T-GRM 069-2023 致密砂巖儲層水鎖損害評價技術(shù)要求

ICS01.040.75E10/19GRMEvaluationmethodofwaterblockingdamageintightreservoir中關(guān)村綠色礦山產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布IT/GRM069—2023 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4致密砂巖儲層水鎖損害評價指標(biāo) 附錄A（資料性）實驗方法及步驟 4附錄B（資料性）水鎖損害評價數(shù)據(jù)記錄 8T/GRM069—2023本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)定》的規(guī)定起請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本文件由中關(guān)村綠色礦山產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提出并歸口。本文件起草單位：中國石油塔里木油田分公司、西南石油大學(xué)本文件主要起草人：曹立虎、潘昭才、吳紅軍、張寶、劉建儀、黎真、孟祥娟、孫濤、陳德飛、崔航波、張暉、劉國華、王茜、張超、張宏強、趙鵬、鄭如森、趙強強、袁華。1T/GRM069—2023致密砂巖儲層水鎖損害評價技術(shù)要求本文件規(guī)定了致密砂巖儲層水鎖損害評價指標(biāo)和實驗原理及方法。本文件適用于氣測滲透率小于1×10-3μm2不含裂縫的致密砂巖儲層水鎖損害規(guī)律評價。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T29172巖心分析方法SY/T5336巖心分析方法ST/T5346巖心毛管壓力曲線的測定3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1水鎖損害waterblockingdamage由于巖石孔隙中毛細(xì)管阻力的作用，使得孔隙中的水對油氣流動產(chǎn)生封堵效應(yīng)，造成油氣滲透性下降的現(xiàn)象。3.2地層初始含水飽和度originalwatersaturationofreservoir原始地層條件下，儲層巖石孔隙空間中的水占巖石孔隙體積的百分?jǐn)?shù)。3.3不可動水飽和度immovablewatersaturation在外力作用下，巖石孔隙中不能流動的水占巖石孔隙體積的百分?jǐn)?shù)。3.4高溫鈍化處理hightemperaturepassivationtreatment采用逐級加溫方式將巖樣加熱至550℃的高溫條件下，使巖石中的蒙脫石、伊利石/蒙脫石間層礦物轉(zhuǎn)變?yōu)橐晾?，消除水敏性粘土礦物活性的過程。2T/GRM069—20234致密砂巖儲層水鎖損害評價指標(biāo)致密儲層水鎖損害評價實驗應(yīng)研究儲層滲透率隨含水飽和度變化規(guī)律。應(yīng)將實驗巖樣建立不同的含水飽和度，模擬地層實際使水相在巖樣有效孔隙中分布均勻，測量巖樣含水飽和度值與該含水飽和度條件下的氣測滲透率，通過建立滲透率與含水飽和度關(guān)系曲線，評價儲層巖石的水鎖損害程度。4.1建立含水飽和度與氣測滲透率擬合關(guān)系曲線4.1.1根據(jù)測定的含水飽和度與氣測滲透率值，繪制關(guān)系曲線，擬合滲透率與含水飽和度的關(guān)系方程，示例見附錄表B.1。4.1.2根據(jù)相似度擬合原則，結(jié)合含水飽和度區(qū)間（0%≤Swi≤100%）及氣測滲透率區(qū)間（0μm2<Kgi≤Kg對比相關(guān)性指數(shù)R2的結(jié)果擬合函數(shù)，R2不應(yīng)低于0.8。