致密储层水锁评价方法-编制说明

团体标准《致密储层水锁评价方法》编制说明

一、工作简要过程

1、起草单位、起草工作组

本标准起草单位：中国石油塔里木油田分公司、西南石油大学

本标准起草工作组：

序号组成姓名单位职称组内分工

塔里木油田公司

1组长曹立虎工程师总负责

教授

2成员刘建仪西南石油大学思路制定

3成员刘洪涛塔里木油田公司高级工程师方法研究

4成员沈建新塔里木油田公司高级工程师指标研究

5成员吴红军塔里木油田公司工程师数据分析

高级工程师

6成员黄锟塔里木油田公司指标研究

高级工程师

7成员刘举塔里木油田公司实验研究

高级工程师

8成员黄龙藏塔里木油田公司标准编制

高级工程师

9成员张宝塔里木油田公司标准编制

西南石油大学

10成员王茜高级工程师标准编制

塔里木油田公司

11成员张晖工程师资料收集

塔里木油田公司

12成员黎真高级工程师标准编制

塔里木油田公司

13成员孙涛工程师标准编制

二、标准主要内容的依据

致密气藏普遍存在着水锁效应，其通常具有较高的毛细管力和束缚水饱和度

以及较低的初始含水饱和度。较低的初始含水饱和度和较高的束缚水饱和度，导

致储层接触水基工作液后，大量的水分在储层滞留，造成严重的水锁伤害。研究

证明，水锁对致密砂岩储层的伤害率普遍在70%～90%，导致开发效果不理想，

严重影响了致密砂岩气储层的及时发现、准确评价和高效开发。目前判断产层水

锁程度缺少科学的评价方法，如果有科学的评价方法，推动解除水锁技术的进步，

这对提高气井产能具有重要的实际意义。目前水锁伤害的评价多使用恒压注入或

自吸实验模拟水锁伤害，然后对比分析自吸后以及干岩心的气体渗透率之间的变

化情况，计算水锁程度，忽略了致密砂岩气藏的初始含水饱和度对岩心初始渗透

率的影响，通常得到的水锁伤害程度较实际情况更加严重，不符合致密砂岩气藏

的真实情况。因此，制定致密储层水锁损害评价方法标准极具意义。

标准规定了致密储层的水锁损害评价方法基本原理、测量步骤及评价指标。

标准适用于气测渗透率小于1×10-3μm2（不含裂缝）的致密储层水锁损害规律研

究与评价，实验室可根据储层条件采用离心法或超低含水饱和度建立法来测试。

通过对国内外致密储层水锁损害评价方法的调研，开展了针对塔里木油田

克深、博孜区块的水锁损害评价实验，并结合相关行业标准中内容，确定了以下

主要技术要点：

⑴水锁损害评价实验的关键在于建立不同岩心含水饱和度，且使液相在岩

心有效孔隙中的分布尽量模拟实际情况。因此，根据储层条件的不同，标准给出

了两种建立岩心含水饱和度的方法，即离心法与超低含水饱和度建立法。离心法

的原理是将饱和水的岩样置于高速离心机中，通过调节不同的离心转速（或离心

力），建立不同的含水饱和度，并测定该含水饱和度条件下的气测渗透率，以此

评价储层岩石的水锁损害程度；超低含水饱和度建立法是将干燥岩样通过驱入润

湿气体的方式增加岩样的含水饱和度，并配合压力脉冲的方式使岩样中含水较为

均匀，以此建立不同超低含水饱和度并测定该含水饱和度条件下的气测渗透率，

评价储层岩石的水锁损害程度。采用离心法建立岩心不同含水饱和度，该方法重

复性较好，岩心中的含水较为均匀，更符合真实地层条件下的岩石含水情况；若

岩心毛细管力高于离心机在额定转速下的离心力，使用离心设备无法建立地层初

始含水饱和度时，采用超低含水饱和度建立法。

⑵致密储层测定渗透率时存在气体滑脱效应，因此依据《SY/T5336-2006

岩心分析方法》之内容，确定最小的确定的最小回压值，测定该压力值下岩样无

滑脱效应的气测渗透率。装置示意图如图1所示。

1—氮气瓶；2—稳压阀；3—调压阀；4—氮气压力表；5—高温高压岩心夹持器；

6—环压表；7—环压泵；8—回压表；9—回压调节器；10—气体流量计。

图1气测渗透率实验装置示意图

⑶水锁损害评价实验过程需摒除非物理因素引起的伤害，例如水敏性矿物

水化膨胀、盐析等现象。针对这些问题，提出了岩心高温钝化处理用以消除水敏

性矿物的影响，采用逐级加温的方式将岩样加热至550℃的高温条件下，使岩石

中的蒙脱石、伊利石/蒙脱石间层矿物转变为伊利石，消除水敏性粘土矿物的活

性；提出饱和去离子水的方法避免盐析的影响。

⑷建立含水饱和度与气测渗透率关系曲线：根据实验得到不同含水饱和度

与气测渗透率值，绘制关系曲线并拟合方程（附表1-9、附图1-3），可求得不同

含水饱和度下的水锁损害程度。

三、预期的经济效益

规范油田致密储层水锁损害评价操作方法，确保水锁损害数据准确可靠，使

标准更符合现场生产需求，具备一定的科学性和实用性。根据制定的标准所完成

的评价，可有效指导致密储层的水锁预防措施，避免储层由于水锁损害导致的产

能下降，提高单井稳产期，从而获得一定的经济效益。

四、采用国际标准或国外先进标准的情况及水平对比

无。

五、与现行法律、法规、政策及相关标准的协调性

现行水锁伤害评价相关的标准有：企业标准《致密气储层水锁评价方法》

（Q/SY1832-2015）,企业标准采用恒压注入或自吸实验模拟水锁伤害，本标准

考虑初始含水饱和度和水敏感矿物对结果的影响，完善了致密气储层水锁评价方

法，更符合致密砂岩气藏的真实情况。

附表1：

附表1博孜104井4#岩心气测渗透率与含水饱和度测试结果表

离心转速离心时间气测渗透率含水饱和度渗透率比值水锁伤害率

