CN107389396B - 实现分注分采的层内非均质岩心的制作方法及其实验方法 - Google Patents

实现分注分采的层内非均质岩心的制作方法及其实验方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于油藏开发技术领域，具体涉及一种实现分注分采的层内非均质岩心的制作方法及其实验方法。首先称取制作设计尺寸高、中、低渗透层所需石英砂和环氧树脂量，分别将其混合均匀；然后将下层、中间和上层混合砂各层间沿长度方向端面放入隔离电木板，分别放入金属模具，刮平、加压、烘干，再将岩心端盖岩心端面粘合在一起，再在岩心其余部分表面涂抹一层已经稠化但未固化的环氧树脂，自然干燥；最后将上述已经粘接端盖岩心放入木质模具内，采用环氧树脂进行整体浇铸，固化后形成可实现“分注分采”层内非均质岩心。本发明的制作工艺操作简单，实验数据可靠，解决了层内非均质岩心各个小层波及状况和采出程度无法定量评价的问题。

Description

实现分注分采的层内非均质岩心的制作方法及其实验方法
技术领域：
本发明属于油藏开发技术领域，具体涉及一种实现分注分采的层内非均质岩心的制作方法及其实验方法。
背景技术：
目前，国内主要油田生产已经进入中高含水开发阶段，调剖、堵水和化学驱已经成为提高油田采收率的重要技术手段之一。为了使调剖、堵水和化学驱措施取得预期增油降水效果，所采用调剖堵水剂和驱油剂及其注入工艺参数就必须要与目标油藏储层地质特征、流体性质和开发现状相适应。目前，物理模拟即岩心驱替实验是调驱剂油藏适应性评价的有效技术手段，由于受到天然岩心来源和规格种类限制，人造岩心成为天然岩心的替代品。
发明内容：
本发明涉及一种可以实现“分注分采”层内非均质岩心的制作和实验方法，解决了层内非均质岩心各个小层波及状况和采出程度无法定量评价的问题。
本发明采用的技术方案为：一种实现分注分采的层内非均质岩心的制作方法，该制作方法步骤如下：
步骤一、称取制作设计尺寸高、中、低渗透层所需的石英砂和环氧树脂量(如：各个小层设计尺寸相等，其“高度×宽度×长度”＝3.0cm×4.5cm×30.0cm)，分别将石英砂和环氧树脂混合，搅拌均匀，所得混合物简称为混合砂，待用；
步骤二、将金属模具放在托板上，按照岩心韵律状况要求分别称取各个小层所需混合砂量，首先称取下层混合砂，放入金属模具内并刮平，在该层沿长度方向端面放入隔离电木板(“高度×宽度×长度”＝0.1cm×4.5cm×1.0cm)，然后称取中间层混合砂，放入金属模具内并刮平，再放入另一个隔离电木板，最后称取上层混合砂，放入金属模具内并刮平；
步骤三、将压板放入金属模具上部，然后将模具放置到压力试验机上，加压到设计压力值，并稳定一定时间；
步骤四、撤除金属模具，将岩心置于保温箱内烘干12h，待用；
步骤五、将岩心端盖(材料为电木板)涂抹强力胶水(如环氧树脂等，端盖端面凹进部分除外)，与上述岩心端面结合在一起，待胶水自然干燥再在岩心其余部分表面涂抹一层已经稠化但未固化的环氧树脂，自然干燥，待用；
步骤六、将上述已经粘接端盖的岩心放入木质模具内，采用环氧树脂进行整体浇铸，固化后取出，获得层内非均质岩心。
所述的层内非均质岩心包括两个或两个以上渗透层，岩心非均质性为正韵律或反韵律或复合韵律。
所述层内非均质岩心的注入端实现高、中、低渗透层分隔，但岩心内部各个渗透层间仍保留层间非均质岩心的渗流特性。
一种实现分注分采的层内非均质岩心的实验方法，该实验方法包括一下步骤：
第一步、在岩心端盖上安装公锥和闸门，然后抽空饱和地层水，计算岩心平均孔隙度；
第二步、进行油驱水实验，并计算含油饱和度；
第三步、水驱油实验，采取“合注分采”方式进行水驱实验，将层内非均质岩心注入端的高中低渗透层各自入口并联为同一入口，其采出端的高中低渗透层出口仍分别收集采出液，计算含水率、采收率和高、中、低渗透层分流率，绘制它们与无因次注入体积(PV)数关系曲线；
