基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價裝置與方法，包括上游標(biāo)準(zhǔn)室、下游標(biāo)準(zhǔn)室，巖心夾持器、圍壓泵、真空泵、恒壓恒流泵、中間容器、壓力傳感器、恒溫系統(tǒng)等；實現(xiàn)了高溫高壓條件下開展損害實驗，模擬了鉆完井和壓裂過程中工作液對頁巖基塊的動態(tài)損害過程；通過監(jiān)測動態(tài)損害前后，標(biāo)準(zhǔn)鹽水通過待測巖心的脈沖衰減曲線的差異，利用液體壓力脈沖模型計算了動態(tài)損害前后的巖心液測滲透率，實現(xiàn)了工作液對頁巖基塊的動態(tài)損害程度評價。本發(fā)明，有助于完善頁巖氣鉆完井和壓裂過程的工作液損害評價方法體系，為工作液配方優(yōu)選和優(yōu)化提供技術(shù)支撐，具有一定的推廣前景。
【專利說明】
基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及致密油氣儲層損害和工作液性能評價領(lǐng)域，是一種模擬頁巖氣藏鉆完 井和壓裂環(huán)節(jié)工作液對頁巖基塊動態(tài)侵入和損害過程的評價裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為滿足世界經(jīng)濟對能源，尤其是對清潔能源的需求，油氣勘探開發(fā)逐漸向頁巖氣 資源進軍，并在近年取得了重大勘探開發(fā)突破。相比于常規(guī)天然氣儲層，頁巖氣儲層巖性致 密，頁巖基塊（肉眼不可見微裂縫）以納米級孔隙為主，同時，儲層具有粘土礦物含量高和超 低含水飽和度特征。在鉆完井和壓裂過程中，工作液(鉆井液、固井液和壓裂液等)在壓差和 毛管力作用下侵入頁巖基塊，易造成儲層損害。因此，模擬鉆完井和壓裂過程，開展工作液 對頁巖基塊動態(tài)損害實驗對于評價工作液儲層保護性能，優(yōu)化工作液配方具有重要意義。
[0003] 目前針對頁巖儲層的損害評價方法仍然主要沿用中華人民共和國石油天然氣行 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SY/T 6540-2002鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評價方法）的工作液損害評價實驗方 法。該方法以達西公式為基礎(chǔ)，采用常規(guī)穩(wěn)態(tài)驅(qū)替法測試損害前后測試巖心滲透率。然而， 頁巖基塊滲透率極低，即使未損害條件下液測滲透率普遍小于〇. OlmD，常規(guī)的穩(wěn)態(tài)驅(qū)替法 測試基塊液體滲透率要求的壓差極大、耗時極長，甚至難以成功。工作液損害后，測試巖心 的滲透率進一步降低，穩(wěn)態(tài)驅(qū)替法通常難以測得有效的滲透率值，從而導(dǎo)致?lián)p害評價無法 順利開展。并且，現(xiàn)有的損害測試方法通常是壓差條件下測試巖心驅(qū)替實驗，與實際鉆完井 和壓裂過程中，工作液在沿井筒/裂縫流動的同時向基塊濾失侵入的損害過程存在一定差 異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明提供一種能夠滿足液測滲透率低至納達西（10-6~l(T2mD) 量級的測試巖心工作液損動態(tài)害評價需求，并有效模擬儲層溫度壓力和工作液動態(tài)侵入過 程的基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價裝置與方法。
[0005] 本發(fā)明基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價裝置，包括:巖心夾持器，設(shè)置 在所述巖石夾持器上方的上游標(biāo)準(zhǔn)室，設(shè)置在巖石夾持器下方的下游標(biāo)準(zhǔn)室以及與所述上 游標(biāo)準(zhǔn)室的進液口通過恒壓恒流栗連通的中間容器，其中，所述巖心夾持器與控制所述巖 心夾持器夾持力度的圍壓栗連接，所述上游標(biāo)準(zhǔn)室的上部出液口通過上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制 閥與中間容器的進液口相連，所述上游標(biāo)準(zhǔn)室還設(shè)有向夾持器夾持的巖心輸出工作液的下 部噴淋出液口，所述下游標(biāo)準(zhǔn)室上設(shè)有接收所述巖心滲出的工作液的進液口，所述下游標(biāo) 準(zhǔn)室的進氣口通過抽真空控制閥連接真空栗，所述下游標(biāo)準(zhǔn)室的出液口連接有排液控制 閥，所述的上游標(biāo)準(zhǔn)室、下游標(biāo)準(zhǔn)室之間連接有控制上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室之間連通性 的平衡控制閥，所述的上游標(biāo)準(zhǔn)室、下游標(biāo)準(zhǔn)室分別連接有壓力傳感器；