4.2計算水鎖損害率4.2.1離心法應(yīng)根據(jù)4.1擬合得出的方程，計算地層初始含水飽和度Sw0條件下的氣測滲透率Kg0；超低含水飽和度建立法應(yīng)直接采用附錄A.5.2.2測定的氣測滲透率Kg0。4.2.2以氣測滲透率Kg0為基準(zhǔn)值，計算巖樣氣測滲透率變化率Dwi，即為水鎖損害率，見式（1Dwi=×100%式中：Dwi——水鎖損害率，%；Kg0——地層初始條件下巖樣的氣測滲透率，×10-3μm2；Kgi——巖樣在不同含水飽和度條件下的氣測滲透率，×10-3μm2。4.3不可動水飽和度條件下的水鎖損害率計算4.3.1選擇離心法時，可根據(jù)單井/區(qū)塊或鄰井/鄰區(qū)塊巖樣壓汞資料中的排驅(qū)壓力值Pd作為離心力，根據(jù)附錄A.5.1.4式（3）設(shè)定合理的離心轉(zhuǎn)速，得出不可動水飽和度Swr，并測定該飽和度下的氣測滲透率值Kgr。4.3.2選擇超低含水飽和度建立法時，待進入巖樣的去離子水質(zhì)量不再增加或巖樣出口端出水時，應(yīng)按Q/SY1832的規(guī)定建立不可動水飽和度，并測定該飽和度條件下的氣測滲透率值Kgr。4.3.3將式（1）中的Kgi取值為Kgr，可計算不可動水飽和度條件下的水鎖損害率Dwr，見式（2Dwr=×100%（2）式中：Dwr——不可動水飽和度條件下的水鎖損害率，%；Kg0——地層初始條件下巖樣的氣測滲透率，×10-3μm2；Kgr——不可動水飽和度條件下測定的氣測滲透率，×10-3μm2。4.4水鎖損害程度評價指標(biāo)3T/GRM069—2023水鎖損害程度評價應(yīng)符合表1的規(guī)定。表1水鎖損害程度評價無弱強Dw>904T/GRM069—2023（資料性）實驗方法及步驟A.1實驗原理及方法A.1.1實驗方法實驗應(yīng)采用下列方法：a）離心法：將飽和水的巖樣置于高速離心機中，通過調(diào)節(jié)不同的離心轉(zhuǎn)速或離心力，建立不同含水飽和度，并測定該含水飽和度條件下的氣測滲透率，評價儲層巖石的水鎖損害程度。b）超低含水飽和度建立法：將干燥巖樣通過驅(qū)入潤濕氣體方式增加巖樣含水飽和度，并采用壓力脈沖方式使巖樣中含水較為均勻，建立不同超低含水飽和度并測定該含水飽和度條件下的氣測滲透率，評價儲層巖石的水鎖損害程度。A.1.2選擇依據(jù)A.1.2.1當(dāng)離心設(shè)備的額定離心轉(zhuǎn)速或額定離心力可建立地層初始含水飽和度且不破壞巖樣時，應(yīng)采用離心法。A.1.2.2參照單井/區(qū)塊或鄰井/鄰區(qū)塊儲層巖石的毛細(xì)管力實驗資料，巖石毛細(xì)管力高于離心機在額定轉(zhuǎn)速下的離心力，離心設(shè)備無法建立地層初始含水飽和度時，應(yīng)采用超低含水飽和度建立法。A.2實驗設(shè)備及材料A.2.1實驗設(shè)備應(yīng)包括下列內(nèi)容：a)電子天平：感量0.001g；b)高溫高壓巖心夾持器：適用于表面光滑均勻、直徑為2.5cm±0.5cm，長度不大于8cm的圓柱體巖樣；c)氣體流量計：量程5mL/s，分辨率為0.002mL/s；d)壓力表：精度0.4級，量程為0.1MPa、1MPa、6MPa、25MPa；e)高壓泵：用于加環(huán)壓及高壓飽和，壓力0MPa～60MPa；f)回壓泵：用于夾持器末端加回壓，壓力0MPa～5MPa；g)氮氣瓶；用于氣測滲透率，儲能壓力大于1MPa；h)調(diào)壓閥：調(diào)節(jié)范圍0MPa～2MPa；i)卡尺：分度值不大于0.02mm；j)計時器：精確度為0.1s；k)電熱干燥箱：工作溫度為室溫～600℃,控溫準(zhǔn)確度±2℃;l)巖心抽真空飽和裝置；m)巖心高速離心機：離心轉(zhuǎn)速為0r/min～10000r/min。