CN105673003B - 一种致密油开采物理模拟试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于石油开发技术领域，具体涉及一种致密油开采物理模拟试验方法，包括以下步骤：1)测试岩心孔隙度和渗透率；2)对岩心施加围压；3)向岩心中注入流体，使岩心内压力达到地层压力；4)补充流体；5)线性降低系统内压力，使岩心中的流体连续流出，并记录流出流体的体积；6)空白试验；7)将采出流体的体积与系统压力作图，得到开采曲线。本发明实现了致密油开采过程的物理模拟，且各试验点重复性较好，误差小，试验结果与致密油现场生产效果对比性较强。通过模拟试验获得了致密油开采关键技术参数，为致密油理论及技术研究提供了试验手段，为致密油勘探、评价及开发相关技术方案编制、目标区块的优选提供了依据。

Description

一种致密油开采物理模拟试验方法
技术领域
本发明属于石油开发技术领域，具体涉及一种致密油开采物理模拟试验方法。
背景技术
致密油是一种赋存在与生油岩共生或紧密接触的致密储层(地面渗透率一般小于1×10-3μm2)中的非常规石油资源。根据致密油勘探及开发需求，石油生产企业及科研单位需要对致密油开采进行模拟和评价，从而为生产部署、开发方案编制、开发效果评价提供依据。然而，由于致密储层与常规储层差异性显著，使得用于常规储层开采模拟的水驱油模拟试验方法(SY/T 5345-2007)不适用于致密油开采模拟，具体表现在：
(1)现有方法采用量筒计量采出液量，最小分度值0.05mL，流体量少时计量误差较大；
(2)利用现有方法模拟致密油开采，在较高的流体渗流阻力作用下，饱和及驱替过程中岩心入口端压力特别高，导致模拟失败；
(3)利用现有方法模拟致密油自然能量开采，流体可能瞬间释放，有效测试时间极短，造成模拟相似性差且计量难度大，而模拟水驱油开采试验周期又特别长；
(4)采用现有模拟技术岩心出口端压降不易控制，强应力敏感性会造成模拟条件偏离实际。
因此，亟需针对致密油建立专门的开采模拟试验方法，以便相关科学研究及生产实践应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种致密油开采物理模拟试验方法，解决以下难题：(1)致密油开采物理模拟试验过程中微量流体高压在线精确计量；(2)模拟试验中岩心出口端内外压差的连续控制；(3)模拟试验的可操作性及与实际生产的相似性。
为此，本发明提供了一种致密油开采物理模拟试验方法，包括以下步骤：
步骤1)将一块致密岩心烘干后，测试其孔隙度和渗透率；
步骤2)将致密岩心放入岩心夹持器中，使用与夹持器轴向围压接口和径向围压接口连接的3号泵施加围压，模拟上覆压力，并抽去致密岩心中的空气；
步骤3)通过与夹持器流体进口端相接的2号泵向致密岩心中注入流体，直到岩心内压力达到地层压力；
步骤4)通过与夹持器入口端相连接的2号泵或出口端相接的1号泵向致密岩心中补充流体；
步骤5)通过与夹持器流体出口端相接的1号泵，线性降低系统内压力，使岩心中的流体连续平稳流出，并通过1号泵记录流出流体的体积V1，其中1号泵的最小计量刻度小于等于0.0001mL；
步骤6)使用与致密岩心长度相近的不锈钢块作为“假岩心”，重复以上测试过程，记录空白体积V2，消除测试系统误差；
步骤7)将致密岩心中采出流体的体积V1-V2与系统压力作图，得到开采曲线，表征开采效果。
所述步骤4)用于模拟补充能量开采试验。
所述夹持器的围压高于孔隙流体压力3～5MPa。
所述夹持器为三轴向岩心夹持器。
所述1号泵为SP-5000Quizix泵。