[0006] 所述的上游標(biāo)準(zhǔn)室、所述下游標(biāo)準(zhǔn)室、所述巖心夾持器、所述抽真空控制閥和所述 排液控制閥均放置于所述恒溫系統(tǒng)中；
[0007] 所述平衡控制閥為流體壓力/連通性控制閥，當(dāng)該平衡控制閥開啟時，上游標(biāo)準(zhǔn) 室、下游標(biāo)準(zhǔn)室直接連通，當(dāng)該平衡控制閥關(guān)閉時，上游標(biāo)準(zhǔn)室流體只能通過巖心流入下 游，間接與下游標(biāo)準(zhǔn)室連通；
[0008] 當(dāng)所述平衡控制閥關(guān)閉時，所述中間容器的出口端與所述恒壓恒流栗、所述上游 標(biāo)準(zhǔn)室入口控制閥、所述上游標(biāo)準(zhǔn)室、所述上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制閥和所述中間容器進口端 依次連接，并構(gòu)成循環(huán)回路;所述恒壓恒流栗將所述中間容器中的工作液吸入，并通過所述 上游標(biāo)準(zhǔn)室入口控制閥將工作液栗入所述上游標(biāo)準(zhǔn)室中，再經(jīng)過所述上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制 閥返回所述中間容器，完成工作液循環(huán);在工作液循環(huán)過程中，當(dāng)所述上游標(biāo)準(zhǔn)室的流體壓 力大于所述下游標(biāo)準(zhǔn)室的流體壓力時，工作液將在正壓差的作用下侵入所述巖心，并流入 所述下游標(biāo)準(zhǔn)室，進而模擬實際鉆完井和壓裂過程中的工作液動態(tài)損害評價。
[0009] 進一步地，所述巖心夾持器中的所述巖心的端面直接與所述上游標(biāo)準(zhǔn)室接觸并水 力連通。
[0010]進一步地，所述壓力傳感器的采用精度為千分之一的壓力傳感器;所述恒溫系統(tǒng) 采用溫度控制精度為± 〇. 2 °C恒溫系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價方法，采用上述的基于液體壓 力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價裝置按照下述方法進行：
[0012] S1取測試巖心，80°C下烘干48h;
[0013] S2將測試巖心裝入測試巖心夾持器，并通入氦氣標(biāo)定上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室的 體積；
[0014] S3通過圍壓栗施加15MPa的圍壓，通過恒溫系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)溫度為80°C，并對測試巖 心、上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室抽真空24h;
[0015] S4關(guān)閉上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制閥、抽真空控制閥和排液控制閥，打開上游標(biāo)準(zhǔn)室入 口控制閥和平衡控制閥，通過恒壓恒流栗的恒壓模式將中間容器中的標(biāo)準(zhǔn)鹽水栗入上游標(biāo) 準(zhǔn)室、所述下游標(biāo)準(zhǔn)室和測試巖心中，平衡時間為24h，使測試巖心能充分飽和標(biāo)準(zhǔn)鹽水；
[0016] S5關(guān)閉平衡控制閥，打開上游標(biāo)準(zhǔn)室入口控制閥，調(diào)節(jié)恒壓恒流栗，在所述平衡壓 力基礎(chǔ)上為上游標(biāo)準(zhǔn)室增加一個平衡壓力值5 %-10%的脈沖壓力，并關(guān)閉上游標(biāo)準(zhǔn)室入口 控制閥，在壓差作用下標(biāo)準(zhǔn)鹽水會通過測試巖心流入下游標(biāo)準(zhǔn)室，通過壓力傳感器和壓力 傳感器分別檢測上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室隨時間的壓力變化，并計算上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo) 準(zhǔn)室之間液體壓差隨時間的變化；
