一种评价工作液对致密储层损害程度的装置与方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及非常规油气储层保护技术，具体的说，是涉及一种评价工作液对致密 储层损害程度的装置与方法。
【背景技术】
[0002] 非常规油气主要包括页岩油气、煤层气、致密砂岩气等资源。其中，我国致密砂岩 气进入大规模开发阶段，产量已经占全国天然气总产量的三分之一；煤层气的开发规模也 逐年增加。
[0003] 非常规储层具有低孔低渗、黏土矿物含量高等特点，储层极易受到钻井液、完井 液、固井液及压裂液等工作液的损害，且损害一旦形成将不同程度地影响气井产能，因此储 层保护是致密储层开发的重要方面之一，一般通过采用低伤害钻完、井液及压裂液等以降 低储层开发及改造过程的储层损害。因此，评价工作液对致密储层的损害程度是表征其储 层保护性能的主要技术指标。
[0004] 目前，国内非常规储层损害评价仍然采用常规储层评价技术，常规储层损害评价 主要采用中华人民共和国石油天然气行业标准（SY/T 6540-2002钻井液完井液损害油层 室内评价方法）对工作液进行储层损害评价实验，即达西公式法，而非常规储层渗透率一 般都低于1Χ1〇_ 3μπι2,采用该方法时会存在以下问题：一是液体在低渗介质中的渗流已经 不满足达西流动特征，达西公式不再适合岩样渗透率的计算。二是当岩样渗透率很低时， 需要很高的驱替压差和很长的流速稳定时间。以渗透率为〇. IXKT3Um2岩样为例，在直径 2. 54厘米、长度5厘米、流量1毫升/分钟、驱替介质为水条件下，驱替压差超过16MPa，流 速基本稳定时间需5小时以上。
[0005] 为了解决低渗致密储层岩心的渗透率测试难题，国外开发了非稳态渗透率测试方 法，如流动介质为气体的气体脉冲法，目前该技术国内已经引进；但是为了评价入井流体对 储层的损害程度，一般需要评价流动介质为液体（如地层水）的渗透率损害率，气体脉冲法 无法满足。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的是目前还没有可靠有效的致密储层损害评价方法的技术问题，提 供了一种评价工作液对致密储层损害程度的装置与方法，能够满足工作液对致密储层损害 程度的评价要求，可达到操作简单、数据可靠的目的。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
[0008] -种评价工作液对致密储层损害程度的装置，该装置包括上游标准室、下游标准 室、岩心夹持器、围压泵、针型阀、真空泵、平流泵、工作液中间容器、地层水中间容器、差压 计、围压表；
[0009] 所述岩心夹持器的进口与所述上游标准室连接，所述岩心夹持器的出口与所述下 游标准室连接；所述差压计连接在所述岩心夹持器的进口和出口之间；设置有所述围压表 的所述围压泵与所述岩心夹持器连接；所述针型阀分别与所述岩心夹持器的进口和出口、 所述上游标准室、所述下游标准室连接，其中所述针型阀与所述下游标准室之间设置有附 加阀；所述平流泵分别与所述工作液中间容器的进口和所述地层水中间容器的进口连接， 所述工作液中间容器的出口与所述岩心夹持器的出口连接，所述地层水中间容器的出口分 别与所述岩心夹持器的进口和出口、所述上游标准室、所述下游标准室连接，同时所述地层 水中间容器的出口与所述针型阀连接；所述真空泵分别与所述岩心夹持器的进口和出口、 所述上游标准室、所述下游标准室连接。
[0010] 其中，所述岩心夹持器的进口设置有岩心夹持器进口控制阀，出口设置有岩心夹 持器出口控制阀。
[0011] 其中，所述围压泵的出口与所述岩心夹持器之间设置有围压泵控制阀。
