CN108195732A

CN108195732A - 一种致密岩心渗吸实验装置及渗吸量测试方法

Info

Publication number: CN108195732A
Application number: CN201711239406.5A
Authority: CN
Inventors: 刘锦; 薛小佳; 李楷; 吴江; 范华波; 郭钢; 陈文斌; 白晓虎; 杜现飞; 朱桥川; 刘顺
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2018-06-22
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: CN108195732B

Abstract

本发明提供了一种致密岩心渗吸实验装置及渗吸量测试方法，包括注入单元、岩心室和计量单元，所述注入单元用于向岩心室注入渗吸液和控制渗吸后置换流体的排出，所述岩心室用于模拟油藏条件下的岩心渗吸过程，所述计量单元用于计量岩心渗吸量；所述注入单元、计量单元分别与岩心室入口和岩心室出口连通，所述岩心室安装有岩心室压力表。本发明提供的这种致密岩心渗吸实验装置，可以给岩心室加压加温，测量满足油藏实际条件，测量值对储层开发更有参考价值。解决了体积法、质量法在测量致密岩心渗吸量时易出现的油珠挂壁现象，提高了测量精度。

Description

一种致密岩心渗吸实验装置及渗吸量测试方法

技术领域

本发明属于油藏工程致密岩心技术领域，具体涉及一种致密岩心渗吸实验装置及渗吸量测试方法。

背景技术

致密岩心渗吸量小，渗吸极易出现油珠挂壁现象影响。目前常用的室内岩心渗吸测试方法有体积法和质量法，然而这两种传统方法在实验过程中都存在各自的不足，体积法是依靠油水密度差分异原理进行计量的，其特点是设备及操作简单，方便多组实验对比，但渗吸量太少时会导致无法计量，油相乳化以及油珠挂壁不能实现油水分异会很大程度影响测量精度，由于体积法大多使用的是玻璃容器，能够承受的温度和压力都极其有限。

质量法是依靠渗吸作用油水置换后岩心质量差进行计量的，其特点是测量精度较高，但操作较复杂，挂壁油珠同样影响测量精度（油珠自身重量及油珠受到的浮力会扰乱天平的计量，），同时不方便加温加压。上述实验方法的不足在致密岩心测试过程中尤为突出，储层致密及超低孔渗特性导致了渗吸时间长，渗吸量小，挂壁油珠占比重大等情况，传统实验方法的测量结果不足以满足研究需求。

也有不少学者对传统的实验装置及方法进行了改进。一种改进方法是基于传统质量法，提高天平计量精度，利用恒温水箱来提供温度条件（唐海. 一种渗吸实验装置. 西南石油大学, 2013, 发明专利号：CN203037546U；杨胜来. 岩心渗吸实验装置. 中国石油大学（北京）, 2016, 发明专利号：CN205483895U；濮御. 一种电子式高精度静态渗吸测量装置的研究[J]. 石油化工应用, 2016,35(5):5-8.），虽然装置的改进考虑了储层温度的影响，但是并没有解决渗吸挂壁对实验测量的影响，也没有考虑储层压力对渗吸的作用。另一种改进方法是利用机械作用清除挂壁原油，在传统的质量法基础上增加旋转叶片，依靠搅动渗吸液达到去除挂壁原油的目的（谢坤. 一种新型渗吸实验装置. 东北石油大学，2015，发明专利号：CN205038132U），一方面没有考虑储层温度压力条件，另一方面水动力去除挂壁原油对天平计量影响很大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的上述技术问题，可以准确计量致密岩心渗吸量。

本发明提供的技术方案如下：

一种致密岩心渗吸实验装置，包括注入单元、岩心室和计量单元，所述注入单元用于向岩心室注入渗吸液和控制渗吸后置换流体的排出，所述岩心室用于模拟油藏条件下的岩心渗吸过程，所述计量单元用于计量岩心渗吸量；

所述注入单元、计量单元分别与岩心室入口和岩心室出口连通，所述岩心室安装有岩心室压力表。

所述注入单元包括惰性气体罐、储液器，所述惰性气体罐并列连通储液器入口和岩心室入口，所述储液器出口连通岩心室入口，所述岩心室入口和惰性气体罐之间设有气体入口控制阀，所述惰性气体罐和储液器入口之间设有储液器入口控制阀，所述储液器出口和岩心室入口之间设有储液器出口控制阀。