[0017] S6根據(jù)下式計算工作液動態(tài)損害前的測試巖心基準(zhǔn)滲透率ku:
[0018]
[0019] 式〒：μτ3你準(zhǔn)人柏皮，mPa · s;L為巖樣厚度，mm;A為測試巖心橫截面積，mm2;Si、 &和分別為標(biāo)準(zhǔn)室體積和液體壓縮性有關(guān)的參數(shù)，^滿足下式：
[0020]
[0021]式中：APjt]為動態(tài)損害前t時刻測試巖心連接的上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室之間 的壓差，KPa; ΔΡΗ0]為動態(tài)損害前t = 0時刻測試巖心連接的上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室之 間的瞬時壓差，KPa; Ao和心分別為In( Δ Pi[ t ]/ Δ Pi[Ο ])與時間t的擬合直線的截距和斜率； [0022] S7將中間容器中的標(biāo)準(zhǔn)鹽水替換為待評價的工作液，打開上游標(biāo)準(zhǔn)室入口控制閥 和上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制閥，工作液通過恒壓恒流栗的壓力值驅(qū)動進入上游標(biāo)準(zhǔn)室，該壓力 值需高于測試巖心的孔隙流體壓力，形成上游標(biāo)準(zhǔn)室與測試巖心之間的正壓差；同時，保持 中間容器出口端與恒壓恒流栗、上游標(biāo)準(zhǔn)室和中間容器進口端的工作液動態(tài)循環(huán)回路開 啟；在上游標(biāo)準(zhǔn)室中，在正壓差作用下工作液通過與測試巖心的接觸面侵入測試巖心，進而 模擬實際鉆完井和壓裂中的工作液動態(tài)損害過程;工作液循環(huán)損害時間為12h;
[0023] S8將中間容器中工作液重新替換為標(biāo)準(zhǔn)鹽水，重復(fù)步驟4~6,按下式計算工作液 動態(tài)損害后測試巖心的液測滲透率kL2 :
[0024]
[0025] 其中A2同樣滿足下式：
[0026]
[0027]式中：AP2[t]為動態(tài)損害后t時刻測試巖心連接的上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室之間 的壓差，KPa; Δ P2[0]為動態(tài)損害后t = 0時刻測試巖心連接的上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室之 間的瞬時壓差，KPa; Ao '和六2分別為1η( Δ P2 [ t ] / Δ P2 [0 ])與時間t的擬合直線的截距和斜 率；
[0028] S9采用下式計算工作液對測試巖心的動態(tài)損害率D:
[0029]
[0030] 式中:D為工作液對測試巖心的動態(tài)損害率；
[0031]其中，所述的標(biāo)準(zhǔn)鹽水為3%KC1溶液。
[0032] 進一步地，取直徑為38 · 0mm±0 · 2mm，厚度為10 · 0mm±0 · 2mm的頁巖基塊巖心為測 試巖心。
[0033] 有益效果
[0034] 本發(fā)明基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價裝置與方法與現(xiàn)有技術(shù)具備 如下有益效果：
[0035] 實現(xiàn)了高溫高壓條件下開展損害實驗，模擬了鉆完井和壓裂過程中工作液對頁巖 基塊的動態(tài)損害過程，并利用液體壓力脈沖法計算動態(tài)損害前后的測試巖心液測滲透率， 實現(xiàn)了工作液致頁巖基塊的動態(tài)損害程度評價，實驗儀器操作簡潔，方法可靠性高，能有效 解決目前沿用的常規(guī)穩(wěn)態(tài)法測試頁巖基塊等滲透率極低測試巖心的工作液損害評價所面 臨的困難，有助于完善頁巖氣鉆完井和壓裂過程的工作液損害評價方法體系，為工作液配 方優(yōu)選和優(yōu)化提供技術(shù)支撐，具有一定的推廣前景。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發(fā)明基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖2是本發(fā)明實施例3基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價方法的壓裂液 動態(tài)損害前測試巖心L-1的ln( △ Pi [ t ]/ △ Pi [Ο ])與時間t關(guān)系曲線；