[0012] 其中，所述工作液中间容器的出口设置有工作液中间容器控制阀。
[0013] 其中，所述地层水中间容器的出口设置有地层水中间容器控制阀。
[0014] 其中，所述真空泵的出口设置有真空泵控制阀。
[0015] 其中，所述岩心夹持器的进口连接有工作液流出控制阀。
[0016] 其中，所述上游标准室和所述下游标准室均为容积可调的密闭容器。
[0017] 其中，所述差压计的精度至少为千分之一。
[0018] 一种评价工作液对致密储层损害程度的方法，其特征在于，该方法包括如下步 骤：
[0019] 步骤1，钻取岩心，抽真空至少48小时，并饱和目标地层的地层水；其中所述岩心 的直径为2. 50cm，长度至少为其直径的1倍；
[0020] 步骤2,将所述岩心放入所述岩心夹持器，施加12MPa的恒定围压；
[0021] 步骤3,将所述针型阀置于初始位置，抽真空至少30分钟；
[0022] 步骤4,向所述上游标准室、所述下游标准室及所述岩心夹持器注入目标地层的地 层水，使装置的平衡压力达到7. OMPa ;
[0023] 步骤5,推进所述针型阀，在所述平衡压力基础上，为所述上游标准室增加附加压 力，该附加压力值为所述平衡压力值的2% -4% ;
[0024] 步骤6,通过所述差压计记录所述岩心夹持器两端的瞬时压差随时间的变化；
[0025] 步骤7,计算所述岩心污染前In [初始压差/瞬时压差]与时间的拟合直线的斜率 A1，按下式计算：
【主权项】
1. 一种评价工作液对致密储层损害程度的装置，其特征在于，该装置包括上游标准室 (1)、下游标准室（2)、岩屯、夹持器（3)、围压累（7)、针型阀巧）、真空累（11)、平流累（13)、 工作液中间容器（14)、地层水中间容器（15)、差压计（18)、围压表（19); 所述岩屯、夹持器（3)的进口与所述上游标准室（1)连接，所述岩屯、夹持器（3)的出口 与所述下游标准室（2)连接；所述差压计（18)连接在所述岩屯、夹持器（3)的进口和出口之 间；设置有所述围压表（19)的所述围压累（7)与所述岩屯、夹持器（3)连接；所述针型阀巧） 分别与所述岩屯、夹持器（3)的进口和出口、所述上游标准室（1)、所述下游标准室（2)连接， 其中所述针型阀（8)与所述下游标准室（2)之间设置有附加阀巧）；所述平流累（13)分别 与所述工作液中间容器（14)的进口和所述地层水中间容器（15)的进口连接，所述工作液 中间容器（14)的出口与所述岩屯、夹持器（3)的出口连接，所述地层水中间容器（15)的出 口分别与所述岩屯、夹持器（3)的进口和出口、所述上游标准室（1)、所述下游标准室（2)连 接，同时所述地层水中间容器（15)的出口与所述针型阀（8)连接；所述真空累（11)分别与 所述岩屯、夹持器（3)的进口和出口、所述上游标准室（1)、所述下游标准室（2)连接。
2. 根据权利要求1所述的一种评价工作液对致密储层损害程度的装置，其特征在于， 所述岩屯、夹持器（3)的进口设置有岩屯、夹持器进口控制阀（4)，出口设置有岩屯、夹持器出 口控制阀巧）。
3. 根据权利要求1所述的一种评价工作液对致密储层损害程度的装置，其特征在于， 所述围压累（7)的出口与所述岩屯、夹持器（3)之间设置有围压累控制阀化）。
4. 根据权利要求1所述的一种评价工作液对致密储层损害程度的装置，其特征在于， 所述工作液中间容器（14)的出口设置有工作液中间容器控制阀（16)。
5. 根据权利要求1所述的一种评价工作液对致密储层损害程度的装置，其特征在于， 所述地层水中间容器（15)的出口设置有地层水中间容器控制阀（17)。
6. 根据权利要求1所述的一种评价工作液对致密储层损害程度的装置，其特征在于， 所述真空累（11)的出口设置有真空累控制阀（10)。
