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CN110006939B - 定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度的方法 - Google Patents

定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度的方法 Download PDF

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CN110006939B CN201910294888.7A CN201910294888A CN110006939B CN 110006939 B CN110006939 B CN 110006939B CN 201910294888 A CN201910294888 A CN 201910294888A CN 110006939 B CN110006939 B CN 110006939B
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Abstract

定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度的方法，将岩心样品充分饱和模拟地层水；用Mn2+溶液驱替岩心样品中的模拟地层水；向岩心注入原油，直到含油量达到100％为止进行核磁共振T2谱测试；将岩心样品在不同的驱替速度下用Mn2+溶液进行单一驱替实验，直到岩心出口产液含水量达到100％为止，进行核磁共振T2谱测试；将单一驱替实验的岩心样品处理后再自发渗吸+驱替实验及单一驱替实验，结束后的剩余油分布T2谱与原始油分布T2谱进行对比，通过计算驱油效率差值，实现对自发渗吸作用在最佳驱替速度下对整体驱油效率贡献程度的定量评价，本发明应用核磁共振技术，提高了室内物理模拟实验的计算精度，还揭示多孔介质中的自发渗吸规律和微观驱油机理。

Description

定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度的方法
技术领域
本发明涉及油气开发实验技术领域，特别涉及一种定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度的方法。
背景技术
自发渗吸驱油作用是多孔介质在毛细管力驱动下自发地吸入水并置换驱替原油的过程。由于低渗储层的孔喉细小，其尺度处于微米级甚至纳米级，毛细管力引起的自发渗吸驱油现象非常明显，对油藏水驱最终采收率产生了积极的影响。为最大限度发挥自发渗吸驱油效率，合理利用自发渗吸作用，定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度就显得尤为重要，评价结果对优化油藏水驱注入参数，提高水驱采收率具有重要参考价值。现有研究中，专利CN201810256505公布了一种岩心的自发渗吸测试方法及其装置；CN201720596186公布了一种岩心自发渗吸的测量装置；CN205352906U公布了一种用于评价岩屑基质自发渗吸能力的测试装置；CN201720138982公布了一种室内模拟致密油储层压裂后渗吸过程的实验装置；CN105547958B公布了一种用于页岩的自发渗吸测量方法；CN201711239406公布了一种致密岩心渗吸实验装置及渗吸量测试方法；CN107607458A公布了一种自发渗吸测试装置及其测试方法；CN106644877B公布了一种低渗透岩心时域动态CT扫描渗吸实验装置及实验方法；CN104806214B公布了一种适用于低渗油藏的渗吸采油方法及实验室模拟方法；CN104655808A公布了一种低渗裂缝性油藏渗吸采油实验方法；CN103510933B公布了一种渗吸剂渗吸采油效果的定量评价方法。