[0038] 圖3是本發(fā)明實施例3基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價方法的壓裂液 動態(tài)損害后測試巖心L-1的In( △ P2[ t ]/ △ P2[0])與時間t關(guān)系曲線。
【具體實施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述。
[0040] 為了解決頁巖基塊工作液動態(tài)損害評價難題，本發(fā)明引入了基于液體壓力脈沖的 液體滲透率非穩(wěn)態(tài)測試方法，并根據(jù)頁巖基塊的物性特征和工程作業(yè)實際，設(shè)計了模擬儲 層溫度壓力和工作液動態(tài)侵入過程的損害評價裝置，以滿足頁巖基塊工作液動態(tài)損害評價 實驗需要。
[0041 ] 實施例1
[0042] 如圖1所示，本實施例公開了一種基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價裝 置，該裝置用于評價液測滲透率為1〇_6~10_ 2mD的頁巖基塊等致密巖心的工作液動態(tài)損害 程度，主要包括上游標(biāo)準(zhǔn)室9、下游標(biāo)準(zhǔn)室14,巖心夾持器5、圍壓栗4、真空栗12、恒壓恒流栗 2、中間容器1、壓力傳感器7和11、恒溫系統(tǒng)6。其中巖心夾持器5的進口端與上游標(biāo)準(zhǔn)室9連 接，出口端與下游標(biāo)準(zhǔn)室14連接;上游標(biāo)準(zhǔn)室9與恒壓恒流栗2之間設(shè)置有上游標(biāo)準(zhǔn)室入口 控制閥3，與中間容器1之間設(shè)置有上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制閥8，同時上游標(biāo)準(zhǔn)室9與壓力傳感 器7連接;下游標(biāo)準(zhǔn)室14同時與巖心夾持器出口端、真空栗12、壓力傳感器11和排液控制閥 15連接;下游標(biāo)準(zhǔn)室14與真空栗12之間設(shè)置有抽真空控制閥13;上游標(biāo)準(zhǔn)室9與下游標(biāo)準(zhǔn)室 14之間設(shè)置有平衡控制閥16;圍壓栗4與巖心夾持器5連接;恒壓恒流栗2分別與中間容器1 的出口端和上游標(biāo)準(zhǔn)室入口控制閥3連接;上游標(biāo)準(zhǔn)室9、下游標(biāo)準(zhǔn)室14、巖心夾持器5、抽真 空控制閥13、排液控制閥15均放置于恒溫系統(tǒng)6中。
[0043] 所述的上游標(biāo)準(zhǔn)室、下游標(biāo)準(zhǔn)室之間連接有控制上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室之間連 通性的平衡控制閥。平衡控制閥是流體壓力/連通性控制閥，此處的平衡控制閥是控制上、 下游連通性的，當(dāng)該閥開啟時，上、下標(biāo)準(zhǔn)室直接連通，此時主要用于初始飽和鹽水時平衡 上、下游壓力；當(dāng)該閥關(guān)閉時，上游標(biāo)準(zhǔn)室流體只能通過巖心流入下游，間接與下游標(biāo)準(zhǔn)室 連通。
[0044] 當(dāng)平衡控制閥16開啟，并關(guān)閉上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制閥8、抽真空控制閥13和排液控 制閥15時，可通過恒壓恒流栗2將中間容器1中的標(biāo)準(zhǔn)鹽水注入上游標(biāo)準(zhǔn)室9、下游標(biāo)準(zhǔn)室14 和巖心夾持器5，從而實現(xiàn)用標(biāo)準(zhǔn)鹽水充分飽和巖心10的目的。再關(guān)閉平衡控制閥16，通過 恒壓恒流栗2對上游標(biāo)準(zhǔn)室9施加一個為平衡壓力值5%-10%的脈沖壓力，實現(xiàn)上游標(biāo)準(zhǔn)室 9中的標(biāo)準(zhǔn)鹽水通過巖心10向下游標(biāo)準(zhǔn)室14中的脈沖衰減過程，進而實現(xiàn)損害前后巖心10 的液體壓力脈沖滲透率測試。
