油气层氧敏性实验评价方法与流程

本发明涉及石油与天然气工业油气层的储层保护领域，具体涉及储层勘探和开发过程中岩心分析方面的敏感性实验评价方法。

背景技术：

油气储集层在钻井、完井、开采等各种作业中,由于外来流体的侵入,引发外来工作液与敏感性矿物及油气水发生物理、化学或生物等反应,致使油气储集层渗流能力发生改变，即发生敏感性损害，储层的敏感性包括速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏等。除此之外，外来流体中往往含溶解氧以及氧化性的添加剂，易与储层岩石中的有机质、绿泥石以及黄铁矿等还原性组分发生氧化还原反应，产生溶蚀孔隙和裂缝或促使储层中的矿物转化，引起孔缝堵塞或溶扩，从而改变储层渗流能力，因此将氧化性工作液引起渗透性变化的现象称为油气储层的氧敏性损害。

目前的储层敏感性评价通常为速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏等五敏实验，具体实验方法基本按《储层敏感性流动实验评价方法》(sy/t5358-2002)执行，随着技术的发展，近年新增应力敏感和温度敏感实验评价方法，但仍未包括氧敏性实验评价方法。氧敏性是储层的固有性质，而页岩、煤岩等储层由于富含还原性组分，表现出更强的氧敏性，因此建立油气层的氧敏性实验评价方法对于明确工作液对油气层渗透率的影响机理、储层工作液体系流体性质的优化以及油气层的高效开发都具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种油气层氧敏性实验评价方法。该方法通过改变驱替岩心柱塞的流体的氧化还原电位，测定在不同氧化性流体的作用下油气层的渗透率变化，并通过分析渗透率与孔隙体积以及氧化还原电位的关系，确定临界氧化还原电位与氧敏渗透率变化率，以此明确不同油气层的氧敏性强弱，并分析当环境的氧化还原条件改变后，储层中溶蚀孔缝的形成、矿物转化引起的岩石体积变化以及固相微粒运移滞留等情况对渗透率的综合影响，有助于明确在还原性组分的物性影响下氧化性流体对油气层的渗透率具有的潜在损益双重效应。除此之外，本发明提出的方法可通过调整地层水矿化度、实验流体驱替流速以及实验围压的稳定程度以避免发生速敏、水敏、盐敏等敏感性损害而干扰氧敏性实验评价的结果，使得实验结果更加真实可靠。本发明操作简单，能够有效地评价油气层的氧敏性。为达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

(1)选取待评价油气层代表性岩心柱塞，测试岩样孔隙度与渗透率；

(2)配制模拟地层水，并将步骤(1)中的岩心柱塞置于模拟地层水中密封浸泡；

(3)将步骤(2)中的岩心柱塞装入岩心夹持器，采用模拟地层水驱替岩样，并测量初始渗透率(k0)；

(4)在模拟地层水中添加氧化剂增加流体氧化还原电位(eh)，将其配制为氧化性流体；

(5)使用氧化性流体驱替步骤(3)中的岩心柱塞1.5～6.0倍孔隙体积，测定岩心柱塞的渗透率(k1)；

(6)增加氧化性流体的eh，重复步骤(5)，测定岩心柱塞的渗透率k2、……、ki-1、ki、……，直至实验流体的eh大于650mv或实验流体不能被驱替出；

(7)绘制岩样的液测渗透率(ki)与孔隙体积的关系曲线和归一化渗透率(ki/k0)与eh的关系曲线，当渗透率的变化幅度大于5％时，即|ki-1-ki|/ki＞5％时，取ki-1所对应的eh为临界eh；

(8)选取临界eh所对应的渗透率ki-1为临界渗透率koxi，并通过以下公式计算氧敏渗透率变化率soxi，以评价油气层的氧敏性：

soxi＝|k0-koxi|/k0×100％

式中：soxi为氧敏渗透率变化率，％；k0为模拟地层水驱替下稳定的渗透率，md；koxi为氧化性流体驱替时的临界渗透率，md。

表1油气层的氧敏性评价指标

与现有技术相比，本方法具有以下有益效果：

(1)弥补敏感性实验评价在储层氧敏性方面的空白，尤其是对于渗流能力受氧化作用影响更为显著的页岩、煤岩储层；

(2)方法能有效地避免水敏、速敏、盐敏等其他储层敏感性的影响，使得实验结果更具可信度，更加切合储层的真实特性；

(3)方法可测得油气层的临界eh值，对于进入储层的工作液体系流体性质的优化具有指导作用；

(4)操作工艺简单，实验耗时短，经济成本低。

附图说明

图1油气层氧敏性实验评价方法流程图

图2归一化渗透率与氧化还原电位的关系曲线图；

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述。实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。

实施例1

为验证本发明的可靠性，利用龙马溪组富有机质页岩岩样为实验样品，利用配制的模拟地层水与氧化性流体，通过确定临界eh值，评价该页岩储层的氧敏性。具体操作步骤如下：

(1)根据储层流体的矿化度、离子浓度以及氧化还原电位配制模拟地层水；

(2)选取岩心柱塞lm-1，测量其长度、直径、质量、孔隙度及基准气测渗透率；

(3)对岩心柱塞造贯穿裂缝，清除其表面颗粒，测量造缝后岩样基础参数；

(4)将岩心柱塞放入模拟地层水中，密封浸泡48h；

(5)将岩心柱塞放入岩心夹持器中，缓慢施加3～10mpa围压，并保持此后实验全过程中围压稳定，如果岩样的宏观裂缝密度较大，则将围压控制在3～5mpa，以避免岩样被压坏；

(6)在中间容器中装入约200ml的模拟地层水，以0.25～0.3mpa入口压力泵入岩心夹持器；

(7)隔时记录出口端实验液体的流量以及驱替压力，当时间间隔2h内连续测量的三次渗透率变化幅度小于3％时取最后三组渗透率的平均值为渗透率初始值k0；

(8)在模拟地层水中添加氧化剂增加流体氧化还原电位(eh)，将其配制为eh分别为350mv、400mv、450mv、500mv、550mv、600mv、650mv的氧化性流体；

(9)使用eh为350mv的氧化性流体驱替岩心柱塞1.5～6.0倍孔隙体积，并测定岩心柱塞的渗透率k1；

(10)逐梯度增加氧化性流体的eh值，重复步骤(9)，测定岩心柱塞的渗透率k2、……、ki-1、ki、……，直至实验流体的eh大于650mv或实验流体不能被驱替出；

(11)绘制岩心柱塞的液测渗透率(ki)与孔隙体积的关系曲线和归一化渗透率(ki/k0)与eh的关系曲线，当渗透率的变化幅度大于5％时，即|ki-1-ki|/ki＞5％时，取ki-1所对应的eh为临界eh；

(12)选取临界eh所对应的ki-1为临界渗透率koxi，并通过以下公式计算氧敏渗透率变化率soxi，以评价富有机质页岩的氧敏性:

soxi＝|k0-koxi|/k0×100％

式中：soxi为氧敏渗透率变化率，％；k0为模拟地层水驱替下稳定的渗透率，md；koxi为氧化性流体驱替时的临界渗透率，md。

以上的具体实施方式已经结合附图和实例对本发明的方法进行了详细描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，只要在不超出本发明的主旨范围内，可对实验条件与分析方法及对象进行灵活的变更，这些均属于本发明的保护范围之内。