CN109115993A - 一种低渗油藏自发渗吸驱油效率测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低渗油藏自发渗吸驱油效率测量装置及方法，其根据称重法测定出由于水油密度差引起的岩心的质量变化，计算出岩心自吸进入的水的体积；然后结合体积法测定装置中岩心被驱替出的油的体积及水中含油的体积，对实验结果进行比对。理论上采用称重法计算出的岩心自吸进入的水的体积与体积法岩心被驱出的油的体积相等。由于两种实验方法均有误差，认为两个实验结果的误差小于3％即认为取得了合理的实验数据，将两种实验方法得到的数据取平均值，可通过其计算出自渗吸驱油效率。本发明能提高实验精度，对研究低渗透油藏自吸现象有深刻意义。

Description

一种低渗油藏自发渗吸驱油效率测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种油气田开发领域，特别是关于一种针对低渗透油藏自发渗吸现象进行的低渗油藏自发渗吸驱油效率测量装置及方法。

背景技术

所谓自发渗吸(简称自吸)是多孔介质在毛细管力驱动下自发地吸入某种润湿液体的过程，它是毛管压力作用下的一种常见现象。低渗油藏中通常裂缝发育，在注水开发过程中，注入水首先沿裂缝推进，裂缝中的水靠自吸作用将原油从基质中驱替出来。随着低渗油藏的大量开发与应用，渗吸作为低渗油藏的一个重要开采机理而备受关注。

在前人的渗吸实验研究中，都是直接或者间接采用体积法和常规称重法进行自然渗吸实验研究，常用的体积法，只测量到渗出并已脱离岩样的油量，没有测定溶解于水中的油珠的体积，其测定的自发渗吸驱油效率存在着较大的误差。常规称重法由于岩心在水中的重量受很多因素的影响,如岩心和水的密度变化,水溶液的吸附，吸渗过程毛管力变化引起岩心内液体压缩程度变化等等以及一些不明因素.其中有的因素的影响难以消除,有的无法消除，使称重法具有较大测量误差。特别是对于致密低渗岩样,由于其吸渗过程长，渗出油量小，常用的体积法和称重法误差很大。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种低渗油藏自发渗吸驱油效率测量装置及方法，其将体积法和称重法有效结合起来，提高实验精度，对研究低渗透油藏自吸现象有深刻意义。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种低渗油藏自发渗吸驱油效率测量装置，其特征在于：该装置包括箱体、计算机系统、测量室、样品室、加热控温装置、称量机构、漏斗型容器、岩心夹持器、具塞装置、悬绳和水中含油分析仪；所述箱体内由分隔板分隔成上下两部分空间，上部分空间为所述测量室，下部分空间为所述样品室，在所述测量室和样品室内均设置有所述加热控温装置；在所述测量室内还设置有所述称量机构，所述称量机构的测量端设置有所述悬绳，所述悬绳穿过所述分隔板，末端位于所述样品室内；在所述样品室内还设置有含水的所述漏斗型容器，所述漏斗型容器顶部与所述悬绳连接；位于所述漏斗型容器内部设置有用于夹持岩心的所述岩心夹持器，所述岩心夹持器顶端与所述悬绳末端连接，由所述称量机构测量所述岩心的质量变化，并将测量到的质量变化值传输至所述计算机系统，由所述计算机系统计算出所述岩心自吸进入的水的体积；位于所述漏斗型容器两侧侧壁上分别间隔设置有两个所述具塞装置，四个所述水中含油分析仪分别经过相应的所述具塞装置探测所述漏斗型容器内水中含油率，并将测定结果传输至所述计算机系统，由所述计算机系统采用算术平均值算出水中含油率平均值。

进一步，还包括磨砂密封盖、托板和升降系统；所述磨砂密封盖设置在所述漏斗型容器底部，所述磨砂密封盖设置在所述托板上部；位于所述托板底部中心位置处设置有所述升降系统。

