CN107894386B - 超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法，首先制备岩心、配制工作液；然后岩心抽真空饱和工作液，并计算岩心孔隙度和孔隙体积；测核磁共振T2谱并离心测试束缚水饱和度；岩心重新饱和水；在温度70℃、回压8MPa条件下，注入超临界二氧化碳；岩心烘干、抽真空饱和工作液；测核磁共振T2谱并离心测试束缚水饱和度；将注超临界二氧化碳前后的核磁共振T2谱换算成孔喉半径，并绘制孔喉分布曲线；定量对比和评价超临界二氧化碳注入前后及注入不同时间对可动孔喉范围及孔喉结构的影响。本发明能够定量、准确评价超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法。
背景技术
我国低渗透油藏分布十分广泛，致密油的产量在未来中国油气产量中占有举足轻重的地位，将成为未来中国油气增储上产的新的主体之一。相对于注水和注其他气体，CO2的主要优点是易于达到超临界状态。在温度高于临界温度31.26℃和压力高于临界压力7.2MPa状态下，CO2处于超临界状态，其性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有很大的溶解能力，对降低原油粘度有显著的效果，不仅粘度降低，其表面张力也同时降低，CO2溶于原油后还能使原油的体积膨胀。这些特性都有利于提高驱油效率，改善开发效果。但是，低渗透砂岩油藏细小孔喉的分布和极强的微观非均质性影响着流体渗流和驱替效果，而在注CO2驱油过程中，注入的CO2溶于地层水后，地层水程弱酸性，可以溶解部分矿物成分，在一定程度上会增加储层孔隙体积，改变孔喉分布和储层物性。对超临界CO2注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响进行定量评价，可以进一步揭示超临界CO2提高低渗透砂岩油藏驱油效率的机理，从而有效指导低渗透砂岩油藏的高效开发。现有研究中，CN103257151B公布了一种定量评价油气二次运移过程中孔喉动用规律的方法，CN106995689A公布了一种二氧化碳驱油用复合型防气窜剂，CN106770377A公布了一种二氧化碳驱替岩芯过程中监测岩芯中剩余油分布的实验装置和方法，CN204941491U公布了一种二氧化碳驱气水交替一体化注入系统。谷丽冰等人于2007年在《石油与天然气学报》第29卷第3期《二氧化碳驱引起储层物性改变的实验室研究》一文中利用CO2岩心驱替实验装置模拟了二氧化碳与岩石和流体的相互作用，并对CO2驱后岩心的孔隙度、渗透率、润湿性进行了测试和分析。张超等人于2013年在《西南石油大学学报(自然科学版)》第35卷第5期《超临界CO2驱对储层物性影响的实验研究》一文中针对储层岩石经过超临界CO2驱替后注入气体对储层物性的影响，利用X射线衍射及扫描电镜技术对储层岩石的微观结构进行了定性的分析。姚振杰等人于2017年在《断块油气田》第24卷第1期《延长油田CO2驱储层物性变化规律》一文中，针对CO2注入储层引起孔隙度、渗透率及润湿性等物性特征的变化进行了分析。上述方法或技术中均未涉及超临界CO2注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价的内容。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法，以克服现有技术存在的缺陷，本发明能够定量的表征超临界CO2注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构的影响规律。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
超临界CO2注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：从全直径岩心上钻取岩心样品，洗油烘干后气测岩心样品渗透率；另外根据油田采出水的水样分析配制用于模拟地层水的工作液；
