CN106483250A - 一种支撑剂的导流能力的评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种支撑剂的导流能力的评价方法，包括：将支撑剂试样装入导流室，通过切换注入导流室的介质模拟压裂施工过程的相变化状态，并观察和测定支撑剂试样的导流能力。采用本发明提供的评价方法，可根据支撑剂在不同相状态下的导流能力，综合全面的评定支撑剂的导流性能，广泛适用于各种油井条件、不同生产阶段、不同压力及不同相状态下支撑剂的导流能力评价。

Description

一种支撑剂的导流能力的评价方法

技术领域

本发明涉及油气田开发领域，具体涉及用于一种支撑剂的导流能力的评价方法。

背景技术

水力压裂技术起始于上世纪中叶，至今已有近70年的历史，已发展为油田开发的主要增产技术。水力压裂追求的是在地层中形成与地层特性相适应、并具有一定导流能力的填砂裂缝，支撑剂作为形成支撑裂缝的关键材料，在水力压裂中的作用尤为重要。

所谓支撑剂的裂缝导流能力，是指支撑剂在储层闭合压力作用下通过或输送储层流体的能力，通常以支撑裂缝渗透率与裂缝闭合宽度的乘积表示。对于支撑剂方面的研究集中在支撑剂表面改性技术研究方面，主要形成了树脂涂覆支撑剂、双涂层树脂支撑剂、支撑剂现场包覆注入和支撑剂表面改性等一系列成熟技术，已在世界范围内的各大油气产区得到广泛应用。而今，提高支撑剂的裂缝导流能力，即支撑剂的裂缝性能已成为新的研究热点，但是支撑剂导流能力的测试方法方面的研究较少。

现有技术中，常采用SY/T 6302-2009“压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法”的相关规定测定支撑剂的导流能力，实验方法中实验介质采用去离子水或蒸馏水作为实验液体，在层流(达西流)条件下评价支撑剂充填层导流能力，该规定指出要准确测量导流能力，层流条件下的单相流是关键的条件。但是在压裂施工中，支撑剂由压裂液携带进入储层，支撑剂填充带和附近储层被压裂液的滤失液所充满，当压裂井开始排液，即地层流体将压裂液驱出，生产一定时间后，油井见水，地层水又将支撑剂裂缝中的油相驱出。可见，实际的压裂施工过程并不是简单的单相流动，因而如果按照上述实验方法进行检测，对支撑剂的导流能力的评价势必单一片面、不够准确。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明提供一种支撑剂在不同相状态下的导流能力的评价方法，通过模拟典型的压裂施工过程中，支撑剂所处流体环境的交替变化情况，综合全面的评定支撑剂的导流性能。

本发明的一个实施方式在于提供一种支撑剂在不同相状态下的导流能力的评价方法，包括：将支撑剂试样装入导流室，通过切换注入导流室的介质模拟压裂施工过程的相变化状态，并观察和测定支撑剂试样的导流能力。

如上所述，实际的压裂施工过程，并非简单的单相流动，因而在单相流动条件下评估支撑剂的导流能力不够准确。通过切换注入导流室的介质模拟压裂施工过程中的相变化状态，并观察和测定支撑剂试样的导流能力，不仅能够得到更符合实际使用情况的疏水支撑剂的导流能力，并且通过观察其在不同相状态下的导流能力，可以充分了解其变化趋势，从而更为综合全面的评定疏水支撑剂的导流性能。

在本发明的一个优选实施方式中，所述支撑剂为疏水支撑剂。

与其他支撑剂相比，疏水支撑剂对相变化更为敏感，因而仅采用单一稳定相的介质进行测定的偏差也更为突出和显著。因此，采用本发明所述的测定方法对疏水支撑剂的导流能力进行评价，就显得尤为必要。

在本发明的一个优选实施方式中，观察和测定支撑剂试样的导流能力依次按以下五个阶段进行，

阶段一：纯水相流动阶段；

阶段二：油驱水流动阶段；

阶段三：油相流动阶段，所述油相含不动水；

阶段四：水驱油流动阶段；

阶段五：水相流动阶段，所述水相含不动油。

发明人经研究发现，典型的压裂井生产过程可归纳为纯水相流动、油驱水流动、油相(含不动水)流动、水驱油流动和水相(含不动油)流动五种状态的驱替，在测定导流能力时模拟了这种驱替过程，能够更为准确的表达对相变化尤为敏感的疏水支撑剂在实际使用时的导流能力。