所述岩心室包括密封容器，所述密封容器内固设有固定密封胶套，所述固定密封胶套内设有岩心夹持器，所述岩心夹持器内表面有岩心胶套，所述密封容器上设有围压入口，所述固定密封胶套和密封容器之间有空隙，所述围压入口伸至该空隙内，所述岩心室入口、岩心室出口均连通固定密封胶套，所述密封容器外固设有温度传感器，所述温度传感器的探头伸至固定密封胶套内。

所述计量单元包括CT扫描探头、CT扫描控制系统和设于岩心室出口管道上的岩心室出口控制阀，所述CT扫描探头和CT扫描控制系统通过导线连接，所述CT扫描探头用于扫描测试致密岩心的饱和油相体积和平均含水饱和度，所述CT扫描控制系统用于采集CT扫描探头传输的岩心扫描测试信息，并处理数据计算岩心渗吸量，绘制岩心饱和度分布图。

所述注入单元还包括补偿泵，所述补偿泵与储液器通过管道连通，该管道上设有补偿泵控制阀。

所述固定密封胶套的体积，式中，V为固定密闭胶套的体积，m³；Vcore为被测岩心体积，m³；为被测岩心孔隙度，无量纲。

本发明还提供了一种致密岩心渗吸量的测试方法，使用致密岩心渗吸实验装置，包括以下步骤：

S11，预处理：对实验致密岩心进行预处理后待用，配置实验用渗吸液，装入储液器，测试前检查装置的气密性，气密性良好可开始实验测试；

S12，数据测量：将预处理后实验致密岩心放入岩心室，注入渗吸液后设置实验条件，渗吸0.5-1天后，排出渗吸液，用CT扫描探头扫描测试致密岩心的饱和油相体积V ₀和平均含水饱和度S _w，1；

再注入渗吸液后设置实验条件，渗吸0.5-1天后，排出渗吸液，用CT扫描探头扫描测试致密岩心的平均含水饱和度S _w，2，在深吸周期10-15天内重复该过程至少六次，得到平均含水饱和度S _w，3，S _w，4，……，S _w，8；

S13，数据采集及处理：CT扫描控制系统采集CT扫描探头扫描测试的致密岩心的饱和油相体积V ₀和平均含水饱和度S _w，1，S _w，2,，……，S _w，8；并进行计算，得到不同时间端的渗吸量，并绘制岩心饱和度分布图。

注入渗吸液具体过程如下：关闭惰性气体入口控制阀，打开储液器入口控制阀、储液器出口控制阀、设于岩心室出口管路上的岩心室出口控制阀，开启惰性气体罐阀门，调整惰性气体罐阀门使满足岩心的压力梯度，直到岩心室充满渗吸液并溢出渗吸液为止，关闭惰性气体罐阀门、储液器入口控制阀、储液器出口控制阀、岩心室出口控制阀；

其中，人造岩心的岩心压力梯度在0.008-0.016MPa/m，天然岩心压力梯度控制在0.12-0.20MPa/m。

设置实验条件的具体过程是：渗吸液注入后，根据储层条件，向岩心室注入储层温度压力条件下的惰性气体或者恒温水，直至岩心室温度及压力达到储层压力温度条件。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种致密岩心渗吸实验装置，可以给岩心室加压加温，测量满足油藏实际条件，测量值对储层开发更有参考价值。解决了体积法、质量法在测量致密岩心渗吸量时易出现的油珠挂壁现象，提高了测量精度。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是岩心室的结构示意图；

图3是本发明测试岩心渗吸量方法的流程图。

图中：11、注入单元；111、惰性气体罐；112、惰性气体罐压力表；113、补偿泵；114、补偿泵控制阀；115、储液器；116、储液器入口控制阀；117、储液器出口控制阀；118、气体入口控制阀；12、计量单元；121、CT扫描探头；122、CT扫描控制系统；123、岩心室出口控制阀；124、烧杯；13、岩心室压力表；14、岩心室；21、岩心夹持器；22、岩心胶套；23、致密岩心；24、岩心室入口；25、岩心室出口；26、温度传感器；27、围压入口；28、固定密闭胶套；29、密闭容器。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种致密岩心渗吸实验装置，包括注入单元11、岩心室14和计量单元12，所述注入单元11用于向岩心室14注入渗吸液和控制渗吸后置换流体的排出，所述岩心室14用于模拟油藏条件下的岩心渗吸过程，所述计量单元12用于计量岩心渗吸量；

