致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定方法技术

本发明专利技术提供了致密砂岩稳态法气水相渗曲线测定方法，包括以下步骤：岩心准备；模拟地层水；抽真空饱和模拟地层水；连接实验装置并加温至实验温度；放入岩心，加覆压、回压，测岩心质量、液相渗透率；建束缚水饱和度；控制气体流速并以较小流速注模拟地层水，待出口气流稳定后，增大液体流速进行下一点测量，直至驱替压力达最大设定值且出口气体流速降低至0.1mL/min，结束实验；根据改进的相渗公式，计算各测量点含水饱和度及相对渗透率。该方法模拟地层条件致密气藏生产过程两相渗流特征，考虑了温度对气水粘度影响，也考虑了覆压对岩心含水量的影响，束缚水饱和度及相对渗透率曲线更加准确可信，可为气藏生产评价提供高价值的数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油天然气勘探开发技术中致密砂岩地层条件下稳态法气水相对渗透率曲线测定方法。
技术介绍
气水相对渗透率是气田开发中的重要基础数据，目前气水相渗测试标准做法是依据标准SY/T5345-2007“岩石中两相流体相对渗透率测定方法”，在实验室温度条件下应用压缩空气或氮气和地层水(注入水)或标准盐水采用稳态法或非稳态法测得。不同方法特征如下：非稳态法测量相对渗透率比稳态法快，但其数据计量、分析及解释比稳态法复杂，特别是对于非均质性较严重的岩心，非稳态法难以得到可靠的相对渗透率曲线；稳态法一般认为适合测定渗透率0.5mD以上的岩心，由于其相对渗透率计算基于达西方程，因此结果可信度高。因此，为了准确测定地层条件下致密砂岩气水相渗曲线及束缚水饱和度，吸收稳态法实验的优点建立了更加准确可信的致密砂岩气水相渗曲线测定方法。专利申请号201310639669.0，公开了一种模拟地层温度压力条件下的非稳态法气水相对渗透率曲线测定装置及方法。该装置包括注入系统、恒温箱、岩心夹持器、围压泵、回压系统、三通阀等。该装置可有效模拟真实气藏地层的高温高压条件，并考虑了地层高温高压条件岩石及流体的影响，与传统非稳态法测量结果相比，可利用价值更高。但其采用全直径岩心测定气水相渗曲线，而常规岩心实验结果误差较大，不适用于常规岩心。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，综合考虑温度对气水粘度影响，以及覆压对岩心含水量的影响，提供一种致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定方法。为此，本专利技术提供了致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定方法，包括以下步骤：步骤一：岩心准备取钻井岩心进行加工、烘干，测量岩心的长度L、直径d、干重m；步骤二：流体准备配制模拟地层水并取纯度99.999％的高纯氮气，在实验温度K实验条件下分别测定模拟地层水粘度μw和氮气粘度μg；步骤三：将岩心抽真空后饱和模拟地层水；步骤四：连接致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定实验装置并调试，打开恒温箱加温至实验温度K实验并保持该温度稳定；步骤五：将岩心装入实验装置的岩心夹持器，加覆压40～80MPa、回压0.5～1.5MPa，将模拟地层水以恒定流速注入岩心，待岩心入口端压力稳定后，测定饱和模拟地层水的岩心质量m0；步骤六：利用氮气驱替饱和模拟地层水的岩心至束缚水状态，测定束缚水状态下的饱和度和气相有效渗透率以高纯氮气驱替岩心，驱替过程中保持气体流速恒定，待入口端压力、出口端气体流速达到稳定状态后，记录岩心入口端压力p1、出口端压力p2及出口端气体流速qg，测定束缚水状态下岩心质量m1，并计算束缚水饱和度Swc及束缚水下的气相有效渗透率Kg(Swc)，其中，m1是步骤六测得的束缚水状态下岩心质量，m是步骤一测得的干岩心质量，m0是步骤五测得的饱和模拟地层水的岩心质量，其中，pa是大气压力值，qg是步骤六测得的出口端气体流速，μg是步骤二测得的氮气粘度，L是步骤一测得的岩心的长度，p1是步骤六测得的岩心入口端压力，p2是步骤六测得的岩心出口端压力，K实验是步骤二或者步骤二的实验温度，K0是室温，A是岩心截面积，A＝1/4πd2其中，d是步骤一测得的岩心直径；步骤七：相对渗透率测