一种模拟存在隔层的气藏高温高压水侵的实验方法

1.本发明属于气藏开采领域，具体涉及一种模拟存在隔层的气藏高温高压水侵的实验方法。


背景技术：

2.我国大多数气藏均属不同程度的水驱气藏，其中边底水活跃气藏约占40～50％。水驱气藏资源量十分巨大，具有较高的开采价值。但水驱气藏开发过程中普遍遭受水侵影响，严重影响气藏采收率，特别以元坝长兴组气藏为代表的一类气藏，其气藏构造低部位区域普遍含水，但水体仅局限于礁滩体内的高渗带，且彼此互不连通，气水的赋存关系复杂，根据气水的赋存关系，地层水分布模式可分为有隔层型(主要类型)和无隔层型，目前，对于存在隔层的气藏高温高压水侵实验还未开展相关研究。
3.目前，大多数室内气藏水侵实验研究主要针对残余气分布、水侵模式、裂缝发育、水体大小等开展。如发明专利“一种模拟油气藏衰竭开采过程中大水体膨胀水侵的方法”(cn109707376a)，实现了用有限体积中间容器模拟带大水体油气藏衰竭驱替的目的；发明专利“一种模拟气藏水侵的实验装置及方法”(cn105604545a)，能够获得模拟气藏水侵后残余气的分布特征；发明专利“模拟裂缝气藏水侵规律研究实验装置及使用方法”(cn114482991a)，模拟地层高温高压条件下，通过测点获取孔隙介质模型中不同点位气体和水的分布规律；发明专利“一种气藏不同裂缝分布模式水侵实验装置及方法”(cn108505987a)，能够模拟不同的地层倾角、不同的裂缝分布模式和不同的边底水能量的气藏水侵过程。
4.现有的针对隔层的研究大多集中在气水界面人工隔板、隔层识别、隔夹层压裂改造等领域。发明专利“一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法”(cn112943162b)，先将气水界面转化为油水界面，在油水界面形成致密的聚合物隔水层，再利用结晶现象，形成更加致密的聚合物隔水层，提高封堵效率；发明专利“一种生物降解成因类油藏中隔层的识别方法”(cn109085272a)，可以有效识别生物降解成因类油藏的隔层；发明专利“一种sagd开采方式中隔夹层压裂改造的方法”(cn113006755a)，有效解决了隔夹层对sagd蒸汽腔扩展上升及原油下泄阻挡，导致产油速度低、油汽比低、采收率低的问题。
5.本发明首次针对存在隔层的气藏进行研究，提出一种模拟存在隔层的气藏高温高压水侵的实验方法，填补了现有技术的空白，为提高天然气采收率提供理论指导和技术支持。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种模拟存在隔层的气藏高温高压水侵的实验方法，该方法原理可靠，首先制备隔层全直径岩心，通过将隔层全直径岩心夹持器及储层全直径岩心夹持器串联进行高温高压水侵，研究存在隔层的气藏高温高压水侵规律及特征。
7.为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。
8.一种模拟存在隔层的气藏高温高压水侵的实验方法，依次包括以下步骤：
9.(1)根据目标区块测井资料，筛选出具有代表性的储层段、低渗透隔层段和封闭隔层段，获取储层岩心、低渗透隔层岩心和封闭隔层岩心，均为全直径岩心，高度为h，直径为d，其渗透率分别为k1、k2、k3；
10.(2)制备隔层全直径岩心，过程如下：
11.1)分别在低渗透隔层岩心和封闭隔层岩心的中心位置，沿纵向钻取或车出直径为d1的岩心，1/4d《d1《1/2d；
12.2)在直径为d、渗透率为k2的低渗透隔层岩心中嵌入直径为d1、渗透率为k3的封闭隔层岩心；
13.(3)将制备的隔层全直径岩心、储层全直径岩心分别放入夹持器a、夹持器b中，将夹持器a、夹持器b串联，置于模拟气藏水侵实验装置，夹持器a的入口端连接气体中间容器、地层水中间容器，夹持器b的出口端连接回压阀，夹持器a、夹持器b分别连接围压泵；所述夹持器b中，在储层全直径岩心的入口端设置引流块，引流块中有引流槽与流体通道引导流体与储层岩心充分接触，所述夹持器a、夹持器b、气体中间容器、地层水中间容器位于烘箱中；
14.(4)进行存在隔层的气藏高温高压水侵实验，过程如下：
15.1)配置目标区块气藏的地层水与天然气；
16.2)利用真空泵对实验装置抽真空，向两个夹持器岩心中注水，然后向两个夹持器岩心中注气，直至出口端不再出水，建立束缚水，取下储层全直径岩心进行核磁共振t2谱扫描；
17.3)利用烘箱建立储层温度，将系统压力升至实验压力的同时，围压与回压也升至合适压力；
18.4)将地层水中间容器压力升至实验压力，打开地层水中间容器阀门，采用退泵降低回压的方式实现水侵衰竭实验，衰竭过程中适当降低围压，衰竭实验完成后，将储层全直径岩心取下进行核磁共振t2谱扫描；
19.(5)结合实验数据，分析、研究存在隔层的气藏高温高压水侵规律及水侵特征。
20.进一步地，步骤(2)中，所述隔层全直径岩心，是根据实际地层隔层的类型及地层水分布模式设计的低渗透封闭型隔层。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.(1)选取具有代表性的真实全直径岩心进行组合制备隔层，能保证制备的隔层岩心与实际地层物性相似，且较真实地反映储层的开发特性；
