CN102322247A - 一种评价高温高压下岩石润湿相驱替能力的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种评价高温高压下岩石润湿相驱替能力的装置及方法，该装置主要由驱替装置、恒温箱及压力泵组成，所述驱替装置位于温控箱内，所述驱替装置由岩心室、锥形通道及测量部组成，所述岩心室为一钢筒，所述岩心置于钢筒内，所述岩心室底部有带阀门的进液口，该进液口与恒温箱外的压力泵相连接，所述测量部由带刻度厚壁玻璃管和位于玻璃管外的带孔钢套组成，所述岩心室、测量部通过锥形通道相连接。本发明原理可靠，操作简便，实用性强，既能模拟地下高温高压的真实油藏环境，又实现了让油快速脱离岩心表面并可准确读取出油量，为高温高压环境下润湿相的驱替效率提供了有效的评价手段，为指导现场设计出合理的注采方案提供了可靠的依据。

Description

一种评价高温高压下岩石润湿相驱替能力的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种石油工业领域，在油气田开发过程中对高温高压环境下岩心润湿相驱替非润湿相能力进行评价的实验装置及方法。

背景技术

润湿相驱替非润湿相描述了裂缝与基质间的传质现象，润湿相作为一种驱替动力，是注水开发过程中的主要驱油机理，润湿相的驱替能力在低渗透致密裂缝性油藏(水为润湿相，油为非润湿相)开发中决定着原油的产量。而实际油田注水开发过程中，没有办法知道到底怎样的注水量和注水速度能实现最高效的油气开采。因此，分析评价润湿相驱替能力的室内实验对于指导矿场设计合理的注水开发方案和提高最终采收率具有重要的意义。

目前行业内主要通过常温常压下，将饱油的岩心置入装有注入水的装置中，通过监测水驱替出的油量来计算驱替效率，这种实验方法存在明显的缺陷：

(1)现有评价润湿相驱替能力的实验方法主要针对常温常压环境，没有考虑温度和压力效应对润湿相驱替效率的影响，即不能模拟地下真实油藏环境。

(2)现有实验装置为了满足可视化要求，装置材料均采用玻璃，但是玻璃材质不能承受过大的压力。

(3)传统实验时间太长，因为析出的油附着在岩心表面难以脱离，只能通过震动装置来实现脱油，这必然引起实验误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种评价高温高压下岩石润湿相驱替能力的装置，该装置既能模拟地下高温高压的真实油藏环境，又能让油快速脱离岩心表面，保证实验数据准确可靠，为高温高压条件下岩石润湿相驱替能力提供了有效的评价手段。

本发明的另一目的在于提供利用该装置评价高温高压下岩石润湿相驱替能力的方法，该方法原理可靠，操作简便，实用性强，有广阔的市场应用前景。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

一种评价高温高压下岩石润湿相驱替能力的装置，主要由驱替装置、恒温箱及压力泵组成，所述驱替装置位于恒温箱内，该驱替装置由三部分构成：下面为放置岩心的岩心室，上面为测量部，中间为一锥形通道。岩心室是由不锈钢制成的钢筒，所述岩心置于钢筒内，岩心与钢筒之间的空间用于模拟地层中相对于基质的裂缝；岩心室底部有一个带阀门的进液口，该进液口与恒温箱外的压力泵相连接，通过外部压力泵往上述的模拟裂缝中注水实现加压，在实验结束后通过该压力泵进行卸压，卸压给了岩心室一个压力激动过程，在此作用下附着在岩心表面的油会快速脱离岩心表面，经过锥形通道进入测量部；测量部由一个带刻度的厚壁玻璃管构成，厚壁玻璃管外面有钢套支撑，该钢套带孔，一方面可以固定、加固玻璃管，提高玻璃管承压能力，另一方面提供了一个读值的可视化窗口；在岩心室和测量部的中间为一钢制锥形通道，其作用一方面是让驱替出的油能方便快速地进入测量部，另一方面实现上下两部分的连接并便于整个装置的拆卸。压力泵带有压力表可对整个实验过程中岩心室内部压力进行实时监控。恒温箱能实现温度控制，通过管线来连接位于恒温箱内的驱替装置与压力泵。