根据本发明，所述阶段一包括将水相介质注入并饱和整个导流室，待形成稳定流动状态后测定样品的纯水相导流能力。

根据本发明，所述阶段二包括将水相介质更换为油相介质，在所述油相介质突破导流室出口之前，观测样品在油驱水状态下的导流能力。

根据本发明，所述阶段三包括当油相介质突破导流室出口，待形成稳定流动状态后测定样品的油相导流能力。

根据本发明，所述阶段四包括将油相介质更换为水相介质，在水相介质突破导流室出口之前，观测样品在水驱油状态下的导流能力。

根据本发明，所述阶段五包括当水相介质突破导流室出口，待形成稳定流动状态后测定样品的含不动油的水相导流能力。

在本发明的一个优选实施方式中，所述水相介质为模拟地层水、蒸馏水、去离子水、地层水或注入水，优选模拟地层水。

其中，所述模拟地层水为根据目标区域的地层水和注入水的成分分析资料，按比例配置成的地层水或注入水或与目标区域等矿化度的标准盐水，所述油相介质为油相介质为柴油、中性煤油或精制油，优选柴油。

在本发明的一个优选实施方式中，所述导流室中的驱替测试压力为0.1-7KPa，闭合压力为3.5-96.5MPa，注入导流室的介质的流速为1-10mL/min。

根据本发明，所述驱替测试压力为导流室的介质入口的压力与介质出口的压力之差，将驱替测试压差控制在上述范围内，同时将注入导流室的介质流速也控制在上述范围内，形成稳态流动时测量导流能力。

下面对本发明的一个优选的实施方式进行进一步说明。

1)将支撑剂试样按照既定铺砂浓度装入导流室，施加3.5-96.5MPa的闭合压力，将导流室内部抽真空，注入水相介质饱和整个导流室。

2)在导流室入口处加压(使驱替测试压力保持在0.1-7KPa，同时使注入导流室的水相介质的流速在1-10mL/min范围内)，使水相介质以稳定流速注入导流室，观测样品在纯水相状态下的导流能力，当导流能力测定值稳定后，即已形成纯水相稳定流动状态)，记录此值为纯水相导流能力。

3)将水相介质更换为油相介质，在油相介质突破导流室出口之前，观测样品在油驱水状态下的导流能力。

4)当油相介质(含不动水)突破导流室出口后，观测样品在油相状态下的导流能力，当导流能力测定值稳定后(即已形成油相稳定流动状态)，记录此值为油相导流能力。

5)将油相介质更换为水相介质，在水相介质突破导流室出口之前，观测样品在水驱油状态下的导流能力。

6)当水相介质(含不动油)突破导流室出口后，观测样品在水相状态下的导流能力，当导流能力测定值稳定后(即已形成水相稳定流动状态)，记录此值为含不动油的水相导流能力。

7)对实验数据进行处理，形成疏水支撑剂试样的导流能力变化趋势图。

支撑剂的铺砂浓度和厚度等工艺参数可根据测试需要进行调整。

本发明的有益效果：

根据本发明提供的评价方法，模拟典型压裂井生产过程中支撑剂所处流体环境的相状态变化情况，分别记录支撑剂的纯水相导流能力、油相导流能力和含不动油的水相导流能力，并形成支撑剂试样的导流能力变化趋势图，相比现有技术仅测试单一的水相导流能力，能更为综合全面的评定支撑剂的导流性能，从而得出更符合实际应用情况的支撑剂的导流能力，也能为不同需求的支撑剂筛选提供依据。在用于评价疏水支撑剂的导流性能时，上述优势尤为明显。

根据本发明提供的评价方法，通过导流能力计算油井产量的结果，验证了本发明对支撑剂的实际导流能力的评估具有适用性。同时，该方法具有较强的操作性、重复性和稳定性，广泛适用于各种油井条件、不同生产阶段、不同压力及不同相状态下支撑剂的导流能力评价。

附图说明

附图1为根据本发明实施例1的评价方法流程图。

附图2为本发明实施例1的评价结果示意图，其中，

图2-1为本发明实施例1中石英砂疏水支撑剂在20MPa时的导流能力变化趋势图；

图2-2为本发明实施例1中陶粒疏水支撑剂在40MPa时的导流能力变化趋势图；

图2-3为本发明实施例1中目陶粒疏水支撑剂在69MPa时的导流能力变化趋势图；

图中1指的是压力变化线，2指的是导流能力变化线。

具体实施方式

下述实施例仅用于对本发明进行详细说明，但应理解的是本发明的范围并不限于下述实施例。

在本发明的实施例中，采用API标准导流室进行检测。

实施例1

1)将石英砂疏水支撑剂(型号：20/40目SY)试样装入导流室，支撑剂的铺砂浓度为7.5kg/m²，支撑剂的厚度为3.3mm，施加10MPa的闭合压力，抽真空，注入模拟地层水饱和整个导流室。

2)加压至20MPa的闭合压力(维持该压力恒定至测试完成)，继续向导流室注入模拟地层水，将流速控制在5mL/min，观测样品在纯水相状态下的导流能力，当导流能力测定值稳定后，即已形成纯水相稳定流动状态)，记录此值为纯水相导流能力。

