[发明专利]一种页岩盐离子扩散能力实验测试方法

摘要

本发明公开了一种页岩盐离子扩散能力实验测试方法，该方法首先将页岩储层段的岩心加工为岩心并烘干至恒重；然后根据压裂层段地层参数及施工参数确定页岩盐离子扩散浓度测试实验的实验围压、实验温度、实验流体注入压力以及转子转速；对岩心加载围压并加热至设定温度；用恒速恒压泵以确定的注入压力向岩心注入实验液体，并利用转子搅动反应釜中液体后再停止，以模拟页岩压裂与焖井全过程；实验过程中从反应釜下部的取样器，每隔一定时间取样进行实验液体盐离子浓度测试，从而定量的计算页岩盐离子扩散能力。本发明能够流动状态、储层围压、储层温度、流体压力对页岩盐离子扩散能力的影响，并能够定量表征页岩盐离子扩散能力的动态变化规律。

主权项

1.一种页岩盐离子扩散能力实验测试方法，依次包括以下步骤：/n(1)岩心制备：将页岩储层段的井下岩心或同层位露头岩石制成岩心，将岩心放置烘箱内干燥至恒重，根据岩心端面尺寸计算渗吸面积为A，岩心长度即为实验测量长度L；/n(2)根据储层应力、储层温度、水力压裂施工参数确定实验条件，其具体确定方法为：由表达式是(1)～(4)确定实验加载围压，储层温度即为实验温度，实验流体注入压力由表达式(5)确定。/nσ'_z＝σ_z-αP_p (1)/nσ'_H＝σ_H-αP_p (2)/nσ'_h＝σ_h-αP_p (3)/nσ_围＝(σ'_z+σ'_H+σ'_h)/3 (4)/nP_inj＝P_ISI-P_p (5)/n式中：σ'_z为垂向有效应力，MPa；σ'_H为最大水平有效主应力，MPa；σ'_h为最小水平有效主应力，MPa；σ_z为垂向应力，MPa；σ_H为最大水平主应力，MPa；σ_h为最小水平主应力，MPa；α为有效应力系数，小数；σ_围为实验围压，MPa；P_inj为实验注入压力，MPa；P_ISI为水力压裂瞬时停泵井底压力，MPa；P_P为地层孔隙压力，MPa；/n(3)将实验液体倒入恒速恒压泵的中间容器中，将步骤(1)中所述干燥后的岩心装入岩心夹持器中，并利用围压泵给岩心加载初始围压；/n(4)利用加热器将反应釜、岩心及岩心夹持器加热至步骤(2)中确定的实验温度；/n(5)用真空泵排空管线及反应釜中的空气，排空完成后关闭真空泵入口阀并利用恒速恒压泵将中间容器中的实验液体泵入反应釜中；/n(6)根据现场页岩气井施工排量、页岩储层厚度、水力裂缝宽度求取液体在裂缝壁面的线速度，由表达式(6)计算，进一步由线速度和转速的关系，计算实验加载转速，由表达式(7)计算：/n /n /n式中：v为线速度，m/s；Q为页岩气井压裂施工排量，m³/min；h为页岩气井所在储层厚度，m；w为水力裂缝宽度，m；n为转子转速，rad/min；r为转子半径，m；/n(7)根据步骤(2)中确定的围压设置围压泵的加载压力和确定的注入压力设置恒速恒压泵的泵注压力，根据步骤(6)确定的反应釜转子转速，开启电动机将转子加载到设定转速，搅动反应釜中液体，电动机搅动时间为页岩气井平均单段压裂施工时间，电动机停止搅动后继续开展实验，进一步测试页岩气井焖井过程中液体盐离子扩散浓度变化，从反应釜下部的取样口，每隔一定时间取样进行盐离子扩散浓度测试；/n(8)根据步骤(7)获得不同时间离子浓度变化规律曲线，通过单位时间单位体积盐离子扩散浓度来表征页岩盐离子扩散能力S_ion，表达式如下：/n /n式中：S_ion为测试液体盐离子扩散能力，mg/L/cm³/d；C_ion为测试液体盐离子扩散浓度，mg/L；A为渗吸面积，cm²；L为岩心长度，cm；t为盐离子扩散时间，d。/n