【正文】 左右的天然巖心作驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，從取心技術(shù)來講是不可行的，因此，國內(nèi)外普遍采用常規(guī)短巖心按一定的排列方式拼成長巖心。為了消除巖石的末端效應(yīng)，每塊短巖心之間用 濾紙連接。經(jīng)加拿大 Hycal 公司的 Tomas等人論證，通過在每塊小巖心之間加濾紙可將末端效應(yīng)降低到一定程度。每塊巖心的排列順序按下列調(diào)和平均方式排列。由下式調(diào)和平均法算出 K 值，然后將 K 值與所有巖心的滲透率作比較，取滲透率與 K 最接近的那塊巖石放在出口站第一位；然后再由剩余巖心求出 K ，將新求出的 K 值與所有剩下的（ n1）巖心作比較，取滲透率與新的 K 值最接近的那塊巖心放在出口端第二位；依次類推便可得出巖心排列順序。 本次長巖心水鎖啟動壓力測試實(shí)驗(yàn)，基礎(chǔ)長巖心按式 4－ 1 直接計算排列，工裂單縫長巖心組合則考慮了低滲巖心的間隔排列。 ????????? ni iinnii KLKLKLKLKLKL 12211 ?? (41) 式中： L—巖心的總長度， cm； K —巖心的調(diào)和平均滲透率， 10－ 3μm2； Li—第 i 塊巖心的長 度， cm； Ki—第 i 塊巖心的滲透率， 10－ 3μm2。 利用上述巖心排序計算方法，得到所選巖心從出口端到入口端的排序結(jié)果如下面表 ~表 所示。按表中的巖心順序?qū)⒏鲙r心裝入長巖心夾持器中待用。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 基質(zhì)長巖心水鎖啟動壓差實(shí)驗(yàn)測試 本次實(shí)驗(yàn)從德陽巖心庫所取新場氣田 新 新 新 1新 21 井須二、須四層巖心樣品 44 塊，在實(shí)驗(yàn)室清洗、吹干后，測得須四層巖心孔隙度介于 ％～ ％，屬于低孔隙度范圍；滲透率介于 10－ 3μm2～ 10－ 3μm2，屬于特低滲范圍；須二層巖心孔隙度介于 ％～ ％，屬于特低孔隙度范圍；滲透率介于 10－ 3μm2～ 10－ 3μm2，屬于特低滲范圍。 選取了孔隙度、滲透相對較大的巖心進(jìn)行基質(zhì)長巖心水鎖啟動壓差測試，按巖心排序方法進(jìn)行排序后的結(jié)果如表 42 所示。所選巖心的最大滲透率為 103μm2，最小滲透率為 103μm2，調(diào)和平均滲透率為 103μm2；最大孔隙度為％，最小孔隙度為 ％，平均孔隙度為 %，巖 心總長度為 ，巖西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 心總孔隙體積為 。 表 新場氣田低滲巖心基礎(chǔ)長巖心排列順序表 序號 井 號 巖心編號 層位 巖心長度 cm 巖心直徑 cm 孔隙體積 cm3 孔隙度 % 滲透率 103μm2 排序 1 新 21 井 3109/1301 須四 出口 入口 2 3109/1302 須四 3 3109/1303 須四 4 365/1301 須四 5 365/1304 須四 6 310/1303 須四 7 新 11 井 235/471 須四 8 235/472 須四 9 235/473 須四 10 212/471 須四 11 212/472 須四 12 238/471 須四 ∑ 將排好序的巖心裝入長巖心夾持器后進(jìn)行清洗、吹干和抽真空，然后飽和地層水，發(fā)現(xiàn)在進(jìn)入很小體積地層水后，由于巖心孔滲都屬特低范圍，驅(qū)替壓差急劇增大，直至驅(qū)不動，無法繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。因此，去掉部分巖心減小巖心長度至 ，排序結(jié)果見表 。 表 新場氣田低滲巖心基礎(chǔ)長巖心排列順序表 序號 井 號 巖心編號 層位 巖心長度 cm 巖心直徑 cm 孔隙體積 cm3 孔隙度 % 滲透率 103μm2 排序 1 新 21 井 3109/1301 須四 出口 入口 2 3109/1302 須四 3 3109/1303 須四 4 365/1304 須四 5 310/1303 須四 6 212/471 須四 7 212/472 須四 8 新 11 井 238/471 須四 ∑ 低滲透氣藏氣水兩相滲流物理特征及應(yīng)用研究 17 將排好序的巖心裝入長巖心夾持器后進(jìn)行清洗、吹干和抽真空，然后飽和地層水，發(fā)現(xiàn)壓差仍然過大，依舊無法驅(qū)動，再次減少長度至 ，見表 。發(fā)現(xiàn)仍然無法驅(qū)動，因此巖芯啟動壓力梯度測試改為短巖心測試，詳見第四章測試結(jié)果。 表 新場氣田低滲巖心基礎(chǔ)長巖心排列順序表 序號 井 號 巖心編號 層位 巖心長度 cm 巖心直徑 cm 孔隙體積 cm3 孔隙度 % 滲透率 103μm2 排序 1 新 21井 3109/1301 須四 出口 入口 2 3109/1302 須四 3 3109/1303 須四 4 365/1304 須四 5 310/1303 須四 ∑ 壓裂長巖心水鎖啟動壓差實(shí)驗(yàn)測試 先選取了須四層位的巖心進(jìn)行淺度壓裂（未加支撐顆粒，模擬裂縫前沿），壓 裂巖心基礎(chǔ)物性及長巖芯組合排序見表 。從表中可以看出，壓裂后巖芯的滲透率在 10－ 3μm2～ 10－ 3μm2之間，平均 10－ 3μm2。 將排好序的巖心裝入長巖心夾持器后進(jìn)行清洗、吹干和抽真空，然后飽和地層水，發(fā)現(xiàn)隨著圍壓的增加，注入地層水的壓差越來越大，最后無法驅(qū)動，實(shí)驗(yàn)再次被迫停止。