第三章油气层损害的室内评价.

第三章油气层损害的室内评价（4.0学时）第一节概述油气层损害的室内评价：评价内容包括：借助各种仪器设备测定油气层岩石与外来工作液作用前后渗透率的变化，或者测定油气层物化环境发生变化前后渗透率的改变，来认识和评价油气层损害的一种重要手段。油气层敏感性评价；工作液对油气层的损害评价；油气层损害的室内评价实验流程框图油气层岩心分析岩样的准备和选取油气层敏感性评价工作液对油气层的损害评价速敏评价水敏评价盐敏评价碱敏评价酸敏评价应力敏感评价温度敏感评价评价各类工作液对油气层的损害程度优化设计油气层保护的技术方案和工作液作业设施实验整体设计包括：1.此次试验的目的；2.需要进行那些单项实验和综合实验；3.实验步骤及程序；4.实验需要什么流程、设备；5.实验需要哪些材料以及需要多少块岩心样品；6.多少模拟地层水；7.哪几类钻井液及各种化学添加剂；8.实验结果如何处理、如何运用等；实验岩心的确定(2)岩样的选取(1)岩样的准备：①对井场或库房中保存的岩心进行选取；②实验室岩样的交接；③岩心检测；④岩样钻取；⑤岩样的清洗(洗油、洗盐)；⑥岩样烘干；⑦测定各个岩样的孔隙度和渗透率；第二节油气层敏感性评价储层敏感性评价通常包括速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏、应力敏感、温度敏感等七敏实验，具体实验方法基本按SY/T5358-2010：“储层敏感性流动实验评价方法”部颁标准执行(中华人民共和国石油天然气行业标准)。本标准规定了储层敏感性流动实验评价方法、评价指标及实验报告的格式。敏感性评价目的：找出油气层发生敏感的条件和由敏感引起的油气层损害的类型和程度，为各类工作液的设计、油气层损害机理分析和制定系统的油气层保护技术方案提供科学依据。敏感性评价实验流程和仪器一个流动实验流程中必需包括三个部分：动力部分、岩心夹持器和计量部分。恒速流程：保证岩心进口端流量Q不变的流程，常采用恒速泵作为动力。流速敏感性实验流程即为恒流速流程或称恒流量流程。恒压流程：保证岩心进口端压力P不变的流程。最好的动力设备是气瓶，用气体压力调节阀来调节压力，使进入岩心前的压力恒定。钻井液滤失污染评价实验，要求钻井液滤入岩心的压力始终保持3.5MPa，故用气瓶作为动力源最容易实现。1.速敏概念和实验目的一、速敏性评价实验速敏性(flowratesensitivity)：实验目的：找出由于流速作用导致微粒运移从而发生损害的临界流速和速度敏感引起的油气层损害程度；流体在油气层中流动时，因流体流动速度变化引起储层岩石中微粒运移、堵塞喉道，导致储层渗透率下降的现象。为以下的水敏、盐敏、碱敏、酸敏四种实验及其它的各种损害评价实验确定合理的实验流速提供依据（0.8倍临界流速）；为确定合理的注采速度提供科学依据。临界流速(criticalvelocity)储层岩石渗透率随着流速增加开始有较大幅度下降时所对应前一个点的流速。2.实验原理根据达西定律，在实验设定的条件下注入确定的流体(模拟地层水、标准盐水、煤油或实际地层原油)，在不同流速下测定岩样的渗透率及其变化，以评价储层渗透率损害程度。Qi-1为临界流量，（ml/min）；Vi-1=14.4Qi-1/(A·φ)Vi-1为临界流量，（m/d）；A岩样截面积，cm2φ岩样孔隙度11100%5%iiikkk（20%标准）渗透率损害率%损害程度Dk1≤5无5﹤Dk1≤30弱30﹤Dk1≤50中等偏弱50﹤Dk1≤70中等偏强Dk1﹥70强表1速敏损害程度评价指标3.实验流体水速敏:油速敏:标准盐水(standardbrine)：NaCl:CaCl2:MgCl2·6H2O=7:0.6:0.4使用配伍或接近配伍的流体为流动介质。配伍的原则为岩心的K∞与流体测得的液测渗透率KＬ相差越小越好。用（模拟）地层水或（模拟）注入水，也可采用矿化度为8%（质量百分数）的标准盐水，或根据地层情况，按质量百分比配制所需矿化度的标准盐水。