SYT 6540-2021 鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評價方法-PDF解密

中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評價方法Labtestingmethodofdrillingandcomplet2021—11-16發(fā)布2022-02—16實施國家能源局發(fā)布I Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14符號 2 35.1模擬地層水 3 3 36.1巖心鉆取與切割 36.2巖心清洗 36.3巖心烘干 36.4巖心氣體滲透率測定 36.5巖心抽空與飽和 3 3 47.1巖心鉆取與切割 47.2巖心清洗 47.3巖心烘干 47.4巖心氣體滲透率測定 47.5巖心抽空與飽和 4 48常規(guī)砂巖油層鉆井液損害動態(tài)模擬評價實驗 48.1儀器與材料 48.2實驗參數(shù) 4 58.4動態(tài)損害模擬實驗程序 58.5測定鉆井液損害巖心后巖心對煤油的正向滲透率 68.6計算實驗結(jié)果 69常規(guī)砂巖油層鉆井液、射孔液、壓井液損害靜態(tài)評價實驗 69.1儀器與材料 69.2實驗參數(shù) 7Ⅱ 79.4模擬儲層溫度靜態(tài)損害實驗程序 79.5室溫操作方法 89.6測定評價流體損害巖心后巖心對煤油的正向滲透率K 89.7計算實驗結(jié)果 810致密油、頁巖油層鉆井液損害動態(tài)模擬評價實驗 8 8 8 8 9 9 910.7計算實驗結(jié)果 911致密油、頁巖油層鉆井液、無固相完井液、射孔液、壓井液損害靜態(tài)評價實驗 11.1實驗裝置 11.2實驗參數(shù) 11.4靜態(tài)損害實驗程序 11.6計算實驗結(jié)果 12.1儀器與材料 12.3模擬儲層溫度實驗程序 12.4室溫操作方法 12.6計算實驗結(jié)果 14實驗記錄表格和實驗報告格式 14.2實驗報告格式 附錄A(規(guī)范性)鉆井液完井液損害油層室內(nèi)模擬評價實驗記錄 附錄B(規(guī)范性)鉆井液完井液損害油層室內(nèi)模擬實驗報告 本文件依據(jù)GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則起草。本文件代替SY/T6540—2002《鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評價方法》,與SY/T6540—2002相比，主要技術(shù)變化如下：a)將“本文件適用于模擬鉆井液完井液動態(tài)、靜態(tài)損害前后油層液相滲透能力變化程度?！毙薷臑椤氨疚募m用于模擬鉆井液完井液動態(tài)、靜態(tài)損害常規(guī)砂巖儲層、致密油及頁巖油儲層的評價?！?見第1章，2002年版的第1章);b)修改了1個規(guī)范性引用文件：SY/T5358—2010;刪除了1個規(guī)范性引用文件：SY/T5336—1996;增加了以下4個規(guī)范性引用文件：GB/T29170—2012、GB/T29172—2012、NB/T10030—2016、SY/T7311—2016(見第2章，2002年版的第2章);c)修改了以下2個術(shù)語：臨界流速(見3.1,2002年版的3.1)、靜態(tài)模擬(見3.3,2002年版的3.3);增加了1個術(shù)語：壓力半衰期(見3.8);d)修改了2個符號：臨界流速、巖心的有效孔隙體積倍數(shù)；增加了4個符號：損害前巖心壓力半衰期、損害后巖心壓力半衰期、巖心氣體滲透率、巖心絕對滲透率(見第4章，2002年版的第4章);砂芯漏斗抽濾配制的模擬地層水，除去其中的機械雜質(zhì)?！毙薷臑椤坝肎4砂芯漏斗抽濾配制的模擬地層水，除去其中的機械雜質(zhì)，對過濾后的地層水抽真空30min,除去地層水中的溶解氣體?！?見5.1,2002年版的5.1);f)修改了“煤油”,將“a)用活性白土或膨潤土脫至煤油為無色?！毙薷臑椤?.2.1用活性白土或膨潤土脫至溶劑用煤油為無色”。