进一步，所述加热控温装置包括恒温控制器、发热装置和温度传感器；所述温度传感器将测定的所述箱体内温度传输至所述恒温控制器，所述恒温控制器根据预设的实验温度控制所述发热装置工作状态，进而调节所述箱体内温度。

进一步，所述位于所述漏斗型容器上部采用细管结构，并在所述细管结构上设置有刻度。

进一步，四个所述水中含油分析仪都采用插入式水中含油分析仪。

进一步，所述计算机系统根据测量到的所述岩心质量变化，计算所述岩心自吸进入的水的体积：

岩心质量变化Δm＝m₁-m_o＝│ρ_w-ρ_o│×V_win，

其中，ρ_w为水的密度，ρ_o为油的密度，V_win为进入的水的体积；m₁为饱和岩心后的质量；m_o为抽真空饱和实验用油质量。

进一步，所述箱体底部四个顶角处均设置有减震机构。

一种基于上述装置的低渗油藏自发渗吸驱油效率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据岩心进行自发渗吸过程，采用称重法测定出由于水油密度差引起的岩心的质量变化，计算出岩心自吸进入的水的体积；2)结合体积法测定岩心被驱替出的油的体积；3)理论上假设油水两相均为刚性流体，则采用称重法计算出的岩心自吸进入的水的体积与体积法岩心被驱出的油的体积相等；当两个实验结果的误差小于3％则认为取得了合理的实验数据，将两种实验方法得到的数据取平均值，通过其计算出自渗吸驱油效率。

进一步，所述步骤2)中，岩心被驱替出的油的体积包括肉眼观测到的漏斗型容器内刻度管处油的体积和肉眼观测不到的水中含油的体积，水中含油体积采用水中含油分析仪进行测定。

进一步，所述步骤3)中，自渗吸驱油效率等于进入的水的体积与原油密度的乘积除以岩心饱和油质量，也等于驱出的油的体积与原油密度的乘积除以岩心饱和油质量。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明提高了实验结果的可靠性，对低渗透油藏自吸驱油效率的研究起到积极意义。

附图说明

图1是本发明的装置整体结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种低渗油藏自发渗吸驱油效率测量装置，该装置包括箱体1、测量室2、样品室3、加热控温装置4、称量机构5、悬绳6、漏斗型容器7、岩心夹持器8、计算机系统9、具塞装置10和水中含油分析仪11。

箱体1内由分隔板分隔成上下两部分空间，上部分空间为测量室2，下部分空间为样品室3，在测量室2和样品室3内均设置有加热控温装置4。在测量室2内还设置有称量机构5，称量机构5的测量端设置有悬绳6，悬绳6穿过分隔板，末端位于样品室3内。在样品室3内还设置有含水的漏斗型容器7，漏斗型容器7顶部与悬绳6连接。位于漏斗型容器7内部设置有用于夹持岩心12的岩心夹持器8，岩心夹持器8顶端与悬绳6末端连接，由称量机构5测量岩心12的质量变化，并将测量到的质量变化值传输至计算机系统9，由计算机系统9计算出岩心12自吸进入的水的体积。位于漏斗型容器7两侧侧壁上分别间隔设置有两个具塞装置10，四个水中含油分析仪11分别经过相应的具塞装置10探测漏斗型容器7中水中含油率，并将测定结果传输至计算机系统9，由计算机系统9采用算术平均值算出水中含油率平均值。

上述实施例中，本发明的装置还包括磨砂密封盖、托板和升降系统13。磨砂密封盖设置在漏斗型容器7底部，磨砂密封盖设置在托板上部；位于托板底部中心位置处设置有升降系统13。当对各种不同岩样进行实验时，若悬绳6长度不够时，通过升降系统13将岩心12浸入溶液中。

上述各实施例中，加热控温装置4包括恒温控制器41、发热装置42和温度传感器43。温度传感器43将测定的箱体1内温度传输至恒温控制器41，恒温控制器41根据预设的实验温度控制发热装置42工作状态，进而调节箱体1内温度。

