CN104879102A - 一种薄互层碳酸盐岩底水油藏co2吞吐实验测试方法 - Google Patents

一种薄互层碳酸盐岩底水油藏co2吞吐实验测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种薄互层碳酸盐岩底水油藏CO2吞吐实验测试方法，包括以下步骤：①制作薄互层碳酸盐岩五点井网平板模型；②配制原油样品和地层水样品、准备注入气；③将五层渗透率各不相同的五点井网平板模型按一定的排列顺序从上往下岩性间隔装入为其特制的多层平板模型岩心夹持器中；④打开围压泵；⑤开启恒温箱；⑥对多层平板模型进行地层原始状态恢复；⑦开启回压泵并按照实验设定的采出压力设置回压泵的压力；⑧开始水驱油实验；⑨注入CO2，然后焖井；⑩焖井后降压开采及后续水驱开采、计算开发指标。本发明为评价薄互层碳酸盐岩油藏CO2吞吐控水增油效果提供了工具和手段；该方法原理可靠、操作简单。

Description

一种薄互层碳酸盐岩底水油藏CO2吞吐实验测试方法
技术领域
本发明涉及一种薄互层碳酸盐岩底水油藏CO2吞吐实验测试方法，尤其是一种室内高温高压不同岩性、不同物性平板模型直井控水增油实验研究，属于石油天然气勘探开发领域。
背景技术
CO2吞吐控水增油实验测试方法研究是指导底水油藏或者水驱油藏非正常水淹井(非正常水淹井是指采出程度低于标定水驱效率的80％，而含水与采出程度不匹配的特高含水井)降低含水率、增加采油量，从而提高油藏采收率效果的重要室内实验研究。目前公知的实验测试方法主要有：小岩心驱替实验，长岩心驱替实验，三维填砂模型驱替实验。前两种实验测试方法不能模拟薄互层油藏的开发，也不能模拟油藏井网的开发，第三种实验不能进行高压油藏或者致密油藏CO2单井吞吐效果的实验测试研究。
薄互层碳酸盐岩油藏具有每相邻两层的岩性不同，相同岩性的薄层隔层重复出现的特点，因而层间渗透率差异大。带底水或者注水开发的薄互层碳酸盐岩油藏在注水开发过程中存在以下问题：纵向非均质性严重，油层动用不均，井间剩余油富集；由于层薄、岩性不同、物性较差，注入水沿大孔道突进，挖潜难度较大。CO2吞吐的实质是非混相驱，其驱替机理是：使原油体积膨胀，降低原油界面张力和黏度，溶解气驱，改善原油和水的流度比，使原油中轻烃萃取和汽化，另外，气态CO2渗入地层与地层水反应产生碳酸，能有效改善井筒周围地层的渗透率，提高驱油效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种薄互层碳酸盐岩底水油藏CO2吞吐实验测试方法，能进行高温高压下薄互层碳酸盐岩油藏纵向非均质性多层平板模型实验研究，可有效模拟薄互层碳酸盐油藏CO2单井吞吐的过程，为评价碳酸盐岩油藏五点井网CO2吞吐控水增油效果提供工具和手段，该实验方法所能达到的最高压力为25MPa，最高温度为100℃。
为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一种薄互层碳酸盐岩底水油藏CO2吞吐实验测试方法，依次包括以下步骤：
①制作薄互层碳酸盐岩五点井网平板模型
根据油田提供的碳酸盐岩岩屑和砂岩岩屑，按多个配样比例，将胶结物分别加入碳酸盐岩和砂岩岩屑中；经过一定压力压成碳酸盐岩和砂岩油藏标准小岩心，并测量其孔隙度和渗透率等物性参数，再选取与油田储层的孔隙度和渗透率接近的岩样配制成分比例，通过人工胶结的方法，将碳酸盐岩岩心颗粒碎屑重新胶结为三块30cm×30cm×6cm的平板模型；将砂岩岩心颗粒碎屑胶结为两块30cm×30cm×6cm的平板模型，同时将五口直井(裸眼完井)埋入模型之中，然后用金刚砂将平板模型每一个面磨平、打毛，接着分别测量五块平板模型的孔隙度和渗透率，每一块平板模型的孔隙度和渗透率等物性参数都要与实际薄互层碳酸盐岩油藏对应储层的物性参数相同；
