低渗透砂岩油藏渗流启动压力梯度实验研究

实验测定了3个不同渗透率级别的低渗透砂岩油藏样品的非达西渗流曲线,采用“毛细管平衡法”与传统的“压差－流量法”相结合, 非达西渗流曲线的完整性。在每块实验样品的平均渗汉速度与单位黏度的驱替压力梯度的关系坐标中,利用二次函数拟合实验数据点,通过二次函数曲线切线的斜经和截距的变化来描述低速非达西渗流中岩心渗透经和启动压力梯工的变化,探讨了启动压力梯度与空气渗透率、流体黏、驱替压力梯度的关系以及低非达西渗流段的渗透率与空气渗透率和单位黏度的驱替压力梯工的关系,并回归得到了经验公式。根据“毛细管平衡法”测定的最小驱替压力梯度和“切线斜率法”确定的非线性渗流段最大驱替压力梯度绘制了流态判定应用图版。     

压力衰减法在评价储层流体敏感性中的应用

常规的储层损害评价方法对实验设备要求高、误差大。为了快速、准确、有效地评价储层的敏感性,建立了压力衰减法来评价储层流体的敏感性。介绍了压力衰减法的方法原理和评价方法,并结合实验说明压力半衰期和岩心的渗透率具有线性关系,在此基础上利用压力衰减法对川西工区储层的流体敏感性进行了评价。结果表明,应用压力衰减法克服了现有评价方法的缺点,可快速评价致密储层流体敏感性的损害。     

考虑启动压力梯度的致密砂岩储层渗透率分形模型

渗透率是描述储层渗流能力的物性参数。利用孔隙结构参数估算储层渗透率的经验公式是建立在理想化模型基础上的。在致密砂岩储层中,由于孔隙度、渗透率较低,喉道细小,边界层作用比较显著,流体渗流阻力大,存在明显的非达西渗流特征。与岩心分析方法相比,利用这种常规计算方法得到的渗透率与岩心渗透率偏差较大,无法准确进行产能计算。基于分形理论,考虑了毛细管迂曲度的分形维数和流体的非线性流动特征,利用毛管渗流模型建立了启动压力梯度存在时的渗透率分形模型。结果表明渗透率为储层孔隙度φ,储层孔喉分形维数Df、毛细管迂曲度分形维数DT以及最大孔喉半径rmax的函数,充分体现了储层微观孔隙结构和分形维数对渗透率的影响。通过与前人研究结果对比分析,新模型计算值相对误差较小,与实际岩心分析数据拟合趋势基本一致,表明新模型可以较好地预测致密油藏的渗透率。     

致密储层束缚水膜厚度分析

针对塔里木盆地和鄂尔多斯盆地致密储层岩心平行样,分别进行气水高速离心核磁分析和低温吸附实验,定量获得每块岩心总束缚水饱和度、岩石比表面积及微孔隙百分数等参数,综合各参数建立储层束缚水膜厚度分析方法。结果表明:结合气水高速离心核磁分析和低温吸附实验等技术,可有效区分毛细管束缚水和水膜束缚水,为准确计算束缚水膜厚度提供了新方法;利用该方法计算获得的致密储层岩心束缚水膜厚度分布范围为4.92~38.94nm,平均值为12.88nm,小于传统渗透率较高储层束缚水膜厚度为50nm左右的认识。渗透率越小储层束缚水膜相对越厚,有效渗流喉道半径和可流动孔隙空间越小,边界层影响越大,储层流体渗流非线性特征越显著。     

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智能型高温高压入井流体动态损害评价系统是石油勘探开发中评价油气层损害程度的新型实验仪器，它可以测量岩心受入井流体损害前各分段的原始渗透率值，然后不需取出岩心，就可以直接在模拟储层温度、压力及流速条件下，用泥浆泵驱替高压液体罐中的入井流体，在岩心端面进行动态剪切损害。损害过程完成后，也不需取出岩心，而是通过换向阀门改变流体的流动方向，再由平流泵驱替液体，测量储层岩心受损害后各段的渗透率值。通过对比岩心各分段的渗透率变化情况，即可确定岩心受入井流体损害的深度和程度，从而优选出满足保护油气层需要的钻井液与完井液。此外，还可以进行岩心的各种敏感性实验。该评价系统体积小、造价低、适用范围广、功能强、自动化程度高，克服了因重复装卸岩心所造成的实验误差较大的缺点，与同类实验仪器相比具有明显的先进性和优越性。     

