低滲透油藏中液體全壓力梯度-流量關系的測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及油田開發試驗技術領域，特別是涉及到一種低滲透油藏中液體全壓力 梯度-流量關系的測量方法。
【背景技術】
[0002] 在油氣藏開發中，隨著常規中高滲透率油藏資源的日漸枯竭，越來越多的低滲透、 超低滲透油藏投入開發，今年來更有致密油氣藏和頁巖氣藏開始投入油氣開采。這類油藏 的共同特點是滲透率低，開發難度大，目前公認的概念認為：滲透率于50毫達西的油藏，稱 為低滲透油藏。研究表明：液體在低滲透油藏中流動時存在啟動壓力，啟動壓力的存在，造 成了油藏中水、油流動的壓力梯度一流量關系的異常，流動特征不再符合達西定律，如圖1 所示。
[0003] 在低滲透油藏中水、油流動的壓力梯度一流量關系測量中，傳統的多功能巖芯驅 替設備無法準確測量啟動壓力梯度，即無法確定靜止一流動的分界壓力梯度點。為此我們 發明了一種新的低滲透油藏中液體全壓力梯度-流量關系的測量方法，解決了以上技術問 題。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種可以克服目前用傳統的多功能巖芯驅替裝置，無法準確 測量巖芯的啟動壓力，不能夠描述低滲透油藏全壓力梯度一流量關系的問題，可以準確測 量低滲透巖芯全壓力梯度一流量關系的方法。
[0005] 本發明的目的可通過如下技術措施來實現：低滲透油藏中液體全壓力梯度-流量 關系的測量方法，該低滲透油藏中液體全壓力梯度-流量關系的測量方法包括：步驟1，采 用毛細管連通器裝置測量低滲透巖芯的靜態啟動壓力梯度；步驟2,采用多功能巖芯驅替 裝置測量穩態壓力梯度一流量關系；以及步驟3,將靜態法測量得到的低滲透巖芯的啟動 壓力梯度，和穩態法測量得到的穩態壓力梯度一流量數據繪制在同一張圖形中，即得到了 低滲透巖芯中液體流動的全壓力梯度一流量關系。
[0006] 本發明的目的還可通過如下技術措施來實現：
[0007] 在步驟1中，采用的該毛細管連通器裝置包括第一毛細管、第一刻度尺、巖芯夾持 器、第二刻度尺和第二毛細管，在測量液體在低滲透巖芯中的靜態啟動壓力梯度時，將巖芯 放入該巖芯夾持器中，將該第一毛細管、該巖芯夾持器和該第二毛細管依次連接；從該第一 毛細管注入水或者油，待液體從該第一毛細管在重力的作用下，經過巖芯流到另一端該第 二毛細管穩定后，記錄水在該第一毛細管和該第二毛細管的高度差，從而計算得到該巖芯 的靜態啟動壓力。
[0008] 在步驟1中，測量低滲透巖芯的靜態啟動壓力梯度的實驗步驟如下：
[0009] (1)將己知長度和直徑的低滲透巖芯放入該巖芯夾持器中；
[0010] ⑵將兩根直徑相同的玻璃毛細管即該第一毛細管和該第二毛細管，通過軟連接 在該巖芯夾持器的兩端；將該第一毛細管和該第二毛細管垂直放置、該巖芯夾持器水平放 置，整體呈"U"形，固定在一個帶直尺的光滑平板上；
[0011] (3)從該第一毛細管的一端將礦化度水注入，等待水通過被測巖芯，到達另一端的 該第二毛細管；
[0012] (4)在礦化度水進入該第二毛細管后，待水從另一側流出后，停止注水，等待水在 管道中達到靜止后，測量并記錄該第一毛細管和該第二毛細管中的水柱高度差；
[0013] (5)再次注入適量的礦化度水，待水在管道中達到靜止后，測量并記錄該第一毛細 管和該第二毛細管中的水柱高度差；重復做此實驗；