/rpm/min/mD/%/%/%

8000500.000361316.33>100无水锁

7000500.000467819.59>100无水锁

6000500.001069225.20>100无水锁

地层原始0.001526030.00100.00\

3000500.002200431.5470.0729.93

1000500.008151037.3930.6669.34

000.013989754.2923.6876.32

附图1：

附图1博孜104井岩样含水饱和度与气测渗透率关系曲线

附表2-3：

附表2迪探2井43号岩心水锁伤害评价实验结果

岩流

驱替压累计驱含水

心筒次、体压力梯度水锁伤害

力替时间饱和Kn

编井深介（）-32率

/m/MPa/cm度/(10μm)/%

号质/MPa/h/%

0.601.5000.558.480.266684.22

0.491.2231.050.930.367078.28

0.481.2122.042.990.430174.55

43第2筒、氮0.491.2143.036.740.504270.16

号

5100.86气0.501.2425.023.440.551267.38

0.491.2325.521.060.574566.01

0.491.2296.018.870.590465.06

0.491.2257.015.450.625163.01

附表3迪探2井172号岩心水锁伤害评价实验结果

岩流

驱替压累计驱含水

心筒次、体压力梯度水锁伤害

力替时间饱和Kn

编井深介（）-32率

/m/MPa/cm度/(10μm)/%

号质/MPa/h/%

0.120.3030.1786.020.022198.46

0.120.3050.3379.900.073994.87

0.120.3030.573.920.115791.97

0.120.2931.068.950.135090.62

172第4筒、氮0.120.3052.063.060.158389.01

号

5123.16气0.120.3063.060.730.172688.01

0.130.3275.057.610.184487.19

0.130.3266.055.990.195586.42

0.130.3287.054.080.201985.98

0.130.3278.053.410.211785.30

附图2：

附图2迪探2井水锁评价实验曲线

附表4-9：

附表4迪北5井1号岩心水锁伤害实验测定结果（驱替法）

流体压力梯度/驱替压力/含水饱和度/渗透率水锁伤害率

PV数

介质（MPa/cm）MPa%/10-3μm2/%

0.2851.50100//

0.2851.570.677.520.00246094.30

0.2851.5101.068.260.01073775.14

氮气0.2851.5213.262.050.01206172.07

0.2851.5501.756.540.01783058.71

0.2851.5816.252.230.02181449.49

0.2851.5120747.500.02269447.45

附表5迪北5井1号岩心水锁伤害实验测定结果（离心法）

离心机转速累计离心时间含水饱和度渗透率水锁伤害率

备注

/（r/min）/min/%/10-3μm2/%

0100///

90002578.86///

5070.78///

9057.73///

15042.570.03584716.99/

初始含水饱

12000

20033.710.0431850.00和度条件下

不可动水饱

26024.910.054627-26.50和度条件下

附表6迪北5井9号岩心水锁伤害实验测定结果（驱替法）

流体压力梯度/驱替压力/含水饱和度/渗透率水锁伤害率

PV数

介质（MPa/cm）MPa%/10-3μm2/%

0.221.00100//

0.221.0124.374.020.03401877.51

0.221.0227.063.150.04978167.09

氮气

0.221.0401.856.920.07362951.32

0.221.0880.651.880.08535643.57

0.221.01322.747.810.09952134.20

附表7迪北5井9号岩心水锁伤害实验测定结果（离心法）

离心机转速累计离心时间含水饱和度水锁伤害率

渗透率/10-3μm2备注

/（r/min）/min/%/%

0100///

90002564.46///

5057.87///

120009047.79///

初始含水饱

15037.140.1512530.00和度条件下

20028.490.168428-11.36/

不可动水饱

26022.450.182230-20.48

和度条件下

附表8迪北5井19号岩心水锁伤害实验测定结果（驱替法）

流体压力梯度/驱替压力/含水饱和度/渗透率水锁伤害率

PV数

介质（MPa/cm）MPa%/10-3μm2/%

0.211.00100//

0.211.0129.776.320.05414376.19

0.211.0201.264.840.10516853.75

氮气

0.211.0