CN107941838A - 一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法 - Google Patents

一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法，选取人工胶结的砂岩岩心；配制模拟地层水；配制实验模拟油；将岩心饱和模拟地层水，测孔隙度，计算孔隙体积；实验模拟油驱替岩心，直到出口100％含油建立束缚水饱和度，测核磁共振谱；岩心中注入二氧化碳进行驱油，直到岩心出口100％含水，测核磁共振谱；对岩心进行离心脱水和脱油，测核磁共振谱；将核磁共振谱转化为孔喉半径分布曲线；定量评价二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布的影响。该方法能够准确定量的评价不同的二氧化碳注入参数下，沥青质沉淀对岩心孔喉分布的影响。

Description

一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量 评价方法
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法。
背景技术
随着CO2驱油技术成熟，注CO2已成为油田改善开发效果、建立有效驱动体系的主要技术措施。但是，在注CO2驱油过程中，极易引发原油中的沥青质、胶质和石蜡等重有机物沉积。当沥青等固相在基质岩石中絮凝时，絮凝成较大团块的沥青会堵塞孔隙喉道，同时其他的颗粒直径相对较小沥青团块会随流体一起流动造成在孔隙喉道处产生桥塞并降低有效渗透率。特别是针对致密砂岩油藏，这种沥青质的沉淀会严重影响储层孔喉结构，降低开发效果。因此，对二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布的影响进行定量评价，将会有助于揭示制约致密砂岩油藏超临界CO2驱效果的关键因素，为提高CO2驱效果提供理论指导。现有研究中，专利CN107219322A提出了一种动态测定CO2-原油作用生成沥青质沉淀量的方法；专利CN103308667A提出了一种测量含油岩心中二氧化碳非混相驱时原油沥青质沉淀量的方法；专利CN107209166A提出了一种用于预测沥青质沉淀的方法；2010年第37卷第3期，石油勘探与开发，黄磊等人在《CO2注入过程中沥青质沉淀预测》一文中通过建立注气过程中气-液-沥青质三相相平衡数值计算模型，以某油田实际原油为例,计算了CO2注入过程中沥青质沉淀量。2011年第26卷第4期，西安石油大学学报(自然科学版)，何岩峰等人在《二氧化碳非混相驱油藏沥青质沉淀规律研究》一文中设计了二氧化碳非混相驱沥青质沉淀动态岩心驱替实验装置，采用正交实验分析方法研究了非混相驱条件下驱替压力、温度、岩心初始渗透率、原油中的沥青质含量和驱替速度等因素对驱替后岩心中原油沥青质沉淀量的影响。2013年第36卷第3期，钻采工艺，张庆新等人在《预测注CO2过程中沥青质沉淀新方法》一文中提出用P－T相图用于预测沥青质的沉淀，提出的P-T相图预测注CO2过程沥青质沉淀方法能简便地预测沥青质沉淀及定性地分析沥青质沉淀动态。现有研究均是针对注二氧化碳过程中的沥青质沉淀量进行预测，未涉及到沥青质沉淀对孔喉分布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二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法，以克服现有技术存在的缺陷，本发明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，通过把注二氧化碳后的岩心进行离心处理，将离心前后的核磁共振T2谱转化为孔喉半径分布曲线，即可以定量评价沥青质沉淀量对孔喉分布的影响。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法，包括以下步骤：
步骤一、根据实际研究区块储层渗透率，选取人工胶结的砂岩岩心；
步骤二、配制含Mn2+模拟地层水溶液；
步骤三、采用航空煤油和油田脱气原油配制模拟原油，使其在储层温度下的粘度和地层中原油粘度一致；
步骤四、将岩心饱和Mn2+模拟地层水，测孔隙度，计算孔隙体积；