第四步、化学驱油实验，通过层内非均质岩心注入端并联入口注入设计段塞尺寸驱油剂和后续水驱，计算含水率、采收率和高、中、低渗透层分流率，绘制它们与无因次注入体积(PV)数关系曲线；
第五步、聚驱后进一步提高采收率措施效果实验，首先关闭层内非均质岩心注入端的中、高渗透层入口闸门，单独向低渗透层入口注入解堵剂(双氧水，或次氯酸钠，或其它氧化剂)，静置12h，然后关闭中、低渗透层入口闸门，单独向高渗透层注入调剖剂(聚合物凝胶，或淀粉-丙烯酰胺凝胶)，候凝24h，最后打开注入端的全部闸门，从并联入口注入新筛选的驱油剂和后续水驱，计算含水率、采收率和高、中、低渗透层分流率，绘制它们与无因次注入体积(PV)数关系曲线；
所述层内非均质岩心注入端的高、中、低渗透层三个入口既可单独注入液体，也可并联在一起使用，以便对某个渗透层实施解堵或封堵处理。
所述层内非均质岩心采出端的高、中、低渗透层三个出口可单独收集和计量采出液，计算含水率、采收率和高、中、低渗透层分流率，据此定量评价驱油剂对各个渗透层波及状况。
本发明的有益效果：制作工艺操作简单，实验数据可靠，解决了层内非均质岩心各个小层波及状况和采出程度无法定量评价的问题。首先称取制作设计尺寸高、中、低渗透层所需石英砂和环氧树脂量，分别将其混合均匀；然后将下层、中间和上层混合砂各层间沿长度方向端面放入隔离电木板，分别放入金属模具，刮平、加压、烘干，再将岩心端盖岩心端面粘合在一起，再在岩心其余部分表面涂抹一层已经稠化但未固化的环氧树脂，自然干燥；最后将上述已经粘接端盖岩心放入木质模具内，采用环氧树脂进行整体浇铸，固化后形成可实现“分注分采”层内非均质岩心。
附图说明：
图1是“分注分采”层内非均质岩心的结构示意图；
图2是“分注分采”层内非均质岩心的端盖结构示意图；
图3是“同注同采”层内非均质岩心的结构示意图；
图4是“同注同采”层内非均质岩心端盖的底部结构示意图；
图5是“同注同采”层内非均质岩心端盖的顶部结构示意图；
图6是“同注分采”层间非均质岩心的结构示意图。
图7是具体实施方式中注入压力与PV数关系图。
图8是具体实施方式中含水率与PV数关系图。
图9是具体实施方式中采收率与PV数关系图。
图10是具体实施方式中凝胶段塞整体注入后高、中、低渗透层分流率与PV数关系图。
图11是具体实施方式中凝胶与水交替注入后高、中、低渗透层分流率与PV数关系图。
图12是具体实施方式中调剖后再凝胶与水交替注入后高、中、低渗透层分流率与PV数关系图。
图13是具体实施方式中解堵后调剖再凝胶与水交替注入后高、中、低渗透层分流率与PV数关系图。
具体实施方式：
参照各图，实际油藏可划分为层内非均质和层间非均质储层两大类，前者指储层垂向上渗透率存在差异，后者指储层垂向上渗透率存在差异且中间存在不渗透隔层。为了模拟上述两类储层，实验室研制了层内非均质岩心(见图3)和层间非均质岩心(见图6)，分别用于层内非均质储层和层间非均质储层调剖堵水剂筛选和注入工艺参数优选。对于层间非均质岩心物理模拟，通过“合注分采，或分注分采”注采方式，可以了解高、中、低渗透层分流率及其变化规律，这有利于分析调剖堵水和驱油剂作用机理。对于层内非均质岩心物理模拟，由于采用“合注合采”注采方式，调剖堵水和驱油措施后只能获得岩心整体含水率和采收率及其变化规律，但各个小层波及和采出程度等信息无法获取，这不利于分析调剖堵水和驱油剂作用机理。
实施方式和效果：
1、实验条件
(1)、实验材料
聚合物包括疏水缔合聚合物和“高分”聚合物，疏水缔合聚合物由天津分公司研究院提供，“高分”聚合物由中国石油炼化公司生产(相对分子质量1900×104，固含量88％)。交联剂取自LD10-1油田，Cr3+有效含量2.5％。解堵剂为次氯酸钠溶液。
实验用水离子组成见表1，采用水源水配制母液，混合水稀释至目标浓度(混合水为水源水:污水＝1:1)。
实验用油为模拟油，由LD10-1油田脱气原油与煤油混合而成，65℃条件下黏度为17mPa·s。