②配制原油样品和地层水样品、准备注入气
根据地层原油PVT参数和地层水矿化度配制地层原油和地层水样品，注入气采用高纯CO2(纯度≥99.999％)，设置一个进行注CO2的合适压力P1，P1为一般等同于油藏当时的地层压力；将高纯CO2用空气压缩机压缩进活塞式注入容器，使活塞式注入容器中高纯CO2压力略低于P1，一般情况下此时CO2呈液态；最后将活塞式注入容器连接到恒速恒压泵上，恒速恒压泵的压力设定为P1，使活塞式注入容器中CO2压力稳定至P1；
③将五层渗透率各不相同的五点井网平板模型按一定的排列顺序从上往下岩性间隔装入为其特制的多层平板模型岩心夹持器中，其中放置顺序为渗透率最高的碳酸盐岩模型放置在最下面第五层，向上依次为砂岩模型第四层，碳酸盐岩模型第三层，砂岩模型第二层，碳酸盐岩模型第三层，其中第五层为底水层，上面四层为含油层；
④打开围压泵，给多层平板模型岩心夹持器加围压至实验设定压力并保持恒定，该岩心夹持器最高承受压力为25MPa；
⑤开启恒温箱将多层平板模型岩心夹持器加热至实验设定温度并保持恒定，该岩心夹持器最高承受温度为100℃；
⑥对多层平板模型进行地层原始状态恢复；将薄互层碳酸盐岩五点井网平板模型抽真空饱和地层水，关闭多层平板模型岩心夹持器第五层两端的开关，在地层温度和地层压力下用配制的地层原油从多层平板模型岩心夹持器的一端以恒定的速度驱替水平井五点井网平板模型上面四层中的地层水，建立好束缚水饱和度时油驱水结束，并老化原油达48h；
⑦开启回压泵并按照实验设定的采出压力设置回压泵的压力；
⑧开始水驱油实验
根据实验设计的注入速度调节恒速恒压泵的注入速度，将活塞式容器中的地层水从中间直井以实验设定的压力P1恒速注入多层平板模型岩心夹持器中进行水驱油实验，同时开启四口采液井进行采液，保持注采平衡(多层平板模型岩心夹持器内压保持不变)，记录每一个时间段下的出油量Vo、出水量Vw和出液量Vl，同时计算这一个时间段下的油藏含水率fw：
fw＝Vw/Vl；
⑨注入CO2，然后焖井
当含水率到达实验方案设定值时关闭四口采液井，调节恒速恒压泵2的注入压力至P1，同时将多层平板模型岩心夹持器中压力稳定到P1，关闭所有的井，然后将装有高纯CO2的活塞式容器连接到其中一口采液井上，开井向井中注入一定量的高纯CO2，注入完毕后关闭这口井，依次向其余三口采液井中也注入相同量的高纯CO2，然后焖井48小时；
⑩焖井后降压开采及后续水驱开采、计算开发指标
焖井结束后，同时打开四口采液井开始降压采液，用油水采集计量装置分别计量每一个时间段下平板模型每一口井累计出油量和累计出水量，用气体流量计分别计量每一个时间段下平板模型每一口井累计出气量，并用压力计量装置记录出口压力，当压力下降到实验方案设定值时，利用回压泵设置回压阀的压力至设定压力，然后打开中间直井和恒速恒压泵继续水驱油实验，当含水率到达98％时，实验结束、计算开发指标。
同现有技术相比，本发明有以下优势：
1、建立了一种可以模拟薄互层碳酸盐岩底水油藏五点井网的平板模型的制作方法；2、建立薄互层碳酸盐岩底水油藏三维CO2吞吐室内实验的测试方法，为评价薄互层碳酸盐岩油藏CO2吞吐控水增油效果提供了工具和手段；3、该方法原理可靠、操作简单。
附图说明
图1是本发明一种薄互层碳酸盐岩底水油藏CO2吞吐实验测试方法的流程示意图；