7. 根据权利要求1所述的一种评价工作液对致密储层损害程度的装置，其特征在于， 所述岩屯、夹持器（3)的进口连接有工作液流出控制阀（12)。
8. 根据权利要求1所述的一种评价工作液对致密储层损害程度的装置，其特征在于， 所述上游标准室（1)和所述下游标准室（2)均为容积可调的密闭容器。
9. 根据权利要求1所述的一种评价工作液对致密储层损害程度的装置，其特征在于， 所述差压计（18)的精度至少为千分之一。
10. -种利用如权利要求1-9中任一项所述的装置评价工作液对致密储层损害程度的 方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 步骤1，钻取岩屯、，抽真空至少48小时，并饱和目标地层的地层水；其中所述岩屯、的直 径为2. 50畑1，长度至少为其直径的1倍； 步骤2,将所述岩屯、放入所述岩屯、夹持器（3)，施加12MI^a的恒定围压； 步骤3,将所述针型阀（8)置于初始位置，抽真空至少30分钟； 步骤4,向所述上游标准室（1)、所述下游标准室（2)及所述岩屯、夹持器（3)注入目标 地层的地层水，使装置的平衡压力达到7.OMPa; 步骤5,推进所述针型阀巧），在所述平衡压力基础上，为所述上游标准室（1)增加附加 压力，该附加压力值为所述平衡压力值的2% -4% ; 步骤6,通过所述差压计（18)记录所述岩屯、夹持器（3)两端的瞬时压差随时间的变 化； 步骤7,计算所述岩屯、污染前In[初始压差/瞬时压差]与时间的拟合直线的斜率Ai， 按下式计算：
式中： Ai-所述岩屯、污染前In[初始压差/瞬时压差]与时间的拟合直线的斜率； APw-所述岩屯、污染前的初始压差，MPa; APti-所述岩屯、污染前的瞬时压差，MPa;ti-与所述岩屯、污染前的瞬时压差对应的时间，S; 步骤8,用所述平流累（13)反向驱替1~2倍所述岩屯、孔隙体积的工作液或用所述平 流累（13)反向恒压3. 5MPa保持2小时，对所述岩屯、进行污染； 步骤9,重复步骤3~6,计算所述岩屯、污染后In[初始压差/瞬时压差]与时间的拟 合直线的斜率A,，按下式计算：
式中： A,-所述岩屯、污染后In[初始压差/瞬时压差]与时间的拟合直线的斜率； A口。2-所述岩屯、污染后的初始压差，MPa; APt2-所述岩屯、污染后的瞬时压差，MPa;t2-与所述岩屯、污染后的瞬时压差对应的时间，S; 步骤10,计算工作液对所述岩屯、的损害率町，按下式计算：
式中： Dl-损害率，％ ; Ai-所述岩屯、污染前In[初始压差/瞬时压差]与时间的拟合直线的斜率； A2-所述岩屯、污染后In[初始压差/瞬时压差]与时间的拟合直线的斜率。
【专利摘要】本发明涉及非常规油气储层损害评价技术领域，公开了一种评价工作液对致密储层损害程度的装置与方法，包括上游标准室、下游标准室、岩心夹持器、围压泵、针型阀、真空泵、平流泵、工作液中间容器、地层水中间容器、差压计、围压表等；利用液体脉冲的非稳态方法，通过液体压力脉冲衰减过程中压差随时间的变化参数，实现了致密储层岩心受工作液污染后的液体渗透率损害程度的评价，实验过程效率高，涉及的实验参数少，能够代替目前低效的稳态法测试液体渗透率损害率的方法，有助于非常规油气藏的有效开发，具有一定的推广前景。
【IPC分类】G01N15-08
【公开号】CN104792683
【申请号】CN201510189075
【发明人】史斌, 高波, 游利军, 张晓磊, 康毅力, 苏延辉, 江安
【申请人】中国海洋石油总公司, 中海油能源发展股份有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月20日