SYT 6540-2021 鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評(píng)價(jià)方法-PDF解密

中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評(píng)價(jià)方法Labtestingmethodofdrillingandcomplet2021—11-16發(fā)布2022-02—16實(shí)施國(guó)家能源局發(fā)布I Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14符號(hào) 2 35.1模擬地層水 3 3 36.1巖心鉆取與切割 36.2巖心清洗 36.3巖心烘干 36.4巖心氣體滲透率測(cè)定 36.5巖心抽空與飽和 3 3 47.1巖心鉆取與切割 47.2巖心清洗 47.3巖心烘干 47.4巖心氣體滲透率測(cè)定 47.5巖心抽空與飽和 4 48常規(guī)砂巖油層鉆井液損害動(dòng)態(tài)模擬評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 48.1儀器與材料 48.2實(shí)驗(yàn)參數(shù) 4 58.4動(dòng)態(tài)損害模擬實(shí)驗(yàn)程序 58.5測(cè)定鉆井液損害巖心后巖心對(duì)煤油的正向滲透率 68.6計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果 69常規(guī)砂巖油層鉆井液、射孔液、壓井液損害靜態(tài)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 69.1儀器與材料 69.2實(shí)驗(yàn)參數(shù) 7Ⅱ 79.4模擬儲(chǔ)層溫度靜態(tài)損害實(shí)驗(yàn)程序 79.5室溫操作方法 89.6測(cè)定評(píng)價(jià)流體損害巖心后巖心對(duì)煤油的正向滲透率K 89.7計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果 810致密油、頁(yè)巖油層鉆井液損害動(dòng)態(tài)模擬評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 8 8 8 8 9 9 910.7計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果 911致密油、頁(yè)巖油層鉆井液、無固相完井液、射孔液、壓井液損害靜態(tài)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 11.1實(shí)驗(yàn)裝置 11.2實(shí)驗(yàn)參數(shù) 11.4靜態(tài)損害實(shí)驗(yàn)程序 11.6計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果 12.1儀器與材料 12.3模擬儲(chǔ)層溫度實(shí)驗(yàn)程序 12.4室溫操作方法 12.6計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果 14實(shí)驗(yàn)記錄表格和實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式 14.2實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式 附錄A(規(guī)范性)鉆井液完井液損害油層室內(nèi)模擬評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)記錄 附錄B(規(guī)范性)鉆井液完井液損害油層室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)報(bào)告 本文件依據(jù)GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則起草。本文件代替SY/T6540—2002《鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評(píng)價(jià)方法》,與SY/T6540—2002相比，主要技術(shù)變化如下：a)將“本文件適用于模擬鉆井液完井液動(dòng)態(tài)、靜態(tài)損害前后油層液相滲透能力變化程度。”修改為“本文件適用于模擬鉆井液完井液動(dòng)態(tài)、靜態(tài)損害常規(guī)砂巖儲(chǔ)層、致密油及頁(yè)巖油儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)。”