定①保持步骤六驱替过程中的气体流速不变，同时将模拟地层水以恒定流速注入岩心，此处的流速小于步骤五中的注入流速；②待入口端压力、出口端气体流速稳定后，记录岩心入口端压力、出口端压力、出口端气体流速；③测定含水岩心质量mi；④保持气体流速不变，逐次增大模拟地层水注入岩心的流速并记录，根据公式一和公式二计算每一次不同的流速对应的含水饱和度Swi、气相有效渗透率Kg(i)和液相渗透率Kw(i)，计算过程中，含水岩心质量为步骤③测得，岩心入口端压力、出口端压力、出口端气体流速均为步骤②测得，然后根据以下公式计算气相相对渗透率Krg(i)和液相相对渗透率Krw(i)，其中，Kg(i)为步骤④计算得到的气相有效渗透率，Kg(Swc)为步骤六计算得到的束缚水下的气相有效渗透率，其中，Kw(i)为步骤④计算得到的液相有效渗透率，Kg(Swc)为步骤六计算得到的束缚水下的气相有效渗透率，步骤③和步骤④中的i表示第i次增大模拟地层水注入岩心的流速，i＝2、3……，⑤重复步骤④，当岩心入口端压力达到6MPa，且出口端气体流速降低到0.1ml/min后，停止实验；步骤八：绘制气水相对渗透率曲线以含水饱和度作为横坐标，气-水相对渗透率作为纵坐标，构成气水相对渗透率坐标系，将步骤④测得的不同的含水饱和度Swi对应的气相相对渗透率Krg(i)在气水相对渗透率坐标系上表示，用平滑的曲线将所有的气相相对渗透率Krg(i)连线得到气相相对渗透率曲线，然后将步骤④测得的不同的含水饱和度Swi对应的液相相对渗透率Krw(i)在气水相对渗透率坐标系上表示，用平滑的曲线将所有的液相相对渗透率Krw(i)连线得到液相相对渗透率曲线，完成气水相对渗透率曲线的绘制。步骤一中所述岩心加工标准为直径25mm，长度60～80mm之间；烘干条件为在104℃下，烘干6小时以上。步骤二中所述的模拟地层水是摩尔浓度为8％的氯化钾溶液。步骤二和步骤四中所述的实验温度K实验在100℃～120℃之间。致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定实验装置包括夹持有岩心的岩心夹持器，岩心夹持器的入口端连接有两根管线，分别是气驱管线和注液管线，出口端连接着测量管线，岩心夹持器中部通过管线连接着覆压泵，该管线上安装有压力传感器一；气驱管线上依次串接着加湿器、单向阀一、气体流速控制器一、高压减压阀和氮气瓶，氮气瓶安装在气驱管线的末端，加湿器设在靠近岩心夹持器入口端的位置，岩心夹持器入口端安装着压力传感器二；注液管线上依次串接着单向阀二、中间容器、驱替单元和液体源，注液管线的末端伸入液体源内，液体源内装有模拟地层水，单向阀二设在靠近岩心夹持器入口端的位置；测量管线上串接着回压阀，末端连接着干燥器的入口端，干燥器的出口端连接着气体流量计，气体流量计连接着气体流速控制器二，所述的干燥器放置在冷凝装置内；所述的岩心夹持器、加湿器和中间容器均放置在恒温箱内。所述的驱替单元包括泵缸体、压力传感器三和三通阀，三通阀的一个端口连接着泵缸体，另外一个端口连接至中间容器输入端，第三个端口连接至液体源。所述的驱替单元有两组，两组驱替单元并联接入中间容器输入端。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的这种致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定方法，利用致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定实验装置测定地层条件下气藏生产过程中的气水相对渗透率曲线。测量结果表明一方面测量的束缚水饱和度比常规条件下的测量值要低，另一方面发现随着出水量的增加，即含水饱和度增加气相相对渗透率曲线急剧降低。这两方面的特征更加符合气藏生产过程中的实际情况，具有较高的参考价值。利用稳态法进行致密砂岩的气水相对渗透率曲线的测定，不仅考虑了温度对气水粘度影响，同时考虑了覆压对岩心含水量的影响，束缚水饱和度及相对渗透率曲线更加准确可信，可为气藏生产评价提供高价值的数据。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定实验装置的示意图。图2是测得的致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线。附图标记说明：1、岩本文档来自技高网...

