一种高温高压条件下岩心应力敏感评价装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高温高压条件下岩心应力敏感评价装置及方法，该装置包括氮气瓶、氮气加热装置、岩心夹持器、温度传感器和气体流量计；氮气瓶出气口与氮气加热装置连通，氮气加热装置出气口连接岩心夹持器，岩心夹持器内壁面环绕设置加热电阻丝，电阻丝紧贴岩心，用于对岩心加热；岩心夹持器出口端连接气体流量计和回压阀；所述氮气加热装置包括一密封壳体，壳体左右两端分别设置进气口和出气口，壳体内设置加热电阻丝。采用该装置进行的评价方法不但可以在储层高温高压条件下测定渗透率随着应力的变化，还同时考虑了初始含水饱和度和水在岩心中的实际赋存状态对于气测岩石渗透率的影响，为深层油气藏的开发提供了理论支撑。撑。撑。

【技术实现步骤摘要】
一种高温高压条件下岩心应力敏感评价装置及方法


[0001]本专利技术涉及石油天然气勘探开发
，尤其是一种高温高压条件下岩心应力敏感评价装置及方法。

技术介绍

[0002]在油气藏的开采过程中，地层压力的变化导致油气储层产生应力敏感效应，影响油气藏流体的流动。特别在深层油气藏开采中，高温高压下储层有效应力的改变会对油气井生产产生重要影响。所以开展室内实验评价高温高压下岩心应力敏感性，可以为深层油气藏的高效开发提供技术支撑和理论支持。
[0003]目前关于高温高压条件下岩心应力敏感评价的相关研究主要集中在以下两个方面：
①
测量的整套装置都置于高温条件下，然后直接通过采集岩心夹持器出口端的流量，通过达西定律计算岩心渗透率。专利CN113075108B提出了一种考虑束缚水饱和度、上覆岩层压力、定围压变孔压的岩心多次应力敏感实验方法。但该方法未能有效还原岩心在储层条件下真实含水饱和度和水相赋存状态。
②
将岩心夹持器置于储层高温高压下，采用耐高温高压的精密仪器，先对流体进行升温，通过岩心夹持器后再进行降温，测量流体的流量。例如专利CN106442264A和CN107436279A，均未体现如何保证流体状态稳定，且高温条件下的岩心渗透率计算方法不明。目前关于岩心应力敏感室内实验方法主要存在以下两点不足：
①
未能保证岩心含水饱和度以及水的赋存状态与储层原始高温高压条件下一致，测量出的应力敏感与实际储层岩石的应力敏感结果具有误差。
②
现有测量高温高压下岩心渗透率的装置，均需要制作特定的实验仪器，对实验仪器和传感器的耐温要求较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有岩心应力敏感评价装置存在的上述不足，提供一种高温高压条件下岩心应力敏感评价装置及方法。该装置综合考虑了地层高温、高压、初始含水状态等条件的影响，更加符合储层岩石在地层中的原位条件。
[0005]本专利技术提供的高温高压条件下岩心应力敏感评价装置，包括氮气瓶、氮气加热装置、岩心夹持器、温度传感器和气体流量计。所述氮气瓶出气口与氮气加热装置连通。所述氮气瓶和氮气加热装置之间的管路上依次设置有稳压器、恒流器、止回阀。该止回阀为气体单相止回阀，防止高温气体返流至氮气源造成危险。氮气加热装置出气口连接岩心夹持器。岩心夹持器内壁面环绕设置加热电阻丝，电阻丝紧贴岩心，用于对岩心加热。所述氮气加热装置与岩心夹持器之间的管路上设置有温度传感器、控制阀门和压力表；岩心夹持器上设置压力表，岩心夹持器出口端设置压力表。岩心夹持器中部侧面设有围压泵。所述围压泵与岩心夹持器之间的管路上设置控制阀门和压力表。岩心夹持器出口端连接气体流量计和回压阀。所述岩心夹持器与回压阀之间，岩心夹持器与气体流量计之间分别设置控制阀门。邻近气体流量计的进气口和出气口位置分别设置有温度传感器。所述氮气加热装置包括一密封壳体，壳体左右两端分别设置进气口和出气口，壳体内设置加热电阻丝。
