大庆石油学院石油工程专业实验指导07油气层保护实验.docx

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1、第七部分油气层保护技术实验一速敏性评价实验一、实验目的(1)了解流体流动使渗透性降低的机理。(2)加深对速敏概念的理解。(3)加深对临界流速的理解。二、实验原理以不同的注入速度向岩心注入地层水，待驱替稳定后，测定不同注入速度条件下岩石的渗透率，绘制注入速度与渗透率的变化关系曲线，并应用该曲线分析岩石对流体流速的敏感性，以及确定其临界速度。若岩心渗透率随着注入流体流速的增加而出现明显下降的趋势，则该岩石速敏性较强。随流体的注入流速的逐渐增大，当渗透率值下降幅度(ki-ki)ki一达到5%以上时，一所对应的流体流速值即为该地层该流体的临界速度vc不同地层，临界速度C不同；同一地层岩心，流动介质(如

2、水或油)不同，临界速度C亦不同。三、实验仪器流速敏感性实验仪器及流程图如图7-1-1所示。由于岩心驱替实验流程是通用流程，水敏、盐敏、酸敏、碱敏等实验项目的流程差别较小，所以先总的介绍这一流程的仪器设备及各部分的具体要求等，在以后的流程中就不再叙述。岩心驱替实验流程主要包括3个部分：动力部分、岩心夹持器部分和计量部分。此外，还包含中间容器、管线、阀门、六通阀、加环压的加压泵等。图7-1-1岩样流动实验流程图1一平流泵；2-中间容器；3一过谑器；4一精密压力表;5六通阀；6一环压加压阀；7一岩心夹持器；8一经校正过的计量筒；9三通球阀；10恒温箱1.动力部分动力部分即为平流泵。2.岩心夹持器部分

3、目前，国内外有各种不同形式的夹持器。当前国内各实验室中用得最多的是江苏海安石油科研仪器厂生产的TY-2型高压岩心夹持器。需要注意的是，在实验过程中环压一定要略大于驱替压力，以确保密封岩心侧面，否则在驱替过程中岩心与胶皮筒间可能会发生窜漏，使流量偏大，导致所测得的岩心渗透率偏高。为此，要有加环压的装置（如手摇计量泵）。加环压时要稳，并保证不漏。3.计量部分常需计量的参数主要是压力、流量等。1）压力计量常采用04级的精密压力表进行压力计量。一定要根据实验中压力的范围，选择和改换不同量程的压力表。由高压到低压，可选用量程为025Mpa,0-2.5MPa和00.25MPa的精密压力表。为保证压力表的安

4、全及实验数据的准确性，所测得的压力尽量落在压力表量程的1323部分。2）流量计量实验液体体积的计量有两种方法：一是定体积记录时间；一是定时间记录体积。体积计量采用经标定过的量筒，如5,10,50m1.应根据所需计量体积的大小，选用合适的量筒。计量总的体积时，将液体由小量筒往大量筒中倒，小量筒中体积之和即为流出岩心或注入岩心的总体积。4.流程中的其他部分流程中的其他部分如管线、阀门也要配套、密封、安全，管线越短越好。此外，流程中还应有过滤器，其孔半径应小于2m。四、实验步骤(1)处理实验所用介质O将模拟地层水用G5砂芯漏斗除去杂质。也可以采用煤油或模拟油，但该流体需先经过干燥，再用白土除去极性物

5、质，然后用G5砂芯漏斗过滤。(2)按流程接好管线，并全面检查流程是否漏失，阀门开、关是否正确无误。(3)装好岩心，注意方向，使液流方向与气测渗透率时方向一致o这是因为岩石存在各向异性”，同一岩心正反向的渗透率不同。加环压，以保证在岩心与岩心胶套间无窜流。环压的高低由实验时所设计的驱替压高低决定。环压与驱替压之差可为1.52.OMpae此外，在一个实验的各个测点，应始终保持环压与驱替压之差不变，即随各实验点驱替压的增加(或减小)，环压也应相应增大(或减小)(4)流程排气，确保液体(如地层水)充满泵至岩心进口端管线，绝不能让岩心进入气。(5)将平流泵流量选择至系列流量的最小流量上，一般为O.lm1

6、./min。当岩样空气渗透率大于500X103m2时，初始流量为0.25mlmin.(6)开始测第一点O打开岩心夹持器进、出口端阀门，开泵，用小量筒计量从岩心中流出的液体并收集到大量筒中，待流动状态稳定后，即可进行测定。准确记录压力、流量值，再计算出此时的岩心渗透率。(7)逐步增加平流泵流量，按下面列出的流量等级进行驱替实验，在驱替稳定后测出不同流量下的渗透率K1.e流量等级原则是前面级差小，后面级差大，其具体数值为0.10,0.25,0.50,0.75,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,5.0,5.5和6.0m1.mino当测出临界流速后，流量间隔可以加大。(8

7、)若一直未测出临界流速，应进行至最大流量(6.0miymin)。(9)对于低渗透致密岩样，当流量尚未达到6.0m1.min,而压力梯度已大于3Mpacm,且随着流量的增加岩样渗透率始终无明显下降时，则认为岩样无速敏性。(10)关闭驱替泵，结束实验。五、注意事项(1)在岩样装入夹持器后才能加环压，将岩样取出夹持器时一定要先卸环压；在取出岩样后，一定不能加环压，否则可能会损坏胶皮套o153(2)在设置流速时,应按要求设置，不能太大，否则超出泵的量程会损害泵.在实验过程中流速应从低往高设定。(3)测量渗透率之前，岩心驱替必须达到稳定状态，即驱替压力以及流量必须达到相对稳定状态之后才能进行测定岩心渗透

