含水合物储层渗透率的测定方法技术

本发明专利技术涉及含水合物储层渗透率的测定领域，公开了一种含水合物储层渗透率的测定方法。包括：形成含水合物储层；预备驱替气体和/或驱替液体；将所述驱替气体和/或驱替液体向所述含水合物储层中进行注入，测定在不同有效应力下，所述含水合物储层的水平绝对渗透率或垂直绝对渗透率；用稳态法或非稳态法测定不同有效应力下，所述含水合物储层的水平气水相对渗透率或垂直气水相对渗透率。本发明专利技术的方法避免了气水相对渗透率测定过程中的水合物分解或二次生成，实现了高压差或高流速驱替的可能性；实现对含多组分水合物储层渗透率的测定，包括绝对渗透率和相对渗透率的测定。

【技术实现步骤摘要】
含水合物储层渗透率的测定方法
本专利技术涉及含水合物储层的渗透率测定领域，具体涉及一种含水合物储层渗透率的测定方法。
技术介绍
天然气水合物是天然气和水在低温高压条件下形成的类冰状的结晶物质，俗称可燃冰，是一种非常规的、清洁的天然气资源，其分布面广、资源量大。据估计，埋在浅层(<2000m)中的天然气水合物的储量相当于已探明的常规化石燃料总量的两倍，具有极大的开发价值，对缓解未来能源危机，优化能源结构具有重要意义。天然气水合物渗流是一个多相多组分非等温的物理化学渗流过程。含水合物储层渗透率是判断水合物藏是否具有开发潜力的重要指标，是水合物开采方法机理分析及开采流程优化的基础参数。与常规储层不同，开发过程中水合物的生成和分解会产生相应的固-液-气相变，这导致了水合物饱和度的变化。在外界压力存在下，水合物饱和度的变化直接改变了孔隙结构，进而改变了储层的渗透率。在实验测定过程中由于水合物的不稳定性，实验难度较大，因此准确测定不同饱和度、不同有效应力下的含水合物储层的渗透率显得十分重要。因此，需要寻找一种精确测定含不同组分水合物储层的渗透率参数的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服含水合物储层渗透率测定过程中存在水合物发生分解或二次生成、影响测定精准的问题，提供一种含水合物储层渗透率的测定方法。本专利技术的专利技术人在研究含水合物储层渗透率测定过程中，发现在气水相对渗透率测定实验过程面临：①用生成气体驱替时，若用较大流速或较高压差条件驱替，水合物会有二次生成的可能性，导致储层水合物饱和度改变，甚至堵塞孔隙通路；只有在驱替压力调整至接近相平衡压力时才可顺利实现驱替，此时流体驱替速度较慢，不利于数据采集分析；②若用氮气等惰性气体驱替，由于驱替气体和水合物之间的浓度差会引起储层内水合物的分解，不能用于该驱替过程；③驱替液体若是纯水，没有饱和生成水合物的气体，在驱替过程中会溶解一部分储层内的水合物；④针对含多组分水合物储层的渗透率测定研究没有较大进展。对此，专利技术人提出本专利技术的技术方案。为了实现上述目的，本专利技术提供一种含水合物储层渗透率的测定方法，包括：(1)在储层中生成水合物，形成含水合物储层，其中，所述水合物中含有的客体气体由至少一种组分气体组成；(2)预备驱替气体和/或驱替液体，其中，所述驱替气体与所述客体气体具有相同的组成；所述驱替液体为所述客体气体的饱和水溶液，且所述驱替液体还含有助剂，其中，所述助剂选自动力学抑制剂；(3a)将所述驱替气体和/或驱替液体向所述含水合物储层中进行注入，并测定在不同有效应力下，所述含水合物储层的水平绝对渗透率或垂直绝对渗透率；(3b)用稳态法或非稳态法测定不同有效应力下，所述含水合物储层的水平气水相对渗透率或垂直气水相对渗透率。通过上述技术方案，本专利技术的有益效果为：(1)通过驱替液体中加入一定量的助剂，避免了气水相对渗透率测定过程中的水合物二次生成，实现了高压差或高流速驱替的可能性；(2)通过将驱替液体以客体气体饱和并预冷却的方法，减小驱替液体温度过高可能引起的储层中水合物分解和由于浓度差引起的水合物溶解侵蚀；同时对驱替气体进行预冷却，减小了驱替气体温度过高引起的储层中水合物分解；(3)提出了针对含多组分水合物储层渗透率的测定方法，包括绝对渗透率和相对渗透率的测定。