將“b)先用快速濾紙過濾，再用G3砂芯漏斗抽濾?！毙薷臑椤?.2.2先用快速濾紙過濾，再用G3砂芯漏斗抽濾，對過濾后的煤油抽真空30min,除去煤油中的溶解氣體?！?見5.2,2002年版的5.2);g)修改了“常規(guī)砂巖巖心準備”,將“巖心準備”修改為“常規(guī)砂巖巖心準備”(見第6章)h)增加了“致密油、頁巖油巖心準備”(見第7章)i)修改了“儀器與材料”,更符合我國目前的實際情況，可操作性更強，便于執(zhí)行(見8.1,2002年版的7.1);j)增加了“按照SYT5358—2010中第6章的要求，測定巖心的臨界流速Q(mào)?！?見8.3.2);k)修改了“動態(tài)損害模擬實驗程序”,更符合我國目前的實際情況，可操作性更強，便于執(zhí)行(見8.4,2002年版的7.3);1)修改了“儀器與材料”,更符合我國目前的實際情況，可操作性更強，便于執(zhí)行(見9.1,2002年版的8.1);m)增加了“致密油、頁巖油層鉆井液損害動態(tài)模擬評價實驗”(見第10章);n)增加了“致密油、頁巖油層鉆井液、無固相完井液、射孔液、壓井液損害靜態(tài)評價實驗”(見第11章);o)增加了“鉆井液完井液損害致密油、頁巖油層室內(nèi)模擬評價壓力半衰期測定實驗記錄”(見附錄——本文件于2002年首次發(fā)布，1鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評價方法下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)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/T29170—2012石油天然氣工業(yè)鉆井液實驗室測試GB/T29172—2012巖心分析方法SY/T5358—2010儲層敏感性流動SY/T7311—2016致密油氣及頁巖油氣地質(zhì)實驗規(guī)程巖心的滲透率隨著注入流體流速的增加而開始較大幅度下降(下降幅度大于20%)時的流速，其值可通過SY/T5358—2010規(guī)定的實驗方法確定。在模擬井眼條件[作業(yè)壓差、儲層溫度和鉆井液環(huán)空循環(huán)流速梯度(以下簡稱“速梯”)]下，鉆在模擬作業(yè)壓差和儲層溫度條件下，評價工作液在巖心端面無切向剪切時，對儲層巖心滲透率的單位時間內(nèi)通過巖心單位橫截面積上的濾失量，分別用Fa表示動態(tài)濾失速率，F(xiàn),表示靜態(tài)濾失2流動狀態(tài)趨于穩(wěn)定后，每10min測量壓力和流量一次，連續(xù)測量三次，相對誤差小于1%時的壓力和流量。平衡滲透率equilibriumpermeability流量和壓力趨于穩(wěn)定后，每10min測量一次流量與壓力，并計算滲透率，連續(xù)測量三次，相對誤差小于1%時的滲透率。滲透率恢復(fù)值permeabilityrecovery評價流體損害巖心后巖心對煤油的平衡滲透率與損害前巖心對煤油的平衡滲透率的百分比。壓力半衰期pressurehalf-time巖心上游端壓力衰減為初始實驗壓力的一半時所經(jīng)歷的時間。4符號本文件中使用的符號及其表達的意義和單位情況見表1。表1符號說明說明測定濾失量時間間隔△t時間內(nèi)的濾失量AFF最大返排壓力測K。時的平衡壓力QR%R%b125min內(nèi)的動失水體積πT35.1.4用G4砂芯漏斗抽濾配制的模擬地層水，除去其中的機械雜質(zhì)，對過濾后的地層水抽真空5.1.5過濾后的模擬地層水儲存在洗凈的磨口玻璃瓶中備用。若儲存時間超過1個月，應(yīng)重新過濾再5.2.2先用快速濾紙過濾，再用G3砂芯漏斗抽濾，對過濾后的煤油抽真空30min,除去煤油中的溶5.2.3過濾后的脫水脫色煤油儲存在洗凈和烘干的磨口玻璃瓶中備用。若儲存時間超過1個月，應(yīng)重6.1巖心鉆取與切割6.1.1巖心鉆取按SY/T5358—2010中5.1.1的要求進行，巖心長度為4cm～6cm(最好約5cm)。按GB/T29172—2012中4.6的要求進行。按GB/T29172—2012中4.7的要求進行。