所述注入单元11、计量单元12分别与岩心室入口24和岩心室出口25连通，所述岩心室14安装有岩心室压力表13。

本实施例提供的这种致密岩心渗吸实验装置，考虑了致密岩心23对温度压力的敏感性，岩心室14可以加压加温，因此可以实现在实际油藏条件下进行渗吸量测试，克服了常规体积法加压后，玻璃装置容易破碎，以及采用常规质量法时，天平装置精密，不能放入恒温箱，无法加温的缺陷。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种如图1所示的致密岩心渗吸实验装置，所述注入单元11包括惰性气体罐111、储液器115，所述惰性气体罐111并列连通储液器115入口和岩心室入口24，所述储液器115出口连通岩心室入口24，所述岩心室入口24和惰性气体罐111之间设有气体入口控制阀118，所述惰性气体罐111和储液器115入口之间设有储液器入口控制阀116，所述储液器115出口和岩心室入口24之间设有储液器出口控制阀117。

在本实施例中，注入单元11还包括补偿泵113，所述补偿泵113与储液器115通过管道连通，该管道上设有补偿泵控制阀114。补偿泵113储备与储液器115一致的流体（渗吸液），当储液器115液量不足时，补偿储液器115损失流体。

工作过程：关闭储液器入口控制阀116、储液器出口控制阀117、岩心室出口控制阀123，打开气体入口控制阀118，开启惰性气体罐111阀门，当岩心室压力表13到达一定值时，关闭惰性气体罐111阀门，观察岩心室压力表13检测装置气密性。

检查装置气密性良好后，开始注入渗吸液：打开储液器入口控制阀116、储液器出口控制阀117、岩心室出口控制阀123，开启惰性气体罐111阀门，调整惰性气体罐111阀门至惰性气体罐压力表112控制在一定示数，直到岩心室出口25处溢出流体为止，关闭惰性气体罐111阀门、储液器入口控制阀116、储液器出口控制阀117、岩心室出口控制阀123。

如图1所示，所述计量单元12包括CT扫描探头121、CT扫描控制系统122和设于岩心室出口25管道上的岩心室出口控制阀123，所述CT扫描探头121和CT扫描控制系统122通过导线连接，所述CT扫描探头121用于扫描测试致密岩心23的饱和油相体积和平均含水饱和度，所述CT扫描控制系统122用于采集CT扫描探头121传输的岩心扫描测试信息，并处理数据计算岩心渗吸量，绘制岩心饱和度分布图。

在本实施例中，惰性气体为氮气，实验测试废液由烧杯124收集，烧杯124位于岩心室出口25管道的出口下端。

实施例3：

在实施例1或实施例2的基础上，本实施例提供了一种致密岩心渗吸实验装置，所述岩心室14包括密封容器，所述密封容器内固设有固定密封胶套，所述固定密封胶套内设有岩心夹持器21，所述岩心夹持器21内表面有岩心胶套22，所述密封容器上设有围压入口27，所述固定密封胶套和密封容器之间有空隙，所述围压入口27伸至该空隙内，所述岩心室入口24、岩心室出口25均连通固定密封胶套，所述密封容器外固设有温度传感器26，所述温度传感器26的探头伸至固定密封胶套内。

如图2所示，岩心胶套22由岩心夹持器21固定，主要作用在于固定内部构件，传递围压及热量；致密岩心23包裹于岩心胶套22之间，岩心室入口24连接岩心室14和注入单元11，主要作用是为岩心室14提供渗吸液及惰性气体，岩心室出口25连接岩心室14和计量单元12，主要作用是岩心室14置换流体排出，温度感应器由密闭容器29固定，主要作用是实时控制岩心室14温度信息，围压入口27由密闭容器29固定，主要作用是为岩心室14提供储层温度压力条件下的惰性气体（一般选氮气）或者恒温水；固定密闭胶套28由密闭容器29部分固定，主要作用是隔绝渗吸流体与围压流体，传递围压及热量，密闭容器29设计承受最大围压要大于60MPa，耐温要超过150℃。

