液測和氣測支撐裂縫導(dǎo)流能力室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究_圖文

1、文章編號:1000-7393(200801-0067-04液測和氣測支撐裂縫導(dǎo)流能力室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究*蔣建方1,2 張智勇2 胥 云2 朱 文2 蒙傳幼2 楊玉鳳2(1.中國地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院,北京 100083; 2.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院,河北廊坊 065007摘要:支撐劑導(dǎo)流能力測試實(shí)驗(yàn)通常采用液體介質(zhì)進(jìn)行,其結(jié)果對氣藏壓裂的針對性成為新的研究課題之一。運(yùn)用A P I 支撐劑導(dǎo)流能力測試系統(tǒng),根據(jù)短期導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)評價(jià)方法開展了氣測導(dǎo)流能力評價(jià)實(shí)驗(yàn),并與液測支撐裂縫導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對比。結(jié)果顯示,在相同實(shí)驗(yàn)條件下(陶粒類型、鋪砂濃度、實(shí)驗(yàn)溫度和壓力,氣測導(dǎo)流能力值比液測值高1.52.5

2、倍,表明要獲得相同的支撐裂縫導(dǎo)流能力,氣井壓裂中的鋪砂濃度應(yīng)比油藏低。用氣測導(dǎo)流能力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來指導(dǎo)氣井的壓前潛力評估、壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)、壓后效果預(yù)測和支撐劑的優(yōu)選評價(jià)將更具合理性和針對性,氣藏壓裂的支撐裂縫導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)最好采用氣測方法。關(guān)鍵詞:氣測導(dǎo)流能力;液測導(dǎo)流能力;滲透率;支撐劑評價(jià)中圖分類號:TE357.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:ALaboratory research on propping fracture conductivity basedon gas logging and liquid loggi n gJI ANG Jianfang1,2,ZHANG Zh i yong2,XU Y

3、 un2,ZHU W en2,M ENG Chuanyou2,YANG Y ufeng2(1.Facult y of R esources in China Un i ver sit y of Geosciences,B eij i ng100083,China;2.Lan gfang B ranch of Research Instit ute of P etro leu m Exp lorati on and D evelopm ent,P etrochina,Langfang065007,ChinaAbstrac t:P roppant conducti v ity test i s c

4、omm only conducted w it h liqu i d m edia,o fw hich t he resu lt a i m i ng at reservo ir fractur i ng becom es one of the ne w targets f o r study.G as log conduc ti v ity test is conducted fo r the fi rst ti m e w i th the AP I proppant conducti v ity tes ti ng syste m accord i ng to t he eva l ua

5、ti on m ethod o f sho rt-te r m conducti v ity test,as w e ll as the co m parative st udy of conduc ti v iti es be t ween g as l og and liquid l og is taken.It is show ed that the propp i ng fracture conducti v ity of gas l og is1.5to2.5ti m es h i gher t han t hat o f li qu i d l og unde r the sa m

6、 e testing conditions(s uch as hayd ite t ype,sand i ng concentrati on,temperature and pressure.A lo w er ave r age sand i ng concentration i n gas w e ll fracturi ng shou l d be adopted t han t hat i n o ilw ell fract ur i ng so as to obta i n the sa m e propping frac t u re conductiv it y.It w ill

7、 be m ore reasonable t o use the resu lt of gas l og conductiv it y testi ng as t he gu i de li ne f o r eva l uati on of poten ti a l before frac t ur i ng,opti m i za ti on o f frac t ur i ng design,fo recast o f effects and selecti on o f proppants.T he m e t hod of g as log conductiv i ty should

8、 be used f o r laborato ry resea rch on frac t ur i ng of gas reservo irs.K ey word s:gas l og conductivity;liquid log conducti v ity;per m eability;proppant eva l uati on壓裂支撐劑的導(dǎo)流能力室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是支撐劑評價(jià)優(yōu)選、壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)的重要依據(jù),但這些數(shù)據(jù)能否近似地反映儲(chǔ)層支撐劑的實(shí)際情況,是壓裂研究人員關(guān)注的問題之一。由于氣體分子小、黏度低,具有壓縮性,其滲流特征和液體存在較大差別。常規(guī)支撐劑短期導(dǎo)流能力評價(jià)采用蒸餾

9、水或去離子水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)不能準(zhǔn)確反映實(shí)際氣藏的情況,其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)降低了氣藏壓裂設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。為了分析第30卷第1期 石油鉆采工藝 Vo.l30No.1 2008年2月 O I L DR I L LI N G&PRODUCT I O N TEC HNOLOGY Feb.2008*重點(diǎn)項(xiàng)目:中國石油天然氣股份有限公司 十一五!重點(diǎn)項(xiàng)目 低滲透油氣田提高單井產(chǎn)量技術(shù)基礎(chǔ)研究!部分內(nèi)容,項(xiàng)目編號:06-02A-02-02。作者簡介:蔣建方,1967年生。1989年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院采油工程專業(yè),2002年獲石油大學(xué)(北京油氣田開發(fā)碩士學(xué)位,現(xiàn)在中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院壓裂酸化中心從事儲(chǔ)層改造方

