井尺度相圈闭损害程度评价方法与流程

本发明属于储层损害评价，涉及工作液滤液侵入导致的相圈闭损害评价方法，具体为一种井尺度相圈闭损害程度评价方法。

背景技术：

1、在大部分有潜在产能的致密气藏中，由于气藏形成过程中气体的长期运移及蒸发，使致密气藏的初始含水饱和度低于毛管平衡状态的饱和度。如果，致密气储层不处于毛管欠饱和状态，致密气藏将不具有足够的产能。这就从根源上决定了：只要是有工业价值的致密气藏，就处于欠饱和状态；如果气藏初始含水饱和度过高，也不会有工业产能，或者不能被发现。

2、在多数情况下，储层岩石的润湿性为水湿，水为润湿相，如果水基钻井液与致密气储层接触毛管力作为驱动力将会将液相吸入，来达到平衡的束缚水饱和状态。相圈闭损害是油气储层中最严重的损害机理之一，外来液体与储层接触时，如果储层的初始饱和度低于束缚相饱和度，极易发生相圈闭损害。典型的相圈闭损害多发生在钻完井、修井及增产作业过程中。在返排过程中，只有一部分发生相圈闭的流体可以排出，所以，对于相圈闭损害，预防损害的发生比损害后处理要重要的多。相圈闭可以分为水相圈闭和烃圈闭。相圈闭现象在油气储层中都可能发生，尤其在低渗储层中极易发生。当低渗储层的初始水饱和度低于束缚水饱和度时，在极强的毛细管力的作用下，相圈闭甚至可以发生在欠平衡作业过程中。

3、致密储层容易发生相圈闭损害，主要是因为致密储层岩心中大量的微孔隙带来的较强的毛管力。所以，对于与相圈闭有关的损害问题，预防尤为重要，而不是在损害发生后进行补救。在以往的钻完井实践过程中，对于相圈闭损害后的处理往往十分困难，处理效果不佳。所以，对于相圈闭损害的预先评估、诊断十分重要。以往对于相圈闭损害的研究主要通过实验完成，但目前关于相圈闭研究存在如下问题：

4、(1)储层及流体性质对相圈闭损害的影响规律认识不清，以往学者一般认为束缚相饱和度是由已知的毛管条件下(孔隙结构、润湿性、界面张力等)决定的，束缚相饱和度可以由毛细管压力和相对渗透率实验确定。但实际的初始含水饱和度只能由电测数据或特殊密闭取心系统获得。相圈闭的严重程度由多个主要因素控制，包括毛管力、相对渗透率曲线、饱和度水平，侵入相的粘度、侵入深度、储层温度、压力及生产压差等。导致储层条件和流体性质对相圈闭损害的影响规律复杂。

5、(2)现有以实验为基础的相圈闭损害评价方法不能与实际油气井生产条件结合，不能从井尺度反映不同工作液接触时间条件下的损害程度。当外来润湿相(多数情况下是水相)与欠束缚水饱和状态的岩石接触，会被吸入岩石。近井壁地带的含水饱和度上升，束缚水饱和度从初始值增加，引起气相相对渗透率下降。经过返排过程，损害区的水饱和度降低，而不能降至初始值。不可逆的滞后现象的影响，使水饱和度不能恢复到低于束缚水饱和度的情况。换言之，只有一部分滤液可以返排。但工作液与不同深度储层的接触时间不同，以往的评价方法仅依靠岩心尺度的损害程度，不能将时间因素结合到评价方法中，无法真实反映井不同深度近井区的相圈闭损害情况。因此，亟需一种有坚实理论基础的科学评价方法解决上述问题，揭示井尺度不同接触时间条件下相圈闭损害的动态变化规律。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种工作液滤液侵入近井区后的相圈闭损害评价方法，能够解决现有基于岩心尺度室内实验的评价结果易受实验条件和人为因素影响，且不能真实准确地反映井尺度不同接触时间条件下相圈闭损害程度的问题。

2、本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种井尺度相圈闭损害程度评价方法，包括如下步骤：

3、步骤一：假设润湿相液体不可压缩，并忽略重力影响，通过质量平衡方程和流动方程，建立饱和度偏微分方程；

4、步骤二：根据饱和度偏微分方程，仅考虑径向上饱和度变化，得到饱和度随时间和距离的偏微分方程，求解该饱和度随时间和距离的偏微分方程，得到润湿相在任意时间和位置的饱和度分布；

