CN104121017B - 一种三维模拟油藏剩余油饱和度测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维模拟油藏剩余油饱和度测量方法及装置，其中三维模拟油藏剩余油饱和度测量装置，包括恒温箱、干馏桶、集液管，所述干馏桶纵向立于恒温箱内并至少设置一个，所述干馏桶的底部连接至恒温箱外侧的集液管上，所述恒温箱内的干馏桶周围设置有加热炉。所述恒温箱内部还设置有温度传感器，所述温度传感器通过设置在恒温箱外壁的接线端子排连接至恒温箱外部的温控仪。采用三维模拟测量装置及方法，可以开展驱替后模拟油藏的剩余油在模型内的分布情况进行分析，确定不同位置的剩余油饱和度含量，为分析实验效果、驱替规律等提供依据，也为该技术应用于不同区块的方案制定提供保障奠定基础。

Description

一种三维模拟油藏剩余油饱和度测量方法及装置

技术领域

本发明涉及石油热采工艺室内试验，具体地说是一种三维模拟油藏剩余油饱和度测量方法及装置。

背景技术

在利用实验室三维物理模拟装置开展水驱、化学驱、蒸汽吞吐、蒸汽驱等技术驱替实验后，需要对驱替后模拟油藏的剩余油在模型内的分布情况进行分析，确定不同位置的剩余油饱和度含量，为分析实验效果、驱替规律等提供依据，也为该技术应用于不同区块的方案制定提供保障奠定基础。现有技术中针对实验室对模拟油藏的含油饱和度的测量（监测）主要分两种。第一种是在模型本体上安装监测探头进行在线监测（主要应用于二维和管式模型）；第二种是采用CT扫描技术。对于第一种方法实时监测技术主要适用于常温常压下的管式或二维模型，不适用于高温高压下的三维模型。第二种方法适用面积于小于（1000×1000mm）平板模型，不适用于较大的模型，尤其是三维模型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维模拟油藏剩余油饱和度测量装置，它能够有效地解决上述现有技术中存在的问题。采用三维模拟测量装置及方法，可以开展驱替后模拟油藏的剩余油在模型内的分布情况进行分析，确定不同位置的剩余油饱和度含量，为分析实验效果、驱替规律等提供依据，也为该技术应用于不同区块的方案制定提供保障奠定基础。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，三维模拟油藏剩余油饱和度测量装置，包括恒温箱、干馏桶、集液管，所述干馏桶纵向立于恒温箱内并至少设置一个，所述干馏桶的底部连接至恒温箱外侧的集液管上，所述恒温箱内的干馏桶周围设置有加热炉。

所述恒温箱内部还设置有温度传感器，所述温度传感器通过设置在恒温箱外壁的接线端子排连接至恒温箱外部的温控仪。

所述干馏桶底部通过冷却管连接在集液管上，所述冷却管位于恒温箱外部，并且冷却管其中上端连接在恒温箱底面，下端通过密封塞密封连接在集液管上口。

所述冷却管整体纵向穿过冷却池，并在穿过连接处设置密封装置，所述冷却池上设置进水管和出水管。

所述恒温箱内还设置有用来稳定干馏桶的稳定板，所述稳定板周边固定在恒温箱内壁上。

为了达成上述另一目的，本发明采用了如下技术方案，利用三维模拟油藏剩余油饱和度测量装置进行饱和度测量的方法，其步骤包括：

1）、油砂取样的步骤，具体为对实验驱替后的三维模拟油藏再进行分层划分网格，然后取得油砂，装袋密封，做标记、备用；

2）、利用三维模拟油藏剩余油饱和度测量装置进行分点测量含油饱和度的步骤；

3）、含油饱和度场生成的步骤，具体为用上述步骤测得模拟油藏的各个含油饱和度值，再将模拟油藏其中一层单点含油饱和度值输入到含油饱和度场生成软件中，再选择色标和表示方法，形成模拟油藏的其中一层含油饱和度场图。

所述步骤2具体为：

1）准备工作：取一材质为钢质的纱网,将步骤1中其中一标记下的油砂取30～50克并用电子天平称其质量并记录，标记为m₁用纱网包好，将包有油砂的纱网装进干馏桶中，用带有密封功能的盖子密封，做好对应标识；