本发明提供的这种致密油开采物理模拟试验方法，解决了模拟试验过程中微量流体高压在线精确计量及岩心出口端内外压差连续控制等技术难题，实现了致密油自然能量开采及补充能量开采过程的物理模拟，得到了表征致密油开采效果的参数及曲线，且各试验点重复性较好，误差小，试验结果与致密油现场生产效果对比性较强。通过模拟试验获得了致密油开采关键技术参数，为致密油理论及技术研究提供了试验手段，为致密油勘探、评价及开发相关技术方案编制、目标区块的优选提供了依据。
下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是弹性能量采出程度随开采压力变化曲线；
图3是补充能量采出程度随开采压力变化曲线；
图4是弹性能量采油速度随开采时间变化曲线；
图5是补充能量采油速度随开采时间变化曲线。
图中：1、1号泵；2、2号泵；3、3号泵；4、夹持器；5、橡胶筒；6、径向围压接口；7、不锈钢外壳；8、轴向围压接口；9、测试岩心。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种如图1流程所示的致密油开采物理模拟试验方法，如图1所示，本发明的模拟试验流程由模型系统、产出检测系统、注入系统三部分构成，其中，模型系统由夹持器4和3号泵3组成，产出检测系统由1号泵1和管线组成，注入系统由2号泵2和管线组成。具体过程包括以下步骤：
步骤1)将一块致密岩心烘干后，测试其孔隙度和渗透率；
步骤2)将致密岩心放入岩心夹持器4中，使用与夹持器4轴向围压接口8和径向围压接口6连接的3号泵3施加围压，模拟上覆压力，并抽去致密岩心中的空气；
步骤3)通过与夹持器4流体进口端相接的2号泵2向致密岩心中注入流体，直到岩心内压力达到地层压力；
步骤4)通过与夹持器4入口端相连接的2号泵2或出口端相接的1号泵1向致密岩心中补充流体；
步骤5)通过与夹持器4流体出口端相接的1号泵1，线性降低系统内压力，使岩心中的流体连续流出，并通过1号泵1记录流出流体的体积V1，其中1号泵(1)的最小计量刻度小于等于0.0001mL；
步骤6)使用与致密岩心长度相近的不锈钢块作为“假岩心”，重复以上测试过程，记录空白体积V2，消除测试系统误差；
步骤7)将致密岩心中采出流体的体积V1-V2与系统压力作图，得到开采曲线，表征开采效果。
本实施例解决了致密油开采模拟试验过程中微量流体高压在线精确计量及岩心出口端内外压差连续控制等技术难题，成功实现了致密油开采的物理模拟试验。本发明适用于中国陆相盆地致密油勘探、评价及开发阶段储层评价、有利区块优选、开发规律研究、开发方案制定等。
实施例2：
在实施例1的基础上，对鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩样品进行了模拟试验，岩心基本参数见表1。
表1模拟试验岩心基本参数
1、模拟自然能量开采试验，具体过程如下：
步骤1)将一块测试岩心9烘干后，测试其孔隙度和渗透率；
步骤2)将测试岩心9放入岩心夹持器4中，使用与夹持器4轴向围压接口8和径向围压接口6连接的3号泵3施加围压，模拟上覆压力，使之始终高于孔隙流体压力3～5MPa，并抽去岩心中的空气；
步骤3)通过与夹持器4流体进口端相接的2号泵2向致密岩心中注入煤油，直到岩心内压力达到地层压力20MPa；
步骤4)通过与夹持器4流体出口端相接的1号泵1，线性降低系统内压力，降速为0.15MPa/min，使岩心中的流体连续流出，并通过1号泵1记录流出流体的体积V1；
步骤5)使用与测试岩心9长度相近的不锈钢块作为“假岩心”，重复以上测试过程，记录空白体积V2，消除测试系统误差；
步骤6)将测试岩心9中采出流体的体积V1-V2与系统压力作图，得到采出程度变化曲线，并经换算得到采油速度和时间作图，得到采油速度曲线，表征开采效果。
将各测试岩心9按上述方法模拟弹性能量开采试验，得到图2所示的各样品弹性能量采出程度随开采压力变化曲线，以及图4所示的各样品弹性能量采油速度随开采时间变化曲线。