降低非常规储层的地层伤害和增加产气量的钻井完井液的现场研究

给出了不同流体侵入低渗页岩、煤层气和致密砂岩储层的现场和室内实验数据.评价了常用表面活性剂、乙醇和微乳液体系(ME).室内实验数据给出了在致密含气岩心中注入流体对岩心的清洗效果.结果表明,该岩心的伤害机理是相圈闭和毛细管压力高.压裂井的压力分析表明,加入ME体系的井眼的储层伤害因子降低了两个数量级.结果发现,外来流体的侵入深度减小,在侵入区域的相对渗透率较高,和/或有效裂缝长度较长.     

CO_2干法压裂液体系的研究与试验

为提高低压、低渗透、强水锁/水敏伤害致密砂岩储层压后产量,开展了CO2干法压裂液体系的研究。采用分子模拟技术,研究液态CO2与提黏剂分子间微观构型,评价不同CO2提黏剂对液态CO2的提黏效果,优选提黏剂,并建立CO2干法压裂液体系配方。通过研究发现,在62~63℃、15~20 MPa条件下,CO2干法压裂液体系黏度提高至5~10 m Pa·s,较超临界CO2的黏度提高240~490倍;对气井岩心渗透率平均损害率为2.75%,对油井岩心渗透率平均损害率为0.98%。该压裂液体系在苏里格气田成功进行了国内第1口CO2干法加砂压裂现场试验,增产效果明显。     

基于储层孔喉特征参数计算致密砂岩渗透率的新方法

致密砂岩储层常规测井的响应受到诸多因素的影响,给定量评价储层的渗透率带来一定的误差。结合压汞和核磁共振测井资料能够更加快速准确地评价致密砂岩储层渗透性。提出了基于压汞和核磁共振测井资料结合计算储层渗透率的方法。对比38块同时进行了压汞和核磁共振测井实验的岩心样品,构建伪毛细管压力曲线,求取表征孔隙结构定量参数。结合地区经验,优选参数,构建能表征渗透率的δ函数,给出定量计算渗透率的模型,其模型表达式精度高。通过对××井实际数据的处理,计算得到的渗透率与岩心分析的空气渗透率有很好的一致性,平均绝对误差为0.075×10-3μm2。     

基于压力脉冲法的储层基质压裂液伤害评价

低渗透油气藏储层基质致密,发育微纳米孔喉,毛管压力作用明显,在压裂过程中由于压裂液返排不彻底而受到伤害,导致油气藏产能降低。目前大量的研究集中于压裂液对储层裂缝的伤害,忽略了对基质的伤害。基于压力脉冲法测定原理,建立基质渗透率测定模型,并根据模型研发了压力传导仪,系统地研究压裂液对塔里木油田克深地区致密砂岩、四川盆地鲁家坪组以及须家河组页岩储层基质的伤害规律。与常规岩心流动伤害评价方法相比,压力脉冲法不需计量岩心出口端流量,而是以记录流体通过岩心时下游压力随时间的变化来评价岩心渗透性和损害程度,从而解决了低渗透岩心渗透率过低而引起的实验误差大、流量监测时间长等常规评价问题。     

致密气藏岩石应力敏感对气水两相渗流特征的影响

致密气藏岩石孔隙小,喉道结构复杂,一旦骨架有效应力发生变化,骨架颗粒与孔喉结构的原始关系也发生变化,导致气水两相渗流通道发生变化,孔隙度、渗透率进一步降低,产能受到严重影响。通过实验深入研究致密储气层基质岩心和裂缝岩心在不同围压下应力变化导致气水两相流体的相对流动能力变化趋势,有利于认清致密气藏储层流体的渗流规律,并对其合理产能做出准确的评价。以长庆致密气藏P1s、P2h储层岩心为例,基于应力敏感实验,讨论了岩石渗透率应力敏感对致密储气层气水两相流动及产能的影响。     