23.(2)利用两个全直径岩心夹持器将隔层与储层串联，模拟存在隔层的气藏，且在储层岩心前端放入引流块，利用引流槽解决了隔层岩心与储层岩心接触面小的问题；
24.(3)可以在模拟存在隔层的气藏高温高压水侵实验过程中，考虑不同衰竭速度、不同水体大小、岩心不同渗透率等因素对水侵特征的影响。
附图说明
25.图1为模拟气藏水侵实验装置的结构示意图。
26.图2为图1中引流装置的结构示意图。
27.图3为低渗透封闭型隔层全直径岩心示意图。
28.图4为低渗透封闭型隔层模型水侵实验地层压力与累计采收率关系曲线图。
29.图5为低渗透封闭型隔层模型束缚水状态及水侵后状态的核磁共振t2谱图。
30.附图标记说明：1、2、9-恒压泵；3-立式驱替泵；4-气体中间容器；5-地层水中间容器；6、7-夹持器；8-n2中间容器；10-气体流量计；11-回压阀；12-锥形瓶；13、14、15、16、17、18-压力表；19、20、21、22-三通阀；23-隔层全直径岩心；24-流体通道；25-引流块；26-储层全直径岩心；27、28、29、30-阀门；31-引流槽；32-高温烘箱。
具体实施方式
31.下面根据附图和实例进一步说明本发明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，均在保护之列。
32.所述气藏水侵实验装置(参看图1)，左侧夹持器6中放置隔层全直径岩心23，入口连接气体中间容器4、地层水中间容器5，右侧夹持器7中放置引流块25与储层全直径岩心26，出口连接回压阀11，恒压泵1、2分别连接夹持器7、6为夹持器提供围压，将两个夹持器通过管线串联放在高温高压烘箱32中。
33.实验开始时(参看图2)，流体通过隔层全直径岩心23在管线中流向储层全直径岩心26，流体在引流块25中，经过引流槽31进入流体通道24，使得流体与储层全直径岩心26充分接触。
34.制备低渗透封闭型隔层(图3)：在直径为d、渗透率为k2的低渗透隔层岩心中嵌入直径为d1、渗透率为k3的封闭隔层岩心；使用耐高温胶水粘连，并在烘箱中烘12小时。
35.实施例
36.利用上述装置及岩心模拟存在隔层的气藏高温高压水侵实验，包括如下步骤：
37.(1)根据实验方案，配置目标气藏地层水与天然气；
38.(2)如图1所示连接实验装置，利用真空泵对装置抽真空；取低渗透封闭型隔层模型进行实验，具体信息如表1所示；打开阀门27、29，利用立式驱替泵3与地层水中间容器5在15mpa下以5ml/min向夹持器6、7中注水，待锥形瓶中有水稳定流出后，注水结束；关闭阀门27、29，打开阀门30、28，利用立式驱替泵3与气体中间容器4在15mpa下以5ml/min向夹持器6、7中注气，直至出口端不再出水且气体流量计10中稳定出气，束缚水建立完成；注水注气过程中利用恒压泵1、2分别对夹持器7、6施加高于注入压力15mpa约5mpa的围压，同时利用恒压泵9与n2中间容器8对回压阀11施加高于注入压力15mpa约0.2mpa的回压，束缚水建立完成，降压将储层岩心取下进行核磁共振t2谱扫描，核磁扫描完成后将储层岩心放入夹持器恢复束缚水状态；
39.表1低渗透封闭型隔层模型
[0040][0041]
(3)利用烘箱建立储层温度150℃；关闭阀门27、29，打开阀门30、28，利用立式驱替泵3与气体中间容器4以5ml/min速度向夹持器6、7中注气加压至地层压力60mpa；建压过程中利用恒压泵1、2分别对夹持器7、6施加高于地层压力60mpa约5mpa的围压，同时利用恒压泵9与n2中间容器8对回压阀11施加高于地层压力60mpa约0.2mpa的回压；
[0042]
(4)利用立式驱替泵3将地层水中间容器5压力升至地层压力60mpa，关闭阀门28、30，打开阀门27，关闭阀门29，采用退泵降低回压的方式，以5mpa/h速度衰竭至废弃压力15mpa，衰竭过程中适当降低围压，衰竭完成后，退泵降压，将储层岩心取下进行核磁共振t2谱扫描，实验过程中记录产气体积、产出水量、初次见水压力、出口压力等数据，实验结果如表2所示：
[0043]
表2低渗透封闭型隔层模型水侵实验数据
[0044]
出口压力/mpa出水量/ml出气量/ml累计产气量/ml累计采收率/％60////5501421.21421.25.64 5002972.33693.514.66 4503462.5615624.44 4003024.88980.835.65 3503805.21178646.78 3003107.614693.658.33 250.51908.716602.365.90 201.71578.218180.572.17 151.51689.419869.978.87
[0045]
结合实验数据，制作累计采收率与地层压力关系曲线图(如图4)、束缚水状态与水侵后两种状态核磁t2谱图(如图5)，综合分析可以得到存在低渗透封闭型隔层的气藏高温高压水侵过程见水压力较低为25mpa，具有较长的无水采收期，见水后物性好的储层部分也具有较好的产气能力，水侵过程水体主要沿大孔道侵入，岩心最终衰竭到废弃压力时最终累计采收率达到78.87％。