[0045] 當(dāng)平衡控制閥16關(guān)閉時，中間容器1的出口端與恒壓恒流栗2、上游標(biāo)準(zhǔn)室入口控 制閥3、上游標(biāo)準(zhǔn)室9、上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制閥8和中間容器1進口端依次連接，并構(gòu)成循環(huán)回 路。恒壓恒流栗2可將中間容器1中的工作液吸入，并通過上游標(biāo)準(zhǔn)室入口控制閥3將工作液 栗入上游標(biāo)準(zhǔn)室9中，再經(jīng)過上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制閥8返回中間容器1，完成工作液循環(huán)。巖 心夾持器5的進口端與上游標(biāo)準(zhǔn)室9的連接方式為巖心夾持器5中的巖心10的端面直接與上 游標(biāo)準(zhǔn)室接觸并水力連通。在工作液循環(huán)過程中，當(dāng)上游標(biāo)準(zhǔn)室9的流體壓力大于下游標(biāo)準(zhǔn) 室14的流體壓力時，工作液將在正壓差的作用下侵入巖心10,并流入下游標(biāo)準(zhǔn)室14,進而模 擬實際鉆完井和壓裂過程中的工作液動態(tài)損害評價。
[0046]壓力傳感器7和11的精度均為千分之一，分別連接在上游標(biāo)準(zhǔn)室9和下游標(biāo)準(zhǔn)室14 上，用于檢測上游標(biāo)準(zhǔn)室9和下游標(biāo)準(zhǔn)室14中的流體壓力變化。恒溫系統(tǒng)6的溫度控制精度 為±0.2°C，上游標(biāo)準(zhǔn)室9、下游標(biāo)準(zhǔn)室14和巖心夾持器5、抽真空控制閥13、排液控制閥15及 相應(yīng)連接管線提供恒溫條件。
[0047] 真空栗12通過抽真空控制閥13與下游標(biāo)準(zhǔn)室14連接，進而通過評價控制閥16與上 游標(biāo)準(zhǔn)室9和巖心夾持器5連接，真空栗12對可上游標(biāo)準(zhǔn)室9、下游標(biāo)準(zhǔn)室14和巖心夾持器5 抽真空。
[0048] 實施例2
[0049] 本實施例基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價方法，利用上述裝置評價工 作液對頁巖基塊動態(tài)損害程度的評價方法，該方法用于評價液測滲透率為10- 6~l(T2mD的 頁巖基塊等致密巖心的工作液動態(tài)損害程度，實施例的巖樣為四川盆地龍馬溪組頁巖基塊 巖心L-1 (肉眼不可見微裂縫），其具體步驟如下：
[0050] 步驟1、鉆取龍馬溪組頁巖基塊巖心L-1，測得其直徑為38 .lmm，厚度為10.2mm，80 。(:下烘干48h;
[0051] 步驟2、將直徑為38.0mm，厚度為10.0mm的鋼巖心(滲透率為零)裝入巖心夾持器5， 并通入氦氣標(biāo)定上游標(biāo)準(zhǔn)室9和下游標(biāo)準(zhǔn)室14的體積分別為8.328cm 3和2.015cm3;
[0052] 步驟3、將待測巖心L-1放入巖心夾持器5中，通過圍壓栗4施加15MPa的圍壓，通過 恒溫系統(tǒng)6設(shè)置系統(tǒng)溫度為80°C，并對巖心L-1、上游標(biāo)準(zhǔn)室9和下游標(biāo)準(zhǔn)室14抽真空24h;
[0053] 步驟4、關(guān)閉上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制閥8、抽真空控制閥13和排液控制閥15，打開上游 標(biāo)準(zhǔn)室入口控制閥3和平衡控制閥16,通過恒壓恒流栗2的恒壓模式將中間容器1中的標(biāo)準(zhǔn) 鹽水(3%KC1溶液)栗入上游標(biāo)準(zhǔn)室9、所述下游標(biāo)準(zhǔn)室14和巖心L-1中，再關(guān)閉使上游標(biāo)準(zhǔn) 室入口控制閥3，使巖心L-1充分飽和鹽水，飽和時間為24h，飽和后的平衡壓力為5334KPa;