2007年第28卷第2期，石油学报，李士奎等人通过低渗透亲水岩心自发渗吸实验，探讨了低渗透油藏不同界面张力体系的渗吸驱油过程；2011年第18卷第5期，油气地质与采收率，李爱芬等人采用天然低渗岩心，通过在地层水和表面活性剂溶液中的自发渗吸实验，研究了润湿性、温度、粘度、界面张力等因素对渗吸的影响规律；2013年第62卷第1期，物理学报，蔡建超等人基于基质孔隙结构的分形特征，引入分形几何对裂缝性双重介质渗吸机理的判据进行了改进,建立了渗吸机理的分形判据模型，并进一步推导了结构常数的解析表达式；2015年第22卷第5期，特种油气藏，蒙冕模等人运用低磁场核磁共振技术，研究压裂液在页岩自发渗吸过程中的分布特征；2017年第24卷第3期，油气地质与采收率，吴润桐等人选取致密储层岩心，通过进行不同条件下的渗吸实验，提出渗吸是从岩心表层开始逐层向岩心内部进行的理论；2018年第42卷第4期，中国石油大学学报(自然科学版)，李爱芬等人，基于改进的LW渗吸模型结合分形理论，建立自发渗吸模型，分析计算了自发渗吸体积随界面张力的变化规律；2018年第3卷第3期，程志林等人基于NMR技术研究了致密砂岩油水及气水系统自发渗吸特征及规律，通过T2谱反映了岩石孔隙空间内油水、气水运移特征以及不同边界条件对渗吸采收率的影响。
目前，关于自发渗吸作用的相关研究，主要涉及到岩心自发渗吸实验的装置设计，室内实验测试方法研究，以及自发渗吸的作用机理及影响因素分析；研究程度仅停留在宏观的方法及机理研究，并未从微观角度探究自发渗吸作用在岩心孔喉中的驱油规律；同时，也不清楚在油藏水驱过程中，自发渗吸驱油作用对整体水驱油效率及采收率的贡献程度。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度的方法，基于室内物理模拟实验，以核磁共振测试结果为依据，在确定最佳驱替速度的基础上，通过对比最佳驱替速度下同一块岩心样品在自发渗吸-驱替实验和单一驱替实验后的剩余油分布特征，精确计算核磁共振T2谱图面积差值，充分考虑自发渗吸作用和驱替作用的同步贡献特征，实现对自发渗吸作用在整体驱油效率中贡献程度的定量评价。
为了达到上述目的，本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度的方法，包括下述步骤：
步骤一、从全直径岩心上钻取直径25mm，长50mm的岩心柱，进行洗油、烘干操作；
步骤二、按照取心层位原始地层水组分，配制实验用模拟地层水，然后将岩心样品充分饱和模拟地层水；
步骤三、配置浓度为25000mg/L的Mn2+溶液，以恒定流量驱替岩心样品中的模拟地层水，以消除地层水中的H+信号；
步骤四、配制实验用模拟原油，以恒定速度向岩心注入原油，直到岩心出口产液含油量达到100％为止，以建立地层原始油水分布，饱和原油结束时进行核磁共振T2谱测试；
步骤五、将岩心样品在不同的驱替速度下，采用浓度为25000mg/L的Mn2+溶液进行单一驱替实验，直到岩心出口产液含水量达到100％为止，进行核磁共振T2谱测试，定量计算不同驱替速度下的驱替效率，确定最佳驱替速度；
步骤六、将单一驱替实验的岩心样品进行洗油、烘干，重复步骤二到步骤四，然后将其置于装有浓度为25000mg/L的Mn2+溶液的渗吸瓶中，进行自发渗吸过程，当岩心表面无原油渗出时，进行核磁共振T2谱测试，连续2次测试T2谱幅度差小于3％，停止自发渗吸实验；
步骤七、以步骤五确定的最佳驱替速度，采用浓度为25000mg/L的Mn2+溶液对岩心样品进行驱替，直到岩心出口产液含水量达到100％为止，进行核磁共振T2谱测试；
步骤八、将自发渗吸+驱替实验及单一驱替实验结束后的剩余油分布T2谱与原始油分布T2谱进行对比，通过计算驱油效率差值，实现对自发渗吸作用在最佳驱替速度下对整体驱油效率贡献程度的定量评价，具体计算公式如下：
Figure BDA0002026165120000041
式中：R为自发渗吸作用的贡献程度，％；S0为原始油分布T2谱与X轴所包围的面积；S1为单一驱替结束时T2谱与X轴所包围的面积；S2为自发渗吸+驱替结束时剩余油分布T2谱与X轴所包围的面积。
步骤二中的恒定流量为0.2mL/min。
步骤四中的恒定速度为0.1mL/min。
步骤五中的不同的驱替速度分别为：0.1mL/min、0.3mL/min、0.5mL/min、0.7mL/min、0.9mL/min、1.2mL/min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)基于先进的实验方法和测试手段，创新性地提出了自发渗吸作用对整体驱油效率贡献程度的概念，并定量计算了在最佳驱油速度下，自发渗吸作用对整体驱油效率的贡献值。
(2)应用核磁共振技术，提高了室内物理模拟实验的计算精度，避免了传统实验方法带来的误差。
(3)在定量计算自发渗吸作用贡献程度的同时，还可从微观角度揭示多孔介质中的自发渗吸规律，明确自发渗吸作用的微观驱油机理。