技术特征：
1.一种模拟存在隔层的气藏高温高压水侵的实验方法，依次包括以下步骤：（1）根据目标区块测井资料，筛选出具有代表性的储层段、低渗透隔层段和封闭隔层段，获取储层岩心、低渗透隔层岩心和封闭隔层岩心，均为全直径岩心，高度为h，直径为d，其渗透率分别为k1、k2、k3；（2）制备隔层全直径岩心，过程如下：1）分别在低渗透隔层岩心和封闭隔层岩心的中心位置，沿纵向钻取或车出直径为d1的岩心，1/4d< d1< 1/2d；2）在直径为d、渗透率为k2的低渗透隔层岩心中嵌入直径为d1、渗透率为k3的封闭隔层岩心；（3）将制备的隔层全直径岩心、储层全直径岩心分别放入夹持器a、夹持器b中，将夹持器a、夹持器b串联，置于模拟气藏水侵实验装置，夹持器a的入口端连接气体中间容器、地层水中间容器，夹持器b的出口端连接回压阀，夹持器a、夹持器b分别连接围压泵；所述夹持器b中，在储层全直径岩心的入口端设置引流块，引流块中有引流槽与流体通道引导流体与储层岩心充分接触，所述夹持器a、夹持器b、气体中间容器、地层水中间容器位于烘箱中；（4）进行存在隔层的气藏高温高压水侵实验，过程如下：1) 配置目标区块气藏的地层水与天然气；2）利用真空泵对实验装置抽真空，向两个夹持器岩心中注水，然后向两个夹持器岩心中注气，直至出口端不再出水，建立束缚水，取下储层全直径岩心进行核磁共振t2谱扫描；3）利用烘箱建立储层温度，将系统压力升至实验压力的同时，围压与回压也升至合适压力；4）将地层水中间容器压力升至实验压力，打开地层水中间容器阀门，采用退泵降低回压的方式实现水侵衰竭实验，衰竭过程中适当降低围压，衰竭实验完成后，将储层全直径岩心取下进行核磁共振t2谱扫描；（5）结合实验数据，分析、研究存在隔层的气藏高温高压水侵规律及水侵特征。2.如权利要求1所述的一种模拟存在隔层的气藏高温高压水侵的实验方法，其特征在于，步骤（2）中，所述隔层全直径岩心，是根据实际地层隔层的类型及地层水分布模式设计的低渗透封闭型隔层。

技术总结
本发明涉及一种模拟存在隔层的气藏高温高压水侵的实验方法，包括：（1）获取储层岩心、低渗透隔层岩心和封闭隔层岩心，渗透率分别为K1、K2、K3；（2）制备隔层全直径岩心：在直径为d的低渗透隔层岩心和封闭隔层岩心的中心位置，沿纵向钻取或车出直径为d1的岩心；在直径为d、渗透率为K2的低渗透隔层岩心中嵌入直径为d1、渗透率为K3的封闭隔层岩心；（3）将隔层全直径岩心、储层全直径岩心分别放入夹持器A、夹持器B中，串联后置于实验装置；（4）进行气藏水侵实验后，取下储层全直径岩心进行核磁共振T2谱扫描；（5）分析存在隔层的气藏高温高压水侵规律及特征。本发明能够为提高天然气采收率提供理论指导和技术支持。论指导和技术支持。论指导和技术支持。


技术研发人员：胡义升 史晨辉 蒲磊 王瑾 赵阳 李泽龙 郭平 汪周华
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/10/15