步骤二：对岩心样品抽真空并饱和工作液，计算岩心孔隙度和孔隙体积；
步骤三：针对步骤二得到的岩心样品测核磁共振T2谱，然后离心测试束缚水饱和度；
步骤四：对离心后的岩心样品重新饱和工作液；
步骤五：将步骤四得到的岩心样品置于岩心夹持器中，连接CO2驱替流程，设置实验温度和压力使其处于超临界CO2压力温度范围，向岩心样品中连续注入超临界CO2；
步骤六：将步骤五得到的岩心样品烘干，然后抽真空并饱和工作液；
步骤七：针对步骤六得到的岩心样品测核磁共振T2谱，然后离心测试束缚水饱和度；
步骤八：将注入超临界CO2前后的核磁共振T2谱换算成孔喉半径，并绘制孔喉半径分布曲线；
步骤九：定量对比和评价超临界CO2注入前后可动孔喉变化及孔喉半径分布的变化规律。
进一步地，步骤一中钻取的岩心样品直径为2.5cm、长度为3.8cm。
进一步地，步骤五中温度设置为70℃、回压设置为8MPa。
进一步地，步骤五中向岩心样品注入超临界CO2的速度为0.5mL/min。
进一步地，步骤五中向岩心样品注入超临界CO2的时间为24小时。
进一步地，步骤八中采用如下公式将注入CO2前后的核磁共振T2谱换算成孔喉半径：
式中：T2为核磁共振测得的横向弛豫时间，ms；
r为孔喉半径，μm；
ρ为表面弛豫率，μm/s。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明实验过程中无需对样品进行切割磨削等伤害处理，保持了样品原有特征，同时可以模拟地层的温度和压力条件，实验结果更加真实、可信；该方法可以在岩心注入CO2前后连续的测试核磁共振T2谱，并可以把T2谱转化为孔喉半径进行对比分析，相对于扫描电镜、薄片分析等定性分析方法更加直观和准确，核磁共振技术只对多孔介质中的流体进行响应，岩石骨架不会影响信号相应，可以有效的对孔喉半径分布进行定量描述，为超临界CO2注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价提供了有力的技术支撑。
附图说明
图1为实施例一的岩心注入CO2前后离心前的核磁共振T2谱图；
图2为实施例一的岩心注入CO2前后离心前的孔喉半径分布图；
图3为实施例一的岩心注入CO2前后离心后的核磁共振T2谱图；
图4为实施例二的岩心注入CO2前后离心前的核磁共振T2谱图；
图5为实施例二的岩心注入CO2前后离心前的孔喉半径分布图；
图6为实施例二的岩心注入CO2前后离心后的核磁共振T2谱图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细描述：
超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、岩心制备：从全直径岩心上钻取直径2.5cm、长3.8cm的岩心柱子，洗油烘干，然后气测岩心渗透率；配制工作液：根据油田采出水的水样分析配制用于模拟地层水的工作液；
步骤二、对岩心样品抽真空并饱和工作液，并计算岩心孔隙度和孔隙体积；
步骤三、针对步骤二得到的岩心样品测核磁共振T2谱，然后离心测试束缚水饱和度；
步骤四、由于岩心进行了离心，需要对离心后的岩心样品重新饱和工作液；
步骤五、将步骤四得到的岩心样品置于岩心夹持器中，连接CO2驱替流程，设置实验温度和压力使其处于超临界CO2压力温度范围，本方法设置温度70℃、回压8MPa，以0.5ml/min的速度注入超临界CO2，连续注入24小时；
步骤六、将步骤五得到的岩心样品烘干，然后抽真空并饱和工作液；
步骤七、针对步骤六得到的岩心样品测核磁共振T2谱，然后离心测试束缚水饱和度；
步骤八、根据下列公式将注入超临界CO2前后的核磁共振T2谱换算成孔喉半径，并绘制孔喉半径分布曲线；
式中：T2为核磁共振测得的横向弛豫时间，ms；
r为孔喉半径，μm；
ρ为表面弛豫率，μm/s；