实验岩心为石英砂环氧树脂胶结人造岩心，几何尺寸：宽×高×长＝4.5×9.0×30cm，各小层厚度3cm，高中低层渗透率Kg＝6000×10-3μm2、2000×10-3μm2和300×10-3μm2。
(2)、仪器设备和步骤
采用DV-Ⅱ型布氏黏度仪测试调驱剂黏度，转子为“0”号，转速为6r/min。
采用驱替实验装置评价调驱剂驱油效果(采收率)，装置包括平流泵、压力传感器、岩心夹持器、手摇泵和中间容器等部件。除平流泵和手摇泵外，其它部分置于65℃保温箱内。
实验步骤
①室温下岩心抽空饱和地层水，计算孔隙体积和孔隙度；
②岩心饱和模拟油，计算含油饱和度；
③采取“同注分采”方式，水驱到设计含水率，计算水驱采收率；
④采取“分注分采”方式首先向低渗透层注入解堵剂，然后向高渗透层注入封堵剂，最后采取“合注分采”方式注入调驱剂，后续水驱到含水95％，计算采收率。
上述实验过程注入速度为0.6mL/min，压力记录间隔30min，实验温度65℃。
(3)、方案设计
方案2-1：聚驱(水驱到含水率95％+0.4PVCr3+聚合物凝胶(整体段塞，“高分”聚合物，CP＝1200mg/L，聚:Cr3+＝180:1，下同)+后续水驱到含水95％)+0.4PVCr3+聚合物凝胶(整体段塞)+后续水驱到含水95％；
方案2-2：聚驱+0.4PVCr3+聚合物凝胶(凝胶与水交替注入，①第一轮次：0.1PV聚合物凝胶+0.01PV水+②第二轮次：0.1PV聚合物凝胶+0.01PV水+③第三轮次：0.1PV聚合物凝胶+0.01PV水+④第四轮次：0.1PV聚合物凝胶+0.01PV水。下同)+后续水驱到含水95％；
方案2-3：聚驱+高渗透层封堵(0.075PV封堵剂，丙烯酰胺-淀粉[7]，下同)+0.4PVCr3+聚合物凝胶(凝胶与水交替注入)+后续水驱到含水95％；
方案2-4：聚驱+低渗透层解堵(次氯酸钠，0.01PV)+高渗透层封堵(0.075PV封堵剂，丙烯酰胺-淀粉)+0.4PVCr3+聚合物凝胶(凝胶与水交替注入)+后续水驱到含水95％。
2、结果分析
(1)、采收率
聚驱后提高采收率方法与配套措施组合对增油降水效果影响实验结果见表2，从表中可以看出，在Cr3+聚合物凝胶用量相同条件下，与采取“单一整体段塞注入方式”相比较，“凝胶与水交替注入方式”增油降水效果较好。与单纯“凝胶与水交替注入方式”相比较，“调剖+凝胶与水交替注入方式”组合增油降水效果较好。与“调剖+凝胶与水交替注入方式”组合相比较，“解堵+调剖+凝胶与水交替注入方式”组合增油降水效果较好。实践表明，聚驱后储层非均质性进一步加剧，必须采取“低渗透层解堵、高渗透层封堵和凝胶与水交替注入”等综合治理措施才能取得较好增油降水效果。
(2)、注入压力、含水率和采收率动态特征
实验过程中岩心注入压力、含水率和采收率与PV数关系见图7-9。从图中可以看出，在早期各注入阶段，随水注入PV数增加，注入压力下降，含水升高，采收率增加。随调驱剂注入PV数增加，注入压力明显升高，含水率降低，采收率明显增加。随后续水注入PV数增加，注入压力下降，含水升高，采收率增幅减缓。在聚驱后各个进一步提高采收率措施中，与凝胶整体段塞和凝胶与水交替注入方式相比较，“调剖+凝胶与水交替注入”和“解堵+调剖+凝胶与水交替注入”组合方式注入压力较高，中低渗透层吸液压差增幅较大，波及程度较高，采收率增幅较大。与凝胶整体段塞相比较，尽管凝胶与水交替注入注入压力较低，但由于水减缓了中低渗透层启动压力升高幅度(速度)，进而减缓了“剖面反转”速度，最终采收率增幅较大。
(3)、分流率动态特征
实验过程中岩心高、中、低渗透层分流率与PV数关系见图10-13。从图中可以看出，聚驱之后进一步提高采收率方法与配套措施对分流率变化规律存在影响。与聚合物凝胶整体段塞注入方式相比较，尽管“聚合物凝胶与水交替注入”组合方式注入压力较低和分流率变化幅度较小，但由于注入水进入中低渗透层发挥了延缓“剖面反转”速度作用，中低渗透层扩大波及体积效果较好，因而最终采收率增幅较大。当采取调剖或解堵措施后，“聚合物凝胶与水交替注入”组合方式的增油降水效果获得进一步提高，这得益于中低渗透层动用程度大幅度提升即“吸液剖面反转”进程大幅度延缓。
