[發(fā)明專利]一種測定滲流啟動壓力梯度的實驗方法

有效

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• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109557010B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉文超
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供一種測定滲流啟動壓力梯度的實驗方法，屬于油氣田開發(fā)試驗技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先將由均質(zhì)液體飽和的巖心放入巖心夾持器內(nèi)，對巖心施加圍壓；然后將均質(zhì)液體從巖心夾持器入口端注入巖心，測量巖心夾持器入口端壓力隨時間的變化數(shù)據(jù)，并監(jiān)測巖心夾持器出口端壓力隨時間的變化數(shù)據(jù)，當(dāng)巖心夾持器出口端壓力出現(xiàn)變化時停止該次實驗，記錄均質(zhì)液體從巖心夾持器入口端開始注入巖心到巖心夾持器出口端的壓力出現(xiàn)變化為止所持續(xù)的時間；重復(fù)上述，可求得該均質(zhì)液體在該巖心中滲流的啟動壓力梯度。該方法流程簡單、快速，更加符合低滲透油氣藏、稠油油藏開發(fā)技術(shù)中油田區(qū)塊有效動用范圍估計及相對應(yīng)井網(wǎng)優(yōu)化與油氣井激勵措施實施的技術(shù)需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣田開發(fā)試驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種測定滲流啟動壓力梯度的實驗方法。

背景技術(shù)

低滲透多孔介質(zhì)中的滲流并不遵循傳統(tǒng)的達(dá)西定律，滲流速度與壓力梯度不再為線性關(guān)系，而是存在“啟動壓力梯度”。致密油氣藏(頁巖油氣、低滲透油氣藏)中的油氣滲流、地下水開采造成地面沉降的弱透水層中的孔隙滲流以及黏性土壤固結(jié)過程中的滲流都屬于該類非達(dá)西滲流問題。低滲透多孔介質(zhì)中滲流存在啟動壓力梯度可歸因于：①低滲透多孔介質(zhì)孔隙狹小、孔隙表面積大，巖石與流體表面間界面作用強(qiáng)烈；②表面活性物質(zhì)吸附在孔隙表面形成邊界層；③低滲透多孔介質(zhì)孔隙孔道的非均質(zhì)性強(qiáng)。此外，稠油油藏開發(fā)中非牛頓賓漢流體在多孔介質(zhì)中的滲流也存在啟動壓力梯度，這主要是由于賓漢流體流動時需要克服屈服應(yīng)力。

啟動壓力梯度是影響低滲透油氣田、稠油油田開發(fā)方案設(shè)計、井網(wǎng)優(yōu)化、油氣井酸化壓裂生產(chǎn)措施等的重要參數(shù)，利用當(dāng)前最新的非線性滲流力學(xué)理論來研究滲流啟動壓力梯度的實驗測量方法可以為低滲透油氣田、稠油油田的高效開發(fā)提供理論與技術(shù)支撐。目前，測量滲流啟動壓力梯度的實驗方法主要包括：穩(wěn)態(tài)“壓差-流量”法、非穩(wěn)態(tài)法和毛細(xì)平衡法。這些滲流實驗方法的原理通常基于穩(wěn)態(tài)滲流模型和非穩(wěn)態(tài)滲流模型；然而滲流實驗過程需要長時間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)，且在現(xiàn)有技術(shù)條件下，低壓差流量滲流段下的數(shù)據(jù)也無法精確采集到，除非采用昂貴的高精度驅(qū)替泵設(shè)備；非穩(wěn)態(tài)實驗方法則需要測量長時間范圍內(nèi)壓力的瞬時變化才能有效降低數(shù)據(jù)分析結(jié)果的不確定性；毛細(xì)平衡法中的毛管力不能測量，實驗周期較長。為了提高測量滲流啟動壓力梯度實驗的工作效率，節(jié)約實驗的經(jīng)濟(jì)成本，將“低滲透多孔介質(zhì)滲流的動邊界理論”(文獻(xiàn)2018年科學(xué)出版社《低滲透多孔介質(zhì)滲流的動邊界理論》，第11頁到第20頁)引入，采用常規(guī)驅(qū)替泵以恒定流量持續(xù)向巖心注入流體，測量由于滲流過程中啟動壓力梯度存在所產(chǎn)生的動邊界在所測巖心長度內(nèi)的移動時間，同時測量該移動時間范圍內(nèi)滲流入口端壓力的瞬時變化數(shù)據(jù)，通過推導(dǎo)出的理論公式即可求得該巖心中滲流的啟動壓力梯度。該實驗方法更加符合低滲透油氣藏、稠油油藏開發(fā)技術(shù)中油田區(qū)塊有效動用范圍的估計及相對應(yīng)的井網(wǎng)優(yōu)化與油氣井激勵措施實施的技術(shù)需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種測定滲流啟動壓力梯度的實驗方法，該方法基于“低滲透多孔介質(zhì)滲流的動邊界理論”，通過測量滲流過程中由于啟動壓力梯度存在所產(chǎn)生的動邊界在所測巖心長度內(nèi)的移動時間數(shù)據(jù)以及測量該移動時間范圍內(nèi)滲流入口端壓力的瞬時變化數(shù)據(jù)，再利用基于低滲透多孔介質(zhì)滲流的動邊界理論所推導(dǎo)出的理論公式來計算巖心中滲流的啟動壓力梯度。

該方法包括步驟如下：

S1：將由均質(zhì)液體飽和的巖心放入水平放置的巖心夾持器內(nèi)，巖心夾持器的出口端封閉，對巖心施加圍壓；

S2：將與步驟1中相同的均質(zhì)液體從巖心夾持器入口端以恒定流量持續(xù)注入巖心，測量巖心夾持器入口端壓力隨時間的變化數(shù)據(jù)，并監(jiān)測巖心夾持器出口端壓力隨時間的變化數(shù)據(jù)，當(dāng)巖心夾持器出口端的壓力出現(xiàn)變化時停止該次滲流實驗，并同時記錄均質(zhì)液體從巖心夾持器入口端開始持續(xù)注入巖心到巖心夾持器出口端的壓力出現(xiàn)變化為止所持續(xù)的時間；