步骤九、定量对比和评价超临界CO2注入前后可动孔喉变化及孔喉半径分布的变化规律。
岩心样品饱和油水后置于均匀分布的静磁场中，流体中的氢核(1H)会被磁场极化，产生磁化矢量。此时对样品施加一定频率的射频场，就会产生核磁共振。核磁共振信号衰减的快慢可以用横向弛豫时间T2来描述。孔隙越小，氢核与孔隙壁碰撞的几率越大，由此得出孔隙大小与氢核驰豫率的反比关系，这就是核磁共振(T2谱)研究岩石孔隙结构的理论基础。核磁共振T2谱的分布形态反映岩石的孔喉大小与分布。核磁共振T2弛豫时间与孔喉半径成正比，纵坐标幅度与不同孔喉内的含水量成正比，含水量反映了可动孔喉的动用情况。所以将注超临界CO2前后的饱和水岩心的核磁共振T2谱转换成孔喉半径，可定量评价超临界CO2注入前后孔喉半径的变化规律。
下面结合具体实施例做进一步说明：
实施例一
超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法，包括以下步骤：
步骤一、岩心制备：从全直径岩心上钻取岩心，直径2.5cm，长度3.8cm,洗油烘干，气测岩心渗透率为1.323×10-3μm2；配制工作液，为了去除离子沉淀对孔喉结构的影响，采用不含离子的蒸馏水模拟地层水；
步骤二、抽真空饱和蒸馏水，计算岩心孔隙度为11.21％，孔隙体积为2.14ml；
步骤三、测岩心离心前后的核磁共振T2谱；
步骤四、由于岩心进行了离心，需要重新饱和蒸馏水；
步骤五、将岩心样品置于岩心夹持器中，连接CO2驱替流程，设置温度和压力使其处于超临界CO2压力温度范围，本方法设置温度70℃、回压8MPa，以0.5ml/min的速度注入超临界CO2，连续注入24小时；
步骤七、岩心烘干、计算气测渗透率为4.21×10-3μm2，抽真空饱和蒸馏水，计算孔隙度为11.68％，见表1；
步骤八、测岩心离心前后的核磁共振T2谱；
步骤九、根据下列公式将岩心注入超临界CO2前后的岩心离心前的核磁共振T2谱(图1)换算成孔喉半径，并绘制孔喉分布曲线(图2)，并将岩心注入超临界CO2前后的岩心离心前的核磁共振T2谱绘制在同一张图上(图3)。
步骤十、定量对比和评价超临界CO2注入前后可动孔喉变化及孔喉分布的变化规律。将注入超临界CO2前后的孔喉半径分布曲线绘制在同一张图上，并根据离心前后的核磁共振T2曲线(图1、图3)计算出岩心注入超临界CO2前后的可动流体百分数和可动流体孔隙度，见表1。
表1岩心注入超临界CO2前后的可动流体百分数和可动流体孔隙度
由表1可以看出，岩心在注入超临界CO2后的孔隙度和渗透率均增大，虽然孔隙度的增加幅度不大，但渗透率由1.32×10-3μm2增加到了4.21×10-3μm2，增加幅度达到219％，可动流体孔隙度由2.89％增大到4.03％。由图2可以看出，原始岩心的孔喉的半径分布处在0.001-0.896μm之间，注入超临界CO2后的孔喉半径分布处在0.001-1.185μm之间，注入超临界CO2后的岩心大孔喉变多。且注入超临界CO2后的孔喉半径在0.001-0.027μm的孔喉和孔喉半径在0.293-1.185μm的孔喉也变多。总体来看，注入超临界CO2后岩心的孔喉分布范围更广，部分小尺寸和大尺寸的孔喉变多，中间尺寸的孔喉变少，孔喉尺寸分布更加均匀，使得岩心孔隙度变化不大的情况下，岩心渗透率具有大幅度增加。
实施例二
超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法，包括以下步骤：
步骤一、岩心制备：从全直径岩心上钻取岩心，直径2.5cm,长度3.8cm,洗油烘干，气测岩心渗透率为0.137×10-3μm2；配制工作液,根据研究区水型分析结果，采用20000mg/L的CaCl2溶液模拟地层水；
步骤二、抽真空饱和CaCl2溶液，计算岩心孔隙度为7.27％，孔隙体积为1.36ml；
步骤三、测岩心离心前后的核磁共振T2谱；
步骤四、由于岩心进行了离心，需要重新饱和CaCl2溶液；