图2是本发明的薄互层碳酸盐岩油藏五点井网平板模型岩心俯视平面图；
图3是本发明薄互层碳酸盐岩油藏五点井网平板模型岩心三维立体示意图。
图中：1.多层平板模型岩心夹持器，2.恒速恒压泵，3.活塞式容器，4.烧杯，5.围压泵，6.油水采集计量装置，7.压力计量装置，8.恒温箱，9.多层平板模型岩心，10.压力计量装置，11.回压泵，12.回压阀，13.采液井，14.气体流量计。
具体实施方式
下面结合附图及实例进一步描述本发明：
如图1、图2、图3所示，本发明一种薄互层碳酸盐岩底水油藏CO2吞吐实验测试方法，包括以下步骤：
①根据油田提供的碳酸盐岩岩屑和砂岩岩屑，按多个配样比例，将胶结物分别加入碳酸盐岩和砂岩岩屑中，经过一定压力压成碳酸盐岩和砂岩油藏标准小岩心，并测量其孔隙度和渗透率等物性参数，再选取与油田储层的孔隙度和渗透率接近的岩样配制成分比例，通过人工烧结的方法，将碳酸盐岩心颗粒重新胶结为三块30cm×30cm×6cm的平板模型，将砂岩碎屑颗粒胶结为两块30cm×30cm×6cm的平板模型，将五块平板模型组合为30cm×30cm×30cm的薄互层碳酸盐岩油藏模型，同时将五口直井(裸眼完井)埋入模型之中，然后用金刚砂将平板模型每一个面磨平、打毛，接着分别测量五块平板模型的孔隙度和渗透率，每一块平板模型的孔隙度和渗透率等物性参数都要与实际薄互层碳酸盐岩油藏对应储层的物性参数相同；
②根据地层原油PVT参数和地层水矿化度配制地层原油和地层水样品，注入气采用高纯CO2(纯度≥99.999％)，设置一个进行注CO2的合适压力P1，P1为一般等同于油藏当时的地层压力，将高纯CO2用空气压缩机压缩进活塞式注入容器，使活塞式注入容器中高纯CO2压力略低于P1，一般情况下此时CO2呈液态；最后将活塞式注入容器连接到恒速恒压泵1上，恒速恒压泵2的压力设定为P1，使活塞式注入容器中CO2压力稳定至P1；
③将五层渗透率各不相同的五点井网平板模型按一定的排列顺序从下往上岩性间隔装入为其特制的多层平板模型岩心夹持器1中；
④打开围压泵5，给多层平板模型岩心夹持器1加围压至实验设定压力并保持恒定，该岩心夹持器最高承受压力为25MPa；同时开启恒温箱8将多层平板模型岩心夹持器加热至实验设定温度并保持恒定，该岩心夹持器最高承受温度为100℃；
⑤对多层平板岩心模型进行地层原始状态恢复，将水平井五点井网平板模型抽真空饱和地层水，在地层温度和地层压力下用配制的地层原油从多层平板岩心夹持器的一端以恒定的速度驱替水平井五点井网平板模型中的地层水，建立好束缚水饱和度时油驱水结束，并老化原油达48h；
⑥开启回压泵11并按照实验设定的采出压力利用回压泵(11)设置回压阀(12)的压力至设定压力，开始注水替油实验；根据实验设计的注入速度调节恒速恒压泵2的注入速度，将活塞式容器3中的地层水从中间直井以实验设定的压力P1恒速注入多层平板模型岩心夹持器1中进行水驱油实验，记录每一个时间段下出油量Vo、出水量Vw和出液量Vl，同时计算这一个时间段下的油藏含水率fw：
fw＝Vw/Vl；
⑦当含水率到达实验方案设定值时关闭四口采液井13，调节恒速恒压泵2的注入压力至P1，将多层平板模型岩心夹持器1中压力稳定到P1，关闭注水井，然后将装有高纯CO2的活塞式容器连接到其中一口采液井13上，向井中注入一定量的高纯CO2，同样依次向其余三口采液井13中注入相同量的高纯CO2，接着关闭所有的井，焖井48小时。