其中，固定密封胶套的体积，式中，V为固定密闭胶套28的体积，m³；Vcore为被测岩心体积，m³；为被测岩心孔隙度，无量纲。

实施例4：

在上述实施例的基础上，本实施例提供了一种如图3所示的致密岩心渗吸量的测试方法，使用上述实施例提供的致密岩心渗吸实验装置，包括以下步骤：

S11，预处理：对实验致密岩心23进行预处理后待用，配置实验用渗吸液，装入储液器115，测试前检查装置的气密性，气密性良好可开始实验测试；

对实验致密岩心23进行预处理方式有两种，一种是为了保持原始润湿性，不对岩心进行洗油，只做简单清洗处理，另一种是对岩心洗油，饱和水相后，用原油驱替老化，以备实验测试；

检查装置气密性：关闭储液器入口控制阀116、储液器出口控制阀117、岩心室出口控制阀123，打开气体入口控制阀118，开启惰性气体罐111阀门，当岩心室压力表13到达一定值时，关闭氮气罐阀门，观察岩心室压力表13在一段时间内是否存在明显降压现象，若没有，则气密性良好；

S12，数据测量：将预处理后实验致密岩心23放入岩心室14，注入渗吸液S121后设置实验条件S122，渗吸0.5-1天后，排出渗吸液S123，用CT扫描探头121扫描测试S124，得到致密岩心23的饱和油相体积V ₀和平均含水饱和度S _w，1；

再注入渗吸液后设置实验条件，渗吸0.5-1天后，排出渗吸液，用CT扫描探头121扫描测试致密岩心23的平均含水饱和度S _w，2，在深吸周期10-15天内重复该过程至少六次，得到平均含水饱和度S _w，3，S _w，4，……，S _w，8；

S121，注入渗吸液具体过程如下：关闭惰性气体入口控制阀118，打开储液器入口控制阀116、储液器出口控制阀117、设于岩心室出口25管路上的岩心室出口控制阀123，开启惰性气体罐111阀门，调整惰性气体罐111阀门使满足岩心的压力梯度，直到岩心室14充满渗吸液并溢出渗吸液为止，关闭惰性气体罐111阀门、储液器入口控制阀116、储液器出口控制阀117、岩心室出口控制阀123；

其中，人造岩心的岩心压力梯度在0.008-0.016MPa/m，天然岩心压力梯度控制在0.12-0.20MPa/m；

S122，设置实验条件的具体过程是：渗吸液注入后，根据储层条件，向岩心室14注入储层温度压力条件下的惰性气体或者恒温水，直至岩心室14温度及压力达到储层压力温度条件；

S13，数据采集及处理：CT扫描控制系统122采集CT扫描探头121扫描测试的致密岩心23的饱和油相体积V ₀和平均含水饱和度S _w，1，S _w，2,，……，S _w，8；并进行计算，得到不同时间端的渗吸量，并绘制岩心饱和度分布图。

其中，渗吸量按下式计算：

式中，V _CT是当前岩心CT计算阶段渗吸量，m³；V _o是饱和油相体积，m³；S _w,i+1为当前阶段岩心CT扫描平均含水饱和度，无量纲；S _w,i为前一阶段岩心CT扫描平均含水饱和度，无量纲。

本方法排液阶段挂壁油珠会在流动过程被带走，而且由于CT扫描是利用岩心饱和度差计算渗吸量，渗吸油珠是否挂壁，渗吸油相是否在置换液中乳化对计量结果都没有影响，提高了计量精度。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不再一一叙述。

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

1.一种致密岩心渗吸实验装置，其特征在于：包括注入单元（11）、岩心室（14）和计量单元（12），所述注入单元（11）用于向岩心室（14）注入渗吸液和控制渗吸后置换流体的排出，所述岩心室（14）用于模拟油藏条件下的岩心渗吸过程，所述计量单元（12）用于计量岩心渗吸量；

所述注入单元（11）、计量单元（12）分别与岩心室入口（24）和岩心室出口（25）连通，所述岩心室（14）安装有岩心室压力表（13）。

2.根据权利要求1所述的一种致密岩心渗吸实验装置，其特征在于：所述注入单元（11）包括惰性气体罐（111）、储液器（115），所述惰性气体罐（111）并列连通储液器（115）入口和岩心室入口（24），所述储液器（115）出口连通岩心室入口（24），所述岩心室入口（24）和惰性气体罐（111）之间设有气体入口控制阀（118），所述惰性气体罐（111）和储液器（115）入口之间设有储液器入口控制阀（116），所述储液器（115）出口和岩心室入口（24）之间设有储液器出口控制阀（117）。

