CN102809522A - 一种双重介质岩心的加工方法与双重介质岩心的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双重介质岩心的加工方法，包括步骤如下：向圆柱状岩心中注入原油，对圆柱状岩心饱和原油，该步骤是模拟地层含油的情况；将饱和原油后的圆柱状岩心放入岩心放在夹持器a中，沿所述圆柱状岩心的径向方向对岩心夹持器a的外部施加压力，使所述圆柱状岩心沿轴向方向裂开，形成人工裂缝，即加工成双重介质岩心；所述的压力为饱和原油岩心的抗压强度。本发明利用同时含有裂缝和孔隙两种不同渗流介质的特殊油藏岩心模型，特别是用于模拟低渗透裂缝性油藏流体运动规律，解决目前不能有效模拟低渗透裂缝性油藏的缺点和不足。

Description

一种双重介质岩心的加工方法与双重介质岩心的应用

技术领域

本发明涉及一种双重介质岩心的加工方法与双重介质岩心的应用，属于石油开采模拟实验的技术领域。

背景技术

中国含油气盆地以陆相沉积为主，储层物性较差，因此发育了丰富的低渗透油气资源。随着对油气资源需求的不断增加，常规油田已进入高含水采油阶段，油田产油量低，因此复杂油藏类型开始得到研究与开发，如低渗透油田、稠油、油砂等。低渗透砂岩储层脆性大，岩石致密，它们在成岩作用和构造应力的作用下容易产生成岩裂缝和构造裂缝而成为裂缝性储集层，形成裂缝孔隙双重介质油藏。裂缝的存在和发育程度对油田的开发效果有双重作用：一方面，裂缝是油气在低渗透砂岩储层的有效储集空间和主要渗透通道，可改善油层的出油能力和吸水能力；另一方面，裂缝容易形成注入液的窜流通道，从而降低驱替液的波及系数，影响开发效果。因此，合理利用裂缝显得尤为重要。

目前对于含有裂缝或孔洞岩心获取的方法主要是通过钻井取心方式获得天然岩心，但是该方法具有费用极高、周期长、重复性差等缺点。第二种方法是通过岩心切割技术制作裂缝孔隙双重介质岩心，但是由于切割技术的限制，切割后的两个岩心端面不能有效闭合，会造成裂缝开度的不可控制，从而不能有效模拟实际油藏中的裂缝开度等相关性质。

《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》2008年10月刊，第27卷第5期公开了一篇由班凡生等人公开的《裂缝-孔隙型双重介质油藏流体窜流规律》，其与本发明的技术区别在于：（1）上述文献是通过数值计算和物理模拟的方法来研究油藏流体在裂缝-孔隙型双重介质中的流动规律，而本发明是通过人工造缝的方法来加工双重介质的岩心从而进行双重介质岩心的物理实验模拟；（2）上述文献所采用的裂缝-孔隙型双重介质岩心为泥岩，属于特低渗透岩心，而本发明的双重介质岩心加工技术主要是针对于具有裂缝的低渗透砂岩岩心。上述文献中技术不足在于：用数值方法模拟裂缝-孔隙型双重介质具有模型简化假设条件多、近似过程多等特点，理论模型与实际双重介质相差较大，而用本发明的双重介质岩心加工技术能很好的模拟油藏中的裂缝-孔隙型双重介质，而且能定量的计算人工裂缝的有效缝宽，模拟的油藏条件更为真实且准确可靠。

发明内容

针对以上的技术不足，本发明提供一种双重介质岩心的加工方法。

本发明还提供一种利用上述加工方法所制备双重介质岩心的应用。

术语解释

饱和流体处理：将实验流体在高压下压入岩心的孔隙中，使岩心的孔隙中全部饱和上实验流体。

本发明的技术方案如下：

一种双重介质岩心的加工方法，包括步骤如下：

（1）将圆柱状岩心进行烘干；

（2）向圆柱状岩心中注入原油，对圆柱状岩心饱和原油，该步骤是模拟地层含油的情况；

（3）将饱和原油后的圆柱状岩心放入岩心放在夹持器a中，沿所述圆柱状岩心的径向方向对岩心夹持器a的外部施加压力，使所述圆柱状岩心沿轴向方向裂开，形成人工裂缝，即加工成双重介质岩心；所述的压力为饱和原油岩心的抗压强度。

根据本发明优选的，步骤（1）中对圆柱状岩心进行烘干的温度范围：80-90℃。

一种测量上述加工方法所制备双重介质岩心有效缝宽的方法，包括步骤如下：

（1）将双重介质岩心放置在岩心驱替装置中的岩心夹持器b中，对所述岩心夹持器b上围压：4-6MPa；由于裂缝在饱和原油岩心中具有一定的储油空间，将双重介质岩心放在岩心夹持器b中，通过压力泵继续对所述岩心夹持器b上围压，以加载到模拟的油藏压力；