上述各实施例中，位于漏斗型容器7上部采用细管结构，并在细管结构上设置有刻度，用于测量漏斗型容器7中水的液面高度，当液面高度达到预先设定的刻度线以上，进行自然渗吸实验。

上述各实施例中，四个水中含油分析仪11都采用插入式水中含油分析仪，经具塞装置10插入漏斗型容器7中进行探测。

上述各实施例中，计算机系统9根据测量到的岩心12质量变化，计算岩心12自吸进入的水的体积方法如下：

岩心质量变化Δm＝m₁-m_o＝│ρ_w-ρ_o│×V_win，

其中，ρ_w为水的密度，ρ_o为油的密度，V_win为进入的水的体积；m₁为饱和岩心后的质量；m_o为抽真空饱和实验用油质量。

上述各实施例中，位于箱体1底部四个顶角处均设置有减震机构14。

基于上述装置，本发明还提供一种低渗油藏自发渗吸驱油效率测量方法，其包括以下步骤：

1)根据岩心进行自发渗吸过程，采用称重法测定出由于水油密度差引起的岩心的质量变化，计算出岩心自吸进入的水的体积；

岩心先经烘干后称重，抽真空饱和实验用油质量为m_o，然后称重计量饱和岩心后的质量m₁。将岩心安装在岩心夹持器中，放置在含水的漏斗形容器中，液面高度达到预先设定的刻度线以上，进行自然渗吸实验。

2)结合体积法测定岩心被驱替出的油的体积；

岩心被驱替出的油的体积包括肉眼观测到的漏斗型容器内刻度管处油的体积和肉眼观测不到的水中含油的体积，水中含油体积采用水中含油分析仪进行测定。

3)理论上假设油水两相均为刚性流体，则采用称重法计算出的岩心自吸进入的水的体积与体积法岩心被驱出的油的体积相等。由于两种实验方法均有误差，认为两个实验结果的误差小于3％即认为取得了合理的实验数据，将两种实验方法得到的数据取平均值，可通过两种实验方法计算出自渗吸驱油效率：

自渗吸驱油效率等于进入的水的体积与原油密度的乘积除以岩心饱和油质量，也等于驱出的油的体积与原油密度的乘积除以岩心饱和油质量。

实施例：

下面结合具体模型说明本发明。

采用露头圆柱砂岩岩心(长10cm，直径2.5cm，渗透率10^-1mμm²，孔隙体积3.1mL)，原油粘度3mPa.s，原油密度ρ_o为0.85g/mL，水的密度ρ_w为1g/mL。实验过程为岩心先经烘干后称重为98.204g，然后抽真空100％饱和实验用油2.550g。将岩心安装在岩心支架上，进行自然渗吸实验。渗吸过程为自吸水排油过程，用精密电子天平和数据采集系统相连，不间断地对岩样进行称量，并记录质量变化。由于水、油的密度差，岩样吸水排油，因此质量逐渐增加。等岩心质量稳定之后，数据采集系统显示岩心质量为100.762g，记录漏斗型容器里面的油的体积为0.5mL，并采用水中含油分析仪测定溶解于水中的含油率为0.24g/L，容器含水为500mL。

(1)岩心饱和原油体积V_o＝饱和油质量/原油密度＝2.55g/(0.85g/mL)＝3.0mL

(2)体积法：自吸过程排出的油的体积V_o体积＝0.5mL+0.24g/L×500mL/(0.85g/mL×1000mL/L)＝0.64mL

(3)称重法：岩心自吸前后质量变化为Δm＝100.852g-2.550g-98.204＝0.098g

自吸进入的水的体积V_win＝排出的油的体积V_o称重

＝Δm_岩心/(ρ_w-ρ_o)

＝0.098g/(1g/mL-0.85g/mL)

＝0.653mL

(4)体积法与称重法得到的岩心自吸过程排出的油的体积应该相等，但是由于实验误差，造成结果有所差别。但是两者误差应小于3％，否则需要重新进行测定。自吸过程排出的油的体积为V_o排出＝(V_o体积+V_o称重)/2＝(0.64mL+0.653mL)/2＝0.6465mL

