[发明专利]一种适用超低渗透地层的Ψ型管多相保真取样方法及装置

说明书

本发明公开了一种适用超低渗透地层的Ψ型管多相保真取样方法及装置，该装置包括地面控制系统、封隔器系统、Ψ型取样管、I型取样管、温控系统、自动多通阀门，Ψ型取样管包括一号Ψ型取样管和二号Ψ型取样管；该方法针对一般的低渗透地层使用一套Ψ型取样管与一套I型取样管组合的方式气液取样，针对对超低渗透地层气体样品稀少的情况，使用两套Ψ型取样管进行气液取样；通过地面控制系统与温控系统控制井下取样量、取样深度等条件，Ψ型取样管通过地面控制系统注入高压驱动流体在取样过程中形成段塞流，气液态样品在管内以不连续的段塞流方式到达地面，可以有效降低管内样品量，取样量可控范围大，对地层扰动极小。

技术领域

本发明属于深地工程中的井下流体保真取样技术领域，更具体涉及一种地层多相流体取样方法，同时还涉及一种地层多相流体取样的装置，它适用于基于低渗透地层尤其是超低渗透地层钻井多相取样的地层流体保真取样。

背景技术

随着科技的进步，人们对地底的研究深度越来越高，为了准确的研究地底情况取得原位保真气液流体样品资料至关重要，石油、地热、CO₂地质封存、地下能源与废弃物地下储存、深部地质科研等工程面临复杂地质条件下的原位保真气液流体取样难的问题，迫切需要一种能对地层气液流体尤其是低渗透地层与超低渗透地层流体同时保真取样的技术，准确地了解井下气液流体性质与成分分析和研究井下流体状态的变化。因而对井下气液流体进行保真取样，具体研究气液流体物性是紧要目的，然而随着研究的进行，深度的提高使得气液流体的取样变的越来越困难，世界各国对井下流体取样技术都有深入研究，目前有各种各样的取样设备：Bailer取样器、不连续间隔取样器、地下水取样泵及直接推进原位地下水取样用裸露过滤网型取样器、密闭过滤网型取样器、Waterloo取样器、U型管取样器等取样技术，这些取样器虽然能对井下流体进行取样，但都存在一些技术问题无法对地渗透地层尤其是超低渗透地层深部取样。

按油田的分类，我国把渗透率低于50mD的储层称为低渗透油层，并近一步划分为三类：一般低渗透油藏(储层渗透率10-50mD)，特低渗透油藏(储层渗透率为1-10mD)，超低渗透油藏(储层渗透率0.1-1mD)具有渗透率低、孔喉细小、束缚水高、渗流存在非达西渗流特征，其天然能量不足，地层压力下降慢，发明专利“井内分层气液两相流体保真取样装置”(CN 102108861 A)提供了一种基于井下气液两相取样的技术方法，其取样方法虽然能够达到保真取样的要求，但无法控制取样流速与压力对地层的扰动性大，液体样品在U型管内部易残留，同时取样装置的液体样品单次取样量大(15-20L)，超低渗透地层的液体补充能力弱，造成取样周期长，取样时井下装置存在的液体残留物不仅减少了有效取样量又造成不同取样周期样品在装置内交叉接触互溶，减少了所取样品的代表性，因而无法有效对超低渗透地层进行多相(气、水、油等)保真取样，如何减小取样对低渗透层的影响，如何减少取样装置内残留液体样品，提供一种对超低渗透地层进行有效保真取样的装置是目前超低渗透地层流体保真取样的技术关键。

发明内容

为了改进克服现有的气液两相取样装置的缺陷与技术难点，本发明的第一目的是在于提供一种适用超低渗透地层的Ψ型管多相保真取样方法，方法易行，操作简便，可在不同深度单井实现多相的分层取样，尤其是超低渗透地层钻井的多相保真取样。

本发明的第二目的是在于提供一种适用超低渗透地层的Ψ型管多相保真取样装置，结构简单，安装与操作便捷，管路易于清洗，维护简单，可在不同深度单井实现多相的分层取样，小扰动样品代表性强，适用范围广。