(見第1章，2002年版的第1章);b)修改了1個(gè)規(guī)范性引用文件：SY/T5358—2010;刪除了1個(gè)規(guī)范性引用文件：SY/T5336—1996;增加了以下4個(gè)規(guī)范性引用文件：GB/T29170—2012、GB/T29172—2012、NB/T10030—2016、SY/T7311—2016(見第2章，2002年版的第2章);c)修改了以下2個(gè)術(shù)語：臨界流速(見3.1,2002年版的3.1)、靜態(tài)模擬(見3.3,2002年版的3.3);增加了1個(gè)術(shù)語：壓力半衰期(見3.8);d)修改了2個(gè)符號(hào)：臨界流速、巖心的有效孔隙體積倍數(shù)；增加了4個(gè)符號(hào)：損害前巖心壓力半衰期、損害后巖心壓力半衰期、巖心氣體滲透率、巖心絕對(duì)滲透率(見第4章，2002年版的第4章);砂芯漏斗抽濾配制的模擬地層水，除去其中的機(jī)械雜質(zhì)?！毙薷臑椤坝肎4砂芯漏斗抽濾配制的模擬地層水，除去其中的機(jī)械雜質(zhì)，對(duì)過濾后的地層水抽真空30min,除去地層水中的溶解氣體?！?見5.1,2002年版的5.1);f)修改了“煤油”,將“a)用活性白土或膨潤(rùn)土脫至煤油為無色?！毙薷臑椤?.2.1用活性白土或膨潤(rùn)土脫至溶劑用煤油為無色”。將“b)先用快速濾紙過濾，再用G3砂芯漏斗抽濾。”修改為“5.2.2先用快速濾紙過濾，再用G3砂芯漏斗抽濾，對(duì)過濾后的煤油抽真空30min,除去煤油中的溶解氣體?！?見5.2,2002年版的5.2);g)修改了“常規(guī)砂巖巖心準(zhǔn)備”,將“巖心準(zhǔn)備”修改為“常規(guī)砂巖巖心準(zhǔn)備”(見第6章)h)增加了“致密油、頁(yè)巖油巖心準(zhǔn)備”(見第7章)i)修改了“儀器與材料”,更符合我國(guó)目前的實(shí)際情況，可操作性更強(qiáng)，便于執(zhí)行(見8.1,2002年版的7.1);j)增加了“按照SYT5358—2010中第6章的要求，測(cè)定巖心的臨界流速Q(mào)。”(見8.3.2);k)修改了“動(dòng)態(tài)損害模擬實(shí)驗(yàn)程序”,更符合我國(guó)目前的實(shí)際情況，可操作性更強(qiáng)，便于執(zhí)行(見8.4,2002年版的7.3);1)修改了“儀器與材料”,更符合我國(guó)目前的實(shí)際情況，可操作性更強(qiáng)，便于執(zhí)行(見9.1,2002年版的8.1);m)增加了“致密油、頁(yè)巖油層鉆井液損害動(dòng)態(tài)模擬評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)”(見第10章);n)增加了“致密油、頁(yè)巖油層鉆井液、無固相完井液、射孔液、壓井液損害靜態(tài)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)”(見第11章);o)增加了“鉆井液完井液損害致密油、頁(yè)巖油層室內(nèi)模擬評(píng)價(jià)壓力半衰期測(cè)定實(shí)驗(yàn)記錄”(見附錄——本文件于2002年首次發(fā)布，1鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評(píng)價(jià)方法下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T29170—2012石油天然氣工業(yè)鉆井液實(shí)驗(yàn)室測(cè)試GB/T29172—2012巖心分析方法SY/T5358—2010儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)SY/T7311—2016致密油氣及頁(yè)巖油氣地質(zhì)實(shí)驗(yàn)規(guī)程巖心的滲透率隨著注入流體流速的增加而開始較大幅度下降(下降幅度大于20%)時(shí)的流速，其值可通過SY/T5358—2010規(guī)定的實(shí)驗(yàn)方法確定。在模擬井眼條件[作業(yè)壓差、儲(chǔ)層溫度和鉆井液環(huán)空循環(huán)流速梯度(以下簡(jiǎn)稱“速梯”)]下，鉆在模擬作業(yè)壓差和儲(chǔ)層溫度條件下，評(píng)價(jià)工作液在巖心端面無切向剪切時(shí)，對(duì)儲(chǔ)層巖心滲透率的單位時(shí)間內(nèi)通過巖心單位橫截面積上的濾失量，分別用Fa表示動(dòng)態(tài)濾失速率，F(xiàn),表示靜態(tài)濾失2流動(dòng)狀態(tài)趨于穩(wěn)定后，每10min測(cè)量壓力和流量一次，連續(xù)測(cè)量三次，相對(duì)誤差小于1%時(shí)的壓力和流量。