步骤五、利用模拟原油驱替岩心，直到岩心出口100％含油，测核磁共振T2谱；
步骤六、岩心中注入CO2进行驱油实验，直到岩心出口100％含水，测核磁共振T2谱；
步骤七、将岩心置于离心设备中进行离心脱油后，测核磁共振T2谱；
步骤八、将测得的核磁共振T2谱转换为孔喉半径分布曲线；
步骤九、定量评价二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布的影响。
进一步地，步骤一中岩心长度为5-10cm，岩心直径为2.5cm。
进一步地，所述的含Mn2+模拟地层水溶液为MnCl2水溶液，MnCl2水溶液的浓度为15000mg/L。
进一步地，步骤五中利用模拟原油驱替岩心的注入速度为0.05-0.1ml/min。
进一步地，步骤六中岩心中注入CO2进行驱油实验的CO2注入速度为0.1-0.3ml/min，温度为50℃-90℃，回压设定为8MPa-20MPa。
进一步地，步骤七中离心脱油时的离心速度为5000r/min-10000r/min。
进一步地，步骤八中将测得的核磁共振T2谱转换为孔喉半径分布曲线，转换公式为：
r＝0.271×T2
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。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明方法在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，通过把注二氧化碳后的岩心进行离心处理，将离心前后的核磁共振T2谱转化为孔喉半径分布曲线，即可以定量评价沥青质沉淀量对孔喉分布的影响；通过注二氧化碳前后的岩心核磁共振T2谱，可以定量分析不同注入参数下的驱油效率，而不用采取计量岩心出口的油量再计算驱油效率的方法，从而可以消除由于计量误差导致的分析结果的误差，在二氧化碳驱油效果评价以及注二氧化碳提高油藏采收率的适应性评价方面提供技术支撑。
附图说明
图1为实施例1不同阶段下的核磁共振T2谱；
图2为实施例1不同阶段下的孔喉半径分布曲线；
图3为实施例2不同阶段下的核磁共振T2谱；
图4为实施例2不同阶段下的孔喉半径分布曲线。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细描述：
一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据实际研究区块储层渗透率，选取人工胶结的砂岩岩心，岩心长度为5-10cm，岩心直径为2.5cm；
步骤二、配制含Mn2+模拟地层水溶液，即MnCl2水溶液，MnCl2水溶液的浓度为15000mg/L；
步骤三、采用航空煤油和油田脱气原油配制模拟原油，使其在储层温度下的粘度和地层中原油粘度一致；
步骤四、将岩心饱和Mn2+模拟地层水，测孔隙度，计算孔隙体积；
步骤五、利用模拟原油驱替岩心，注入速度为0.05-0.1ml/min，直到出口100％含油，建立束缚水饱和度，测核磁共振T2谱；
步骤六、岩心中注入CO2进行驱油实验，CO2注入速度为0.1-0.3ml/min，温度为50℃-90℃，回压设定为8MPa-20MPa，一直到岩心出口100％含水，测核磁共振T2谱；
步骤七、将岩心置于离心设备中进行离心脱油，离心速度为5000r/min-10000r/min，具体离心速度的大小取决于岩心渗透率及所需要离心的流体粘度，测核磁共振T2谱；
步骤八、将测得的核磁共振T2谱转换为孔喉半径分布曲线，转换公式为：
r＝0.271×T2
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；
步骤九、定量评价二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布的影响。
为了说明注二氧化碳过程中沥青质沉淀对孔喉分布的影响，进一步揭示影响CO2驱油效果的关键因素，本发明方法通过核磁共振的实验技术，采用的岩心为人工胶结的砂岩岩心，这样可以消除注二氧化碳过程中酸溶蚀岩心中的矿物成分。在模拟地层水中加入Mn2+，可以有效的屏蔽水信号，而只测试油信号。在二氧化碳注入前后分别对岩心进行核磁共振T2谱的测试，可以定量的分析驱出油的孔径范围，再通过对二氧化碳驱后的岩心进行离心，可以把脱除岩心中的可动油，再进行核磁共振T2谱的测试，此时T2谱反映的便是沉积在岩心中沥青质的分布情况，进而可以定量评价注二氧化碳过程中沥青质沉淀对孔喉分布的影响，从而在二氧化碳驱油效果评价以及注二氧化碳提高油藏采收率的适应性评价方面提供技术支撑。