[0006]优选的一种结构：所述氮气加热装置包括一密封的圆柱形壳体，壳体左右两端分为设置进气口和出气口，壳体靠近进气口的一端设置一挡板，挡板边缘与壳体内壁面贴合密封，挡板中心设置气孔，气孔连接加热筒，加热筒上缠绕电阻丝，加热筒外围套设一圆桶，圆桶底面靠近壳体的出气口一端，圆桶上缠绕电阻丝，圆桶与其内部加热筒之间的环形空隙为气体的流道，气体最后经过壳体与圆桶之间的空隙后排出，实现气体在壳体内绕行，延长加热时间。使用氮气加热装置加热气体到储层温度，是为了保证岩心驱替所用气体介质温度恒定为储层高温条件，测得的高温气相渗透率准确。
[0007]利用上述高温高压条件下岩心应力敏感评价装置进行岩心应力敏感评价的方法，步骤如下：
[0008]S1、将建立初始含水饱和度的岩心放入岩心夹持器中，将岩心围压施加为储层上覆地层压力P
w
；打开氮气瓶输出氮气至岩心的内压达到地层孔隙压力P，建压过程中设定回压阀中回压为地层孔隙压力P；建压完成后关闭所有阀门，然后使用岩心夹持器中的电阻丝对岩心进行升温至地层温度T。为了保证岩心被完全加热至设定温度，加热时间为6h。
[0009]由于对岩心加热会导致岩心夹持器的围压和内压改变，因此，需要在岩心升温过程中应动态调整围压和内压使其和设定条件一致，如果围压改变则使用围压泵调节围压，如果内压改变就打开岩心夹持器出口端紧邻回压阀的开关，回压阀压力设置为建压时所设定内压。
[0010]先建压后升温是为了保证岩心初始含水饱和度以及水的赋存状态与储层原始高温高压条件下一致。
[0011]进行步骤S1之前，实验岩心进行如下预处理：
[0012](1)对实验岩心洗盐、洗油、烘干，然后测量岩心长度L、直径D、孔隙度
[0013](2)采用质量百分浓度3％的KCl溶液，使用自吸增水法建立岩心样品的初始含水饱和度。初始含水饱和度、上覆地层压力、地层孔隙压力由现场密闭取心资料获取。
[0014]S2、打开氮气电阻加热装置，设定温度为地层温度T，打开氮气瓶，使其匀速输出氮气，当加热装置出口段的温度传感器显示温度达到预设地层温度T，完成测量准备。
[0015]S3、模拟油气藏降压开采过程：保持围压不变，并以设定压力P
设
为梯度，对岩心内压从P降压到设定的最低压力P
L
；每次梯度降低压力后均保持围压、孔压不变的情况下老化30min，然后打开氮气加热装置、岩心夹持器和气体流量计的阀门；待气体流量计稳定之后，记录下紧邻气体流量计进气口和出气口的两个温度传感器示数的平均值T
m
，m＝1,2,3
…
，代表第1次降压后的压力点、第2次降压后的压力点
…
，以及岩心夹持器左右两端的压力表读数P
1m
、P
2m
，气体流量计的示数为Q
m
；最后计算每个压力点下的气相渗透率K
m
，计算公式如下：
[0016][0017][0018]式中：Q—岩心夹持器出口端流量，cm3/s；T—设定地层温度，K；P0—一个大气压，0.1MPa；Q
m
—气体流量计示数，cm3/s；T
m
—紧邻气体流量计进气口和出气口的两个温度传感器示数的平均值，K；P
1m
—岩心夹持器入口端压力，MPa；P
2m
—岩心夹持器出口端压力，MPa；
K
m
—降压过程中某压力点的岩心气相渗透率，D；μ—氮气在岩心夹持器中高温高压下的粘度，mPa
·
s；L—岩心长度，cm；A—岩心截面积，cm2；Z—储层高温高压条件下的气体压缩因子；Z
m
—一个大气压下T
m
温度下气体压缩因子。
[0019]S4、模拟油气藏升压过程：当内压降低到P
L
