CN106014401B - 一种模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法 - Google Patents

一种模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法。主要解决了室内物理模拟过程中难以体现实际压裂过程中裂缝不断延伸和压裂液不断滤失的问题。其特征在于：采用两块长条形石英砂环氧树脂胶结人造岩心组合来模拟人工裂缝，在人工裂缝中放置同样宽度塑料隔板，并将其放置于岩心夹持器中，通过调整裂缝中充填塑料隔板长度来模拟裂缝延伸和压裂液滤失过程，进而模拟压裂液滤失性对岩心中剩余油驱替作用效果。该模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法，充分体现了实际压裂过程中裂缝不断延伸和压裂液不断滤失的特点，提高了近井地带剩余油采出程度。

Description

一种模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，特别涉及一种模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法。
背景技术
油藏压裂施工是以超过储层吸液能力排量向其注入压裂液，此时注入压力就会逐渐升高。当注入压力达到或超过储层岩石破裂压力时，岩石就会发生破裂，裂缝会逐渐向油藏深部延伸。在裂缝延伸过程中，采用携带液将支撑剂输送到裂缝中去，使其均匀分布于裂缝各个部分。压裂施工结束后，支撑剂会阻止裂缝闭合，最终形成一条具有较高导流能力的液流通道，从而大大减小了采油或注水过程中近井地带渗流阻力，提高了油水井产液和吸水能力。在传统压裂施工过程中，为了减小压裂液滤失量，压裂液通常具备造壁性，即它通过自身所含颗粒类物质在裂缝壁面上形成滤饼来减小滤失量。储层剩余油分布研究表明，油井井壁附近中低渗透层是水驱甚至其它化学驱油剂难以波及区域，仅靠压力降低引起原油膨胀和溶解气析出所形成驱替作用采出孔隙中部分原油，因而该区域剩余油饱和度较高。实践表明，由于压裂施工过程中压裂液压力远高于井壁附近区域孔隙压力，滤失压裂液会对孔隙内流体(油和水)产生驱替作用，使其从近井地带运移到储层深部，并在后续生产过程中被驱油剂驱替进入裂缝，最终被采出。由此可见，压裂液滤失可以起到提高近井地带剩余油采出程度作用。现有室内物理模拟，或者通过直接在岩心上预制裂缝的方法模拟压裂过程，但该方法不能模拟裂缝不断延伸和压裂液不断滤失的特点；或者通过水力压裂大型物理模拟试验利用声发射监测系统实时监测地层压裂后裂缝的产生与扩展演化过程，观察水力压裂裂缝形态，但该方法操作压力非常高，设备较多，不能模拟压裂液不断滤失的特点。
发明内容
本发明在于克服背景技术中存在的现有室内物理模拟过程中难以体现实际压裂过程中裂缝不断延伸和压裂液不断滤失的问题，而提供一种模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法。该模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法，通过调整裂缝中充填塑料隔板长度来模拟裂缝延伸和压裂液滤失过程，进而模拟压裂液滤失性对岩心中剩余油驱替作用效果，提高近井地带剩余油采出程度。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法，包括以下步骤：
(1)制备两块长条形石英砂环氧树脂胶结人造岩心；
(2)将上述两块岩心称干重，抽空饱和实验用水，称湿重，计算孔隙体积；
(3)将两块岩心合并在一起，中间放入塑料隔板，并用胶带缠绕岩心外部，使两块岩心和塑料隔板保持为一个整体；
(4)将上述岩心放入岩心夹持器中，在油藏温度条件下饱和模拟油；岩心静置24h，计算含油饱和度；
(5)将岩心从夹持器中取出，用50cm长塑料隔板替换原60cm长隔板，隔板一端与岩心注入端对齐，使采出端形成10cm裂缝，该裂缝所对应范围岩心孔隙内剩余油不能被注入水波及，它可以模拟油井近井地带剩余油区域；
(6)从岩心夹持器注入端开始注水驱油，采出端定期收集油水混合物，计量其直到含水达到98％为止；
(7)将岩心从岩心夹持器中取出，用58cm长塑料隔板替换原50cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3(2cm×4.5cm×2.15cm×20％)；将岩心从岩心夹持器中取出，用56cm长塑料隔板替换原58cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3；将岩心从岩心夹持器中取出，用54cm长塑料隔板替换原56cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3；将岩心从岩心夹持器中取出，用52cm长塑料隔板替换原54cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3；将岩心从岩心夹持器中取出，用50cm长塑料隔板替换原52cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3；
(8)从岩心夹持器注入端开始注水驱油，采出端定期收集油水混合物，计量其直到含水达到98％为止。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法，该方法模拟了压裂施工过程中压裂延伸和压裂液滤失这一过程。为此，采用两块长条形石英砂环氧树脂胶结人造岩心组合来模拟人工裂缝，在人工裂缝中放置同样宽度塑料隔板，并将其放置于岩心夹持器中，通过调整裂缝中充填塑料隔板长度来模拟裂缝延伸和压裂液滤失过程，进而模拟压裂液滤失性对岩心中剩余油驱替作用效果。结果表明，当采用聚合物凝胶作为压裂液时，由于滤失液对采出端附近区域内剩余油产生了驱替作用，促使它们运移到岩心深部。当再次进行水驱时，这些剩余油被驱替进入裂缝，最终被采出，进而提高了采收率，采收率增幅可达3％～10％。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实验所采用的材料为：
压裂液为聚合物凝胶，其组成为：0.15％聚合物(分子量为2500×104超高分聚丙烯酰胺)+0.1％助排剂(石油磺酸盐表面活性剂)+0.5％交联剂(酚醛树脂交联剂)+0.1％过硫酸铵。
实验用水为大庆油田井下作业分公司现场施工所用配制水。实验用油为模拟油，由大庆油田原油与轻烃混合而成，45℃条件下黏度为9.8mPa·s。
岩心渗透率：Kg＝200×10-3μm2；
注液压差：2MPa；
实施例1
一种模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法：
(1)加工两块长条形石英砂环氧树脂胶结人造岩心，岩心外观几何尺寸：长×宽×高＝60cm×4.5cm×2.15cm，渗透率Kg＝200.0×10-3μm2，孔隙度Φ＝12％～22％。
(2)两块岩心称干重，抽空饱和实验用水，称湿重，计算孔隙体积；
(3)将两块岩心合并在一起，中间放入塑料隔板(长×宽×高＝60cm×4.5cm×0.2cm)，形成一个外观尺寸“长×宽×高＝60cm×4.5cm×4.5cm”长方体，并用聚四氟乙烯胶带缠绕其外部(端面除外)，使两块岩心和塑料隔板保持为一个整体。
(4)随后将上述岩心放入岩心夹持器中，在油藏温度条件下饱和模拟油。之后，岩心静置24h，计算含油饱和度。
(5)将岩心从夹持器中取出，用50cm长塑料隔板替换原60cm长隔板，隔板一端与岩心注入端对齐，使采出端形成10cm裂缝，该裂缝所对应范围岩心孔隙内剩余油不能被注入水波及，它可以模拟油井近井地带剩余油区域。
(6)从岩心夹持器注入端开始注水驱油，采出端定期收集油水混合物，计量其直到含水达到98％为止。
(7)将岩心从岩心夹持器中取出，用58cm长塑料隔板替换原50cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3(2cm×4.5cm×2.15cm×20％)；将岩心从岩心夹持器中取出，用56cm长塑料隔板替换原58cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3；将岩心从岩心夹持器中取出，用54cm长塑料隔板替换原56cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3；将岩心从岩心夹持器中取出，用52cm长塑料隔板替换原54cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3；将岩心从岩心夹持器中取出，用50cm长塑料隔板替换原52cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3。
(8)从岩心夹持器注入端开始注水驱油，采出端定期收集油水混合物，计量其直到含水达到98％为止。
压裂增油效果影响实验结果见表1。
表1 采收率实验结果
从表1可以看出，与水驱采收率相比，聚合物凝胶模拟压裂后，采收率有较大幅度提高，增幅达到5.3％。分析表明，水驱结束后在采出端附近区域岩心内产生了剩余油。当采用聚合物凝胶作为压裂液时，由于滤失液对采出端附近区域内剩余油产生了驱替作用，促使它们运移到岩心深部。当再次进行水驱时，这些剩余油被驱替进入裂缝，最终被采出，进而提高了采收率。