下面结合具体实施例做进一步说明：
实施例一
本发明一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法包括以下步骤：
步骤一、根据实际研究区块储层渗透率，选取人工胶结的砂岩岩心，岩心长度8cm，岩心直径2.5cm；
步骤二、配制含Mn2+模拟地层水，Mn2+浓度为15000mg/L；
步骤三、根据一定配比的航空煤油和油田脱气原油配制模拟原油，使其在储层温度下的粘度为1.2mpa.s。
步骤四、将岩心饱和Mn2+模拟地层水，计算孔隙度为9.25％，孔隙体积为3.63ml；
步骤五、利用模拟原油驱替岩心，驱替速度为0.05ml/min，直到出口100％含油建立束缚水饱和度，测核磁共振T2谱，见图1，由图1的饱和油的T2谱曲线可知，该岩心的孔径分布呈双峰型，左峰代表岩心中油占据的较低孔径的孔喉分布，右锋代表岩心中油占据的较高孔径的孔喉分布，由图2可知，左峰的孔径分布在0.02-1.1μm，右峰的孔径分布在1.1-54.5μm。计算得知，左峰面积为789.16，右峰面积为1379.65，该岩心中油占据的孔喉半径在1.1-54.5μm的孔喉占到总饱和油量的63.6％。
步骤六、岩心中注入CO2进行驱油实验，一直到岩心出口100％含水，测核磁共振T2谱，见图1中CO2驱后的T2谱曲线，对比饱和油的T2谱曲线可知，该岩心经过CO2驱后，左峰和右峰的面积均有下降，但右峰下降的明显较多。CO2驱后的右峰面积为636.26，相比CO2驱前下降了54％，CO2驱后的左峰面积为498.35，相比CO2驱前下降了36％。可见由于岩心的非均质性的存在，CO2驱主要是驱出的大孔径孔喉中的油。
步骤七、将岩心置于离心设备中，设定离心速度9000转/min，进行离心脱出可动油，测核磁共振T2谱，见图1中离心后的T2谱曲线，此时离心后的T2谱曲线代表了岩心中沉淀的沥青质在岩心中的分布。由离心后的T2谱曲线和CO2驱后的T2谱曲线对比可知，右峰的面积下降较小，即剩余的右峰的剩余面积较大。这是由于CO2驱过程中主要动用的大孔径范围内的油，因此沥青质也主要沉淀在了大孔径的孔喉内。
步骤七、将测得的核磁共振T2谱转换为孔喉半径分布曲线，见图2，转换公式如下：
r＝0.271×T2
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。
步骤八、定量评价二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布的影响。
由以上分析可知，由于CO2驱过程中主要动用的大孔径范围内的油，因此沥青质也主要沉淀在了大孔径的孔喉内，计算离心后的T2谱和横坐标所包络的面积为403.58，而饱和油后的T2谱和横坐标所包络的面积为2168.82，该岩心进行CO2驱后，共有18.61％的原油以沥青质的形式沉淀在了岩心中。由图2可知，沥青质主要堵塞的孔喉半径为1.1-54.5μm。
实施例二
本发明一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法包括以下步骤：
步骤一、根据实际研究区块储层渗透率，选取人工胶结的砂岩岩心，岩心长度6cm，岩心直径2.5cm；
步骤二、配制含Mn2+模拟地层水，Mn2+浓度为15000mg/L；
步骤三、根据一定配比的航空煤油和油田脱气原油配制模拟原油，使其在储层温度下的粘度为1.0mpa.s。
步骤四、将岩心饱和Mn2+模拟地层水，计算孔隙度为10.16％，孔隙体积为3.00ml；
步骤五、利用模拟原油驱替岩心，驱替速度为0.05ml/min,直到出口100％含油建立束缚水饱和度，测核磁共振T2谱，见图3，由图1的饱和油的T2谱曲线可知，该岩心的孔径分布呈单峰型，由图4可知，该块岩心的孔径分布在0.02-62.6μm。