平衡滲透率equilibriumpermeability流量和壓力趨于穩(wěn)定后，每10min測(cè)量一次流量與壓力，并計(jì)算滲透率，連續(xù)測(cè)量三次，相對(duì)誤差小于1%時(shí)的滲透率。滲透率恢復(fù)值permeabilityrecovery評(píng)價(jià)流體損害巖心后巖心對(duì)煤油的平衡滲透率與損害前巖心對(duì)煤油的平衡滲透率的百分比。壓力半衰期pressurehalf-time巖心上游端壓力衰減為初始實(shí)驗(yàn)壓力的一半時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。4符號(hào)本文件中使用的符號(hào)及其表達(dá)的意義和單位情況見表1。表1符號(hào)說明說明測(cè)定濾失量時(shí)間間隔△t時(shí)間內(nèi)的濾失量AFF最大返排壓力測(cè)K。時(shí)的平衡壓力QR%R%b125min內(nèi)的動(dòng)失水體積πT35.1.4用G4砂芯漏斗抽濾配制的模擬地層水，除去其中的機(jī)械雜質(zhì)，對(duì)過濾后的地層水抽真空5.1.5過濾后的模擬地層水儲(chǔ)存在洗凈的磨口玻璃瓶中備用。若儲(chǔ)存時(shí)間超過1個(gè)月，應(yīng)重新過濾再5.2.2先用快速濾紙過濾，再用G3砂芯漏斗抽濾，對(duì)過濾后的煤油抽真空30min,除去煤油中的溶5.2.3過濾后的脫水脫色煤油儲(chǔ)存在洗凈和烘干的磨口玻璃瓶中備用。若儲(chǔ)存時(shí)間超過1個(gè)月，應(yīng)重6.1巖心鉆取與切割6.1.1巖心鉆取按SY/T5358—2010中5.1.1的要求進(jìn)行，巖心長(zhǎng)度為4cm～6cm(最好約5cm)。按GB/T29172—2012中4.6的要求進(jìn)行。按GB/T29172—2012中4.7的要求進(jìn)行。操作方法按SY/T5358—2010中5.1.5.1的要求進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)要求按SY/T5358—2010中5.47致密油、頁(yè)巖油巖心準(zhǔn)備7.1巖心鉆取與切割7.1.1致密油層巖心按照SY/T7311—2016中3.2.2規(guī)定的0°柱塞樣品的要求進(jìn)行，直徑為2.54cm,長(zhǎng)度為5cm。7.1.2頁(yè)巖油巖心按照SY/T7311—2016中4.2.2規(guī)定的0°柱塞樣品的要求進(jìn)行，直徑為2.54cm,長(zhǎng)度為5cm。對(duì)于易碎的頁(yè)巖巖心處理可參考GB/T29172—2012中3.4.10的要求。7.1.3巖心的切割可參考GB/T29172—2012中4.5.2的要求。巖心制備過程應(yīng)保證巖心礦物成分及孔隙結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變。按GB/T29172—2012中4.6的要求進(jìn)行。按GB/T29172—2012中4.7的要求進(jìn)行。7.4巖心氣體滲透率測(cè)定按GB/T29172—2012中7.4.1.1和7.7.2的要求測(cè)定和計(jì)算氣體滲透率。7.5巖心抽空與飽和操作方法按NB/T10030—2016中4.2.3的要求進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)要求按NB/T10030—2016中4.2.3的要求進(jìn)行。7.6巖心孔隙體積V,測(cè)定按GB/T29172—2012中6.3.2.2的要求8常規(guī)砂巖油層鉆井液損害動(dòng)態(tài)模擬評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)8.1儀器與材料常規(guī)砂巖油層鉆井液損害動(dòng)態(tài)模擬評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)所用儀器和材料應(yīng)滿足以下要求：a)高壓動(dòng)態(tài)損害系統(tǒng)：JHDS-Ⅱ型或性能相當(dāng)?shù)膬x器；b)氮?dú)饧暗獨(dú)馄?；c)量筒：分度值0.1mL;d)溫度計(jì)：200℃,精確度為0.1℃;e)計(jì)時(shí)器：精確度為0.1s;f)游標(biāo)卡尺：精確度為0.02mm;g)金屬環(huán)：長(zhǎng)20mm~30mm,外徑25.4mm,壁厚1mm~2mm。