（2）向所述的岩心夹持器b入口注入原油，分别记录所述原油的流量q₀及岩心夹持器b出口和入口两端的压差p；根据公式③计算出双重介质岩心的有效渗透率k_e：

$k_e=\frac{q_o\mathrm{\μL}}{\mathrm{Ap}}$ ③

其中k_e为双重介质岩心的有效渗透率，×10^-3um²；q₀为原油的流量，cm3/s；μ为原油粘度，mP·s；L为双重介质岩心长度，cm；A为双重介质岩心有效横截面积cm²；p为岩心加持器b出口和入口两端的压差，10^-5MPa；

根据公式④计算出双重介质岩心上人工裂缝的有效渗透率k_f：

$k_f=\frac{k_e-k_m}{{\mathrm{\φ}}_f}$ ④

式中，k_m为造缝前圆柱状岩心基质的绝对渗透率，×10^-3um²；k_f为双重介质岩心上人工裂缝的有效渗透率，×10^-3um₂；φ_f为双重介质岩心上人工裂缝的孔隙度，0.01，（所述φ_f=0.01明确记载在期刊《Society of Petroleum Engineers》，名称为《Use of Experimental andSimulation Results for Estimating Critical and Optimum Water Injection Rates inNaturally Fractured Reservoirs》的文章中，作者分别为E.Putra,SPE,NMPRRC,Y.Fidra,SPE,Mobil Oil Indonesia(MOI),and D.S.Schechter,SPE,NMPRRC）

（3）根据公式⑤、⑥计算双重介质岩心有效缝宽w_f

k_e=k_m+φ_fk_f    ⑤

$w_f=\sqrt{\frac{{12k}_f}{{\mathrm{\φ}}_f}}$ ⑥。

采用上述公式①～⑥计算出双重介质岩心有效缝宽w_f的步骤如下：首先通过实验测出造缝前圆柱状岩心基质的绝对渗透率k_m,岩心饱和油后造缝，然后通过实验测量出造缝后圆柱状岩心的有效渗透率k_e；通过公式④计算出人工裂缝的有效渗透率k_f；并将k_f和φ_f同时代入公式⑥中，就可以计算出双重介质岩心有效缝宽w_f。

根据本发明优选的，所述步骤（1）中所述的岩心驱替装置，其包括依次连通的平流泵、中间容器、岩心夹持器b、回压阀和产出液收集装置，所述的岩心夹持器、回压阀和产出液收集装置安装在恒温箱中，在所述岩心夹持器b上安装有压力泵，在所述岩心夹持器b进液口和出液口之间安装有压力传感器。

根据本发明优选的，所述步骤（1）中所述的压力泵为手摇泵。本发明通过采用手摇泵对所述岩心夹持器b上围压。

本发明的优点在于：

本发明提供一种制作裂缝孔隙双重介质岩心的方法和实验方法，其利用同时含有裂缝和孔隙两种不同渗流介质的特殊油藏岩心模型，特别是用于模拟低渗透裂缝性油藏流体运动规律，解决目前不能有效模拟低渗透裂缝性油藏的缺点和不足。

附图说明

图1是利用岩心夹持器a加工双重介质岩心的方法示意图；

图2测量双重介质岩心有效缝宽的方法示意图；

在图1-2中，11－工作台，12－下模，13－岩心夹持器a，用于放置圆柱状岩心，14－上模，15－滑块，16－压力表，17－压力机。

1－平流泵，用于控制流体流动速度；2－中间容器，盛放地层水和原油；3－岩心夹持器b，标准岩心特定夹持装置；4－压力传感器，用于采集实验过程中岩心夹持器b入口与出口压力；5－回压阀，用于控制岩心出口压力；6－产出液收集装置，用于收集产出的油气；7－恒温箱，用于控制实验温度；8－手摇泵，加载围压。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

实施例1、

如图1所示。

一种双重介质岩心的加工方法，包括步骤如下：

（1）将圆柱状岩心进行烘干，对圆柱状岩心进行烘干的温度范围：80-90℃；

（2）向圆柱状岩心中注入原油，对圆柱状岩心饱和原油，该步骤是模拟地层含油的情况；

（3）将饱和原油后的圆柱状岩心放入岩心放在夹持器a中，沿所述圆柱状岩心的径向方向对岩心夹持器a的外部施加压力，使所述圆柱状岩心沿轴向方向裂开，形成人工裂缝，即加工成双重介质岩心；所述的压力为饱和原油岩心的抗压强度。

将所述的圆柱状岩心装入所述的岩心夹持器13中，放在工作台上，利用上模14和下模12对岩心夹持器13施压，结合压力表16和压力机17对所述岩心夹持器13进行精确施压。

实施例2、

如实施例1所述的一种双重介质岩心的加工方法，其区别在于，步骤（1）中对圆柱状岩心进行烘干的温度为：90℃。

实施例3、

利用以下方法测量实施例1所加工出的双重介质岩心的有效缝宽：

（1）将双重介质岩心放置在岩心驱替装置中的岩心夹持器3中，对所述岩心夹持器3上围压：4-6MPa；由于裂缝在饱和原油岩心中具有一定的储油空间，将双重介质岩心放在岩心夹持器3中，通过手摇泵8继续对所述岩心夹持器3上围压，以加载到模拟的油藏压力；