Low velocity non-linear flow in ultra-low permeability reservoir

Experimental equipment is designed to investigate single-phase oil/water flow in ultra-low permeability cores, using capillary flow meter to achieve accurate measurement of fluid volume. The results confirm that the single-phase oil/water flow in ultra-low permeability cores is not consistent with Darcy's Law. Typical flow curve is a combination of straight line and concave curve. The lower permeability the core has, the stronger non-linearity the concave curve shows. Pseudo (minimum) threshold pressure gradient exists widely in utra-low permeability cores for different fluid. Physical simulation and theoretical studies have shown that the relationship between threshold pressure gradient and permeability is a power function with the power of − 1. Nonlinear factor is defined to describe nonlinear flow characteristics. Higher viscosity leads to larger nonlinear factor and wider distribution of pressure. The minimum threshold pressure gradient can be calculated by pseudo threshold pressure gradient and nonlinear factor.     

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确定储油气层岩石的物性参数是油气田勘探与开发中的一个重要问题，而岩心分析是获得储层岩石资料的一种基本手段。对于低渗透致密岩石的物性参数，由于流体流动速率很小，采用常规的岩心分析方法难以测量和解释。为测定岩心物性参数，在瞬时脉冲技术基础上，通过测试岩石样品两端的压力变化，提出了自动拟合岩石样品两端实测压力的模型及其数值解法,研制了岩心物性参数解释软件，配合实验装置，实现了岩心分析实验数据的自动采集与解释。由于实验是通过测量岩样上、下流压力随时间的变化而不需要测量流量来测定岩心物性参数，从而避免了用常规方法测量致密岩石时的困难，同时在高压下测定的岩心物性参数更接近于矿场实际。最后，通过例子说明了实验简单易行，方法稳定可靠，结果准确，具有推广应用价值。     

温度对亲水岩心束缚水饱和度的影响

相对渗透率通常是在室温下测定的,其实验温度要比油藏温度低很多,以前研究高温相对渗透率实验用的岩心偏向于亲油。针对轮南油田油藏温度高的特点和束缚水饱和度对相对渗透率曲线的关键性,分别用特殊实验来研究了温度升高对亲水岩心束缚水饱和度的影响,及其对相对渗透率曲线特征的影响。室内实验结果表明,亲水岩心的束缚水饱和度随实验温度上升而下降,相对渗透率曲线向左移;亲油岩心的束缚水饱和度随温度升高而增大,本文用水化膜,毛管力和润湿性等方面理论,宏观上和微观上解释了实验结果。     

致密砂岩和页岩渗透率实验研究

对于致密砂岩和页岩来说,渗透率的准确测量是比较困难的。为了改善这一现状,对致密砂岩和页岩的渗透率进行了研究,给出了一种新的实验研究方法。实验采用专门设计的仪器,通过应用压力传感技术,在不同的有效压力条件下,测量了致密砂岩、天然和人工页岩的气体及液体渗透率。通过考虑有效压力对岩样渗透率的影响,建立了岩样渗透率与有效压力的关系式。实验结果表明。该实验方法能够较准确地测定致密砂岩和页岩的渗透率;岩样的渗透率随着有效压力的增加而呈非线性减小。且与有效压力呈对数关系;所建立的方程与实验数据具有很好的吻合性,拟合相关系数高达98％以上。这说明该实验方法和建立的方程是合理的,可为从事相关工作的科研人员提供参考。     

致密砂岩气藏润湿性对液相圈闭损害的影响

致密砂岩储层易因外来工作液入侵造成严重的液相圈闭损害,岩石表面润湿性对于液相圈闭损害程度具有重要影响。使用氟碳表面活性剂Zonyl8740处理岩心,降低岩心表面能,制得不同润湿程度的岩心。通过岩心驱替和毛管自发渗吸实验分别研究了气湿岩心和液湿岩心的束缚水饱和度、自吸油水动态;建立初始含水饱和度岩心流动实验,对比了钻井液加入气湿反转剂前后液相圈闭损害率。实验表明,致密砂岩表面由液湿反转为优先气湿可大幅度减弱毛管自吸效应、降低自吸液量和最终滞留饱和度。气湿反转剂可有效减少钻井液对储层液相圈闭损害。对预防致密砂岩储层液相圈闭损害具有一定指导意义。     

Physical simulation of fluid flow and production performance in extra-low permeability porous media