實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下：a)速梯：300s-1,或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用情況計(jì)算；5b)壓差：3.5MPa,或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用的鉆井液液柱壓力與孔隙壓力差確定；c)溫度：使用對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層溫度；d)動(dòng)濾失實(shí)驗(yàn)時(shí)間：125min。8.3常規(guī)巖心原始煤油滲透率K。測(cè)定8.3.1實(shí)驗(yàn)裝置：將SY/T5358—2010中5.3.1要求流程中的流體2和酸或堿流體中間容器去掉，將流體1中間容器改裝脫水脫色過濾煤油，其余與該條款相同。8.3.2建立含水飽和度及測(cè)定鉆井液完井液循環(huán)前巖心對(duì)煤油的初始正向滲透率K。a)按照SY/T5358—2010中第6章的要求，測(cè)定巖心的臨界流速Q(mào)。b)用煤油先在0.4倍臨界流量Q下驅(qū)替到不出水和穩(wěn)定壓力，然后再提高流量到0.8倍Q下驅(qū)替到不出水和穩(wěn)定壓力。用0.5倍Q下的流量驅(qū)替到穩(wěn)定流量和穩(wěn)定壓力，測(cè)定損害前巖心對(duì)煤油的滲透率，實(shí)驗(yàn)過程中按表A.2的格式進(jìn)行記錄，用達(dá)西公式計(jì)算損害前巖心對(duì)煤油的平衡滲透率K。8.4動(dòng)態(tài)損害模擬實(shí)驗(yàn)程序按儀器操作說明書檢查和清洗儀器。以測(cè)定巖心對(duì)煤油的初始正向滲透率時(shí)的流體驅(qū)替方向?yàn)檎?，安裝巖心或調(diào)整閥門，使得鉆井液可在巖心端面實(shí)現(xiàn)反向污染。將巖心的圍壓加到2MPa～3MPa后(注意觀察圍壓加到所需值后，壓力能否穩(wěn)定，若不能穩(wěn)定，說明圍壓漏，檢查是膠套破損還是巖心直徑太?。蝗羰悄z套破損，則更換膠套；若是巖心太小或安裝不當(dāng)，可以在巖心外纏一層聚四氟乙烯膜后重新安裝，直到圍壓穩(wěn)定),用吸滿煤油的吸耳球排除出口端的空氣，并立即在濾液出口處接上已排除空氣的冷卻接收器。灌注鉆井液，要求鉆井液必須充滿儀器的實(shí)驗(yàn)液腔、管線和中間容器(標(biāo)志是放空管線有鉆井液流出),以便排凈空氣。關(guān)好放空閥與放水閥后，給實(shí)驗(yàn)液腔加0.5MPa～1MPa的壓力。加熱鉆井液至設(shè)定溫度，并在稍低于實(shí)驗(yàn)速梯下循環(huán)或攪拌鉆井液，以便均勻加熱。為了防止巖心內(nèi)部液相蒸發(fā)，可在巖心夾持器的巖心入口端施加回壓，并相應(yīng)提高驅(qū)替壓力，保持凈壓差不變。具體回壓的選擇參考GB/T29170—2012中27.4.3的要求。壓力調(diào)節(jié)分兩步進(jìn)行，先將巖心的圍壓加到3MPa,將實(shí)驗(yàn)液腔內(nèi)壓力提高到2.5MPa(或低于所需實(shí)驗(yàn)壓力0.5MPa),再提高圍壓至4.5MPa～5MPa(或高于實(shí)驗(yàn)壓力1.5MPa～2MPa),再將實(shí)驗(yàn)液腔內(nèi)壓力提高到3.5MPa(或所需實(shí)驗(yàn)壓力)。通過循環(huán)、攪拌等方式，使巖心端面的鉆井液的速梯達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。67a)耐壓中間容器：200mL,耐壓15MPa以上；b)巖心夾持器：抗溫室溫～180℃,0MPa～50MPa;c)可接6mm管線的特殊巖心夾持器堵頭；d)其他與8.1b)～g)相同。實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下：a)時(shí)間：120minb)壓差：3.5MPa,或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用的鉆井液液柱壓力與孔隙壓力差確定；c)溫度：室溫或儲(chǔ)層溫度。測(cè)定方法按8.3進(jìn)行。9.4模擬儲(chǔ)層溫度靜態(tài)損害實(shí)驗(yàn)程序?qū)⒁褱y(cè)定過K。的巖心迅速裝入巖心夾持器的膠皮套內(nèi)，在測(cè)K。的反方向端裝入1個(gè)金屬環(huán)，金屬環(huán)后裝入可接6mm管線的特殊巖心夾持器堵頭；在巖心夾持器的另一端裝入堵頭后，擰上堵頭固定器壓緊巖心：加圍壓到1.5MPa～2MPa。將巖心夾持器堵頭端用煤油排除其中的空氣后，關(guān)閉閥門。