润湿相的驱替能力受多种因素的影响，要研究这些影响因素的权重，首先要能在高温高压的地层环境下进行实验研究，本发明提供的装置既能实现真实油藏环境的模拟，还能监测压力和温度效应对润湿相驱替能力的影响。实验用岩心在实验前先要进行洗盐、洗油、烘干等预处理，将预处理的岩心进行饱油，饱油后将岩心放入所述驱替装置岩心室中心位置，将驱替装置放于恒温箱中实现温控，利用压力泵往岩心室内注水，实现加压和压力控制。由于润湿相的动力作用水将驱替出岩心内部的油，当油被置换出进入“裂缝”后，由于水与油的密度差，在重力作用和卸压产生的压力激动过程作用下油将快速上浮到驱替装置测量部的玻璃管内，实现出油量的读取。通过外部压力泵可以调整压力大小和加压周期，通过恒温箱可以调整实验温度。记录不同状态下的出油体积，由公式(1)(2)可计算得到驱替采油效率：

$\mathrm{\η}=\frac{V_2}{V_1}---\left(1\right)$

$V_1=\frac{M_2-M_1}{\mathrm{\ρ}}---\left(2\right)$

η-采收率(％)

M₁，M₂-岩心饱油前后的质量(g)

V₁，V₂-岩心完全饱油体积和岩心出油体积(cm³)

ρ-实验用油的密度(g/cm³)

式中的M₁，M₂由精密电子天平称重得到，V₁是通过计算得到的间接量，V₂通过驱替装置读数得到，ρ为常数。

在上述实验装置与方法的支撑下，即可实现高温高压条件下润湿相驱替能力的评价。

一种评价高温高压下岩石润湿相驱替能力的方法，依次包括以下步骤：

(1)将岩心进行饱油，并将岩心饱油前后进行称重，得到M₁，M₂，利用下式计算出V₁：

$V_1=\frac{M_2-M_1}{\mathrm{\ρ}};$

(2)将饱油后的岩心放入驱替装置岩心室的中心位置，将驱替装置放于恒温箱中，调节至所需温度，同时将注入水通过压力泵注入岩心室，使岩心完全被注入水浸泡；

(3)继续注水使压力升至实验设计所需压力，开始驱替实验；

(4)通过驱替装置测量部的带刻度厚壁玻璃管读取出油量V₂，利用下式计算润湿相的驱替效率η：

$\mathrm{\η}=\frac{V_2}{V_1};$

(5)重复步骤(2)、(3)、(4)，直至驱替结束，从而实现不同压力温度下润湿相驱替能力的评价。

在开始驱替试验时，首先进行装置检测，利用压力泵对驱替装置注水憋压，过几分钟若压力下降说明装置没有密闭，检查是否有漏水，若压力恒定说明装置良好。

为了让油快速脱离岩心表面，在岩心室和锥形通道内表面涂抹一层润湿反转剂，使钢筒内表面亲水，避免析出的油附着在其表面而不能全部进入测量部。

为了进一步保证实验数据准确可靠，岩心饱油前还应将岩心进行洗盐、洗油、烘干等预处理。

与现有技术相比，本发明提供的测量方法及装置原理可靠，结构简单，可操作性强，其有益效果在于：

(1)能模拟地下高温高压的真实油藏环境，保证实验条件的真实可靠；

(2)能方便的调节实验温度及压力，监测温度及压力变化对润湿相驱替能力的影响；

(3)传统实验后析出的油会附着在岩心表面影响出油量的读值，本发明实现了让油快速脱离岩心表面并可准确读取出油量。

因此本发明为评价高温高压真实油藏环境下润湿相的驱替效率提供了有效的评价手段，为指导现场设计出合理的注采方案提供了可靠的依据。

附图说明

图1是传统驱替测量装置的结构示意图。

图2是本发明评价高温高压下岩石润湿相驱替能力的装置的结构示意图。

图3是图2中驱替装置的结构示意图。

图中：1玻璃罩；2玻璃水槽；3岩心；4压力泵；5连接管线；6驱替装置；7恒温箱；8阀门；9岩心室；10注入水；11锥形通道；12带刻度厚壁玻璃管；13带孔钢套。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