用实际地层原油、中性油、或中性油与原油配制的模拟油。4.实验准备直径：2.54cm或3.81cm长度：不小于直径的l.5倍，应尽量选用接近夹持器允许的长度上限的岩样。用于敏感性评价辅助实验（酸敏化学分析、碱敏化学分析）样品，必须取自敏感性评价岩样相邻部位，尺寸无特殊要求。岩样端面与柱面均应平整，且端面应垂直于柱面，不应有缺角等结构缺陷。(1)岩样准备①岩样尺寸蒸馏抽提法中常用的溶剂有：甲苯、苯、苯-乙醇、苯-甲醇、三氯甲烷、氯仿、二甲苯、丙酮；洗油、洗盐；清洗过程中不能改变油藏岩石的润湿性；②清洗③烘干岩样烘干的温度应不高于80℃，温度波动小于±5℃对于含生石膏的岩样，温度控制在60℃～65℃，相对湿度控制在40％～45％。④测定空气渗透率烘48h后，每8h称量一次，两次称量的差值小于l0mg时，记下岩样实测质量。饱和后的岩样应在饱和液中继续浸泡40h以上。空气渗透率小于l0*10-3μm2的岩样，饱和后置于不锈钢容器中在l0MPa的压力下浸泡40h以上。⑤抽空饱和③烘干⑥测定孔隙体积两相流动评价实验岩样需要在评价实验前造束缚水。其驱替速度小于临界流速(做两相流动实验前，应先进行单相速敏实验)，驱替流体为白油。开驱替泵，连续驱替12h以上，且岩心两端压差不再变化、驱替出水量不再增加时，停驱替泵，记录出水量，计算束缚水饱和度。⑦建立束缚水模拟地层水：除注入水评价外，所有实验用水匀应在实验前放置一天以上，然后用G5砂芯漏斗(孔径0.45μm)或0.45μm以下微孔滤膜过滤除去微粒物质。（2）实验流体制备与处理中性煤油：先经过干燥，再用硅胶或白土处理除去极性物质，然后用G5砂芯漏斗或0.45μm以下微孔滤膜过滤。模拟油：中性煤油+同层原油。5.试验步骤a.按规定将岩样抽空饱和实验盐水;b.接好实验流程，将实验盐水装入高压容器;c.将岩样放入岩心夹持器，应使液体在岩样中的流动方向与测定气体渗透率时气体的流动方向一致;d.缓慢将围压调至2.0MPa，除应力敏感性评价实验外，检测过程中始终保持围压值大于岩心上游压力1.5MPa~2.0MPa。（1）单相水速敏性评价实验(盐水)①驱替流体：地层水、模拟地层水或标准盐水②实验步骤e.打开岩心夹持器进口端排气阀，开驱替泵(泵速不超过l.0mL/min)，这时驱替泵(或接气瓶容器)至岩心上游管线中的气体从排气阀中排出。当气体排净，管线中全部充满实验流体，流体从排气阀中流出时，关驱替泵。f.打开夹持器出口端阀门，关闭排气孔。g.将驱替泵的流量调节到实验选定的初始流量，一般为0.1mL/min;当岩样空气渗透率大于500×10-3μm2时，初始流量为0.25mL/min，打开驱替泵。h.按规定时间间隔测量压力、流量、时间及温度，待流动状态趋于稳定后，记录检测数据，计算该盐水的渗透率。i.按规定的0.10mL/min、0.25mL/min、0.50mL/min、0.75mL/min、l.０mL/min、1.5mL/min、2.0mL/min、3.0mL/min、4.0mL/min、5.0mL/min及6.0mL/min的流量，依次进行测定。当测出临界流速后，流量间隔可以加大。j.若一直末测出临界流速，应进行至最大流量6.0mL/min。k.对于低渗透致密岩样，当流量尚未达到6.0mL/min，而压力梯度已大于3MPa/cm，且随着流量的增加岩样渗透率始终无明显下降时，则认为该岩样无速敏性。l.当流量已达规定的最大流量，盐水渗透率始终没有下降（甚至上升），则应在完成6.０mL/min的测量后，立即进行反向流动实验。m.关闭驱替泵，结束实验。n.当反向流动实验表明无微粒运移特征时，则认为该岩样无速敏性；当存在微粒运移特征时，则认为该岩样存在速敏性，但其临界流速和速敏损害值不确定。a.按达西公式计算液体的渗透率b.以流量（mL/min）或流速（m/d）为横坐标，以液体渗透率为纵坐标，绘出流速曲线图。c.临界流速确定和换算：当流速小于临界流速时，透率不随流量增加而变化，称为损害前渗透率。