[發明專利]一種適用超低滲透地層的Ψ型管多相保真取樣方法及裝置

在審

• 申請號: 202010050928.6
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111119882A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 魏寧;李小春;楊列
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E21B49/08
• 分類號: E21B49/08
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

本發明公開了一種適用超低滲透地層的Ψ型管多相保真取樣方法及裝置，該裝置包括地面控制系統、封隔器系統、Ψ型取樣管、I型取樣管、溫控系統、自動多通閥門，Ψ型取樣管包括一號Ψ型取樣管和二號Ψ型取樣管；該方法針對一般的低滲透地層使用一套Ψ型取樣管與一套I型取樣管組合的方式氣液取樣，針對對超低滲透地層氣體樣品稀少的情況，使用兩套Ψ型取樣管進行氣液取樣；通過地面控制系統與溫控系統控制井下取樣量、取樣深度等條件，Ψ型取樣管通過地面控制系統注入高壓驅動流體在取樣過程中形成段塞流，氣液態樣品在管內以不連續的段塞流方式到達地面，可以有效降低管內樣品量，取樣量可控范圍大，對地層擾動極小。

技術領域

本發明屬于深地工程中的井下流體保真取樣技術領域，更具體涉及一種地層多相流體取樣方法，同時還涉及一種地層多相流體取樣的裝置，它適用于基于低滲透地層尤其是超低滲透地層鉆井多相取樣的地層流體保真取樣。

背景技術

隨著科技的進步，人們對地底的研究深度越來越高，為了準確的研究地底情況取得原位保真氣液流體樣品資料至關重要，石油、地熱、CO₂地質封存、地下能源與廢棄物地下儲存、深部地質科研等工程面臨復雜地質條件下的原位保真氣液流體取樣難的問題，迫切需要一種能對地層氣液流體尤其是低滲透地層與超低滲透地層流體同時保真取樣的技術，準確地了解井下氣液流體性質與成分分析和研究井下流體狀態的變化。因而對井下氣液流體進行保真取樣，具體研究氣液流體物性是緊要目的，然而隨著研究的進行，深度的提高使得氣液流體的取樣變的越來越困難，世界各國對井下流體取樣技術都有深入研究，目前有各種各樣的取樣設備：Bailer取樣器、不連續間隔取樣器、地下水取樣泵及直接推進原位地下水取樣用裸露過濾網型取樣器、密閉過濾網型取樣器、Waterloo取樣器、U型管取樣器等取樣技術，這些取樣器雖然能對井下流體進行取樣，但都存在一些技術問題無法對地滲透地層尤其是超低滲透地層深部取樣。

按油田的分類，我國把滲透率低于50mD的儲層稱為低滲透油層，并近一步劃分為三類：一般低滲透油藏(儲層滲透率10-50mD)，特低滲透油藏(儲層滲透率為1-10mD)，超低滲透油藏(儲層滲透率0.1-1mD)具有滲透率低、孔喉細小、束縛水高、滲流存在非達西滲流特征，其天然能量不足，地層壓力下降慢，發明專利“井內分層氣液兩相流體保真取樣裝置”(CN 102108861 A)提供了一種基于井下氣液兩相取樣的技術方法，其取樣方法雖然能夠達到保真取樣的要求，但無法控制取樣流速與壓力對地層的擾動性大，液體樣品在U型管內部易殘留，同時取樣裝置的液體樣品單次取樣量大(15-20L)，超低滲透地層的液體補充能力弱，造成取樣周期長，取樣時井下裝置存在的液體殘留物不僅減少了有效取樣量又造成不同取樣周期樣品在裝置內交叉接觸互溶，減少了所取樣品的代表性，因而無法有效對超低滲透地層進行多相(氣、水、油等)保真取樣，如何減小取樣對低滲透層的影響，如何減少取樣裝置內殘留液體樣品，提供一種對超低滲透地層進行有效保真取樣的裝置是目前超低滲透地層流體保真取樣的技術關鍵。

發明內容

為了改進克服現有的氣液兩相取樣裝置的缺陷與技術難點，本發明的第一目的是在于提供一種適用超低滲透地層的Ψ型管多相保真取樣方法，方法易行，操作簡便，可在不同深度單井實現多相的分層取樣，尤其是超低滲透地層鉆井的多相保真取樣。

本發明的第二目的是在于提供一種適用超低滲透地層的Ψ型管多相保真取樣裝置，結構簡單，安裝與操作便捷，管路易于清洗，維護簡單，可在不同深度單井實現多相的分層取樣，小擾動樣品代表性強，適用范圍廣。