2）含油饱和度测量：

①检查三维模拟油藏剩余油饱和度测量装置是否正常，冷却系统是否正常；

②将干馏桶插入恒温箱，盖好恒温箱盖子；利用密封塞将集液管与冷却管连接，并在集液管上做好与干馏桶相对应的标识；打开冷却系统入水口和出水口，令冷却系统正常循环；

③干馏水：打开电源，通过温控仪设置初始温度100℃至150℃之间，加热炉启动加热功能；此时温度传感器实时监测恒温箱中的温度，将信号上传到温控仪中；当温度达到设置温度停止加热；加热一段时间后，集液管内出现冷凝水，开始记录水的体积，每隔20分钟记录一次，当观察连续三个记录数据不变，说明水已经出完，此时水的体积记录为V_水；

④干馏油：继续升温，持续升温当温度升到500℃～550℃之间停止升温；温度保持在500℃～550℃之间的时间为2-3个小时之间，待到不再有油干馏出记录下油水体积量V_油+水；

⑤待到设备冷却后，取出干馏桶，对干馏后的砂渣的质量称重记录为m_砂渣；

⑥数据处理：

根据：V_油+水=V_水+V_油；

得到：V_油=V_油+水－V_水；

在正常无损失的情况下，干馏前的油砂质量m₁等于干馏后砂渣质量m_砂渣、干馏出的油m_油、水的质量m_水之三者之和，但是实际上由于干馏过程中蒸发、结焦裂解等原因干馏出的油会损失一部分，所以通过实际油量与干馏出的油量之间的关系曲线对上述测得油的体积V_油进行修正得到V₀；

依据公式S₀=V₀/V；V=m_砂渣(1﹣Φ)/ρ_砂Φ；得到最终的油藏剩余油饱和度S₀；

其中，V₀为修正后的油的体积；V为油水孔隙体积；ρ_砂为砂的密度；Φ为油藏孔隙度。

所述油砂取样的步骤，对实验驱替后三维模拟油藏在纵向上分层，层数大于等于三层，在从最上层开始划分网格，将该层均匀的划分成6×6或7×7的区域，为了方便我们将这些不同区域称为取样点，于每一取样点中取出油砂，装入密封性能好的标记取样袋中密封，再在袋子上用坐标法做标记，每个取样点中都取的油样之后清除该层多余的油砂，依照上述方法对下一层油砂取样。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、含油饱和度场图从视觉上直观的体现了含油饱和度变化趋势，色彩鲜明、一目了然。

2、经过冷却的油水液体进入集液管中，集液管刻有体积刻度，从集液管上可以初步读出干馏出的油水总体积、水的体积，从而得到油的体积，该方法所得的油体积存在误差，需通过误差曲线对油的体积进行修正。

3、可以开展驱替后模拟油藏的剩余油在模型内的分布情况进行分析，确定不同位置的剩余油饱和度含量，为分析实验效果、驱替规律等提供依据，也为该技术应用于不同区块的方案制定提供保障奠定基础。

附图说明

图1为本发明的三维模拟油藏剩余油饱和度测量装置的结构示意图。

图中：1、恒温箱；2、加热炉；3、干馏桶；4、温度传感器；5、接线端子排；6、温控仪；7、冷却池；8、冷却管；9、密封塞；10、集液管；11、进水管；12、出水管。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

参照附图1，三维模拟油藏剩余油饱和度测量装置，包括恒温箱1、干馏桶3、集液管10，所述干馏桶纵向立于恒温箱内并至少设置一个，比如可以设置10个，所述干馏桶的底部连接至恒温箱外侧的集液管上，所述恒温箱内的干馏桶周围设置有加热炉2。所述恒温箱内部还设置有温度传感器4，所述温度传感器通过设置在恒温箱外壁的接线端子排5连接至恒温箱外部的温控仪6。恒温箱箱体采用1Cr18Ni9Ti材质壁内加保温层，具有良好的保温性能。该装置通过温控装置的控制，实现对取样油砂的加热。所述的温控装置包括温度传感器、温控仪，通过温度传感器测量恒温箱中的温度，上传至温控仪中，通过温控仪实现对恒温箱中的加热炉控制，达到控制恒温箱中的温度。所述干馏桶底部通过冷却管8连接在集液管上，所述冷却管位于恒温箱外部，并且冷却管其中上端连接在恒温箱底面，下端通过密封塞9密封连接在集液管上口。所述冷却管整体纵向穿过冷却池7，并在穿过连接处设置密封装置，所述冷却池上设置进水管11和出水管12。所述恒温箱内还设置有用来稳定干馏桶的稳定板，所述稳定板周边固定在恒温箱内壁上。三维模拟油藏剩余油饱和度测量装置通过加热、升温、控温，使在恒温箱内的取样油砂在不同温度段干馏出油水蒸汽，经冷凝后测定其油水体积，由公式S₀=V₀/V、V=m砂渣（1﹣Φ）/ρ砂Φ，计算该样品油砂的含油饱和度S₀。