[0014] (6)為了確定實驗中該第一毛細管和該第二毛細管的對稱性，用吸水法從原注入 端每次抽吸適量的水，建立巖芯夾持器兩端的毛細管內水柱高差；然后采用步驟（4)和步 驟（5)的方法，測量水靜止狀態下，該第一毛細管和該第二毛細管中水柱的高差；
[0015] (7)將測量到的高度差進行算術平均，計算被測低滲透巖芯的啟動壓力梯度。
[0016] 在步驟1中，計算被測低滲透巖芯的啟動壓力梯度采用公式如下：
[0018] 式中：G為啟動壓力梯度，Pa/m ; P為流體密度，kg/m3;g為重力加速度，m/s 2; Ah 為水柱的高度差，m ;L為巖心的長度，m。
[0019] 在步驟2中，該多功能巖芯驅替裝置包括液罐、恒流栗、巖芯夾持器、差壓計、流 量計和廢液罐，在測量液體在低滲透巖芯中的穩態壓力梯度一流量關系時，將巖芯放入該 巖芯夾持器中，將該液罐、該恒流栗、該巖芯夾持器、該差壓計、該流量計和該廢液罐依次連 接；在該巖芯夾持器加上環壓后，由該恒流栗注入水或者油，在若干壓差下，測量穩定流量， 從而計算得到該巖芯的穩態壓力梯度一流量關系。
[0020] 在步驟2中，測量低滲透巖芯的穩態壓力梯度一流量關系的實驗步驟如下：
[0021] (1)將己知長度和直徑的飽和水的或飽和油的低滲透巖芯放入該巖芯夾持器中；
[0022] (2)將該巖芯夾持器一端與該恒流栗連接，另一端與該流量計連接，并水平放置；
[0023] (3)在該巖芯夾持器上加上環壓，使液體只能通過巖芯流動；
[0024] (4)用該恒流栗將礦化度水注入巖芯，采用該差壓計調整巖芯兩端的壓差在一定 的數值上，待流量穩定后，用該流量計測量流量；
[0025] (5)重復步驟（4)，獲得若干不同壓差下的流量數值；
[0026] (6)將測量的壓力梯度和流量數值繪制在一張圖形中，即構成了低滲透巖芯的穩 態壓力梯度一流量關系曲線。
[0027] 本發明中的低滲透油藏中液體全壓力梯度-流量關系的測量方法，為了解決啟動 壓力梯度難以測量的問題，首先用毛細管，通過靜態法測量巖芯的啟動壓力；然后用多功能 巖芯驅替裝置，通過穩態流動實驗，測量流動條件下的壓力梯度一流量關系；最后將靜態法 試驗和穩態法試驗所得的試驗結果統一繪制在一張圖形上，就得到了相應的液體全壓力梯 度一流量關系。本發明與現有技術相比，有益效果是精確測量低滲透巖芯的啟動壓力，可以 在全壓力梯度上得到液體流動的壓力梯度一流量關系，所得低滲透巖芯的流量特征更加準 確，可用于低滲透油藏的流動特征描述。
【附圖說明】
[0028] 圖1為低滲透多孔介質的流動示意圖；
[0029] 圖2為本發明的低滲透油藏中液體全壓力梯度-流量關系的測量方法的一具體實 施例的流程圖；
[0030] 圖3為測量低滲透巖芯靜態啟動壓力的裝置的示意圖；
[0031] 圖4為測量低滲透巖芯動態壓力梯度一流量關系的裝置的示意圖；
[0032] 圖5為本發明的實施例1中巖心中壓力梯度與流量的關系的示意圖；
[0033] 圖6為本發明的實施例2中巖心中壓力梯度與流量的關系的示意圖；
[0034] 圖7為本發明的實施例3中巖心中壓力梯度與流量的關系的示意圖；
[0035] 圖8為本發明的實施例4中巖心中壓力梯度與流量的關系的示意圖；
[0036] 圖9為本發明的實施例5中巖心中壓力梯度與流量的關系的示意圖；
[0037] 圖10為本發明的實施例6中巖心中壓力梯度與流量的關系的示意圖；