分析原因由于壓裂裂縫屬于微裂縫，在外部應(yīng)力增加條件下，裂縫容易閉合，從而導(dǎo)致滲透率急劇降低，驅(qū)替壓差增加。因此，在低滲氣藏壓裂改造設(shè)計過程中，一定要注意裂縫前緣的微裂縫系統(tǒng)（無支撐劑） 因應(yīng)力變化后滲透率的變化。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 18 表 新場氣田低滲壓裂巖心排列順序表 序號 井 號 巖心編號 層位 巖心長度 cm 巖心直徑 cm 孔隙體積 cm3 孔隙度 % 滲透率 103μm2 排序 1 新 11 井 238/471 須四 出口 入口 2 238/472 須四 3 212/472 須四 4 新 21 井 365/1303 須四 5 365/1302 須四 6 新 5 井 211/291 須四 7 211/292 須四 8 211/294 須四 9 211/295 須四 10 211/296 須四 11 211/297 須四 12 211/298 須四 13 211/299 須四 14 211/2910 須四 ∑ 在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，重新對須二、須四層的巖芯進(jìn)行了深度壓裂，并進(jìn)行了長巖芯排序，結(jié)果見表 、 所示。 表 新場氣田須二低滲壓裂巖心排列順序表 序號 巖心編號 層位 巖心長度 cm 巖心直徑 cm 孔隙體積 cm3 孔隙度 % 滲透率 103μm2 排序 1 257/882 須二 出口 入口 2 832/591 須二 3 1026/522 須二 4 832/592 須二 5 1015/522 須二 6 257/881 須二 7 1026/521 須二 8 153/581 須二 9 844/591 須二 10 109/522 須二 11 844/592 須二 12 844/593 須二 13 1015/521 須二 低滲透氣藏氣水兩相滲流物理特征及應(yīng)用研究 19 ∑ 表 新場氣田須四低滲壓裂巖心排列順序表 序號 巖心編號 層位 巖心長度 cm 巖心直徑 cm 孔隙體積 cm3 孔隙度 % 滲透率 103μm2 排序 1 211/2918 須四 出口 入口 2 211/297 須四 3 211/2915 須四 4 211/2920 須四 5 211/293 須四 6 211/2919 須四 7 211/292 須四 8 212/471 須四 9 235/471 須四 3 10 211/2917 須四 11 211/294 須四 12 211/291 須四 13 211/296 須四 14 211/2911 須四 15 211/2916 須四 16 211/295 須四 17 211/2913 須四 ∑ 從表中可以看出，須二層壓裂后巖芯的滲透率在 10－ 3μm2～ 10－ 3μm2之間，平均 10－ 3μm2；須四層 壓裂后巖芯的滲透率在 10－ 3μm2～ 10－3μm2之間，平均 10－ 3μm2。 反滲吸水侵入深度預(yù)測 為了利用反滲吸水鎖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得有關(guān)反滲吸侵入深度和水鎖啟動壓力的預(yù)測方法，作以下理論分析。 假設(shè)我們所進(jìn)行的巖心 水驅(qū)氣過程符合毛管束多孔介質(zhì)模型，由滲流理論，按照Poiseuille公式，在驅(qū)動壓差 ()wf g c cp p p p p? ? ? ? ?作用下，半徑為 r 的毛管中反向滲吸液體的流量 q 為： 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 4 ()8 cr p pq l? ???? （ 4－ 2） 式中 ,? 為液體的粘度， mPaS? ； l 為毛管的長度， cm ； cp 為毛管壓力， MPa 。 將流量轉(zhuǎn)換為線速度，再對時間進(jìn)行微分，就可得到半徑為 r 的毛管中產(chǎn)生反向滲吸進(jìn)入長度為 l 的液柱所需時間 t 的表達(dá)式為 2()8 cr p pdldt l? ???? （ 4－ 3） 根據(jù)高才尼－卡爾曼公式 22/8kr??? 可知 22 8 kr ??? （ 4－ 4） 代入后將 4－ 5 式積分可得： 22 ()2 ck p pl t? ????? （ 4－ 5） 又由于毛管壓力 cp 為： 2 coscp r??? （ 4－ 6） 將式（ 48）代入式（ 47）可得到在驅(qū)動壓差 cpp?? 作用下，氣井近井地層反滲吸水侵入深度的計算公式如下： 22 8( 2 c o s / )2kkpLt?? ? ??????? （ 4－ 7） 式中， L 為近井地層反滲吸水侵入深度， cm； θ 為毛細(xì)管壁上的潤濕角； T 為反滲吸時間， s； ? 為流體的表面張力； τ 為孔道迂曲度； K 為巖石滲透率， 2310 m?? ； ? 為孔隙度。 由上式，依據(jù)上述長巖心反滲吸水鎖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，就可利用上式模擬近井地層反滲吸水侵入深度。本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果見圖 － 10。 低滲透氣藏氣水兩相滲流物理特征及應(yīng)用研究 21 05101520253035400 水鎖量 H P V水侵深度 cm須二須四須二（壓裂液）須四（壓裂液） 圖 長巖心水侵滲度與注入水鎖量的關(guān)系 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 5 低滲透氣藏特殊滲流機(jī)理及產(chǎn)能計算 在低滲含水砂巖氣藏氣井生