附图说明图1是本专利技术的流程和装置示意图。附图标记说明1-水合物反应釜2-上覆地层压力加载活塞3-可变容积压力室4-位移传感器5-气瓶6-气体缓冲罐7-中间容器8-气体恒压阀9-气体流量控制器10-回压阀11-真空泵12-气液分离器13-电子天平14-计算机15-气体采集器16-气相色谱仪17-恒温冷却箱A1-第一液体平流泵A2-第二液体平流泵A3-第三液体平流泵B1-第一气体流量计B2-第二气体流量计C1-第一液体容器C2-第二液体容器C3-第三液体容器P1-第一压力传感器P2-第二压力传感器P3-第三压力传感器P4-第四压力传感器P5-第五压力传感器T1-第一温度传感器T2-第二温度传感器T3-第三温度传感器F1-第一阀门F2-第二阀门F3-第三阀门F4-第四阀门F5-第五阀门F6-第六阀门F7-第七阀门F8-第八阀门F9-第九阀门F10-第十阀门F11-第十一阀门F12-第十二阀门F13-第十三阀门F14-第十四阀门F15-第十五阀门F16-第十六阀门F17-第十七阀门F18-第十八阀门F19-第十九阀门具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等用语，并不是表示其所限定的词语之间有次序，而仅是用于区分所限定的词语为不同，以免阅读上的混淆。本专利技术提供一种含水合物储层渗透率的测定方法，包括：(1)在储层中生成水合物，形成含水合物储层，其中，所述水合物中含有的客体气体由至少一种组分气体组成；(2)预备驱替气体和/或驱替液体，其中，所述驱替气体与所述客体气体具有相同的组成；所述驱替液体为所述客体气体的饱和水溶液，且所述驱替液体还含有助剂，其中，所述助剂选自动力学抑制剂；(3a)将所述驱替气体和/或驱替液体向所述含水合物储层中进行注入，并测定在不同有效应力下，所述含水合物储层的水平绝对渗透率或垂直绝对渗透率；(3b)用稳态法或非稳态法测定不同有效应力下，所述含水合物储层的水平气水相对渗透率或垂直气水相对渗透率。水合物生成本专利技术中，步骤(1)首先制备可以用于测定的含水合物储层，其中，所述储层可以用孔隙介质组成，所述孔隙介质可以选自石英、黏土和方解石的一种或多种，优选所述孔隙介质的颗粒大小为筛分法测定的100目-1100目。所述孔隙介质堆砌形成的所述储层具有一定的孔隙，在孔隙中能够填充水合物、未形成水合物的水和/或客体气体(水合物中含有的气体)。所述储层的孔隙体积占所述储层的整体体积的百分数为储层孔隙度，可以通过测定或孔隙介质的加量确定；所述储层孔隙度可以用于确定制备得到的含水合物储层中所述水合物的水合物饱和度。本专利技术中，所述水合物中，水分子作为主体分子相互间以氢键结合形成笼形孔穴，含有的所述组分气体作为客体分子被包裹在孔穴中。所述组分气体可以选自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和二氧化碳中的至少一种。本专利技术中，步骤(1)人工合成所述水合物时，在孔隙介质中生成具有满足测定所需要的水合物饱和度的水合物。水合物饱和度是指孔隙介质中，水合物自身的体积与原来孔隙体积之比，是影响渗透本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含水合物储层渗透率的测定方法，包括：/n(1)在储层中生成水合物，形成含水合物储层，其中，所述水合物中含有的客体气体由至少一种组分气体组成；/n(2)预备驱替气体和/或驱替液体，其中，所述驱替气体与所述客体气体具有相同的组成；所述驱替液体为所述客体气体的饱和水溶液，且所述驱替液体还含有助剂，其中，所述助剂选自动力学抑制剂；/n(3a)将所述驱替气体和/或驱替液体向所述含水合物储层中进行注入，并测定在不同有效应力下，所述含水合物储层的水平绝对渗透率或垂直绝对渗透率；/n(3b)用稳态法或非稳态法测定不同有效应力下，所述含水合物储层的水平气水相对渗透率或垂直气水相对渗透率。/n