5、步骤三：计算润湿相水相圈闭指数，以及润湿相平均饱和度；

6、步骤四：计算平均水相圈闭指数，以此来表示井尺度相圈闭损害程度。

7、作为本发明的进一步实施方案，步骤一中所述饱和度偏微分方程表示为：

8、

9、其中：为拉普拉斯算符；sw为润湿相的局部饱和度；t为时间。

10、作为本发明的进一步实施方案，步骤二中所述润湿相在任意时间和位置的饱和度分布表示为：

11、

12、其中：sw是润湿相的局部饱和度；r为距井筒中心距离；t为时间；snwr是非润湿相束缚饱和度；swi为润湿相的初始饱和度；re为供给半径；rw为井径。

13、作为本发明的进一步实施方案，步骤三中所述的润湿相水相圈闭指数表示为：

14、

15、其中，swirr为润湿相的束缚饱和度。

16、作为本发明的进一步实施方案，步骤三中所述的润湿相平均饱和度表示为：

17、

18、其中，rf为有效半径。

19、作为本发明的进一步实施方案，步骤四中所述的平均水相圈闭指数表示为：

20、

21、作为本发明的进一步实施方案，润湿相在任意时间和位置的饱和度分布的得到方法是：

22、将饱和度偏微分方程在柱坐标下进行拉普拉斯变换，得到：

23、

24、忽略θ方向和z方向的饱和度变化，得到饱和度随时间和距离的偏微分方程：

25、

26、求解饱和度随时间和距离的偏微分方程得到润湿相在任意时间和位置的饱和度分布。

27、本发明的有益效果包括：

28、(1)本发明提供的井尺度相圈闭损害程度评价方法主要基于数值计算方法，只需少量的室内实验数据，解决现有基于岩心尺度室内实验的评价结果受实验条件和人为因素影响较大，不能真实准确的反映井尺度不同接触时间条件下相圈闭损害程度的问题。

29、(2)本发明提供的井尺度相圈闭损害程度评价方法主要基于数值计算方法，可以给出不同时间、距井中心不同位置处的相圈闭损害严重程度，能够更为真实的评价相圈闭损害对近井区的影响程度。

技术特征：

1.一种井尺度相圈闭损害程度评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的井尺度相圈闭损害程度评价方法，其特征在于，步骤一中所述饱和度偏微分方程表示为：

3.根据权利要求2所述的井尺度相圈闭损害程度评价方法，其特征在于，步骤二中所述润湿相在任意时间和位置的饱和度分布表示为：

4.根据权利要求3所述的井尺度相圈闭损害程度评价方法，其特征在于，步骤三中所述的润湿相水相圈闭指数表示为：

5.根据权利要求4所述的井尺度相圈闭损害程度评价方法，其特征在于，步骤三中所述的润湿相平均饱和度表示为：

6.根据权利要求5所述的井尺度相圈闭损害程度评价方法，其特征在于，步骤四中所述的平均水相圈闭指数表示为：

7.根据权利要求3所述的井尺度相圈闭损害程度评价方法，其特征在于，润湿相在任意时间和位置的饱和度分布的得到方法是：将饱和度偏微分方程在柱坐标下进行拉普拉斯变换，忽略θ方向和z方向的饱和度变化，得到饱和度随时间和距离的偏微分方程；求解饱和度随时间和距离的偏微分方程得到润湿相在任意时间和位置的饱和度分布。

8.根据权利要求7所述的井尺度相圈闭损害程度评价方法，其特征在于，饱和度偏微分方程在柱坐标下进行拉普拉斯变换得到：

技术总结
本发明公开了一种井尺度相圈闭损害程度评价方法，假设润湿相不可压缩，同时忽略重力影响，通过质量平衡方程和流动方程，建立饱和度偏微分方程，仅考虑径向上饱和度变化得到的饱和度随时间和距离的偏微分方程，并求解得到润湿相在任意时间和位置的饱和度分布。继续计算其水相圈闭指数，以及润湿相平均饱和度；最终求解得到水相圈闭指数，以此来表示井尺度相圈闭损害程度。本发明能够解决现有基于岩心尺度室内实验的评价结果易受实验条件和人为因素影响，且不能真实准确地反映井尺度不同接触时间条件下相圈闭损害程度的问题。

技术研发人员：于洋,杨振科,孙伟旭,耿靖洲,张新发,杨婧娜,贾聚全,徐祺林
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29