利用三维模拟油藏剩余油饱和度测量装置进行饱和度测量的方法，其步骤包括：

实施例1：

1、油砂取样：根据实际需要对实验驱替后三维模拟油藏在纵向上分层（层数大于等于三层），在从最上层开始划分网格，将该层均匀的划分成6×6或7×7的区域，或者以实际需求划分更多的不同区域，为了方便我们将这些不同区域称为取样点，于每一取样点中取出适量油砂，装入密封性能好的标记取样袋中密封。再在袋子上用坐标法做标记。每个取样点中都取适量的油样之后清除该层多余的油砂，依照上述方法对下一层油砂取样。为了避免油样长时间的存放水分蒸发引起误差，此步骤要求在拆开模型后第一时间进行，同样要求蒸馏过程也在条件允许的情况下尽快完成。

、分点测量含油饱和度：

（1）将步骤1中油砂取40g，用电子天平称其质量记录下来标记为m₁用纱网包密实，将包有油砂的纱网装进干馏桶3中，加盖密封，做好对应标识。同样另取9个油样，做同样操作。

（2）含油饱和度测量：

①测量前准备：检查三维模拟油藏剩余油饱和度测量装置是否正常，冷却系统是否正常。

②将10个干馏桶3插入恒温箱1，盖好恒温箱盖子。连接收集装置9、10与冷却管8连接，并在集液管10上做好与干馏桶3相对应的标识（10个集液管10的标识与10个干馏桶3的标识一一对应）。打开冷却系统的入水口11和出水口12，待到进水口11和出水口12水流量平衡时，打开电源。

③干馏水：通过温控仪6设置初始温度120℃，此时加热炉2加热，恒温箱1中温度上升，温度传感器4将所测得的恒温箱1中的温度上传到温控仪6中，但温度达到120℃时停止上升维持此温度。当集液管10内出现冷凝水水，开始记录水的体积，每隔20分钟记录一次，当观察连续三个记录数据不变，说明水已经出完，水的体积记录为V_水。

④继续升温，干馏油。将温度控制在550℃之间，经过2.5个小时后不再有油干馏出，记录出油水体积量V_油+水。

⑤待到设备冷却后，取出干馏桶3，对干馏后的砂渣的质量称重记录为m_砂渣。

⑥数据处理：

根据：V_油+水=V_水+V_油；

得到：V_油= V_油+水－V_水；

首先用曲线修正法对上述测得油的体积V_油进行修正得到V₀。

依据公式S₀=V₀/V；V=m_砂渣(1﹣Φ)/ρ_砂Φ；

V₀—修正后的油的体积；V—油水孔隙体积；ρ_砂—砂的密度；

Φ—油藏孔隙度。

、含油饱和度场生成：用上述方法测得的模拟油藏的各个含油饱和度值，再依据实际所需，将模拟油藏某一层单点含油饱和度值输入到含油饱和度场生成软件中，再选择合适的色标和适宜表示方法，形成模拟油藏的某一层含油饱和度场图。

实施例2：除了以下内容不同于实施例1外，其他内容均与实施例1相同，就不再赘述：

（1）将步骤1中油砂取30g，用电子天平称其质量记录下来标记为m₁用纱网包密实，将包有油砂的纱网装进干馏桶3中，加盖密封，做好对应标识。同样另取9个油样，做同样操作。

③干馏水：通过温控仪6设置初始温度100℃，此时加热炉2加热，恒温箱1中温度上升，温度传感器4将所测得的恒温箱1中的温度上传到温控仪6中，但温度达到100℃时停止上升维持此温度。当集液管10内出现冷凝水水，开始记录水的体积，每隔20分钟记录一次，当观察连续三个记录数据不变，说明水已经出完，水的体积记录为V_水。

④继续升温，干馏油。将温度控制在500℃之间，经过2个小时后不再有油干馏出，记录出油水体积量V_油+水。

实施例3：除了以下内容不同于实施例1外，其他内容均与实施例1相同，就不再赘述：

（1）将步骤1中油砂取50g，用电子天平称其质量记录下来标记为m₁用纱网包密实，将包有油砂的纱网装进干馏桶3中，加盖密封，做好对应标识。同样另取9个油样，做同样操作。

③干馏水：通过温控仪6设置初始温度150℃，此时加热炉2加热，恒温箱1中温度上升，温度传感器4将所测得的恒温箱1中的温度上传到温控仪6中，但温度达到150℃时停止上升维持此温度。当集液管10内出现冷凝水水，开始记录水的体积，每隔20分钟记录一次，当观察连续三个记录数据不变，说明水已经出完，水的体积记录为V_水。