10、面的研究與應(yīng)用工作,中國地質(zhì)大學(xué)(北京油氣田開發(fā)專業(yè)在讀博士研究生。電話:010-*,E-m ai:l jjf8989126.co m,jjf8989s i na.co m。支撐劑液測和氣測導(dǎo)流能力的差異,獲得氣測導(dǎo)流能力數(shù)據(jù),指導(dǎo)氣井壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì),室內(nèi)按國際支撐劑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)API RP61,采用從美國進(jìn)口的API導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)裝置在支撐劑質(zhì)量檢測中心進(jìn)行了氣測導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)。1 支撐劑導(dǎo)流能力測試系統(tǒng)液測、氣測導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)采用API支撐劑導(dǎo)流能力測試實(shí)驗(yàn)儀1,從美國CER公司進(jìn)口,目前是國內(nèi)支撐劑質(zhì)量檢測中心(中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院壓裂酸化技術(shù)服務(wù)中心的評價(jià)設(shè)備。主要由以下幾部分組成:(1AP

11、I導(dǎo)流室;(2壓力系統(tǒng)(水壓機(jī)、壓力補(bǔ)償液壓泵及回壓調(diào)節(jié)器;(3供液系統(tǒng)(恒流泵和脈沖阻尼器;(4測量系統(tǒng)(溫度補(bǔ)償電子壓力傳感器、壓力傳感器、差壓傳感器、線性位移傳感器(LVDT、溫度傳感器及電子天平;(5數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、處理及監(jiān)測系統(tǒng)。其主體API導(dǎo)流室剖面圖見圖1,實(shí)驗(yàn)流程見圖2。實(shí)驗(yàn)設(shè)備所用材料、規(guī)格及流程均按國際API 標(biāo)準(zhǔn)制定。2 實(shí)驗(yàn)條件及其要求(1測試樣品:某中密度陶粒,規(guī)格為20/40目(視密度3.27g/c m3,體積密度1.90g/c m3和30/ 50目(視密度3.31g/c m3,體積密度1.80g/c m3。(2測量介質(zhì):液測導(dǎo)流能力采用二次蒸餾水,氣測導(dǎo)流能力采用氮

12、氣。(3測量方式:API線性流。(4實(shí)驗(yàn)溫度:24(室溫。(5實(shí)驗(yàn)流量:液測導(dǎo)流能力6c m3/m in,氣測導(dǎo)流能力每個(gè)閉合壓力點(diǎn)下測5種流量(12、14、17、20、23c m3/s。(6支撐劑鋪置濃度:5kg/m2。(7液測導(dǎo)流能力測試時(shí)間:單點(diǎn)測試,共7個(gè)導(dǎo)流能力穩(wěn)壓測試點(diǎn),10M Pa(0 25h、20M Pa(0 5h、30MPa(0 75h、40M Pa(1 0h、50M Pa(1 25h、60M Pa(1 5h、70M Pa(2 0h。(8氣測導(dǎo)流能力測試時(shí)間:單點(diǎn)測試,共7個(gè)導(dǎo)流能力穩(wěn)壓測試點(diǎn),10MPa、20MPa、30MPa、40 M Pa、50M Pa、60M Pa、7

13、0MPa。每個(gè)閉合壓力點(diǎn)下測上述5種流量,從低到高,每種流量下穩(wěn)壓測3 m i n,計(jì)算滲透率,取平均值。3 實(shí)驗(yàn)原理3.1 理論公式實(shí)驗(yàn)按線性流設(shè)計(jì),確保液體或氣體在層流狀態(tài)下滲流通過支撐劑充填層,氣體滲流時(shí)不產(chǎn)生滑脫效應(yīng)。根據(jù)達(dá)西定律,層流條件下的液測和氣測滲透率2,3計(jì)算公式見(1和(2,對應(yīng)的導(dǎo)流能力計(jì)算公式見(3和(4。由計(jì)算公式可見,液測滲透率及其導(dǎo)流能力與測壓孔上下游壓差成反比,而氣測滲透率和導(dǎo)流能力與上下游壓力的平方差成反比k1=101.325q1 1LA p=101.325q1u1LWW f p(1 k g=202.65p0q0 g LA(p12-p22=202.65p0q0

14、 g LWW f(p12-p22(2k1W f=101.325q1 1LW p(3k g W f=202.65p0q0 g LW(p12-p22(4式中,k1為支撐劑充填層液測滲透率, m2;k g為支撐劑充填層氣測滲透率, m2;k1W f為支撐劑充填層液測導(dǎo)流能力, m2c m;k g W f為支撐劑充填層氣測導(dǎo)流能力, m2c m;q1為液體流量,c m3/s;q0為在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0下氣體體積流量(出口氣量,68石油鉆采工藝 2008年2月(第30卷第1期c m3/s; 1為測試液體黏度,m Pa s; g為測試氣體黏度,m Pa s;L為測壓孔之間的距離,c m;A為流通面積,c m2