⑧焖井结束后，打开四口采液井13开始采液，用油水采集计量装置6分别计量每一个时间段下平板模型每一口井累计出油量和累计出水量，用气体流量计14分别计量每一个时间段下平板模型每一口井累计出气量，并用压力计量装置10记录出口压力，当压力下降到实验方案设定值时，打开中间直井和恒速恒压泵2继续水驱油实验，当含水率到达98％时，实验结束，计算开发指标。
1.将尺寸为300mm×300mm×300mm的薄互层碳酸盐岩油藏五点井网五层平板模型装入为其特制的多层平板模型岩心夹持器1中，其中测量第一、二、三、四、五层渗透率分别为50.4mD、300.3mD、80.8mD、320.4mD、180.1mD；一、二、三、四、五层孔隙度分别为16.1％、20.2％、18.2％、22.9％、19.2％；
2.打开围压泵5，给多层平板模型岩心夹持器1加围压至20MPa；
3.开启恒温箱8，将多层平板模型岩心夹持器加热至实验设定温度86℃；
4.给薄互层五点井网平板模型岩心抽真空24小时；
5.将模拟地层水注入水平井五点井网平板模型岩心中，将多层平板模型岩心夹持器内部压力升至17MPa；
6.开启回压泵11并设置回压泵的压力为17MPa；
7.用配制的地层原油从多层平板模型岩心夹持器1的一端以恒定的速度驱替水平井五点井网平板模型第一、二、三、四层的地层水，建立好束缚水饱和度，其中第一、二、三、四层缚水饱和度分别为38.3％、32.1％、36.5％、31.2％，第五层为底水层，含水饱和度为100％；
8.开始水驱油实验，调节恒速恒压泵2的注入速度为1ml/min、注入压力为17MPa，将活塞式容器3中的地层水从中间直井以实验设定的压力17MPa，恒速1ml/min注入多层平板模型岩心夹持器1中进行水驱油实验，同时开启四口采液井13进行采液，保持注采平衡(多层平板模型岩心夹持器内压保持不变)，记录每一个时间段下的出油量Vo、出水量Vw和出液量Vl，同时计算每一个时间段下的油藏含水率fw：
fw＝Vw/Vl；
当含水率到达80％以上时关闭四口采液井13，调节恒速恒压泵2的注入压力至17MPa，同时将多层平板模型岩心夹持器1内压稳定到17MPa，关闭所有的井，然后将装有高纯CO2的活塞式容器连接到其中一口采液井13上，打开这口井向井中注入40ml的高纯CO2(17MPa下、液态)，注入完毕后关闭这口井，依次向其余三口采液井13中也注入相同量的高纯CO2，然后关闭所有井，焖井48小时；
焖井结束后，同时打开四口采液井13开始降压采液，用油水采集计量装置6分别计量每一个时间段下平板模型每一口井累计出油量和累计出水量，用气体流量计14分别计量每一个时间段下平板模型每一口井累计出气量，并用压力计量装置10记录出口压力，当压力下降到9MPa时，打开中间直井和恒速恒压泵2继续水驱油实验，此时含水率从CO2之前的80％下降到22％，当含水率到达98％时，实验结束；
分别计算4口井采收率结果，吞吐前水驱模型采出程度为28.8％，CO2吞吐模型采出程度为8.3％，后续水驱模型采出程度为23.01％，实验结束时，模型总的采收率为60.11％。实施CO2吞吐后增油330ml，降水1000ml，换油率为2.06ml/ml，控水增油效果明显。

Claims (1)

1.一种薄互层碳酸盐岩底水油藏CO2吞吐实验测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
①制作薄互层碳酸盐岩五点井网平板模型