For extra-low permeability reservoirs, with a permeability of about 0.3x 10-3 μm2, fluid flow and production performance in cores were studied. A long core holder with a multi-location piezometrie measurement was specially designed. An artificial long core, about 700 mm long and with a cross section of 45mmx45mm, was used. In the experiment, pressure distribution along the core can be measured in real time. Single phase flow in the core was investigated. Different modes of production in long cores were also simulated including natural depletion, water flooding, and advanced water flooding. Through physical simulation, flow parameters were collected and production characteristics in extra-low permeability cores were studied. From experimental results, it can be seen that fluid flow in extra-low permeability cores is different from that in high permeability cores. Transmission of pressure in extra-low permeability cores is very slow, and it needs a long time for the pressure to become stable. The distribution curve of pressure along the core is nonlinear and the production rate in extra-low permeability reservoirs decreases sharply.The development effects of different production modes in extra-low permeability cores were compared with one another. Among the production modes, advanced water flooding has much potential for effective development of extra-low permeability reservoirs. Natural depletion and conventional water flooding can also be used in early production periods. In addition, the countermeasures and some ideas especially for the potential development of extra-low permeability reservoirs are suggested.     

低渗透油藏毛细管压力动态效应

通过实验测定和数值模拟研究,分析低渗透油藏油水两相渗流毛细管压力动态效应,以明确其对水驱油特征的影响规律。建立了动态毛细管压力测量实验装置,对动态毛细管压力和含水饱和度变化率之间的关系进行了测定,并求得低渗透岩心的毛细管动态系数。基于测定结果建立了一维水驱油渗流数学模型,并用其研究了注水过程中动态毛细管压力对低渗透油藏水驱油渗流规律的影响。结果表明,低渗透油藏毛细管压力的动态效应非常显著,不能忽略;动态毛细管压力和湿相饱和度变化率之间近似为线性关系,且不同渗透率岩心的毛细管动态系数大小不尽相同,岩心渗透率越低,毛细管动态系数值越大,毛细管动态效应越明显,启动压力梯度越大。认为毛细管压力动态效应是造成低渗透油藏油水两相流动符合非达西渗流规律的原因之一,会对水驱油前缘的推进速度、沿程压力分布、见水时间、产油量、采出程度等开发指标产生影响。     

致密砂岩低流速下的达西流动

达西定律是描述储集层中流体流动特征的经典定律,但低速非达西流动现象及理论对达西定律在低流速下的适用性提出了质疑。吉木萨尔凹陷典型致密砂岩的孔隙形状多样,分布不均,呈现极细喉—中大孔组合方式。采用高效精准实验设备开展低速渗流实验,实验流体为矿化水和模拟油,采用高精度注射泵保证流体恒速流动。通过乘幂关系表征压力梯度—达西流速关系,对基于渗透率的阻力系数—雷诺数关系进行分析,来判断流体流动状态。结果表明,压力梯度—达西流速的乘幂关系和阻力系数—雷诺数关系的判断结果一致,在吉木萨尔凹陷致密砂岩储集层中,流体在低流速下均符合线性流动。此外,根据流量—压力梯度曲线分析,吉木萨尔凹陷致密砂岩储集层中单相流体在低流速下基本符合线性流动,且致密砂岩中单相流体的流动行为与岩石的性质有关,与流体类型无关。     

基于压力的马氏漏斗黏度在线检测方法

针对马氏漏斗黏度手动测量方法存在的工作量大、测量精度低、监测不连续等问题,从马氏漏斗黏度检测的原理、结构、算法等方面研究钻井液的在线检测过程,基于液位高度与液柱压力的关系,提出了一种钻井液马氏漏斗黏度的在线检测方法,并研制了一套实验装置。通过仿真模拟和中原油田钻井现场试验,验证了测试系统的准确性,系统精度达到±1 s。综合分析钻井液马氏漏斗黏度的影响因素,从溢流口形状、漏斗改造工艺和液位检测精度等方面优化在线检测方法,实验装置的钻井液密度测量误差低于3%,黏度测量误差低于2%。提出的马氏漏斗黏度在线检测方法及其实验装置可较好完成对常规钻井液的密度和马氏漏斗黏度的在线检测,具有较好的适应性和较高的自动化程度。在满足检测精度的前提下,在线检测方法和实验样机可较好代替现场人工检测,提高了油田的智能化水平。