[0054] 步驟5、關(guān)閉平衡控制閥16，打開上游標(biāo)準(zhǔn)室入口控制閥3，調(diào)節(jié)恒壓恒流栗2，在所 述平衡壓力基礎(chǔ)上為上游標(biāo)準(zhǔn)室9增加一個壓力值517KPa的脈沖壓力，并迅速關(guān)閉上游標(biāo) 準(zhǔn)室入口控制閥3,在壓差作用下標(biāo)準(zhǔn)鹽水會通過巖心流入下游標(biāo)準(zhǔn)室14,通過壓力傳感器 7和壓力傳感器11分別檢測上游標(biāo)準(zhǔn)室9和下游標(biāo)準(zhǔn)室14隨時間的壓力變化，開始時每隔 l〇s讀數(shù)并記錄一次，后期每30s讀數(shù)并記錄一次;計算上游標(biāo)準(zhǔn)室9和下游標(biāo)準(zhǔn)室14之間液 體壓差隨時間的變化；
[0055] 步驟6、作巖心工作液動態(tài)損害前的1η( Δ Ρ:[ t ]/ Δ Ρ: [0])與時間t關(guān)系曲線，如圖2 所示，線性回歸求得直線的斜率AiS0.00 579，標(biāo)準(zhǔn)鹽水粘度μ為0.9579mPa · s，巖心L-1的 厚度L和橫截面積A分別為10.2mm和1140.1mm2,根據(jù)上游標(biāo)準(zhǔn)室9、下游標(biāo)準(zhǔn)室14的體積和 標(biāo)準(zhǔn)鹽水的壓縮性確定的S!、SdPf!的值分別為和39.24mm 3/KPa、26.07mm3/KPa和0.9802;根 據(jù)方程(1)計算得到工作液動態(tài)損害前巖心L-1的基準(zhǔn)滲透率k L1S〇. 000793mD;
[0056] 步驟7、將中間容器1中的標(biāo)準(zhǔn)鹽水替換為待評價四川盆地龍馬溪組某頁巖氣井現(xiàn) 場施工采用的壓裂液，打開上游標(biāo)準(zhǔn)室入口控制閥3和上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制閥8,保持平衡 控制閥16關(guān)閉，通過恒壓恒流栗2栗入一定壓力下的壓裂液進入上游標(biāo)準(zhǔn)室9,該壓力值需 高于巖心L-1此時的孔隙流體壓力，形成上游標(biāo)準(zhǔn)室9與巖心10之間的正壓差；同時，保持中 間容器1出口端與恒壓恒流栗2、上游標(biāo)準(zhǔn)室9和中間容器1進口端的工作液動態(tài)循環(huán)回路開 啟，循環(huán)過程中通過調(diào)節(jié)恒壓恒流栗2保持上游標(biāo)準(zhǔn)室9與下游標(biāo)準(zhǔn)室14之間的正壓差為 3MPa;在上游標(biāo)準(zhǔn)室9中，在正壓差作用下，壓裂液通過與巖心夾持器5中的巖心L-1的接觸 面侵入巖心，進而模擬實際壓裂中的壓裂液動態(tài)損害過程;壓裂液循環(huán)動態(tài)損害時間為2h;
[0057] 步驟8、將中間容器1中壓裂液重新替換為標(biāo)準(zhǔn)鹽水，重復(fù)步驟4~6，繪制出的巖心 L-1壓裂液動態(tài)損害后的111(4?2[幻/^?2[0])與時間七關(guān)系曲線，如圖3所示，線性回歸求得 直線的斜率Α 2*0.00231，其他參數(shù)如標(biāo)準(zhǔn)鹽水粘度μ、巖心厚度L、橫截面積 值均保持不變；根據(jù)方程（3)計算得到壓裂液動態(tài)損害后巖心L-1的滲透率1^2為 0.000316mD；
[0058] 步驟9、計算壓裂液對巖心L-1的動態(tài)損害率D:
[0059] D=[ (0.000793-0.000316)/0.000793] =60.15%
[0060] 即采用本發(fā)明裝置和方法測得的四川盆地龍馬溪組某頁巖氣井現(xiàn)場施工壓裂液 對龍馬溪組頁巖基塊巖心L-1的動態(tài)損害率為60.15%。
[0061] 對本發(fā)明應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述的實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效 果進行了進一步詳細的說明，以上僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限定本發(fā)明，凡是在 本發(fā)明的精神原則之內(nèi)，所作出的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護 范圍之內(nèi)，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價裝置，其特征在于，包括:巖屯、夾持 