步骤五、将岩心样品置于岩心夹持器中，连接CO2驱替流程，设置温度和压力使其处于超临界CO2压力温度范围，本方法设置温度70℃、回压8MPa，以0.5ml/min的速度注入超临界CO2，连续注入24小时；
步骤六、岩心烘干、计算气测渗透率为0.226×10-3μm2，抽真空饱和CaCl2溶液，计算孔隙度为7.468％，见表2；
步骤七、测岩心离心前后的核磁共振T2谱；
步骤八、根据下列公式将岩心注入超临界CO2前后的岩心离心前的核磁共振T2谱(图4)换算成孔喉半径，并绘制孔喉分布曲线(图5)，并将岩心注入超临界CO2前后的岩心离心前的核磁共振T2谱绘制在同一张图上(图6)。
步骤九、定量对比和评价超临界CO2注入前后可动孔喉变化及孔喉分布的变化规律。将注入超临界CO2前后的孔喉半径分布曲线绘制在同一张图上，并根据离心前后的核磁共振T2曲线(图4、图6)计算出岩心注入超临界CO2前后的可动流体百分数和可动流体孔隙度，见表2。
表2岩心注入超临界CO2前后的可动流体百分数和可动流体孔隙度
由表2可以看出，岩心在注入超临界CO2后的孔隙度和渗透率均增大，虽然孔隙度的增加幅度不大，但渗透率由0.137×10-3μm2增加到了0.226×10-3μm2，增加幅度达到65％，可动流体孔隙度由1.121％增大到1.237％。由图5可以看出，原始岩心的孔喉的半径分布处在0.001-6.32μm之间，注入超临界CO2后的孔喉半径分布处在0.001-1.8μm之间，注入超临界CO2后的岩心大孔喉范围变小，这是由于形成了CaCO3沉淀，堵塞了大孔径吼道。且注入超临界CO2后的孔喉半径在0.001-0.024μm的孔喉和孔喉半径在0.222-1.184μm的孔喉也变多，其他尺寸范围内的孔喉变少。总体来看，由于受到离子沉淀堵塞部分的孔喉的影响，相对于不含Ca2+离子的蒸馏水，由于注入超临界CO2的溶蚀作用造成的渗透率和可动流体孔隙度增大的幅度降低。
Claims (4)
1.超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：从全直径岩心上钻取岩心样品，洗油烘干后气测岩心样品渗透率；另外根据油田采出水的水样分析配制用于模拟地层水的工作液；
步骤二：对岩心样品抽真空并饱和工作液，计算岩心孔隙度和孔隙体积；
步骤三：针对步骤二得到的岩心样品测核磁共振T2谱，然后离心测试束缚水饱和度；
步骤四：对离心后的岩心样品重新饱和工作液；
步骤五：将步骤四得到的岩心样品置于岩心夹持器中，连接CO2驱替流程，设置实验温度70℃和压力8MPa使其处于超临界CO2压力温度范围，向岩心样品中连续注入超临界CO2；
步骤六：将步骤五得到的岩心样品烘干，然后抽真空并饱和工作液；
步骤七：针对步骤六得到的岩心样品测核磁共振T2谱，然后离心测试束缚水饱和度；
步骤八：将注入超临界CO2前后的核磁共振T2谱换算成孔喉半径，并绘制孔喉半径分布曲线；
采用如下公式将注入CO2前后的核磁共振T2谱换算成孔喉半径：
式中：T2为核磁共振测得的横向弛豫时间，ms；
r为孔喉半径，μm；
ρ为表面弛豫率，μm/s；
步骤九：定量对比和评价超临界CO2注入前后可动孔喉变化及孔喉半径分布的变化规律。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法，其特征在于，步骤一中钻取的岩心样品直径为2.5cm、长度为3.8cm。
3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法，其特征在于，步骤五中向岩心样品注入超临界CO2的速度为0.5mL/min。
4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法，其特征在于，步骤五中向岩心样品注入超临界CO2的时间为24小时。
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