(5)自吸驱油效率＝自吸过程排出的油的体积/岩心饱和油体积＝V_o排出/V_o×100％＝0.6465mL/3.0mL×100％＝21.55％。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种低渗油藏自发渗吸驱油效率测量装置，其特征在于：该装置包括箱体、计算机系统、测量室、样品室、加热控温装置、称量机构、漏斗型容器、岩心夹持器、具塞装置、悬绳和水中含油分析仪；

所述箱体内由分隔板分隔成上下两部分空间，上部分空间为所述测量室，下部分空间为所述样品室，在所述测量室和样品室内均设置有所述加热控温装置；在所述测量室内还设置有所述称量机构，所述称量机构的测量端设置有所述悬绳，所述悬绳穿过所述分隔板，末端位于所述样品室内；在所述样品室内还设置有含水的所述漏斗型容器，所述漏斗型容器顶部与所述悬绳连接；位于所述漏斗型容器内部设置有用于夹持岩心的所述岩心夹持器，所述岩心夹持器顶端与所述悬绳末端连接，由所述称量机构测量所述岩心的质量变化，并将测量到的质量变化值传输至所述计算机系统，由所述计算机系统计算出所述岩心自吸进入的水的体积；位于所述漏斗型容器两侧侧壁上分别间隔设置有两个所述具塞装置，四个所述水中含油分析仪分别经过相应的所述具塞装置探测所述漏斗型容器内水中含油率，并将测定结果传输至所述计算机系统，由所述计算机系统采用算术平均值算出水中含油率平均值。

2.如权利要求1所述装置，其特征在于：还包括磨砂密封盖、托板和升降系统；所述磨砂密封盖设置在所述漏斗型容器底部，所述磨砂密封盖设置在所述托板上部；位于所述托板底部中心位置处设置有所述升降系统。

3.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述加热控温装置包括恒温控制器、发热装置和温度传感器；所述温度传感器将测定的所述箱体内温度传输至所述恒温控制器，所述恒温控制器根据预设的实验温度控制所述发热装置工作状态，进而调节所述箱体内温度。

4.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述位于所述漏斗型容器上部采用细管结构，并在所述细管结构上设置有刻度。

5.如权利要求1所述装置，其特征在于：四个所述水中含油分析仪都采用插入式水中含油分析仪。

6.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述计算机系统根据测量到的所述岩心质量变化，计算所述岩心自吸进入的水的体积：

岩心质量变化Δm＝m₁-m_o＝│ρ_w-ρ_o│×V_win，

其中，ρ_w为水的密度，ρ_o为油的密度，V_win为进入的水的体积；m₁为饱和岩心后的质量；m_o为抽真空饱和实验用油质量。

7.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述箱体底部四个顶角处均设置有减震机构。

8.一种基于如权利要求1至7任一项所述装置的低渗油藏自发渗吸驱油效率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据岩心进行自发渗吸过程，采用称重法测定出由于水油密度差引起的岩心的质量变化，计算出岩心自吸进入的水的体积；

2)结合体积法测定岩心被驱替出的油的体积；

3)理论上假设油水两相均为刚性流体，则采用称重法计算出的岩心自吸进入的水的体积与体积法岩心被驱出的油的体积相等；当两个实验结果的误差小于3％则认为取得了合理的实验数据，将两种实验方法得到的数据取平均值，通过其计算出自渗吸驱油效率。

9.如权利要求8所述方法，其特征在于：所述步骤2)中，岩心被驱替出的油的体积包括肉眼观测到的漏斗型容器内刻度管处油的体积和肉眼观测不到的水中含油的体积，水中含油体积采用水中含油分析仪进行测定。

10.如权利要求8所述方法，其特征在于：所述步骤3)中，自渗吸驱油效率等于进入的水的体积与原油密度的乘积除以岩心饱和油质量，也等于驱出的油的体积与原油密度的乘积除以岩心饱和油质量。