④继续升温，干馏油。将温度控制在500℃之间，经过3个小时后不再有油干馏出，记录出油水体积量V_油+水。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (4)

1.一种三维模拟油藏剩余油饱和度测量方法，其步骤包括：

1)、油砂取样的步骤，具体为对实验驱替后的三维模拟油藏再进行分层划分网格，然后取得油砂，装袋密封，做标记、备用；

2)、进行分点测量含油饱和度的步骤；

3)、含油饱和度场生成的步骤，具体为用上述步骤测得模拟油藏的各个含油饱和度值，再将模拟油藏其中一层单点含油饱和度值输入到含油饱和度场生成软件中，再选择色标和表示方法，形成模拟油藏的其中一层含油饱和度场图。

2.根据权利要求1所述的一种三维模拟油藏剩余油饱和度测量方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

1)准备工作：取一材质为钢质的纱网,将步骤1中其中一标记下的油砂取30～50克并用电子天平称其质量并记录，标记为m₁用纱网包好，将包有油砂的纱网装进干馏桶中，用带有密封功能的盖子密封，做好对应标识；

2)含油饱和度测量：

①检查三维模拟油藏剩余油饱和度测量装置是否正常，冷却系统是否正常；

②将干馏桶插入恒温箱，盖好恒温箱盖子；利用密封塞将集液管与冷却管连接，并在集液管上做好与干馏桶相对应的标识；打开冷却系统入水口和出水口，令冷却系统正常循环；

③干馏水：打开电源，通过温控仪设置初始温度100℃至150℃之间，加热炉启动加热功能；此时温度传感器实时监测恒温箱中的温度，将信号上传到温控仪中；当温度达到设置温度停止加热；加热一段时间后，集液管内出现冷凝水，开始记录水的体积，每隔20分钟记录一次，当观察连续三个记录数据不变，说明水已经出完，此时水的体积记录为V_水；

④干馏油：继续升温，持续升温当温度升到500℃～550℃之间停止升温；温度保持在500℃～550℃之间的时间为2-3个小时之间，待到不再有油干馏出记录下油水体积量V_油+水；

⑤待到设备冷却后，取出干馏桶，对干馏后的砂渣的质量称重记录为m_砂渣；

⑥数据处理：

根据：V_油+水＝V_水+V_油；

得到：V_油＝V_油+水－V_水；

在正常无损失的情况下，干馏前的油砂质量m₁等于干馏后砂渣质量m_砂渣、干馏出的油m_油、水的质量m_水之三者之和，但是实际上由于干馏过程中蒸发、结焦裂解原因干馏出的油会损失一部分，所以通过实际油量与干馏出的油量之间的关系曲线对上述测得油的体积V_油进行修正得到V₀；

依据公式S₀＝V₀/V；V＝m_砂渣(1﹣Φ)/ρ_砂Φ；得到最终的油藏剩余油饱和度S₀；

其中，V₀为修正后的油的体积；V为油水孔隙体积；ρ_砂为砂的密度；Φ为油藏孔隙度。

3.根据权利要求1所述的一种三维模拟油藏剩余油饱和度测量方法，其特征在于，所述油砂取样的步骤，对实验驱替后三维模拟油藏在纵向上分层，层数大于等于三层，在从最上层开始划分网格，将该层均匀的划分成6×6或7×7的区域，为了方便，将这些不同区域称为取样点，于每一取样点中取出油砂，装入密封性能好的标记取样袋中密封，再在袋子上用坐标法做标记，每个取样点中都取的油样之后清除该层多余的油砂，依照上述方法对下一层油砂取样。

4.应用于权利要求1所述的三维模拟油藏剩余油饱和度测量方法的测量装置，其特征在于，包括恒温箱、干馏桶、集液管，所述干馏桶纵向立于恒温箱内并至少设置一个，所述干馏桶的底部连接至恒温箱外侧的集液管上，所述恒温箱内的干馏桶周围设置有加热炉；

所述恒温箱内部还设置有温度传感器，所述温度传感器通过设置在恒温箱外壁的接线端子排连接至恒温箱外部的温控仪；所述干馏桶底部通过冷却管连接在集液管上，所述冷却管位于恒温箱外部，并且冷却管其中上端连接在恒温箱底面，下端通过密封塞密封连接在集液管上口；所述冷却管整体纵向穿过冷却池，并在穿过连接处设置密封装置，所述冷却池上设置进水管和出水管；所述恒温箱内还设置有用来稳定干馏桶的稳定板，所述稳定板周边固定在恒温箱内壁上。