[0038] 圖11為本發明的實施例7中巖心中壓力梯度與流量的關系的示意圖。
【具體實施方式】
[0039] 為使本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施 例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。
[0040] 如圖2所示，圖2為本發明的低滲透油藏中液體全壓力梯度-流量關系的測量方 法的流程圖。
[0041] 在步驟101，用毛細管連通器裝置測量巖芯的靜態啟動壓力梯度。
[0042] 該測量裝置包括以下各組分組成：第一毛細管1、第一刻度尺2、巖芯夾持器3、第 二刻度尺4、第二毛細管5。測量液體在低滲透巖芯中的靜態啟動壓力時，將巖芯放入巖芯 夾持器3中，將第一毛細管1、巖芯夾持器3和該第二毛細管5依次連接；從第一毛細管1注 入水（或者油，根據巖芯飽和的介質確定），待液體從第一毛細管1在重力的作用下，經過巖 芯流到另一端第二毛細管5穩定后，記錄水在第一毛細管1和第二毛細管5的高度差，從而 計算得到該巖芯的靜態啟動壓力。
[0043] 測量巖芯的靜態啟動壓力梯度的實驗步驟如下：
[0044] (1)將己知長度和直徑的低滲透巖芯放入巖芯夾持器3中；
[0045] (2)將兩根直徑相同的玻璃毛細管第一毛細管1和第二毛細管5,通過軟連接在巖 芯夾持器3的兩端；將第一毛細管1和第二毛細管5垂直放置、巖芯夾持器3水平放置，整 體呈"U"形，固定在一個帶直尺的光滑平板上；
[0046] (3)從第一毛細管1的一端將礦化度水注入，等待水通過被測巖芯，到達另一端第 二毛細管5 ;
[0047] (4)在礦化度水進入第二毛細管5后，待水從另一側流出后，停止注水，等待水在 管道中達到靜止后，測量并記錄巖芯夾持器兩端第一毛細管1和第二毛細管5中的水柱高 度差；
[0048] (5)再次注入適量的礦化度水，待水在管道中達到靜止后，測量并記錄巖心夾持器 兩端第一毛細管1和第二毛細管5中的水柱高度差；重復做此實驗若干次；
[0049] (6)為了確定實驗中第一毛細管1和第二毛細管5的對稱性，用吸水法從原注入端 每次抽吸適量的水，建立低滲透巖心兩端的水柱高差；然后采用過程（4-5)類似的方法，測 量水靜止狀態下，兩端玻璃毛細管中水柱的高差；
[0050] (7)將測量到的高度差進行算術平均，計算被測低滲透巖心的啟動壓力梯度，采 用公式如下：
[0052] 式中：G為啟動壓力梯度，Pa/m ; P為流體密度，kg/m3;g為重力加速度，m/s 2; Ah 為水柱的高度差，m ;L為巖心的長度，m。流程進入到步驟102。
[0053] 在步驟102,用多功能巖芯驅替裝置測量穩態壓力梯度一流量關系。
[0054] 該測量裝置包括以下各組分組成：液罐21、恒流栗22、巖芯夾持器24、差壓計23、 流量計25和廢液罐26。測量液體在低滲透巖芯中的穩態壓力梯度一流量關系時，將巖芯放 入巖芯夾持器24中，將恒流栗22、巖芯夾持器24和流量計25依次連接；在巖芯夾持器24 加上環壓后，由恒流栗22注入水（或者油，根據巖芯飽和的介質確定），在若干壓差下，測量 穩定流量，從而計算得到該巖芯的穩態壓力梯度一流量關系。
[0055] 測量巖芯的穩態壓力梯度一流量關系的實驗步驟如下：
[0056] (1)將己知長度和直徑的飽和水的（或飽和油的）低滲透巖芯放入巖芯夾持器24 中；
[0057] (2)將巖芯夾持器24 -端與