之后，保持围压不变，继续老化30min；然后打开氮气瓶恒速输出氮气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温高压条件下岩心应力敏感评价装置，其特征在于，包括氮气瓶、氮气加热装置、岩心夹持器、温度传感器和气体流量计；所述氮气瓶出气口与氮气加热装置连通，氮气加热装置出气口连接岩心夹持器，岩心夹持器内壁面环绕设置加热电阻丝，电阻丝紧贴岩心，用于对岩心加热，岩心夹持器中部侧面设有围压泵；岩心夹持器出口端连接气体流量计和回压阀；邻近气体流量计的进气口和出气口位置分别设置有温度传感器；所述氮气加热装置包括一密封壳体，壳体左右两端分别设置进气口和出气口，壳体内设置加热电阻丝。2.如权利要求1所述的高温高压条件下岩心应力敏感评价装置，其特征在于，所述氮气加热装置包括一密封的圆柱形壳体，壳体左右两端分为设置进气口和出气口，壳体靠近进气口的一端设置一挡板，挡板边缘与壳体内壁面贴合密封，挡板中心设置气孔，气孔连接加热筒，加热筒上缠绕电阻丝，加热筒外围套设一圆桶，圆桶底面靠近壳体的出气口一端，圆桶上缠绕电阻丝，圆桶与其内部加热筒之间的环形空隙为气体的流道，气体最后经过壳体与圆桶之间的空隙后排出，实现气体在壳体内绕行，延长加热时间。3.如权利要求2所述的高温高压条件下岩心应力敏感评价装置，其特征在于，所述氮气瓶和氮气加热装置之间的管路上依次设置有稳压器、恒流器、止回阀。4.如权利要求3所述的高温高压条件下岩心应力敏感评价装置，其特征在于，所述氮气加热装置与岩心夹持器之间的管路上设置有温度传感器、控制阀门和压力表；岩心夹持器上设置压力表，岩心夹持器出口端设置压力表。5.如权利要求4所述的高温高压条件下岩心应力敏感评价装置，其特征在于，所述围压泵与岩心夹持器之间的管路上设置控制阀门和压力表；所述岩心夹持器与回压阀之间，岩心夹持器与气体流量计之间分别设置控制阀门。6.一种利用如权利要求1
‑
5任意一项所述的高温高压条件下岩心应力敏感评价装置进行岩心应力敏感评价的方法，其特征在于，步骤如下：S1、将建立初始含水饱和度的岩心放入岩心夹持器中，将岩心围压施加为储层上覆地层压力P
w
；打开氮气瓶输出氮气至岩心的内压达到地层孔隙压力P，建压过程中设定回压阀中回压为地层孔隙压力P；建压完成后关闭所有阀门，然后使用岩心夹持器中的电阻丝对岩心进行升温至地层温度T；S2、打开氮气电阻加热装置，设定温度为地层温度T，打开氮气瓶，使其匀速输出氮气，当加热装置出口段的温度传感器显示温度达到预设地层温度T，完成测量准备；S3、模拟油气藏降压开采过程：保持围压不变，并以设定压力P
设
为梯度，对岩心内压从P降压到设定的最低压力P
L
；每次梯度降低压力后均保持围压、孔压不变的情况下老化30min，然后打开氮气加热装置、岩心夹持器和气体流量计的阀门；待气体流量计稳定之后，记录下紧邻气体流量计进气口和出气口的两个温度传感器示数的平均值T
m
，m＝1,2,3
…
，代表第1次降压后的压力点、第2次降压后的压力点
…
，以及岩心夹持器左右两端的压力表读数P
1m
、P
2m
，气体流量计的示数为Q
m
；最后计算每个压力点下的气相渗透率K
m
；S4、模拟油气藏升压过程：当内压降低到P
L
之后，保持围压不变，继续老化30min；然后打开氮气瓶恒速输出氮气增大内压，按照P
设
的压力梯度，从P
L
梯度升压至地层孔隙压力P；每次梯度升高压力后均保持围压、孔压不变的情况下老化30min；然后打开氮气加热装置、岩心夹持器和气体流量计的阀门；待气体流量计稳定之后，记录下紧邻气体流量计进气口和出气口的两个温度传感器示数的平均值T
n
，n＝1,2,3
…
，代表第1次升压后的压力点、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明君，颜茂凌，康毅力，侯腾飞，李佩松，赖哲涵，刘江，唐星宇，甯冼逸，杨炎，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：