速為0.1～1mL/min，待模型內(nèi)各點(diǎn)壓力穩(wěn)定后，在1～48小時(shí)內(nèi)逐漸降低流速至流速為0，待各測壓點(diǎn)壓力或壓差穩(wěn)定后，記錄下各測壓點(diǎn)與進(jìn)液口的壓差值；e.利用巖心不同測壓點(diǎn)與進(jìn)液口的壓差數(shù)據(jù)值計(jì)算巖心啟動壓力梯度，計(jì)算公式(1)為GradP＝(PAB/LAB+PAC/LAC+…)/n(1)其中PAB、PAC…分別代表巖心AB段、AC段…的壓差；n代表測壓點(diǎn)的數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低滲透儲層啟動壓力測試方法，將0.8～1.5m長巖心放入多測壓點(diǎn)巖心夾持器中，模擬油藏條件施加圍壓；巖心抽真空，然后向巖心飽和地層水至原始油藏孔隙壓力；將回壓閥壓力設(shè)置為指定測試孔隙流體壓力值；設(shè)置通過巖心室的地層水流速為0.1～1mL/min，逐漸降低流速至流速為0，記錄下各測壓點(diǎn)與進(jìn)液口的壓差值；利用巖心不同測壓點(diǎn)與進(jìn)液口的壓差數(shù)據(jù)值計(jì)算巖心啟動壓力梯度，計(jì)算公式為GradP＝(PAB/LAB+PAC/LAC+…)/n，PAB、PAC…代表巖心AB段、AC段…的壓差；n代表測壓點(diǎn)的數(shù)量；測試誤差小，能模擬油藏壓力條件準(zhǔn)確測量低滲透儲層油藏條件下的啟動壓力。
文檔編號G01N13/04GK101968423SQ20091009007
公開日2011年2月9日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者呂靜, 賈旭, 高建 申請人:中國石油天然氣股份有限公司