见图1。图1是传统驱替测量装置，在玻璃水槽2中盛放模拟注入水；将岩心3放入水槽中央位置，使岩心处在模拟注入水环境中被水完全浸泡；将玻璃罩1放进水槽将岩心包围，然后开始水驱油实验，析出的油在重力作用下会自动进入玻璃罩的上部，以此记录出油量。

见图2、图3。

一种评价高温高压下岩石润湿相驱替能力的装置，主要由驱替装置6、恒温箱7及压力泵4组成，所述驱替装置位于温控箱内，所述驱替装置由放置岩心3的岩心室9、锥形通道11及测量部组成，所述岩心室为一钢筒，所述岩心置于钢筒内，岩心与钢筒之间的空间用于模拟地层裂缝，所述岩心室底部有带阀门8的进液口，该进液口与恒温箱外的压力泵4通过连接管线5相连接，所述测量部由一个带刻度厚壁玻璃管12和位于玻璃管外的带孔钢套13组成，所述岩心室9、测量部通过锥形通道11相连接。

开始试验前，首先需检查驱替装置(见图3)是否密闭，通过进液阀门8对岩心室进行注水憋压到1MPa，2分钟后看压力泵上压力表的示值不变说明密闭性良好，反之则重新检查测试直至压力不再下降；在岩心室和锥形通道内表面涂抹一层润湿反转剂，使钢筒内表面亲水，避免析出的油附着在其表面而不能全部进入测量部；将试验用长50mm直径为25mm的标准岩心进行洗盐、洗油、烘干、称重和饱油预处理；将预处理后的岩心用干净毛巾擦拭其表面油后进行称重，称重后放进经检查密闭性完好的驱替装置岩心室9中央位置并拧紧装置；将调试好的驱替装置放入温度设置为60°的恒温箱中，通过外部的压力泵4往岩心室中岩心与钢筒之间的中空部分中注入模拟注入水10，使岩心完全浸泡在注入水中；继续通过压力泵注水将压力升至实验所需(1MPa，2MPa，3MPa，5MPa)，开始驱替实验；加压5小时后，利用与岩心室连接的阀门进行压力释放，油在此过程中自发的就进入了测量部可视化部分，当压力降为常压后让装置静止1小时，通过驱替装置上部可视带刻度厚壁玻璃管读取出油量，以此即可计算驱替效率，实现润湿相驱替能力的评价。

Claims (2)

1.一种评价高温高压下岩石润湿相驱替能力的装置，主要由驱替装置(6)、恒温箱(7)及压力泵(4)组成，其特征在于，所述驱替装置位于温控箱内，所述驱替装置由岩心室(9)、锥形通道(11)及测量部组成，所述岩心室为一钢筒，所述岩心(3)置于钢筒内，岩心与钢筒之间的空间用于模拟地层裂缝，所述岩心室底部有带阀门(8)的进液口，该进液口与恒温箱外的压力泵(4)相连接，所述测量部由一个带刻度厚壁玻璃管(12)和位于玻璃管外的带孔钢套(13)组成，所述岩心室(9)、测量部通过锥形通道(11)相连接。

2.利用权利要求1所述的装置评价高温高压下岩石润湿相驱替能力的方法，依次包括以下步骤：

(1)将岩心进行饱油，并将岩心饱油前后称重，利用下式计算出V₁：

$V_1=\frac{M_2-M_1}{\mathrm{\ρ}}$

其中M₁，M₂——岩心饱油前后的质量(g)，

ρ——实验用油的密度(g/cm³)；

(2)将饱油后的岩心放入驱替装置岩心室的中心位置，将驱替装置放于恒温箱中，调节至所需温度，同时将注入水通过压力泵注入岩心室，使岩心完全被注入水浸泡；

(3)继续注水使压力升至实验设计所需压力，开始驱替实验；

(4)通过驱替装置测量部的带刻度厚壁玻璃管读取出油量V₂(cm³)，利用下式计算润湿相的驱替效率η：

$\mathrm{\η}=\frac{V_2}{V_1};$

(5)重复步骤(2)、(3)、(4)，直至驱替结束，从而实现不同压力温度下润湿相驱替能力的评价。

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