15、;p1為上游壓力,kPa;p2為下游壓力,kPa; p0為標(biāo)準(zhǔn)狀況下大氣壓,kPa; p為上下游壓差, kPa;W為導(dǎo)流室的寬度,c m;Wf為支撐劑充填層的厚度,c m。3.2 API實(shí)驗(yàn)室計(jì)算公式實(shí)驗(yàn)用導(dǎo)流室按照美國API標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),其相關(guān)尺寸已經(jīng)固定,測壓孔間距12.70c m,導(dǎo)流室寬度3.81c m,代入上述理論公式,得到實(shí)驗(yàn)室計(jì)算支撐劑充填層液測、氣測的滲透率和導(dǎo)流能力的公式k1=9.382#10-2q1 1W f(k1-k2(5k1W f=9.382#10-2q1 1p1-p2(6k g=1.141#103q0 gW f(p12-p22(7k g W f=1.141#103q0 g

16、p12-p22(8上述式中各符號的含義及單位同上。4 實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)步驟4.1 實(shí)驗(yàn)方案(120/40目陶粒支撐劑液測導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)。(230/50目陶粒支撐劑液測導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)。(320/40目陶粒支撐劑氣測導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)。(430/50目陶粒支撐劑氣測導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)。4.2 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)按照SY/T6302-1997壓裂支撐劑充填層短期導(dǎo)流能力評價(jià)推薦方法%行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定程序進(jìn)行。主要包括以下實(shí)驗(yàn)步驟:(1設(shè)備校正;(2滲漏檢驗(yàn);(3導(dǎo)流室準(zhǔn)備;(4導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn);(5拆卸與清洗;(6數(shù)據(jù)整理。5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析5.1 液測導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)20/40目和30/50目規(guī)格陶粒支撐劑的液測導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果見

17、表1。數(shù)據(jù)顯示,在相同閉合壓力下,大粒徑(20/40目充填層較小粒徑(30/50目充填層具有較高的導(dǎo)流能力和滲透率,反映具有較大的孔隙空間;隨閉合壓力增加,支撐劑充填層的滲透率和導(dǎo)流能力都逐步降低,且大粒徑的較小粒徑的下降快,反映大粒徑陶粒的抗壓能力較差。表1 液測滲透率和導(dǎo)流能力閉合壓力/M P a20/40目陶粒支撐劑滲透率/ m2導(dǎo)流能力/ m2c m30/50目陶粒支撐劑滲透率/ m2導(dǎo)流能力/ m2cm 10592.89163.05269.6070.7720552.71149.78245.8663.9230511.88137.70231.4959.6140464.47124.0121

18、4.4454.7950422.02111.84197.3650.1360369.8597.45180.6945.7270305.5180.20160.0140.32 5.2 氣測導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)氣測導(dǎo)流能力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。數(shù)據(jù)顯示,不同粒徑的氣測滲透率和導(dǎo)流能力具有與液測相同的趨勢與規(guī)律。表2 氣測滲透率和導(dǎo)流能力閉合壓力/M P a20/40目陶粒支撐劑滲透率/ m2導(dǎo)流能力/ m2c m30/50目陶粒支撐劑滲透率/ m2導(dǎo)流能力/ m2cm 101410.00402.36447.94124.03201070.77302.76398.68109.4430981.95275.44349.649

19、4.7640885.21245.64319.6685.8350785.54215.86306.7181.4360691.10187.98289.1776.0570599.42161.54269.3569.87 5.3 液測與氣測導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較圖3和圖4分別顯示了不同規(guī)格中密度陶粒(20/40目和30/50目在相同實(shí)驗(yàn)條件下(陶粒類型、鋪砂濃度、實(shí)驗(yàn)溫度和壓力的液測和氣測滲透率與導(dǎo)流能力的大小變化關(guān)系。從圖3可見,相同規(guī)格陶粒的氣測滲透率均大于其液測值,說明氣體在支撐劑充填層中較液體具有更高的滲流能力,反過來說,要達(dá)到相同的滲透率充填層,氣體滲流時(shí)較液體可以采用較低的鋪置濃度,或者可以采用

20、不同類型或規(guī)格的支撐劑;20/40目陶粒的液測滲透率高于30/50目陶粒氣測值,說明支撐劑規(guī)格對支撐劑充填層的滲流能力起主要作用,支撐劑粒徑越大,其孔隙空間越大,滲流能力越強(qiáng)。根據(jù)支撐劑充填層滲透率與導(dǎo)流能力的定義可見,支撐劑充填層的導(dǎo)流能力所體現(xiàn)的變化規(guī)律應(yīng)與其滲透率的一致,結(jié)果見圖4。數(shù)據(jù)顯示,相同條件下的氣測導(dǎo)流能力比液測導(dǎo)流能力高1.52.5倍,在低閉合壓力下,氣測導(dǎo)流能力與液測導(dǎo)流能力的差異更大。實(shí)驗(yàn)所體現(xiàn)的液測與氣測導(dǎo)流能力的差異改變了氣藏69蔣建方等:液測和氣測支撐裂縫導(dǎo)流能力室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念,用氣測導(dǎo)流能力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來指導(dǎo)氣井壓裂的潛力分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)和壓后效果預(yù)測及支撐劑