3、结论
(1)、在聚合物凝胶用量相同条件下，与整体段塞相比较，采取“凝胶与水交替注入”方式可以减缓“吸液剖面反转”速度，扩大中低渗透层波及系数。
(2)、当调剖或解堵措施与“凝胶与水交替注入”组合方式联合使用时，中低渗透层动用程度大幅度提升即“吸液剖面反转”进程大幅度延缓，采收率增幅较大。
表1实验用水离子组成
Figure GDA0002591124920000091
表2采收率增幅实验数据
Figure GDA0002591124920000092

Claims (1)

1.一种实现分注分采的层内非均质岩心的制作及实验方法，其特征在于：该实验方法包括以下步骤：
第一步、在岩心端盖上安装公锥和闸门，然后抽空饱和地层水，计算岩心平均孔隙度；
第二步、进行油驱水实验，并计算含油饱和度；
第三步、水驱油实验，采取“合注分采”方式进行水驱实验，将层内非均质岩心注入端的高中低渗透层各自入口并联为同一入口，其采出端的高中低渗透层出口仍分别收集采出液，计算含水率、采收率和高、中、低渗透层分流率，绘制它们与无因次注入体积(PV)数关系曲线；
第四步、化学驱油实验，通过层内非均质岩心注入端并联入口注入设计段塞尺寸驱油剂和后续水驱，计算含水率、采收率和高、中、低渗透层分流率，绘制它们与无因次注入体积(PV)数关系曲线；
第五步、聚驱后进一步提高采收率措施效果实验，首先关闭层内非均质岩心注入端的中、高渗透层入口闸门，单独向低渗透层入口注入解堵剂，静置12h，然后关闭中、低渗透层入口闸门，单独向高渗透层注入调剖剂，候凝24h，最后打开注入端的全部闸门，从并联入口注入新筛选的驱油剂和后续水驱，计算含水率、采收率和高、中、低渗透层分流率，绘制它们与无因次注入体积(PV)数关系曲线；所述层内非均质岩心采出端的高、中、低渗透层三个出口可单独收集和计量采出液，计算含水率、采收率和高、中、低渗透层分流率，据此定量评价驱油剂对各个渗透层波及状况；
还包括：实现分注分采的层内非均质岩心的制作方法：
步骤一、称取制作设计尺寸高、中、低渗透层所需的石英砂和环氧树脂量，分别将石英砂和环氧树脂混合，搅拌均匀，所得混合物简称为混合砂，待用，各个小层设计尺寸相等，均为高度×宽度×长度＝3.0cm×4.5cm×30.0cm；
步骤二、将金属模具放在托板上，按照岩心韵律状况要求分别称取各个小层所需混合砂量，首先称取下层混合砂，放入金属模具内并刮平，在该层沿长度方向端面注入端和采出端的附近均放入隔离电木板，隔离电木板的尺寸为高度×宽度×长度＝0.1cm×4.5cm×1.0cm，然后称取中间层混合砂，放入金属模具内并刮平，再在该层沿长度方向端面注入端和采出端的附近均放入隔离电木板，隔离电木板的尺寸为高度×宽度×长度＝0.1cm×4.5cm×1.0cm，最后称取上层混合砂，放入金属模具内并刮平；
步骤三、将压板放入金属模具上部，然后将模具放置到压力试验机上，加压到设计压力值，并稳定一定时间；
步骤四、撤除金属模具，将岩心置于保温箱内烘干12h，待用；
步骤五、将岩心端盖涂抹强力胶水，与上述岩心端面结合在一起，待胶水自然干燥再在岩心其余部分表面涂抹一层已经稠化但未固化的环氧树脂，自然干燥，待用；
步骤六、将上述已经粘接端盖的岩心放入木质模具内，采用环氧树脂进行整体浇铸，固化后取出，获得层内非均质岩心；岩心非均质性为正韵律或反韵律或复合韵律。
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低渗透油田措施挖潜难点及对策;蔡明辉;《化学工程与装备》;20160131(第01期);第86-87页 *
油田化学堵水剂的发展和应用;刘翔鹗等;《油田化学》;19851231(第04期);第334-342页 *

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