附图说明
图1为实施例1驱油效率与驱替速度关系曲线。
图2为实施例1自发渗吸贡献程度计算曲线。
图3为实施例2驱油效率与驱替速度关系曲线。
图4为实施例2自发渗吸贡献程度计算曲线。
具体实施方式
下面选取某油田样品结合附图对本发明做详细叙述。
实施例一
一种定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度的方法，包括以下步骤：
步骤一、从全直径岩心上钻取直径25mm，长50mm的岩心柱，进行洗油、烘干操作；
步骤二、参照取心层位原始地层水组分，配制实验用模拟地层水，矿化度为15000mg/L，然后将岩心样品充分饱和模拟地层水；
步骤三、配置浓度为25000mg/L的Mn2+溶液，以0.2mL/min驱替岩心样品中的模拟地层水，注入量为3-4PV，以消除地层水中的H+信号；下述步骤中的Mn2+溶液均为浓度为25000mg/L的Mn2+溶液；
步骤四、配制实验用模拟原油，以0.1mL/min恒定速度向岩心注入原油，直到岩心出口产液含油量达到100％为止，以建立地层原始油水分布，饱和原油结束时进行核磁共振T2谱测试；
步骤五、将岩心样品在0.1mL/min、0.3mL/min、0.5mL/min、0.7mL/min、0.9mL/min、1.2mL/min的驱替速度下进行单一驱替实验(采用Mn2+溶液)，直到岩心出口产液含水量达到100％为止，进行核磁共振T2谱测试，测试结果如图1所示，根据驱替效率确定最佳驱替速度为0.5mL/min；
步骤六、将单一驱替实验的岩心样品进行洗油、烘干，进行自发渗吸-驱替实验，通过重复步骤二到步骤四，然后将其置于装有Mn2+溶液的渗吸瓶中，进行自发渗吸过程，当岩心表面无原油渗出时，进行核磁共振T2谱测试，连续2次测试T2谱幅度差小于3％，停止自发渗吸实验；
步骤七、以步骤五确定的最佳驱替速度0.5mL/min对岩心样品进行驱替(采用Mn2+溶液)，直到岩心出口产液含水量达到100％为止，进行核磁共振T2谱测试；
步骤八、如图2所示，将自发渗吸+驱替实验及单一驱替实验结束后的剩余油分布T2谱与原始油分布T2谱进行对比，计算得到原始油分布T2谱与X轴所包围的面积S0为2883.99，单一驱替结束时T2谱与X轴所包围的面积S1为2475.52，自发渗吸+驱替结束时剩余油分布T2谱与X轴所包围的面积S2为1316.16，因此通过计算可得，在最佳驱替速度下，自发渗吸作用对整体驱油效率贡献程度为40.20％。
实施例二
一种定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度的方法，包括以下步骤：
步骤一、从全直径岩心上钻取直径25mm，长50mm的岩心柱，进行洗油、烘干操作；
步骤二、参照取心层位原始地层水组分，配制实验用模拟地层水，矿化度为15000mg/L，然后将岩心样品充分饱和模拟地层水；
步骤三、配置浓度为25000mg/L的Mn2+溶液，以0.2mL/min驱替岩心样品中的模拟地层水，注入量为3-4PV，以消除地层水中的H+信号；下述步骤中的Mn2+溶液均为浓度为25000mg/L的Mn2+溶液；
步骤四、配制实验用模拟原油，以0.1mL/min为岩心样品饱和模拟油，直到岩心出口产液含油量达到100％为止，以建立地层原始油水分布，饱和原油结束时进行核磁共振T2谱测试；
步骤五、将岩心样品在0.1mL/min、0.3mL/min、0.5mL/min、0.7mL/min、0.9mL/min、1.2mL/min的驱替速度下进行单一驱替实验(采用Mn2+溶液)，直到岩心出口产液含水量达到100％为止，进行核磁共振T2谱测试，测试结果如图1所示，根据驱替效率确定最佳驱替速度为0.3mL/min；
步骤六、将单一驱替实验的岩心样品进行洗油、烘干，进行自发渗吸-驱替实验，通过重复步骤二到步骤四，然后将其置于装有Mn2+溶液的渗吸瓶中，进行自发渗吸过程，当岩心表面无原油渗出时，进行核磁共振T2谱测试，连续2次测试T2谱幅度差小于3％，停止自发渗吸实验；
步骤七、以步骤五确定的最佳驱替速度0.3mL/min对岩心样品进行驱替(采用Mn2+溶液)，直到岩心出口产液含水量达到100％为止，进行核磁共振T2谱测试；