所述的岩心驱替装置，其包括依次连通的平流泵1、中间容器2、岩心夹持器3、回压阀5和产出液收集装置6，所述的岩心夹持器3、回压阀5和产出液收集装置6安装在恒温箱7中，在所述岩心夹持器3上安装有手摇泵8，在所述岩心夹持器3进液口和出液口之间安装有压力传感器4；

（2）向所述的岩心夹持器3入口注入原油，分别记录所述原油的流量q₀及岩心夹持器3出口和入口两端的压差p；根据公式③计算出双重介质岩心的有效渗透率k_e：

$k_e=\frac{q_o\mathrm{\μL}}{\mathrm{Ap}}$ ③

其中k_e为双重介质岩心的有效渗透率，×10^-3um²；q₀为原油的流量，cm3/s；μ为原油粘度，mP·s；L为双重介质岩心长度，cm；A为双重介质岩心有效横截面积cm²；p为岩心加持器b出口和入口两端的压差，10^-5MPa。

根据公式④计算出双重介质岩心上人工裂缝的有效渗透率k_f：

$k_f=\frac{k_e-k_m}{{\mathrm{\φ}}_f}$ ④

式中，k_m为造缝前圆柱状岩心基质的绝对渗透率，×10^-3um²；k_f为双重介质岩心上人工裂缝的有效渗透率，×10^-3um²；φ_f为裂缝的孔隙度，0.01；

（3）根据公式⑤、⑥计算双重介质岩心有效缝宽w_f

k_e=k_m+φ_fk_f    ⑤

$w_f=\sqrt{\frac{{12k}_f}{{\mathrm{\φ}}_f}}$ ⑥。

Claims (5)

1.一种双重介质岩心的加工方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：

（1）将圆柱状岩心进行烘干；

（2）向圆柱状岩心中注入原油，对圆柱状岩心饱和原油，该步骤是模拟地层含油的情况；

（3）将饱和原油后的圆柱状岩心放入岩心放在夹持器a中，沿所述圆柱状岩心的径向方向对岩心夹持器a的外部施加压力，使所述圆柱状岩心沿轴向方向裂开，形成人工裂缝，即加工成双重介质岩心；所述的压力为饱和原油岩心的抗压强度。

2.根据权利要求1所述的一种双重介质岩心的加工方法，其特征在于，步骤（1）中对圆柱状岩心进行烘干的温度范围：80-90℃。

3.一种测量如权利要求1所述加工方法所制备双重介质岩心有效缝宽的方法，其特征在于，其包括步骤如下：

（1）将双重介质岩心放置在岩心驱替装置中的岩心夹持器b中，对所述岩心夹持器b上围压：4-6MPa；由于裂缝在饱和原油岩心中具有一定的储油空间，将双重介质岩心放在岩心夹持器b中，通过压力泵继续对所述岩心夹持器b上围压，以加载到模拟的油藏压力；

（2）向所述的岩心夹持器b入口注入原油，分别记录所述原油的流量q₀及岩心夹持器b出口和入口两端的压差p；根据公式③计算出双重介质岩心的有效渗透率k_e：

$k_e=\frac{q_o\mathrm{\μL}}{\mathrm{Ap}}$ ③

其中k_e为双重介质岩心的有效渗透率，×10^-3um²；q₀为原油的流量，cm3/s；μ为原油粘度，mP·s；L为双重介质岩心长度，cm；A为双重介质岩心有效横截面积cm²；p为岩心加持器b出口和入口两端的压差，10^-5MPa；

根据公式④计算出双重介质岩心上人工裂缝的有效渗透率k_f：

$k_f=\frac{k_e-k_m}{{\mathrm{\φ}}_f}$ ④

式中，k_m为造缝前圆柱状岩心基质的绝对渗透率，×10^-3um²；k_f为双重介质岩心上人工裂缝的有效渗透率，×10^-3um²；φ_f为双重介质岩心上人工裂缝的孔隙度，0.01；

（3）根据公式⑤、⑥计算双重介质岩心有效缝宽w_f

k_e=k_m+φ_fk_f    ⑤

$w_f=\sqrt{\frac{{12k}_f}{{\mathrm{\φ}}_f}}$ ⑥。

4.根据权利要求3所述测量双重介质岩心有效缝宽的方法，其特征在于，所述步骤（1）中所述的岩心驱替装置，其包括依次连通的平流泵、中间容器、岩心夹持器b、回压阀和产出液收集装置，所述的岩心夹持器、回压阀和产出液收集装置安装在恒温箱中，在所述岩心夹持器b上安装有压力泵，在所述岩心夹持器b进液口和出液口之间安装有压力传感器。

5.根据权利要求3所述测量双重介质岩心有效缝宽的方法，其特征在于，所述步骤（1）中所述的压力泵为手摇泵。

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