当渗透率出现连续下降，且下降幅度超过5.0%（或20%）损害前渗透率，拐点前一个流速值即为临界流速值。③数据处理（2）单相油速敏性评价实验（中性油）用中性油作为实验流体；操作步骤和数据处理同单相盐水速敏评价实验。（3）束缚水下的速敏评价实验①岩样处理②实验步骤c.按规定进行驱替试验；d.当岩样渗透率较低，使驱替压力过高时。可从c开始将白油换为中性煤油进行实验；a.按规定测量实验盐水的渗透率：驱替速度0.1mL/min~0.25mL/min;若空气渗透率大于500×10-3μm2，驱替速度应为0.25mL/min~0.5mL/min；b.建立束缚水：用油作为驱替流体，以小于临界流速的驱替速度（先进行单相速敏实验）连续驱替12h以上，且岩心两端压差不再变化、驱替出水量不再增加时，停驱替泵，记录出水量，计算束缚水饱和度；某油田岩心速敏曲线（速敏损害程度大，有临界流速和无临界流速）图22某油田岩心速敏曲线（速敏损害程度小）0204060801001201400123456流量，mL/min渗透率比值，%4319-15-130-146图23西区旦八延安组储层速敏实验结果0204060801001201400.01.02.03.04.05.06.07.0流量，ml/min渗透率比值，%地211-50井8(1)地211-50井10（1)地184-33井10（1）地193-37井4（1）地204-47井1(1)图24姬塬长8储层岩心速敏实验结果二、水敏性评价实验1.水敏概念和实验目的水敏性(watersensitivity)：目的：水敏指数(watersensitivityindex)：较低矿化度的注入水进入储层后引起粘土水化膨胀、分散、运移，从而减小或堵塞储层孔喉或裂逢，造成储层渗透率下降的现象。低矿化度注入水进入储层后对岩石损害前后的渗透率之差与损害前渗透率之比。了解粘土矿物遇淡水后的膨胀、分散、运移过程，找出发生水敏的条件及水敏引起的油气层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。%10022WK2WK—水敏指数；—用蒸馏水测定的岩样渗透率，10-3μm2；—临界盐度SC前各点渗透率的算术平均值，10-3μm2；用水敏指数评阶岩样的水敏性。水敏性评价指标水敏指数，%水敏性程度Iw≤5无水敏5＜Iw≤30弱水敏30＜Iw≤50中等偏弱水敏50＜Iw≤70中等偏强水敏70＜Iw≤90强水敏Iw﹥90极强水敏2.实验原理根据达西定律，以小于临界流速(0.8倍临界流速）的注入速度，以次注入不同盐度的盐水，来测定岩样的渗透率及其变化，以评价储层渗透率损害程度。以系列盐水的浓度为横坐标、各盐水的渗透率值(或渗透率损害率)为纵坐际，作盐度曲线。临界盐度的判定：盐度曲线形态出现明显变化处所对应前一点的盐度点为临界盐度Sc。3.水敏性评价实验（1）实验盐水选择不少于五种浓度的盐水（盐水1~盐水5，应包含注入水盐度）进行实验。高盐度时，浓度间隔大些；随着盐度的降低，间隔应逐渐减小。初始盐水(盐水1)为(模拟)地层水(或与地层水矿化度相同的标准盐水)。矿化度逐渐递减至最后一种实验用水(蒸馏水)。当地层水矿化度等于或低于l×104mg/L时，应使用1×104mg/L的标准盐水作为初始盐水。a.分别在高压容器中装入实验用水。b.岩样抽空饱和（模拟）地层水（或同矿化度的标准盐水，即盐水1）；c.将驱替泵流量调至临界流速的0.8倍左石，打开阀门，让(模拟)地层水(或同矿化度的标准盐水)流过岩心；d.按规定时间间隔测量压力、流量、时间及温度，待流动趋于稳定后，记录检测数据，测定（模拟）地层水（或同矿化度标准盐水）的渗透率Kf（或KS），记录平衡压力Pf（或Ps）；（2）实验步骤e.用10～15倍孔隙体积的盐水2驱替（以替代盐水1），驱替速度为0.1mL/min~0.2mL/min（小于临界流速，使得驱替时的压力始终小于或等于Pf或Ps）；f.停驱替泵，在盐水2中浸泡12h以上；g.按规定时间间