連接裝有評(píng)價(jià)液的中間容器到巖心夾持器特殊堵頭端，打開該堵頭的放空閥，用氮?dú)馄拷o中間容器慢慢加壓，把中間容器中的評(píng)價(jià)液壓入金屬環(huán)的空腔中。當(dāng)放空閥的出口有評(píng)價(jià)液流出時(shí)，關(guān)閉放空閥和氮加熱與調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)溫度方法按8.4.4進(jìn)行。將圍壓調(diào)節(jié)到4.5MPa～5MPa(或高于實(shí)驗(yàn)壓力1.5MPa～2MPa),打開氣瓶總閥，調(diào)節(jié)減壓閥閥桿，將壓力調(diào)至3.5MPa(或所需實(shí)驗(yàn)壓力)。當(dāng)溫度、壓力達(dá)到實(shí)驗(yàn)值后，打開出口閥門，開始靜濾失實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，按表A.4的格式記錄不同時(shí)間的濾失體積。靜濾失實(shí)驗(yàn)進(jìn)行120min。關(guān)閉氣源閥門，切斷巖心夾持器加熱電源降溫。8靜態(tài)滲透率恢復(fù)值R的計(jì)算見公式(3):a)巖心夾持器：抗溫室溫～180℃,0MPa～50MPa;c)中間容器：1000mL～5000mL,耐壓15MPa以上；d)平流泵：最大工作壓力50MPa;e)微小容器：50mL～200mL,耐壓20MPa以上；g)金屬環(huán)：長(zhǎng)20mm~30mm,外徑25.4mm,壁厚1mm~2mm;9中間容器N?10.4.1按規(guī)定將巖樣抽真空飽和(模擬)地層水(或同礦化度的標(biāo)準(zhǔn)鹽水);按照?qǐng)D1連接儀器和管10.4.5關(guān)閉閥門3,打開閥門1和閥門2,采用平流泵或氮?dú)馄拷o微小容器加壓；如需模擬地層壓按公式(4)計(jì)算半衰期損害率：實(shí)驗(yàn)裝置按9.1進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)參數(shù)按9.2進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)方法按10.4進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)方法按9.4進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)方法按10.6進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算方法按10.7進(jìn)行。12常規(guī)油層無固相完井液損害油層靜態(tài)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)除不用特殊堵頭外，儀器與材料按9.1進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下：a)時(shí)間：120min;b)反向注完井液流量：用0.4倍Q;將已測(cè)定過K。的巖心迅速裝入巖心夾持器的膠加圍壓到1.5MPa～2MPa。將巖心夾持器出口端用煤油排除其中的空氣后，關(guān)閉閥門。連接裝有完井液的中間容器到巖心夾持器的另一堵頭端，打開該堵頭的放空閥，用平流泵驅(qū)替完井液，把中加熱與調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)溫度方法按8.4.4進(jìn)行。當(dāng)溫度達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求值后，打開出口閥門，開始用平流泵在0.4倍Q下驅(qū)替評(píng)價(jià)流體，驅(qū)2倍W后，停止驅(qū)替，浸泡120min。切斷巖心夾持器加熱電源降溫。除不必加熱及恒溫外，其余操作與12.3中規(guī)定的儲(chǔ)層溫度下的評(píng)價(jià)步驟相同。12.5測(cè)定評(píng)價(jià)流體侵入巖心后的煤油滲透率K實(shí)驗(yàn)方法同8.3。12.6計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算方法同8.6。13評(píng)價(jià)要求每種評(píng)價(jià)流體至少在相同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行兩次評(píng)價(jià)，取平均值作為評(píng)價(jià)結(jié)果。14實(shí)驗(yàn)記錄表格和實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式14.1實(shí)驗(yàn)記錄表格格式實(shí)驗(yàn)記錄