根据油田提供的碳酸盐岩岩屑和砂岩岩屑，按多个配样比例，将胶结物分别加入碳酸盐岩和砂岩岩屑中；经过一定压力压成碳酸盐岩和砂岩油藏标准小岩心，并测量其孔隙度和渗透率等物性参数，再选取与油田储层的孔隙度和渗透率接近的岩样配制成分比例，通过人工胶结的方法，将碳酸盐岩岩心颗粒碎屑重新胶结为三块30cm×30cm×6cm的平板模型；将砂岩岩心颗粒碎屑胶结为两块30cm×30cm×6cm的平板模型，同时将五口直井(裸眼完井)埋入模型之中，然后用金刚砂将平板模型每一个面磨平、打毛，接着分别测量五块平板模型的孔隙度和渗透率，每一块平板模型的孔隙度和渗透率等物性参数都要与实际薄互层碳酸盐岩油藏对应储层的物性参数相同；
②配制原油样品和地层水样品、准备注入气
根据地层原油PVT参数和地层水矿化度配制地层原油和地层水样品，注入气采用高纯CO2(纯度≥99.999％)，设置一个进行注CO2的合适压力P1，P1为一般等同于油藏当时的地层压力；将高纯CO2用空气压缩机压缩进活塞式注入容器，使活塞式注入容器中高纯CO2压力略低于P1，一般情况下此时CO2呈液态；最后将活塞式注入容器连接到恒速恒压泵(2)上，恒速恒压泵(2)的压力设定为P1，使活塞式注入容器中CO2压力稳定至P1；
③将五层渗透率各不相同的五点井网平板模型按一定的排列顺序从上往下岩性间隔装入为其特制的多层平板模型岩心夹持器(1)中，其中放置顺序为渗透率最高的碳酸盐岩模型放置在最下面第五层，向上依次为砂岩模型第四层，碳酸盐岩模型第三层，砂岩模型第二层，碳酸盐岩模型第三层，其中第五层为底水层，上面四层为含油层；
④打开围压泵，给多层平板模型岩心夹持器加围压至实验设定压力并保持恒定，该岩心夹持器最高承受压力为25MPa；
⑤开启恒温箱将多层平板模型岩心夹持器加热至实验设定温度并保持恒定，该岩心夹持器最高承受温度为100℃；
⑥对多层平板模型进行地层原始状态恢复；将薄互层碳酸盐岩五点井网平板模型抽真空饱和地层水，关闭多层平板模型岩心夹持器(1)第五层两端的开关，在地层温度和地层压力下用配制的地层原油从多层平板模型岩心夹持器(1)的一端以恒定的速度驱替水平井五点井网平板模型上面四层中的地层水，建立好束缚水饱和度时油驱水结束，并老化原油达48h；
⑦开启回压泵(11)并按照实验设定的采出压力设置回压泵(11)的压力；
⑧开始水驱油实验
根据实验设计的注入速度调节恒速恒压泵(2)的注入速度，将活塞式容器(3)中的地层水从中间直井以实验设定的压力P1恒速注入多层平板模型岩心夹持器(1)中进行水驱油实验，同时开启四口采液井(13)进行采液，保持注采平衡(多层平板模型岩心夹持器内压保持不变)，记录每一个时间段下的出油量Vo、出水量Vw和出液量Vl，同时计算这一个时间段下的油藏含水率fw：
fw＝Vw/Vl；
⑨注入CO2，然后焖井
当含水率到达实验方案设定值时关闭四口采液井(13)，调节恒速恒压泵(2)的注入压力至P1，同时将多层平板模型岩心夹持器(1)中压力稳定到P1，关闭所有的井，然后将装有高纯CO2的活塞式容器连接到其中一口采液井(13)上，开井向井中注入一定量的高纯CO2，注入完毕后关闭这口井，依次向其余三口采液井(13)中也注入相同量的高纯CO2，然后焖井48小时；
⑩焖井后降压开采及后续水驱开采、计算开发指标
焖井结束后，同时打开四口采液井(13)开始降压采液，用油水采集计量装置(6)分别计量每一个时间段下平板模型每一口井累计出油量和累计出水量；用气体流量计(14)分别计量每一个时间段下平板模型每一口井累计出气量，并用压力计量装置(10)记录出口压力；当压力下降到实验方案设定值时，打开中间直井和恒速恒压泵(2)继续水驱油实验，当含水率到达98％时，实验结束、计算开发指标。
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