【技术特征摘要】
1.一种含水合物储层渗透率的测定方法，包括：
(1)在储层中生成水合物，形成含水合物储层，其中，所述水合物中含有的客体气体由至少一种组分气体组成；
(2)预备驱替气体和/或驱替液体，其中，所述驱替气体与所述客体气体具有相同的组成；所述驱替液体为所述客体气体的饱和水溶液，且所述驱替液体还含有助剂，其中，所述助剂选自动力学抑制剂；
(3a)将所述驱替气体和/或驱替液体向所述含水合物储层中进行注入，并测定在不同有效应力下，所述含水合物储层的水平绝对渗透率或垂直绝对渗透率；
(3b)用稳态法或非稳态法测定不同有效应力下，所述含水合物储层的水平气水相对渗透率或垂直气水相对渗透率。


2.根据权利要求1所述的测定方法，其中，当所述客体气体由一种所述组分气体组成时，所述水合物的生成方式为气饱和或液饱和；
当所述客体气体由两种以上的所述组分气体组成时，所述水合物的生成方式为液饱和。


3.根据权利要求1或2所述的测定方法，其中，所述组分气体选自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和二氧化碳中的至少一种；
优选地，所述水合物具有设定的水合物饱和度；
优选地，所述水合物饱和度为0.5-95％，优选为10-55％；
优选地，所述储层用孔隙介质组成。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的测定方法，其中，所述助剂选自聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基哌啶酮、聚乙烯基己内酰胺、聚乙烯基氮杂环辛酮、乙烯基己内酰胺-乙烯基吡咯烷酮共聚物、N-乙烯基吡咯烷酮-醋酸乙烯酯共聚物、N-乙烯基己内酰胺-乙烯吡咯烷酮-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯共聚物中的一种或多种；优选选自聚乙烯基吡咯烷酮和/或聚乙烯基己内酰胺；
优选地，基于所述驱替液体的总量，所述助剂的含量为0.3-15重量％，优选为0.5-3重量％。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的测定方法，其中，当所述客体气体由一种所述组分气体组成时，同温度下，所述驱替气体的压力p1、所述驱替气体的临界压力pa、所述驱替气体对应生成的水合物的相平衡压力pb满足以下关系：pb＜p1＜pa；
当所述客体气体由两种以上的所述组分气体组成时，同温度下，针对同一种所述组分气体在所述驱替气体中的分压p2、临界压力pA和对应生成的水合物的相平衡压力pB满足以下关系：pB＜p2＜pA。


6.根据权利要求1-5中任意一项所述的测定方法，其中，步骤(3a)中，将所述驱替气体在所述注入前进行调温，达到的注入温度与所述含水合物储层的温度相同；优选所述注入温度为275-276K；
优选地，将所述驱替液体在所述注入前进行调温，使所述驱体液体的温度、饱和压力分别与所述含水合物储层的温度、压力对应相同。


7.根据权利要求6所述的测定方法，其中，步骤(3a)中，在保持有效应力恒定的条件下，对水合物饱和度确定的所述含水合物储层进行如下的测定：
当所述水合物的生成方式为气饱和时，将所述驱替气体注入所述含水合物储层，在恒流模式下测定所述含水合物储层的水平压差或垂直压差、在恒压差模式下测定所述驱替气体的流量；
当所述水合物的生成方式为液饱和时，将所述驱替液体注入所述含水合物储层，在恒流模式下测定所述含水合物储层的水平压差或垂直压差、在恒压差模式下测定所述驱替液体的流量；
将测定得到的所述含水合物储层的水平压差或垂直压差、所述驱替气体的流量、所述驱替液体的流量，采用达西定律进行数据处理，得到在所述有效应力下，对应的所述含水合物储层的水平绝对渗透率或垂直绝对渗透率。


8.根据权利要求6或7所述的测定方法，其中，步骤(3b)中，进行含水合物储层的相对渗透率非稳态法测定时，在保持有效应力恒定的条件下，对水合物饱和度确定的所述含...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淑霞，张宁涛，胡志东，陈立涛，郝永卯，孙宝江，徐建春，王晓璞，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37