器，設(shè)置在所述巖石夾持器上方的上游標(biāo)準(zhǔn)室，設(shè)置在巖石夾持器下方的下游標(biāo)準(zhǔn)室W及 與所述上游標(biāo)準(zhǔn)室的進液口通過恒壓恒流累連通的中間容器，其中，所述巖屯、夾持器與控 制所述巖屯、夾持器夾持力度的圍壓累連接，所述上游標(biāo)準(zhǔn)室的上部出液口通過上游標(biāo)準(zhǔn)室 出口控制閥與中間容器的進液口相連，所述上游標(biāo)準(zhǔn)室還設(shè)有向夾持器夾持的巖屯、輸出工 作液的下部噴淋出液口，所述下游標(biāo)準(zhǔn)室上設(shè)有接收所述巖屯、滲出的工作液的進液口，所 述下游標(biāo)準(zhǔn)室的進氣口通過抽真空控制閥連接真空累，所述下游標(biāo)準(zhǔn)室的出液口連接有排 液控制閥，所述的上游標(biāo)準(zhǔn)室、下游標(biāo)準(zhǔn)室之間連接有控制上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室之間 連通性的平衡控制閥，所述的上游標(biāo)準(zhǔn)室、下游標(biāo)準(zhǔn)室分別連接有壓力傳感器； 所述的上游標(biāo)準(zhǔn)室、所述下游標(biāo)準(zhǔn)室、所述巖屯、夾持器、所述抽真空控制閥和所述排液 控制閥均放置于所述恒溫系統(tǒng)中； 所述平衡控制閥為流體壓力/連通性控制閥，當(dāng)該平衡控制閥開啟時，上游標(biāo)準(zhǔn)室、下 游標(biāo)準(zhǔn)室直接連通，當(dāng)該平衡控制閥關(guān)閉時，上游標(biāo)準(zhǔn)室流體只能通過巖屯、流入下游，間接 與下游標(biāo)準(zhǔn)室連通； 當(dāng)所述平衡控制閥關(guān)閉時，所述中間容器的出口端與所述恒壓恒流累、所述上游標(biāo)準(zhǔn) 室入口控制閥、所述上游標(biāo)準(zhǔn)室、所述上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制閥和所述中間容器進口端依次 連接，并構(gòu)成循環(huán)回路;所述恒壓恒流累將所述中間容器中的工作液吸入，并通過所述上游 標(biāo)準(zhǔn)室入口控制閥將工作液累入所述上游標(biāo)準(zhǔn)室中，再經(jīng)過所述上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制閥返 回所述中間容器，完成工作液循環(huán);在工作液循環(huán)過程中，當(dāng)所述上游標(biāo)準(zhǔn)室的流體壓力大 于所述下游標(biāo)準(zhǔn)室的流體壓力時，工作液將在正壓差的作用下侵入所述巖屯、，并流入所述 下游標(biāo)準(zhǔn)室，進而模擬實際鉆完井和壓裂過程中的工作液動態(tài)損害評價。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價裝置，其特征在 于，所述巖屯、夾持器中的所述巖屯、的端面直接與所述上游標(biāo)準(zhǔn)室接觸并水力連通。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價裝置，其特征在 于，所述壓力傳感器的采用精度為千分之一的壓力傳感器;所述恒溫系統(tǒng)采用溫度控制精 度為±0.2 °C恒溫系統(tǒng)。4. 一種基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1 至3任一所述的基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價裝置按照下述方法進行： S1取測試巖屯、，80°C下烘干48h; S2將測試巖屯、裝入測試巖屯、夾持器，并通入氮氣標(biāo)定上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室的體 積； S3通過圍壓累施加15MPa的圍壓，通過恒溫系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)溫度為80°C，并對測試巖屯、、 上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室抽真空2地； S4關(guān)閉上游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制閥、抽真空控制閥和排液控制閥，打開上游標(biāo)準(zhǔn)室入口控 