步骤六、岩心中注入CO2进行驱油实验，一直到岩心出口100％含水，测核磁共振T2谱，见图1中CO2驱后的T2谱曲线，对比饱和油的T2谱曲线可知，该岩心经过CO2驱后，T2谱曲线出现了明显下降，但右半峰下降较多。CO2驱后的右半峰面积相比CO2驱前下降了大约40％，CO2驱后的左峰面积相比CO2驱前下降了15％。可见由于岩心的非均质性的存在，CO2驱主要是驱出的大孔径孔喉中的油。
步骤七、将岩心置于离心设备中，设定离心速度9000转/min,进行离心脱出可动油，测核磁共振T2谱，见图1中离心后的T2谱曲线，此时离心后的T2谱曲线代表了岩心中沉淀的沥青质在岩心中的分布。由离心后的T2谱曲线和CO2驱后的T2谱曲线对比可知，右半峰的面积下降较小，即剩余的右半峰的面积较大。这是由于CO2驱过程中主要动用的大孔径范围内的油，因此沥青质也主要沉淀在了大孔径的孔喉内。
步骤七、将测得的核磁共振T2谱转换为孔喉半径分布曲线，见图4，转换公式如下：
r＝0.271×T2
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。
步骤八、定量评价二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布的影响。
由以上分析可知，由于CO2驱过程中主要动用的大孔径范围内的油，因此沥青质也主要沉淀在了大孔径的孔喉内，计算离心后的T2谱和横坐标所包络的面积为541.4，而饱和油后的T2谱和横坐标所包络的面积为1587.1，可见该岩心进行CO2驱后，共有34.1％的原油以沥青质的形式沉淀在了岩心中，其中孔喉半径为1.0μm以上的孔喉中沉淀的沥青质占到了总沉淀量的75％。

Claims (7)

1.一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据实际研究区块储层渗透率，选取人工胶结的砂岩岩心；
步骤二、配制含Mn2+模拟地层水溶液；
步骤三、采用航空煤油和油田脱气原油配制模拟原油，使其在储层温度下的粘度和地层中原油粘度一致；
步骤四、将岩心饱和Mn2+模拟地层水，测孔隙度，计算孔隙体积；
步骤五、利用模拟原油驱替岩心，直到岩心出口100％含油，测核磁共振T2谱；
步骤六、岩心中注入CO2进行驱油实验，直到岩心出口100％含水，测核磁共振T2谱；
步骤七、将岩心置于离心设备中进行离心脱油后，测核磁共振T2谱；
步骤八、将测得的核磁共振T2谱转换为孔喉半径分布曲线；
步骤九、定量评价二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布的影响。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法，其特征在于，步骤一中岩心长度为5-10cm，岩心直径为2.5cm。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法，其特征在于，所述的含Mn2+模拟地层水溶液为MnCl2水溶液，MnCl2水溶液的浓度为15000mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法，其特征在于，步骤五中利用模拟原油驱替岩心的注入速度为0.05-0.1ml/min。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法，其特征在于，步骤六中岩心中注入CO2进行驱油实验的CO2注入速度为0.1-0.3ml/min，温度为50℃-90℃，回压设定为8MPa-20MPa。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法，其特征在于，步骤七中离心脱油时的离心速度为5000r/min-10000r/min。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳驱油过程中沥青质沉淀对孔喉分布影响的定量评价方法，其特征在于，步骤八中将测得的核磁共振T2谱转换为孔喉半径分布曲线，转换公式为：
r＝0.271×T2
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。
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