3)将模拟地层水更换为柴油，在柴油突破导流室出口之前，观测样品在油驱水状态下的导流能力。

4)当柴油突破导流室出口后，观测样品在油相状态下的导流能力，当导流能力测定值稳定后(即已形成油相稳定流动状态)，记录此值为油相导流能力。

5)将柴油更换为模拟地层水，在水相介质突破导流室出口之前，观测样品在水驱油状态下的导流能力。

6)当模拟地层水突破导流室出口后，观测样品在水相状态下的导流能力，当导流能力测定值稳定后(即已形成油相稳定流动状态)，记录此值为油相导流能力。

7)对实验数据进行处理，测定结果如表1和图2-1所示。

8)释放闭合压力，清洗和整理实验仪器。

实施例2

同实施例1，不同之处在于试样为20/40目陶粒疏水支撑剂(型号：TL)，步骤2)所述的闭合压力为42MPa，其加压过程包括加压至20MPa，形成稳定流动后再加压至30MPa，最后加压至42MPa。

测定结果见陶粒疏水支撑剂的导流能力变化趋势图2-2和表1。

实验例3

同实施例2，不同之处在于步骤2)所述的闭合压力为69MPa，其加压过程包括依次加压至20MPa、30MPa、40MPa、50MPa至69MPa，每次加压后形成稳定流动后再进行下一次加压。

测定结果见疏水支撑剂的导流能力变化趋势图2-3和表1。

表1实施例1-3的疏水支撑剂的导流能力

由表1可以看出，疏水支撑剂在一定的闭合压力下，其纯水相导流能力要大于油相或含不动油的水相导流能力，而闭合压力越大，其导流能力越差。由于在实际压裂井生产过程中，支撑剂一般需要经历上述五个阶段，因此按照本发明的方法可以得到支撑剂用于不同相的导流能力。在实际使用时，可根据其应用的具体相变环境，选择上述指标中的一个或多个来评价疏水支撑剂的导流能力，这样显然比用单一的纯水相导流能力进行评价，更为客观、理想。

此外，通过疏水支撑剂的导流能力变化趋势图可以看出疏水支撑剂的导流能力在整个压裂施工过程中随相变而变化的情况，有助于全面了解疏水支撑剂的导流性能，对疏水支撑剂的选择、使用及研究都具有很大的参考价值。

根据疏水剂试样的导流能力，即含不动油的水相导流能力估算油井产能，具体地，疏水剂试样的导流能力＝K_f W_f，将其带入式(1)中，

式中，

Q_f——裂缝井产量，t/d；

K_f——裂缝渗透率，μm²；

W_f——裂缝宽度，m；

h_e——油层有效厚度，m；

ρ_o——地面原油密度，kg/m³；

p_o——油藏压力，MPa；

p_wf——井底压力，MPa；

p_o-p_wf——生产压差，MPa；

B_o——原油体积系数，小数；

μ_o——原油粘度，mP·s；

其中，λ根据式(2)进行计算，

式中，

K_o——基质渗透率，μm²；

r_e——泄油半径，m；

L_f——裂缝长度，m；

以华北油田某油井为例，带入各项数据后，算出其油井产能为5.6吨/每天，而实际进行油井开发后发现油井产能为5.4吨/天，与本发明的估算结果非常接近。而如果仅按照现有技术中纯水相导流能力来估算油井产能的话，估算结果为8.9吨/天，远远大于实际产能。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种支撑剂的导流能力的评价方法，包括：将支撑剂试样装入导流室，通过切换注入导流室的介质模拟压裂施工过程中的相变化状态，并观察和测定所述支撑剂试样的导流能力。

2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述支撑剂为疏水支撑剂。

3.根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，观察和测定所述支撑剂试样的导流能力依次按以下五个阶段进行，

阶段一：纯水相流动阶段；

阶段二：油驱水流动阶段；

阶段三：油相流动阶段，所述油相含不动水；

阶段四：水驱油流动阶段；

阶段五：水相流动阶段，所述水相含不动油。

4.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，所述阶段一包括将水相介质注入并饱和整个导流室，待形成稳定流动状态后测定样品的纯水相导流能力。

5.根据权利要求3或4所述的评价方法，其特征在于，所述阶段二包括将水相介质更换为油相介质，在所述油相介质突破导流室出口之前，观测样品在油驱水状态下的导流能力。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的评价方法，其特征在于，所述阶段三包括当油相介质突破导流室出口，待形成稳定流动状态后测定样品的油相导流能力。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的评价方法，其特征在于，所述阶段四包括将油相介质更换为水相介质，在水相介质突破导流室出口之前，观测样品在水驱油状态下的导流能力。

8.根据权利要求3-7中任一项所述的评价方法，其特征在于，所述阶段五包括当水相介质突破导流室出口，待形成稳定流动状态后测定样品的含不动油的水相导流能力。

9.根据权利要求4-8中任一项所述的评价方法，其特征在于，所述水相介质为模拟地层水、蒸馏水、去离子水、地层水或注入水，优选模拟地层水；所述油相介质为柴油、中性煤油或精制油，优选柴油。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的评价方法，其特征在于，所述导流室中的驱替测试压力为0.1-7KPa，闭合压力为3.5-96.5MPa，注入导流室的介质的流速为1-10mL/min。