[发明专利]一种确定沿隔层第二胶结面窜流的极限注入压力的方法以及验证装置

摘要

为了探究使同井注采井回注层不发生窜流的压力界限，本发明提供一种确定沿隔层第二胶结面窜流的极限注入压力的方法，该方法中各项参数均可测量。同时，本发明提供了一种模拟沿隔层第二胶结面窜流的实验装置，利用砂岩和泥岩制成间隔分布的岩心层，利用钻井液和水泥浆制作所需厚度的泥饼和水泥环，模拟实际开发时的油层和隔层。利用制成的多层砂岩模型进行水驱油实验，验证在围压均衡的条件下，极限注入压力的公式的准确性。通过实验室条件和地层真实情况的转化，验证实际矿场条件下沿隔层第二胶结面窜流的极限注入压力公式的准确性，对指导油田开发指标的确定具有重要意义。

主权项

1.一种用于验证确定沿隔层第二胶结面窜流的极限注入压力方法正确性的实验装置，所述确定沿隔层第二胶结面窜流的极限注入压力方法即按照如下公式(1)，将实际矿场开发中得到的可测量数据代入公式(1)后即求得沿隔层第二胶结面发生窜流的极限注入压力，用于指导制定油田矿场实际的开发指标：式中μ_s为地层泥岩隔层的泊松比，根据三轴应力实验测得；Ψ为构造应力系数，是反映地层构造应力大小的常数；σ_v为上覆岩层压力；p_p为地层压力；h为隔层厚度，即砂岩层非有效厚度；d为泥饼厚度，小于4mm；c是泥饼的粘聚力，为泥饼的内摩擦角，根据钻井液的性能进行试验测量；其特征在于，该装置包括：驱替泵(1)，第一压力表(2)，围压泵(3)，第二压力表(4)，第一中间容器(5)，第二中间容器(6)，第三中间容器(7)，第一中间容器出口阀(8)，第二中间容器出口阀(9)，第三中间容器出口阀(10)，总控制阀(11)，第一层岩心进口阀(12)，第三层岩心进口阀(13)，第五层岩心进口阀(14)，岩心夹持器(15)，第一层岩心出口阀(16)，第三层岩心出口阀(17)，第五层岩心出口阀(18)，第一量筒(19)，第二量筒(20)，以及第三量筒(21)；其中，驱替泵(1)通过导线与第一压力表(2)相连，第一压力表(2)用于测量驱替泵(1)对三个中间容器施加的压力信号；围压泵(3)通过围压接口(29)与岩心夹持器相连，向岩心夹持器(15)中的多层砂岩岩心(22)施加环压；第二压力表(4)通过导线与压力传感器(36)相连，用于测量多层砂岩岩心(22)所受环压；所述装置中第一中间容器(5)、第二中间容器(6)和第三中间容器(7)中分别放置地层水、原油以及驱替剂；打开第一中间容器出口阀(8)、总控制阀(11)、第一层岩心进口阀(12)、第三层岩心进口阀(13)、第五层岩心进口阀(14)、第一层岩心出口阀(16)、第三层岩心出口阀(17)和第五层岩心出口阀(18)，通过驱替泵(1)向管线中施加压力，可使第一中间容器(5)中的地层水进入多层砂岩岩心(22)的第一层砂岩、第三层砂岩和第五层砂岩；第二中间容器(6)、第三中间容器(7)的内部介质流动过程与第一中间容器(5)相同；所述多层砂岩岩心(22)位于岩心夹持器(15)中，其第一层、第三层、第五层岩心采用平均粒径范围在0.15mm‑0.2mm之间的石英砂制作，其第二层、第四层岩心采用平均粒径范围在0.003mm‑0.004mm之间的泥岩制作；所述多层岩心中的石英砂和泥岩分别与胶结物混合胶结，第一层、第三层以及第五层的平均渗透率为500mD，第二层和第四层的平均渗透率为5mD，多层砂岩岩心(22)在放置在岩心夹持器(15)内部固定之前，需要通过填充装置(28)中进行预处理以实现利用钻井液和水泥浆制作所需厚度的泥饼和水泥环；所述填充装置(28)包括两个固定板(23)、两个钢制夹板(24)、三条钢制管线(26)以及填充水嘴(27)；将多层砂岩岩心(22)固定在填充装置(28)中，用两个固定板(23)将所述多层岩心固定，固定板(23)与填充装置(28)之间用玻璃胶密封住，在固定板(23)外侧，用螺钉插在钢制夹板(24)的螺纹孔(25)中将钢制夹板(24)夹紧并固定两个固定板(23)；三根钢制管线(26)的内径均为4mm，分别位于第一层岩心、第二层岩心和第三层岩心的中心处；填充水嘴(27)的入口端与第四中间容器和第五中间容器相连通，其中，第四中间容器中放置钻井液，第五中间容器中放置水泥浆。