8、率O六、实验数据记录及处理1.实验数据记录将实验中所测记的数据记录于表7-1-1中o表7-1-1速敏实验数据记录表流体性质岩样性质平流泵流速/(m1.min-,)压差/Mpa时间./S流量/cm3粘度n/(mpaS)温度/节长度I/cm直径11/cm截面积cm2Vl2K31，1I2fe3-T72.实验数据计算将上述记录数据代入相应的计算公式，可以得到渗流速度和渗透率将计算所得的数据记录于表71-2中。表7-1-2速敏实验数据计算结果表渗流速度/(cm.ST)渗透率r112累积流量K3T体积/cm3注入倍数(I)T是在同一稳定状态下测量3次数据后的平均渗透率值。(2)计算渗流速度(表观流速)。(

9、7_1_1)QQ4口=-A1112it式中流速，cm/S;Q一流量，cm3/S;11岩心直径，cm1,(3)计算渗透率。按达西公式进行计算：式中以一岩样的绝对渗透率，m2；,一岩样的截面积，cm?；1.一岩样的长度，cm；一通过岩样液体的粘度，mpas;h一岩样两端的压力差，0.1Mpa；Q-在压差下通过岩样的流量，cm?/s。3 .实验曲线绘制以Kl为纵坐标，以流量(m1./min)或流速(Cm/s)为横坐标绘制曲线，确定出临界流速，C,如图7-1-2所示。V.q(或V)图7-1-2岩心速度敏感性评价图4 .速敏损害评价(1)岩样的速敏性损害率：由速敏性引起的渗透率损害率由以下公式进行计算：

10、尺一Kfd-X100%(7-1-3)三A式中IXl速敏性引起的渗透率损害率；K一临界流速前岩样渗透率的算术平均值，11；Kmm-临界流速后岩样渗透率的最小值，Pm2。(2)由速敏性引起的渗透率损害程度评价指标见表7-1-3o表7-1-3速敏损害程度评价指标渗透率损害率/%速敏损害程度I如三5无530弱3O15O中等偏弱5070强七、思考题(1)在速敏性评价实验过程中，为何要求连续驱替，中间不能停泵？(2)实验过程中泵的流量为何必须严格按照从小到大的等级来调？实验二水敏性评价实验一、实验目的(1)了解当外来流体进入储层后引起粘土膨胀、分散、运移的过程。(2)了解外来流体使储层渗透率下降的程度O二

11、、实验原理储层岩石往往含有遇水易膨胀的粘土矿物，如蒙脱石、高岭石以及伊利石等。该类矿物在接触低矿化度流体时可能产生水化膨胀，从而降低储层的渗透率。水敏性是指当与储层不配伍的外来流体进入储层后引起的粘土膨胀、分散、运移，从而导致渗透率下降的现象。水敏性实验主要是测定3种不同盐度(初始盐度、盐度减半、盐度为零)的液体的渗透率。初始盐度的盐水通常为地层水，在无地层水资料的情况下用标准盐水代替O水敏性实验主要是研究水敏性矿物的水敏性，故驱替速度必须低于临界流速，以保证没有桥堵发生.此时产生的渗透率变化才可以认为是仅由于粘土矿物水化膨胀引起的。在驱替过程中所采用的速度要随流体盐度的减小而降低。三、实验仪

12、器见实验一速敏性评价实验中的岩样流动实验流程图7-l-l四、实验步骤(1)将岩心的原油清洗干净，干燥后用地层水进行饱和。(2)用地层水驱替岩心，待驱替稳定后测定岩心渗透率注意：用地层水测定岩心渗透率(K)时，流速应略小于临界流速(约为0.8倍临界流速)。156(3)用1015倍孔隙体积次地层水驱替岩心，调整实验流速以保持驱替压力不高于地层水驱替时的最高压力。(4)停驱替泵，将岩心在次地层水中浸泡12h以上。(5)用次地层水测定岩心渗透率(k0.5w),见步骤(2).(6)用1015倍孔隙体积去离子水驱替岩心，调整实验流速，使驱替压力略低于地层水驱替时的最高压力。(7)停驱替泵，将岩心在去离子水

13、中浸泡12h以上(8)用去离子水测定岩心渗透率(4),见步骤(2)。(9)换向，观察换向后渗透率的变化情况，并继续用去离子水测定岩心的反向渗iW(K-反向)。五、注意事项(1)测定岩样渗透率时，实验流速应略小于临界流速，一般取08倍临界流速。(2)每次测岩样渗透率之前，一定要将岩样在相应的驱替介质中充分浸泡。六、实验数据记录及处理1.实验数据记录将实验中所测记的数据记录于表7-2-1中。表7-27水敌实验数据记录表流体性质岩样性质平流泵流速/(m1.-min-1)压差*/Mpa时间I/松流量/cm3粘度/(mpa.松)温度T/节长度I/cm直径1)/cm截面积cm2l,V2V3地层水次地层水去

14、离子水去罔子水反向2 .实验数据计算将上述记录数据代入相应的计算公式中，可以得到不同条件下的渗透率的值。将计算所得的数据记录于表7-2-2中。表7-2-2水敏实验数据计算结果表驱替液渗透率/IJm2累积流量体积/cm，注入倍数地层水KW次地层水KSW去离子水正向去离子水反向.反向3 .实验曲线绘制以注入孔隙体积倍数为横坐标，以注不同流体时测得的岩心渗透率为纵坐标绘制曲线，以判断岩样的水敏程度。4 .水敏损害评价(1)水敏指数的表达式为：式中K：一用蒸储水测定的岩样渗透率，m2；K1.用地层水测定的岩样渗透率，m2.(2)水敏性评价指标见表7-2-3.表7-2-3水敏程度评价表水敏指数/%水敏损害程度w5无水敏5IW三30弱水敏30