操作方法按SY/T5358—2010中5.1.5.1的要求進行。實驗要求按SY/T5358—2010中5.47致密油、頁巖油巖心準備7.1巖心鉆取與切割7.1.1致密油層巖心按照SY/T7311—2016中3.2.2規(guī)定的0°柱塞樣品的要求進行，直徑為2.54cm,長度為5cm。7.1.2頁巖油巖心按照SY/T7311—2016中4.2.2規(guī)定的0°柱塞樣品的要求進行，直徑為2.54cm,長度為5cm。對于易碎的頁巖巖心處理可參考GB/T29172—2012中3.4.10的要求。7.1.3巖心的切割可參考GB/T29172—2012中4.5.2的要求。巖心制備過程應(yīng)保證巖心礦物成分及孔隙結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變。按GB/T29172—2012中4.6的要求進行。按GB/T29172—2012中4.7的要求進行。7.4巖心氣體滲透率測定按GB/T29172—2012中7.4.1.1和7.7.2的要求測定和計算氣體滲透率。7.5巖心抽空與飽和操作方法按NB/T10030—2016中4.2.3的要求進行。實驗要求按NB/T10030—2016中4.2.3的要求進行。7.6巖心孔隙體積V,測定按GB/T29172—2012中6.3.2.2的要求8常規(guī)砂巖油層鉆井液損害動態(tài)模擬評價實驗8.1儀器與材料常規(guī)砂巖油層鉆井液損害動態(tài)模擬評價實驗所用儀器和材料應(yīng)滿足以下要求：a)高壓動態(tài)損害系統(tǒng)：JHDS-Ⅱ型或性能相當?shù)膬x器；b)氮氣及氮氣瓶；c)量筒：分度值0.1mL;d)溫度計：200℃,精確度為0.1℃;e)計時器：精確度為0.1s;f)游標卡尺：精確度為0.02mm;g)金屬環(huán)：長20mm~30mm,外徑25.4mm,壁厚1mm~2mm。實驗參數(shù)如下：a)速梯：300s-1,或根據(jù)現(xiàn)場的實際使用情況計算；5b)壓差：3.5MPa,或根據(jù)現(xiàn)場實際使用的鉆井液液柱壓力與孔隙壓力差確定；c)溫度：使用對應(yīng)的儲層溫度；d)動濾失實驗時間：125min。8.3常規(guī)巖心原始煤油滲透率K。測定8.3.1實驗裝置：將SY/T5358—2010中5.3.1要求流程中的流體2和酸或堿流體中間容器去掉，將流體1中間容器改裝脫水脫色過濾煤油，其余與該條款相同。8.3.2建立含水飽和度及測定鉆井液完井液循環(huán)前巖心對煤油的初始正向滲透率K。a)按照SY/T5358—2010中第6章的要求，測定巖心的臨界流速Q(mào)。b)用煤油先在0.4倍臨界流量Q下驅(qū)替到不出水和穩(wěn)定壓力，然后再提高流量到0.8倍Q下驅(qū)替到不出水和穩(wěn)定壓力。用0.5倍Q下的流量驅(qū)替到穩(wěn)定流量和穩(wěn)定壓力，測定損害前巖心對煤油的滲透率，實驗過程中按表A.2的格式進行記錄，用達西公式計算損害前巖心對煤油的平衡滲透率K。8.4動態(tài)損害模擬實驗程序按儀器操作說明書檢查和清洗儀器。以測定巖心對煤油的初始正向滲透率時的流體驅(qū)替方向為正向，安裝巖心或調(diào)整閥門，使得鉆井液可在巖心端面實現(xiàn)反向污染。將巖心的圍壓加到2MPa～3MPa后(注意觀察圍壓加到所需值后，壓力能否穩(wěn)定，若不能穩(wěn)定，說明圍壓漏，檢查是膠套破損還是巖心直徑太?。蝗羰悄z套破損，則更換膠套；若是巖心太小或安裝不當，可以在巖心外纏一層聚四氟乙烯膜后重新安裝，直到圍壓穩(wěn)定),用吸滿煤油的吸耳球排除出口端的空氣，并立即在濾液出口處接上已排除空氣的冷卻接收器。灌注鉆井液，要求鉆井液必須充滿儀器的實驗液腔、管線和中間容器(標志是放空管線有鉆井液流出),以便排凈空氣。關(guān)好放空閥與放水閥后，給實驗液腔加0.5MPa～1MPa的壓力。加熱鉆井液至設(shè)定溫度，并在稍低于實驗速梯下循環(huán)或攪拌鉆井液，以便均勻加熱。為了防止巖心內(nèi)部液相蒸發(fā)，可在巖心夾持器的巖心入口端施加回壓，并相應(yīng)提高驅(qū)替壓力，保持凈壓差不變。