【技术保护点】
致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：岩心准备取钻井岩心进行加工、烘干，测量岩心的长度L、直径d、干重m；步骤二：流体准备配制模拟地层水并取纯度99.999％的高纯氮气，在实验温度K实验条件下分别测定模拟地层水粘度μw和氮气粘度μg；步骤三：将岩心抽真空后饱和模拟地层水；步骤四：连接致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定实验装置并调试，打开恒温箱加温至实验温度K实验并保持该温度稳定；步骤五：将岩心装入实验装置的岩心夹持器，加覆压40～80MPa、回压0.5～1.5MPa，将模拟地层水以恒定流速注入岩心，待岩心入口端压力稳定后，测定饱和模拟地层水的岩心质量m0；步骤六：利用氮气驱替饱和模拟地层水的岩心至束缚水状态，测定束缚水状态下的饱和度和气相有效渗透率以高纯氮气驱替岩心，驱替过程中保持气体流速恒定，待入口端压力、出口端气体流速达到稳定状态后，记录岩心入口端压力p1、出口端压力p2及出口端气体流速qg，测定束缚水状态下岩心质量m1，并计算束缚水饱和度Swc及束缚水下的气相有效渗透率Kg(Swc)，其中，m1是步骤六测得的束缚水状态下岩心质量，m是步骤一测得的干岩心质量，m0是步骤五测得的饱和模拟地层水的岩心质量，其中，pa是大气压力值，qg是步骤六测得的出口端气体流速，μg是步骤二测得的氮气粘度，L是步骤一测得的岩心的长度，p1是步骤六测得的岩心入口端压力，p2是步骤六测得的岩心出口端压力，K实验是步骤二或者步骤二的实验温度，K0是室温，A是岩心截面积，A＝1/4πd2其中，d是步骤一测得的岩心直径；步骤七：相对渗透率测定①保持步骤六驱替过程中的气体流速不变，同时将模拟地层水以恒定流速注入岩心，此处的流速小于步骤五中的注入流速；②待入口端压力、出口端气体流速稳定后，记录岩心入口端压力、出口端压力、出口端气体流速；③测定含水岩心质量mi；④保持气体流速不变，逐次增大模拟地层水注入岩心的流速并记录，根据公式一和公式二计算每一次不同的流速对应的含水饱和度Swi、气相有效渗透率Kg(i)和液相渗透率Kw(i)，计算过程中，含水岩心质量为步骤③测得，岩心入口端压力、出口端压力、出口端气体流速均为步骤②测得，然后根据以下公式计算气相相对渗透率Krg(i)和液相相对渗透率Krw(i)，Krg(i)=Kg(i)Kg(Swc),]]>其中，Kg(i)为步骤④计算得到的气相有效渗透率，Kg(Swc)为步骤六计算得到的束缚水下的气相有效渗透率，Krw(i)=Kw(i)Kg(Swc)]]>其中，Kw(i)为步骤④计算得到的液相有效渗透率，Kg(Swc)为步骤六计算得到的束缚水下的气相有效渗透率，步骤③和步骤④中的i表示第i次增大模拟地层水注入岩心的流速，i＝2、3……，⑤重复步骤④，当岩心入口端压力达到6MPa，且出口端气体流速降低到0.1ml/min后，停止实验；步骤八：绘制气水相对渗透率曲线以含水饱和度作为横坐标，气‑水相对渗透率作为纵坐标，构成气水相对渗透率坐标系，将步骤④测得的不同的含水饱和度Swi对应的气相相对渗透率Krg(i)在气水相对渗透率坐标系上表示，用平滑的曲线将所有的气相相对渗透率Krg(i)连线得到气相相对渗透率曲线，然后将步骤④测得的不同的含水饱和度Swi对应的液相相对渗透率Krw(i)在气水相对渗透率坐标系上表示，用平滑的曲线将所有的液相相对渗透率Krw(i)连线得到液相相对渗透率曲线，完成气水相对渗透率曲线的绘制。...