步骤八、如图2所示，将自发渗吸+驱替实验及单一驱替实验结束后的剩余油分布T2谱与原始油分布T2谱进行对比，计算得到原始油分布T2谱与X轴所包围的面积S0为3433.96，单一驱替结束时T2谱与X轴所包围的面积S1为2801.67，自发渗吸+驱替结束时剩余油分布T2谱与X轴所包围的面积S2为2295.65，因此通过计算可得，在最佳驱替速度下，自发渗吸作用对整体驱油效率贡献程度为14.73％。
实验方法的原理说明
自发渗吸作用在低渗储层的微米、纳米级尺度多孔介质中发挥了置换驱替原油的重要作用，在水驱过程中，自发渗吸驱油作用与水驱作用同时进行，定量评价自发渗吸作用对驱油效率的最大贡献程度，可合理利用自发渗吸作用，进一步提高原油采收率。但是，现有的研究手段仅能从宏观角度对自发渗吸驱油效率进行单一评价，为了实现对自发渗吸驱油效率在水驱过程中的动态评价，本发明提出了在最优驱替速度下，自发渗吸作用对驱油效率贡献程度的定量评价方法。该方法利用Mn2+溶液屏蔽模拟地层水中的H+信号，核磁共振得到的T2谱信号为岩心样品中原油信号，该T2谱与X轴的下覆面积可代表岩心中的原油分布量的计算原理；在对岩心样品以不同驱替速度进行单一驱替实验后，确定出最佳驱替速度；然后通过进行充分的自发渗吸驱油和最佳驱替速度水驱，对比自发渗吸-驱替实验与单一驱替实验的剩余油分布量，其差值即为自发渗吸作用的驱油量，该值与原始油量的比值即为自发渗吸作用对整体驱油效率贡献值。利用以上原理，可定量评价自发渗吸作用对水驱效率贡献程度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (4)

1.定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度的方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一、从全直径岩心上钻取直径25mm，长50mm的岩心柱，进行洗油、烘干操作；
步骤二、按照取心层位原始地层水组分，配制实验用模拟地层水，然后将岩心样品充分饱和模拟地层水；
步骤三、配置浓度为25000mg/L的Mn2+溶液，以恒定流量驱替岩心样品中的模拟地层水，以消除地层水中的H+信号；
步骤四、配制实验用模拟原油，以恒定速度向岩心注入原油，直到岩心出口产液含油量达到100％为止，以建立地层原始油水分布，饱和原油结束时进行核磁共振T2谱测试；
步骤五、将岩心样品在不同的驱替速度下，采用浓度为25000mg/L的Mn2+溶液进行单一驱替实验，直到岩心出口产液含水量达到100％为止，进行核磁共振T2谱测试，定量计算不同驱替速度下的驱替效率，确定最佳驱替速度；
步骤六、将单一驱替实验的岩心样品进行洗油、烘干，重复步骤二到步骤四，然后将其置于装有浓度为25000mg/L的Mn2+溶液的渗吸瓶中，进行自发渗吸过程，当岩心表面无原油渗出时，进行核磁共振T2谱测试，连续2次测试T2谱幅度差小于3％，停止自发渗吸实验；
步骤七、以步骤五确定的最佳驱替速度，采用浓度为25000mg/L的Mn2+溶液对岩心样品进行驱替，直到岩心出口产液含水量达到100％为止，进行核磁共振T2谱测试；
步骤八、将自发渗吸+驱替实验及单一驱替实验结束后的剩余油分布T2谱与原始油分布T2谱进行对比，通过计算驱油效率差值，实现对自发渗吸作用在最佳驱替速度下对整体驱油效率贡献程度的定量评价，具体计算公式如下：
Figure FDA0002026165110000021
式中：R为自发渗吸作用的贡献程度，％；S0为原始油分布T2谱与X轴所包围的面积；S1为单一驱替结束时T2谱与X轴所包围的面积；S2为自发渗吸+驱替结束时剩余油分布T2谱与X轴所包围的面积。
2.根据权利要求1所述的定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度的方法，其特征在于，步骤二中的恒定流量为0.2mL/min。
3.根据权利要求1所述的定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度的方法，其特征在于，步骤四中的恒定速度为0.1mL/min。
4.根据权利要求1所述的定量评价自发渗吸作用对驱油效率最大贡献程度的方法，其特征在于，步骤五中的不同的驱替速度分别为：0.1mL/min、0.3mL/min、0.5mL/min、0.7mL/min、0.9mL/min、1.2mL/min。
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