Claims (5)

1.一种模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备两块长条形石英砂环氧树脂胶结人造岩心；
（2）将上述两块岩心称干重，抽空饱和实验用水，称湿重，计算孔隙体积；
（3）将两块岩心合并在一起，中间放入塑料隔板，并用胶带缠绕岩心外部，使两块岩心和塑料隔板保持为一个整体；
（4）将上述成为一个整体的岩心放入岩心夹持器中，在油藏温度条件下饱和模拟油；岩心静置24h，计算含油饱和度；
（5）将岩心从夹持器中取出，用50cm长塑料隔板替换原60cm长隔板，隔板一端与岩心注入端对齐，使采出端形成10cm裂缝，该裂缝所对应范围岩心孔隙内剩余油不能被注入水波及，它可以模拟油井近井地带剩余油区域；
（6）从岩心夹持器注入端开始注水驱油，采出端定期收集油水混合物，计量其直到含水达到98%为止；
（7）将岩心从岩心夹持器中取出，用58cm长塑料隔板替换原50cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3；将岩心从岩心夹持器中取出，用56cm长塑料隔板替换原58cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3；将岩心从岩心夹持器中取出，用54cm长塑料隔板替换原56cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3；将岩心从岩心夹持器中取出，用52cm长塑料隔板替换原54cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3；将岩心从岩心夹持器中取出，用50cm长塑料隔板替换原52cm长隔板，再将岩心放入岩心夹持器内，从采出端注入压裂液，体积为2.15m3；
（8）从岩心夹持器注入端开始注水驱油，采出端定期收集油水混合物，计量其直到含水达到98%为止。
2.根据权利要求1所述的一种模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法，其特征在于：所述步骤（1）中人造岩心外观几何尺寸为：长×宽×高=60cm×4.5cm×2.15cm；渗透率Kg=5.0×10-3μm2～500.0×10-3μm2；孔隙度Φ=12%～22%。
3.根据权利要求1所述的一种模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法，其特征在于：所述的步骤（3）中两块岩心中间放入塑料隔板尺寸：长×宽×高=60cm×4.5cm×0.2cm。
4.根据权利要求1所述的一种模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法，其特征在于：所述的压裂液为聚合物凝胶，其组成为：0.15%聚合物+0.1%助排剂+0.5%交联剂+0.1%过硫酸铵。
5.根据权利要求4所述的一种模拟油井压裂裂缝延伸和压裂液滤失过程的实验方法，其特征在于：所述的交联剂为有机铬交联剂或酚醛树脂交联剂；所述聚合物为分子量为1900×104的高分聚丙烯酰胺或者分子量为2500×104超高分聚丙烯酰胺。
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