制閥和平衡控制閥，通過恒壓恒流累的恒壓模式將中間容器中的標(biāo)準(zhǔn)鹽水累入上游標(biāo)準(zhǔn) 室、所述下游標(biāo)準(zhǔn)室和測試巖屯、中，平衡時間為2地，使測試巖屯、能充分飽和標(biāo)準(zhǔn)鹽水； S5關(guān)閉平衡控制閥，打開上游標(biāo)準(zhǔn)室入口控制閥，調(diào)節(jié)恒壓恒流累，在所述平衡壓力基 礎(chǔ)上為上游標(biāo)準(zhǔn)室增加一個平衡壓力值5 %-10 %的脈沖壓力，并關(guān)閉上游標(biāo)準(zhǔn)室入口控制 閥，在壓差作用下標(biāo)準(zhǔn)鹽水會通過測試巖屯、流入下游標(biāo)準(zhǔn)室，通過壓力傳感器和壓力傳感 器分別檢測上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室隨時間的壓力變化，并計算上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室 之間液體壓差隨時間的變化； S6根據(jù)下式計算工作液動態(tài)損害前的測試巖屯、基準(zhǔn)滲透率kLi:式中：μ為標(biāo)準(zhǔn)鹽水粘度，mPa · s;L為巖樣厚度，mm;A為測試巖屯、橫截面積，mm2;Si、S2和 fi分別為標(biāo)準(zhǔn)室體積和液體壓縮性有關(guān)的參數(shù)，Ai滿足下式：式中：A Pi[t]為動態(tài)損害前t時刻測試巖屯、連接的上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室之間的壓 差，KPa; ΔΡι[〇]為動態(tài)損害前t = 0時刻測試巖屯、連接的上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室之間的 瞬時壓差，邸a; Ao和Ai分別為In ( Δ Pi [ t ] / Δ Pi [0 ])與時間t的擬合直線的截距和斜率； S7將中間容器中的標(biāo)準(zhǔn)鹽水替換為待評價的工作液，打開上游標(biāo)準(zhǔn)室入口控制閥和上 游標(biāo)準(zhǔn)室出口控制閥，工作液通過恒壓恒流累的壓力值驅(qū)動進入上游標(biāo)準(zhǔn)室，該壓力值需 高于測試巖屯、的孔隙流體壓力，形成上游標(biāo)準(zhǔn)室與測試巖屯、之間的正壓差；同時，保持中間 容器出口端與恒壓恒流累、上游標(biāo)準(zhǔn)室和中間容器進口端的工作液動態(tài)循環(huán)回路開啟；在 上游標(biāo)準(zhǔn)室中，在正壓差作用下工作液通過與測試巖屯、的接觸面侵入測試巖屯、，進而模擬 實際鉆完井和壓裂中的工作液動態(tài)損害過程;工作液循環(huán)損害時間為12h; S8將中間容器中工作液重新替換為標(biāo)準(zhǔn)鹽水，重復(fù)步驟4~6,按下式計算工作液動態(tài) 損害后測試巖屯、的液測滲透率kL2 :式中：AP2[t]為動態(tài)損害后t時刻測試巖屯、連接的上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室之間的壓 差，KPa; ΔΡ2[0]為動態(tài)損害后t = 0時刻測試巖屯、連接的上游標(biāo)準(zhǔn)室和下游標(biāo)準(zhǔn)室之間的 瞬時壓差，邸a; Ao '和A2分別為In ( Δ P2 [ t ] / Δ P2 [0 ])與時間t的擬合直線的截距和斜率； S9采用下式計算工作液對測試巖屯、的動態(tài)損害率D:式中:D為工作液對測試巖屯、的動態(tài)損害率； 其中，所述的標(biāo)準(zhǔn)鹽水為3 %KC1溶液。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于液體壓力脈沖的頁巖基塊動態(tài)損害評價方法，其特征在 于，取直徑為38.0mm + 0.2mm，厚度為10.0mm + 0.2mm的頁巖基塊巖屯、為測試巖屯、。
【文檔編號】G01N15/08GK105973786SQ201610553336
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月14日
【發(fā)明人】李相臣, 楊斌, 康毅力, 陳健, 陳一健, 白佳佳, 陳益濱, 閆霄鵬, 張敬逸
【申請人】西南石油大學(xué)