A.2.2實驗材料及器皿實驗材料及器皿應(yīng)包括下列內(nèi)容：a)去離子水；b)水潤濕性多孔纖維：為超低含水飽和度建立法專用材料；c)濾紙；d)密封塑料袋；e)燒杯：250mL、500mL；f)量筒：分度值0.1mL；g)溫度計：150℃。5T/GRM069—2023A.3實驗準(zhǔn)備A.3.1實驗巖樣準(zhǔn)備實驗巖樣制備、清洗均應(yīng)按GB/T29172執(zhí)行。實驗巖樣宜采用直徑2.54cm±0.05cm、長度為3cm~6cm的巖心柱塞，并應(yīng)記錄取樣井深、層位等。A.3.2實驗巖樣孔隙度與孔隙體積測定A.3.2.1實驗巖樣孔隙度測定應(yīng)按GB/T29172執(zhí)行。A.3.2.2實驗巖樣孔隙體積計算，可按式（1）計算：24式中：Vp——巖樣孔隙體積，單位為立方厘米（cm3D——巖樣直徑，單位為厘米（cmL——巖樣長度，單位為厘米（cmφ——巖樣孔隙度，%。A.3.3實驗巖樣氣測滲透率測定A.3.3.1致密儲層測定滲透率存在氣體滑脫效應(yīng)時，應(yīng)根據(jù)SY/T5336的規(guī)定，按下列步驟測定，實驗裝置見圖1。圖1氣測滲透率實驗裝置示意圖1）巖心夾持器密閉性檢查：將處理過的巖樣裝入巖心夾持器，調(diào)節(jié)氣源開關(guān)，驅(qū)替凈圍壓宜為2MPa；關(guān)閉氣源閥門及巖心夾持器出口端閥門，觀察30min，壓力下降小于0.1MPa為密閉性合格；6T/GRM069—20232）繪制驅(qū)替壓力與出口氣體流速關(guān)系曲線：將巖心夾持器的出口端壓力設(shè)為0，應(yīng)保持凈圍壓不變，在1MPa、3MPa、5MPa、7MPa、9MPa驅(qū)替壓力下測定出口端氣體的流速，繪制驅(qū)替壓力與出口氣體流速之間的關(guān)系曲線；3）最小回壓值確定：提高回壓值，測定在凈圍壓不變情況下不同驅(qū)替壓力下出口端氣體流速變化，并繪制在不同回壓時驅(qū)替壓力與出口氣體流速之間關(guān)系曲線。當(dāng)回壓在某一數(shù)值下時，曲線為一條直線，且直線斜率不再變化，此時的回壓值為氣測滲透率的最小回壓值；4）將巖心夾持器出口端的壓力設(shè)定為大于3）確定的最小回壓值，測定該壓力值下巖樣無滑脫效應(yīng)的氣測滲透率。A.3.4平行實驗巖樣選擇平行實驗巖樣選擇時，宜根據(jù)A.3.1和測定的巖樣孔隙度、氣測滲透率，挑選2～3個物性相近的巖樣作為一組平行實驗樣品。A.3.5巖樣水敏性礦物消除高溫鈍化處理應(yīng)利用550℃高溫條件對實驗巖樣處理，宜以100℃為梯度逐級加溫，每個梯度下保持2h，直至550℃加熱處理2h。A.3.6巖樣飽和去離子水巖樣飽和去離子水應(yīng)按下列步驟執(zhí)行：1）實驗巖樣采用溫度95℃~100℃,時間4h以上烘干，稱干重m0。2）烘干后的巖樣抽真空4h以上，真空度不應(yīng)低于-0.08MPa，選用去離子水對巖樣飽和，飽和壓力宜為25MPa，加壓時間不應(yīng)低于8h，將巖樣在去離子水中浸泡24h以上。3）對于已飽和去離子水的巖樣，用濕潤濾紙除去表面浮水，稱濕重m1。4）稱取濕重后，巖樣應(yīng)置于密封塑料袋中或其他密封容器中待用。5）巖樣在25）的操作過程中，應(yīng)避免磕碰掉渣或破損影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，出現(xiàn)掉渣或破損現(xiàn)象，應(yīng)立即更換巖樣重新實驗。