2、模拟补充能量开采试验，具体过程如下：
步骤1)将一块测试岩心9烘干后，测试其孔隙度和渗透率；
步骤2)将测试岩心9放入岩心夹持器4中，使用与夹持器4轴向围压接口8和径向围压接口6连接的3号泵3施加围压，模拟上覆压力，使之始终高于孔隙流体压力3～5MPa，并抽去岩心中的空气；
步骤3)通过与夹持器4流体进口端相接的2号泵2向岩心中注入流体煤油，直到岩心内压力达到地层压力；
步骤4)通过与夹持器入口端相连接的2号泵向致密岩心中恒压20MPa补充煤油；
步骤5)通过与夹持器4流体出口端相接的1号泵1，线性降低系统内压力，降速为0.15MPa/min，使岩心中的流体连续流出，并通过1号泵1记录流出流体的体积V1；
步骤6)使用与测试岩心9长度相近的不锈钢块作为“假岩心”，重复以上测试过程，记录空白体积V2，消除测试系统误差；
步骤7)将测试岩心9中采出流体的体积V1-V2与系统压力作图，得到采出程度变化曲线，并经换算得到采油速度变化曲线，表征开采效果。
将各测试岩心9按上述方法模拟补充能量开采试验，得到图3所示的各样品补充能量采出程度随开采压力变化曲线，以及图5所示的各样品补充能量采油速度随开采时间变化曲线。
由图2和图3可见，试验获得的采出程度变化曲线是一条连续变化的曲线，并且各试验点重复性较好(偏差小于5％)。模拟试验得到的开采曲线图4和图5符合实际生产的变化趋势，能反映致密油开采动态变化。以上实施例说明依据本方法可以快速获得致密油开采特征曲线及采收率等关键指标参数，从而客观地反映致密油的开采效果，对比不同样品(区块)致密油开发特征的差异性，为致密油田勘探、评价及开发部署提供依据。
本实施例中1号泵1和2号泵2均为SP-5000Quizix泵，夹持器4为三轴向岩心夹持器，为现有装置，三轴向岩心夹持器的外表面为不锈钢外壳7，在三轴向岩心夹持器内设有橡胶筒5。
本实施例没有详细叙述的测试方法属本行业的公知或常用测试方法，这里不一一叙述。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种致密油开采物理模拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）将一块致密岩心烘干后，测试其孔隙度和渗透率；
步骤2）将致密岩心放入岩心夹持器（4）中，使用与夹持器（4）轴向围压接口（8）和径向围压接口（6）连接的3号泵（3）施加围压，模拟上覆压力，并抽去致密岩心中的空气；
步骤3）通过与夹持器（4）流体进口端相接的2号泵（2）向致密岩心中注入流体，直到岩心内压力达到地层压力；
步骤4）通过与夹持器（4）入口端相连接的2号泵（2）或出口端相接的1号泵（1）向致密岩心中补充流体；
步骤5）通过与夹持器（4）流体出口端相接的1号泵（1），线性降低系统内压力，使岩心中的流体连续平稳流出，并通过1号泵（1）记录流出流体的体积V1，其中1号泵（1）的最小计量刻度小于等于0.0001mL；
步骤6）使用与致密岩心长度相近的不锈钢块作为“假岩心”，重复以上测试过程，记录空白体积V2，消除测试系统误差；
步骤7）将致密岩心中采出流体的体积V1-V2与系统压力作图，得到开采曲线，表征开采效果；
其中，所述步骤4）用于模拟补充能量开采试验，所述夹持器（4）的围压高于孔隙流体压力3～5MPa。
2.根据权利要求1所述的一种致密油开采物理模拟试验方法，其特征在于：所述夹持器（4）为三轴向岩心夹持器。
3.根据权利要求1所述的一种致密油开采物理模拟试验方法，其特征在于：所述1号泵（1）为SP-5000 Quizix泵。
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