【技术特征摘要】
1.致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：岩心准备取钻井岩心进行加工、烘干，测量岩心的长度L、直径d、干重m；步骤二：流体准备配制模拟地层水并取纯度99.999％的高纯氮气，在实验温度K实验条件下分别测定模拟地层水粘度μw和氮气粘度μg；步骤三：将岩心抽真空后饱和模拟地层水；步骤四：连接致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定实验装置并调试，打开恒温箱加温至实验温度K实验并保持该温度稳定；步骤五：将岩心装入实验装置的岩心夹持器，加覆压40～80MPa、回压0.5～1.5MPa，将模拟地层水以恒定流速注入岩心，待岩心入口端压力稳定后，测定饱和模拟地层水的岩心质量m0；步骤六：利用氮气驱替饱和模拟地层水的岩心至束缚水状态，测定束缚水状态下的饱和度和气相有效渗透率以高纯氮气驱替岩心，驱替过程中保持气体流速恒定，待入口端压力、出口端气体流速达到稳定状态后，记录岩心入口端压力p1、出口端压力p2及出口端气体流速qg，测定束缚水状态下岩心质量m1，并计算束缚水饱和度Swc及束缚水下的气相有效渗透率Kg(Swc)，其中，m1是步骤六测得的束缚水状态下岩心质量，m是步骤一测得的干岩心质量，m0是步骤五测得的饱和模拟地层水的岩心质量，其中，pa是大气压力值，qg是步骤六测得的出口端气体流速，μg是步骤二测得的氮气粘度，L是步骤一测得的岩心的长度，p1是步骤六测得的岩心入口端压力，p2是步骤六测得的岩心出口端压力，K实验是步骤二或者步骤二的实验温度，K0是室温，A是岩心截面积，A＝1/4πd2其中，d是步骤一测得的岩心直径；步骤七：相对渗透率测定①保持步骤六驱替过程中的气体流速不变，同时将模拟地层水以恒定流速注入岩心，此处的流速小于步骤五中的注入流速；②待入口端压力、出口端气体流速稳定后，记录岩心入口端压力、出口端压力、出口端气体流速；③测定含水岩心质量mi；④保持气体流速不变，逐次增大模拟地层水注入岩心的流速并记录，根据公式一和公式二计算每一次不同的流速对应的含水饱和度Swi、气相有效渗透率Kg(i)和液相渗透率Kw(i)，计算过程中，含水岩心质量为步骤③测得，岩心入口端压力、出口端压力、出口端气体流速均为步骤②测得，然后根据以下公式计算气相相对渗透率Krg(i)和液相相对渗透率Krw(i)，Krg(i)=Kg(i)Kg(Swc),]]>其中，Kg(i)为步骤④计算得到的气相有效渗透率，Kg(Swc)为步骤六计算得到的束缚水下的气相有效渗透率，Krw(i)=Kw(i)Kg(Swc)]]>其中，Kw(i)为步骤④计算得到的液相有效渗透率，Kg(Swc)为步骤六计算得到的束缚水下的气相有效渗透率，步骤③和步骤④中的i表示第i次增大模拟地层水注入岩心的流速，i＝2、3……，⑤重复步骤④，当岩心入口端压力达到6MPa，且出口端气体流速降低到0.1ml/min后，停止实验；步骤八：绘制气...

【专利技术属性】
技术研发人员：李跃刚，李进步，王继平，李娅，万单夫，王一，刘平，王艳，薛雯，路中奇，杨特波，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11