A.3.7地層初始含水飽和度獲取單井采取密閉取心或地層MDT(模塊式地層動態(tài)測試器)測試措施時，宜采用該資料獲取地層初始含水飽和度Sw0；或根據(jù)單井/區(qū)塊或鄰井/鄰區(qū)塊的測井解釋成果計算得出。A.4實驗步驟及計算A.4.1離心法A.4.1.1飽和去離子水的巖樣應(yīng)放置于巖心高速離心機中恒速離心，轉(zhuǎn)速宜分別為1000r/min、2000r/min、3000r/min、4000r/min、50000r/min、6000r/min；離心過程中宜每隔10min調(diào)換巖樣方向，每一次離心轉(zhuǎn)速下的離心時間宜為50min。地層初始含水飽和度小于0%，應(yīng)調(diào)高離心轉(zhuǎn)速至7000r/min～10000r/min。離心過程中出現(xiàn)巖樣破損現(xiàn)象時，應(yīng)停止實驗，更換巖樣后重新實驗。A.4.1.2各轉(zhuǎn)速條件下離心結(jié)束后，應(yīng)取出巖樣，用潤濕濾紙擦去巖樣外端面的浮水，稱重mi，按附錄A.3.3測定該轉(zhuǎn)速條件下的氣測滲透率Kgi，按式（2）計算該轉(zhuǎn)速條件下的含水飽和度Swi：式中：Swi——不同離心轉(zhuǎn)速下的巖樣含水飽和度，%；mi——不同離心轉(zhuǎn)速下測得的巖樣質(zhì)量，g；m0——巖樣干重，g；l——飽和流體密度，g/cm3。采用去離子作為飽和流體取值為1g/cm3；7T/GRM069—2023Vp——巖樣的孔隙體積，cm3；A.4.1.3對于氣測滲透率小于0.1×10-3μm2的致密巖樣，可采取非穩(wěn)態(tài)—壓力脈沖衰減法測定不同離心轉(zhuǎn)速條件下的氣測滲透率值Kgi，按SY/T5336執(zhí)行。A.4.1.4不同離心轉(zhuǎn)速下的平均離心力應(yīng)按SY/T5346執(zhí)行，可按式（3）計算：式中：Pci——不同離心轉(zhuǎn)速下的離心力，MPa；Δρ——兩相流體的密度差，g/cm3；離心過程中，兩相流體為去離子水和空氣，Δρ≈1g/cm3；L——巖樣長度，cm；Re——巖樣外旋轉(zhuǎn)半徑，cm；ni——離心機轉(zhuǎn)速，r/min。A.4.2超低含水飽和度建立法A.4.2.1巖樣出口端應(yīng)采用環(huán)氧樹脂、防水膠等封閉方式；巖樣宜放在濕潤的多孔纖維上滾動2min以上，氣測滲透率Kg小于0.1×10-3μm2的致密巖樣宜滾動5min以上。A.4.2.2建立地層初始含水飽和度應(yīng)按下列步驟執(zhí)行：根據(jù)附錄A.3.7獲取的地層初始含水飽和度Sw0，計算進入巖樣中達到建立地層初始含水飽和度所需去離子水的質(zhì)量mw0，按式（4）計算：式中：mw0——巖樣達到地層初始含水飽和度所需去離子水質(zhì)量，g；Sw0——地層初始含水飽和度，%；l——飽和流體密度，g/cm3，采用去離子作為飽和流體取值為1g/cm3；Vp——巖樣孔隙體積，cm3；1）去除巖樣出口端的防水膠，使用去離子水潤濕的氮氣驅(qū)替巖樣，增加巖樣內(nèi)部的含水飽和度，并記錄驅(qū)替過程中的巖樣質(zhì)量mi；當(dāng)mi=mw0時，達到地層初始含水飽和度Sw0。2）使用干燥的氮氣，從巖樣入口端施加氮氣壓力脈沖，促進巖樣內(nèi)部水分的均勻分布。脈沖壓力應(yīng)根據(jù)巖樣致密程度設(shè)定。施加的脈沖壓力不應(yīng)引發(fā)巖心夾持器出口端出現(xiàn)水流?？赏ㄟ^X射線掃描或觀察巖樣出口端面的水相分布，確定巖樣內(nèi)部水相是否分布均勻。3）按附錄A.3.7測定地層初始含水飽和度下的氣測滲透率Kg0。4）繼續(xù)用潤濕的氮氣驅(qū)替巖樣，重復(fù)1）、2可建立一系列不同的含水飽和度值Swi，并按B.3測定不同含水飽和度條件下的氣測滲透率Kgi，直至巖樣質(zhì)量不再增加或巖