具體回壓的選擇參考GB/T29170—2012中27.4.3的要求。壓力調(diào)節(jié)分兩步進行，先將巖心的圍壓加到3MPa,將實驗液腔內(nèi)壓力提高到2.5MPa(或低于所需實驗壓力0.5MPa),再提高圍壓至4.5MPa～5MPa(或高于實驗壓力1.5MPa～2MPa),再將實驗液腔內(nèi)壓力提高到3.5MPa(或所需實驗壓力)。通過循環(huán)、攪拌等方式，使巖心端面的鉆井液的速梯達到實驗要求。67a)耐壓中間容器：200mL,耐壓15MPa以上；b)巖心夾持器：抗溫室溫～180℃,0MPa～50MPa;c)可接6mm管線的特殊巖心夾持器堵頭；d)其他與8.1b)～g)相同。實驗參數(shù)如下：a)時間：120minb)壓差：3.5MPa,或根據(jù)現(xiàn)場實際使用的鉆井液液柱壓力與孔隙壓力差確定；c)溫度：室溫或儲層溫度。測定方法按8.3進行。9.4模擬儲層溫度靜態(tài)損害實驗程序?qū)⒁褱y定過K。的巖心迅速裝入巖心夾持器的膠皮套內(nèi)，在測K。的反方向端裝入1個金屬環(huán)，金屬環(huán)后裝入可接6mm管線的特殊巖心夾持器堵頭；在巖心夾持器的另一端裝入堵頭后，擰上堵頭固定器壓緊巖心：加圍壓到1.5MPa～2MPa。將巖心夾持器堵頭端用煤油排除其中的空氣后，關(guān)閉閥門。連接裝有評價液的中間容器到巖心夾持器特殊堵頭端，打開該堵頭的放空閥，用氮氣瓶給中間容器慢慢加壓，把中間容器中的評價液壓入金屬環(huán)的空腔中。當放空閥的出口有評價液流出時，關(guān)閉放空閥和氮加熱與調(diào)節(jié)實驗溫度方法按8.4.4進行。將圍壓調(diào)節(jié)到4.5MPa～5MPa(或高于實驗壓力1.5MPa～2MPa),打開氣瓶總閥，調(diào)節(jié)減壓閥閥桿，將壓力調(diào)至3.5MPa(或所需實驗壓力)。當溫度、壓力達到實驗值后，打開出口閥門，開始靜濾失實驗。實驗過程中，按表A.4的格式記錄不同時間的濾失體積。靜濾失實驗進行120min。關(guān)閉氣源閥門，切斷巖心夾持器加熱電源降溫。8靜態(tài)滲透率恢復(fù)值R的計算見公式(3):a)巖心夾持器：抗溫室溫～180℃,0MPa～50MPa;c)中間容器：1000mL～5000mL,耐壓15MPa以上；d)平流泵：最大工作壓力50MPa;e)微小容器：50mL～200mL,耐壓20MPa以上；g)金屬環(huán)：長20mm~30mm,外徑25.4mm,壁厚1mm~2mm;9中間容器N?10.4.1按規(guī)定將巖樣抽真空飽和(模擬)地層水(或同礦化度的標準鹽水);按照圖1連接儀器和管10.4.5關(guān)閉閥門3,打開閥門1和閥門2,采用平流泵或氮氣瓶給微小容器加壓；如需模擬地層壓按公式(4)計算半衰期損害率：實驗裝置按9.1進行。實驗參數(shù)按9.2進行。實驗方法按10.4進行。實驗方法按9.4進行。實驗方法按10.6進行。實驗結(jié)果計算方法按10.7進行。12常規(guī)油層無固相完井液損害油層靜態(tài)評價實驗除不用特殊堵頭外，儀器與材料按9.1進行。實驗參數(shù)如下：a)時間：120min;b)反向注完井液流量：用0.4倍Q;將已測定過K。的巖心迅速裝入巖心夾持器的膠加圍壓到1.5MPa～2MPa。將巖心夾持器出口端用煤油排除其中的空氣后，關(guān)閉閥門。連接裝有完井液的中間容器到巖心夾持器的另一堵頭端，打開該堵頭的放空閥，用平流泵驅(qū)替完井液，把中加熱與調(diào)節(jié)實驗溫度方法按8.4.4進行。當溫度達到實驗要求值后，打開出口閥門，開始用平流泵在0.4倍Q下驅(qū)替評價流體，驅(qū)2倍W后，停止驅(qū)替，浸泡120min。切斷巖心夾持器加熱電源降溫。除不必加熱及恒溫外，其余操作與12.3中規(guī)定的儲層溫度下的評價步驟相同。12.5測定評價流體侵入巖心后的煤油滲透率K實驗方法同8.3。12.6計算實驗結(jié)果實驗結(jié)果計算方法同8.6。13評價要求每種評價流體至少在相同實驗條件下進行兩次評價，取平均值作為評價結(jié)果。14實驗記錄表格和實驗報告格式14.1實驗記錄表格格式實驗記錄