低渗透气藏启动压力梯度实验测试新方法

房茂军 盛舒遥 段永刚 魏明强 李 昊

(1.中海油研究总院有限责任公司， 北京 100028； 2.西南石油大学石油与天然气工程学院， 成都 637001)

关于启动压力梯度的研究结果一直存在争议[1-4]。有文献证明，启动压力梯度对气井产能和单井控制储量等指标的计算产生影响[5-8]。目前启动压力梯度的测试方法主要有非稳态压差-流量法和气泡法，不同的实验技术手段所测数值相差很大。传统实验测试法的测试流量计精度为0.01～1.00 mL，所测启动压力梯度偏高(0.10～0.70 MPam)，与油气运移动力(0.001～0.005 MPam)及开发实际数据不相符。为此，针对传统实验测量精度差的不足，设计了一种新的启动压力实验测试方法。应用新的启动压力实验测试方法，对鄂尔多斯盆地临兴区块低渗气藏储层岩样启动压力梯度进行测试，讨论低渗透率及含水饱和度对启动压力梯度的影响。

1 实验设计

本次启动压力梯度实验测试中，基于毛细管液滴移动原理进行监测：岩心中的流体流动为连续流动，若流体开始移动，则岩心出口端可以观测到有色液体在移动，此时的压力就是岩心内流体连续流动的最小启动压力。应用该方法可以测定不同流体介质的最小启动压力，也可以测定岩心内不同饱和状态下的最小启动压力。本次测试精度较高，通过液滴移动监测的流量精度达10-4～10-5mL数量级。图1所示为岩心启动压力梯度实验测试装置示意图。

图1 岩心启动压力梯度实验测试装置示意图

对岩心施加一个驱替压力，通过毛细管液滴移动监测摄像界面观察标记液柱是否移动。如果液柱不移动，需等待一段时间后提高驱替压力；如果液柱移动，则此驱替压力为该岩心的启动压力。图2所示为毛细管液滴移动监测摄像界面。

2 实验步骤

(1) 对岩心进行预处理。将接收到的岩心切割磨平，放入烘箱中烘干至恒重；对烘干后的岩心进行清洗，再次烘干，去除清洗用有机溶剂，取出岩心放入干燥器中，冷却至室温。

(2) 测定岩心孔渗。称取岩心质量，测定岩心的直径、长度，将岩心装入孔渗仪中，测定岩心的孔隙度和渗透率等基础数据。

(3) 对岩心抽真空饱和。根据所提供地层水资料配制模拟地层水，将岩心放入真空皿中抽真空，加压，饱和配制好的模拟地层水。

(4) 建立束缚水饱和度。将饱和模拟地层水的岩心取出，擦去岩心表面浮水，称取岩心饱和后的质量；将岩心装入加持器中，加围压，待围压稳定后，打开夹持器入口气源，建立进出口压差，夹持器出口安装计量杯计量驱出水质量；待驱至束缚水饱和时，卸围压，取出岩心，称取此束缚水饱和度下的岩心质量，计算岩心束缚水饱和度。

(5) 测定启动压力梯度。将建立束缚水饱和度的岩心装入夹持器中，加围压，并对整个实验系统进行恒温控制(恒温30 ℃)，打开记录程序，监测实验入口压力、温度及透明管中的液位。待围压和岩心中温度恒定后，打开入口气压加压泵，建立初始压力(0.06 kPa)；若液位稳定30 min保持不变，则增大入口压力至0.12 kPa。以此类推，每30 min增加入口压力0.10kPa。当出口透明管中的液位发生变化时，则此时的入口压力为该岩心的启动压力。

3 实验结果分析

采用毛细管液滴移动监测法，测定鄂尔多斯盆地临兴区块储层岩样的启动压力梯度。岩样参数如下：直径为2.53 cm；长度为5.80 cm；孔隙度为0.122；气测渗透率为0.412 10-3μm2；束缚水饱和度为35%。在整个实验过程中，毛细管液滴移动速度和驱替压力均通过电脑自动记录。图3所示为毛细管液滴移动速度与驱动压力关系曲线。可以看出，该岩样启动压力为0.13 kPa，启动压力梯度为2.24 kPam，远小于原先文献研究中确定的低渗气藏岩心启动压力梯度(0.01～0.10 MPam数量级范围)[9-11]。

图3 毛细管液滴移动速度与驱动压力关系曲线

运用新方法，测定了鄂尔多斯盆地临兴区块低渗储层多个岩样的启动压力梯度(见表1)。

表1 鄂尔多斯盆地临兴区块低渗储层多个岩样的启动压力梯度

表1中，低渗气藏岩心渗透率范围为0.028×10-3～0.580×10-3μm2，其对应的启动压力梯度范围为0.69～11.06 kPam，比以前测试的启动压力梯度值约小1～2个数量级(以前启动压力梯度值范围为10～100 kPam)。同一渗透率下，含水饱和度越高，启动压力梯度越大。

4 结 语

设计并提出了一种启动压力梯度法 —— 毛细管液滴移动测试法，其流量精度为10-4～10-5mL。应用毛细管液滴移动测试启动压力梯度法，针对鄂尔多斯盆地临兴区块低渗储层岩样进行启动压力梯度测试。测试结果表明，气测岩心渗透率范围为0.028×10-3～0.580×10-3μm2，岩样对应的启动压力梯度范围为0.69～11.06 kPam，比以前测试的启动压力梯度值小1～2个数量级。同一岩样启动压力梯度受含水饱和度影响较大，即含水饱和度越高，启动压力梯度越大。