3.根据权利要求1所述的一种致密岩心渗吸实验装置，其特征在于：所述岩心室（14）包括密封容器，所述密封容器内固设有固定密封胶套，所述固定密封胶套内设有岩心夹持器（21），所述岩心夹持器（21）内表面有岩心胶套（22），所述密封容器上设有围压入口（27），所述固定密封胶套和密封容器之间有空隙，所述围压入口（27）伸至该空隙内，所述岩心室入口（24）、岩心室出口（25）均连通固定密封胶套，所述密封容器外固设有温度传感器（26），所述温度传感器（26）的探头伸至固定密封胶套内。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种致密岩心渗吸实验装置，其特征在于：所述计量单元（12）包括CT扫描探头（121）、CT扫描控制系统（122）和设于岩心室出口（25）管道上的岩心室出口控制阀（123），所述CT扫描探头（121）和CT扫描控制系统（122）通过导线连接，所述CT扫描探头（121）用于扫描测试致密岩心（23）的饱和油相体积和平均含水饱和度，所述CT扫描控制系统（122）用于采集CT扫描探头（121）传输的岩心扫描测试信息，并处理数据计算岩心渗吸量，绘制岩心饱和度分布图。

5.根据权利要求2所述的一种致密岩心渗吸实验装置，其特征在于：所述注入单元（11）还包括补偿泵（113），所述补偿泵（113）与储液器（115）通过管道连通，该管道上设有补偿泵控制阀（114）。

6.根据权利要求3所述的一种致密岩心渗吸实验装置，其特征在于：所述固定密封胶套的体积，式中，V为固定密闭胶套（28）的体积，m³；Vcore为被测岩心体积，m³；为被测岩心孔隙度，无量纲。

7.一种致密岩心渗吸量的测试方法，使用权利要求4所述的致密岩心渗吸实验装置，其特征在于，包括以下步骤：

S11，预处理：对实验致密岩心（23）进行预处理后待用，配置实验用渗吸液，装入储液器（115），测试前检查装置的气密性，气密性良好可开始实验测试；

S12，数据测量：将预处理后实验致密岩心（23）放入岩心室（14），注入渗吸液后设置实验条件，渗吸0.5-1天后，排出渗吸液，用CT扫描探头（121）扫描测试致密岩心（23）的饱和油相体积V ₀和平均含水饱和度S _w，1；

再注入渗吸液后设置实验条件，渗吸0.5-1天后，排出渗吸液，用CT扫描探头（121）扫描测试致密岩心（23）的平均含水饱和度S _w，2，在深吸周期10-15天内重复该过程至少六次，得到平均含水饱和度S _w，3，S _w，4，……，S _w，8；

S13，数据采集及处理：CT扫描控制系统（122）采集CT扫描探头（121）扫描测试的致密岩心（23）的饱和油相体积V ₀和平均含水饱和度S _w，1，S _w，2,，……，S _w，8；并进行计算，得到不同时间端的渗吸量，并绘制岩心饱和度分布图。

8.根据权利要求7所述的一种致密岩心渗吸量的测试方法，其特征在于，注入渗吸液具体过程如下：关闭惰性气体入口控制阀（118），打开储液器入口控制阀（116）、储液器出口控制阀（117）、设于岩心室出口（25）管路上的岩心室出口控制阀（123），开启惰性气体罐（111）阀门，调整惰性气体罐（111）阀门使满足岩心的压力梯度，直到岩心室（14）充满渗吸液并溢出渗吸液为止，关闭惰性气体罐（111）阀门、储液器入口控制阀（116）、储液器出口控制阀（117）、岩心室出口控制阀（123）；

9.根据权利要求7所述的一种致密岩心渗吸量的测试方法，其特征在于，设置实验条件的具体过程是：渗吸液注入后，根据储层条件，向岩心室（14）注入储层温度压力条件下的惰性气体或者恒温水，直至岩心室（14）温度及压力达到储层压力温度条件。