CN109267980A - 压力脉冲提高注入水渗吸驱油效率和确定脉冲次数的方法 - Google Patents
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Abstract
压力脉冲提高注入水渗吸驱油效率和确定脉冲次数的方法，配置实验用模拟地层水、实验模拟用油达到相应要求；将岩心置于高压真空装置中饱和含有Mn2 +的地层水再驱替饱和实验用油，测核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积；将岩心进行压力脉冲注入水的渗吸驱替实验，分别在不同的脉冲次数后测核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积；将岩心分别在不同脉冲次数条件下测得的核磁共振T2谱绘制在同一张图上，将不同脉冲次数条件下得到的T2谱与X轴包围面积计算面积差值确定T2谱与X轴包围面积减少率Z，确定最佳脉冲次数；本发明利用核磁共振技术，定量评价大小孔喉的渗吸驱油效果，并确定出最佳脉冲次数，用于指导致密油藏的开发。
Description
技术领域
本发明涉及油气开发实验技术领域，特别涉及一种压力脉冲提高注入水渗吸驱油效率和确定脉冲次数的方法。
背景技术
随着全球石油产业的飞速发展，石油勘探开发领域的整体趋势从常规向非常规延伸，非常规油气资源的勘探与开发日益受到重视，在油气田勘探与开发领域，无论是从油气资源的分布还是目前的整体趋势来看，致密储层的开发都会是我国未来油气藏勘探开发的主要方向。在我国，虽然分布着大量的致密油藏，但致密储层结构复杂、孔喉细微，孔喉多以纳米级、微米级及亚微米级为主，驱动难度大，这对致密储层的开发提出了挑战。对于致密油藏而言,基质系统是主要的储油空间，裂缝系统是主要的渗流通道。单纯利用常规稳定的注水方式难以对致密储层实现有效开发，这主要是因为注入水往往沿裂缝前行，注入水的波及范围有限，基质系统中储藏的原油无法被开采出来，且注水量大，油田往往只能强注强采，但开发效果不好。而单纯利用自吸原理虽然在一定程度上改善了基质系统的开发，但是后期开发见效甚微且基质系统的开采程度低。因此，本发明将常规稳定的注水方式转变为不稳定的注水方式，提出压力脉冲渗吸理念，将压力脉冲注水方式与渗吸机理结合，在地层中生成压力场，这种压力场能够产生压力波动，进而改变地层中流场的分布，增加了毛细管与原油接触的几率，扩大了注入水的波及范围，能够更大程度发挥毛细管力的自发渗吸驱油作用，将地层中的原油有效的置换出来，实现致密油藏基质系统与裂缝系统的有效开发，进而提高致密储层的采收率。现有研究中，专利CN201711471343.6公布了页岩自吸能力评价实验方法及装置；专利CN201921364567.2公布了一种高压自吸排油的实验装置；专利CN201721154147.1公布了一种模拟毛管力和浮力作用的渗吸实验装置；专利CN201721074651.0公布了一种岩心自发渗吸驱油实验装置；专利CN201410294090.X公布了一种高温高压条件下渗吸动态测定装置；专利CN201510032387.3公布了一种毛细管微观渗吸驱油图像采集装置及其工作方法；专利CN201710402383.9公布了一种应用于低渗透油藏渗吸采油的渗吸剂及其制备方法；专利CN201711239406.5公布了一种致密岩心渗吸实验装置及渗吸量测试方法；专利CN201810226751.3公布了一种页岩渗吸量测量装置及测量方法；专利CN201711343561.1公布了一种通过气水交替驱油提高采收率的实验方法及实验装置；专利CN201610907406.7公布了一种提高内源微生物驱油现场试验效果的方法；专利CN201720138982.X公布了一种室内模拟致密油储层压裂后渗吸过程的实验装置；专利CN201710777777.2公布了水平井段间交错驱替和渗吸驱油的致密油能量补充办法；专利CN201611252611.0公布了一种利用压裂液将驱油剂注入油层提高采收率的方法；专利ZL201410174888.0公布了一种提高中渗岩心驱油效果的方法；2002年11月，石油学报，朱维耀等人进行了低渗透裂缝性砂岩油藏多孔介质渗吸机理的研究；2012年6月，物理学报，蔡建超等人建立了渗吸机理的分形模型；2017年8月，石油勘探与开发，谷潇雨等人从微观角度分析了渗透率对致密砂岩的影响机制；2018年1月，特种油气藏，周德胜等人探究了致密砂岩储层渗吸稳定时间的影响因素。
上述存在的主要问题是：(1)现有针对注入水渗吸驱油的研究主要表现为渗吸驱油实验装置的设计与改进、自吸能力的评价方法、渗吸剂的制备与实验方法，而运用压力脉冲手段提高注入水渗吸驱油效果及确定脉冲次数的方法未见报道；(2)虽然已有针对低渗油藏和致密油藏的渗吸驱油的相关研究，但大多数是渗吸驱油的静态渗吸研究、渗吸驱油实验设备及测量手段的改进以及单纯利用周期注水手段提高采收率的研究，并未有利用压力脉冲注水手段与渗吸机理相结合的相关性研究，且采用的实验手段及评价方法均与本发明不同；(3)本发明在考虑了岩心注水方式及渗吸机理的条件下，提出压力脉冲渗吸思想，通过将压力脉冲注水方式与毛管力的吸渗作用相结合，提高致密储层的开发效果，且本发明的评价方式，实验方法及实验对象均与上述发明不同。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种压力脉冲提高注入水渗吸驱油效率和确定脉冲次数的方法，该方法通过室内实验，利用核磁共振技术，定量评价大小孔喉的渗吸驱油效果，并确定出最佳脉冲次数，用于指导致密油藏的开发。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
压力脉冲提高注入水渗吸驱油效率和确定脉冲次数的方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一、配置实验用模拟地层水，达到地层水标准；配置实验用模拟用油，其粘度达到地层条件下的原油粘度；
步骤二、将岩心置于高压饱和装置中，使其饱和加入了含Mn2 +的模拟地层水，Mn2 +的含量为1500mg/L；再通过油驱水的方式将岩心饱和实验模拟用油，并建立束缚水饱和度，测核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积；
步骤三、将岩心置于恒温箱中的岩心夹持器内，加设定好的围压、设定好脉冲压力后，开始对岩心两端间歇式的注入含Mn2 +的模拟地层水，以每注入一次，每停注一次视为一次脉冲，在脉冲一次后测核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积；
步骤四、重复步骤三，在每次脉冲注入含有Mn2 +的地层水的后，利用核磁共振设备测核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积；
步骤五、将步骤二测得的核磁共振T2谱和步骤三、四所测得的核磁共振T2谱绘制在同一张图上，对比分析不同脉冲次数条件下的T2谱变化；
步骤六、将不同脉冲次数得到的T2谱与X轴包围的面积与前一次得到的T2谱与X轴包围的面积进行对比，计算面积差值；
步骤七、根据面积差值ΔA，确定T2谱与X轴包围面积的减少率Z，如果Z小于1％，则认为当前的脉冲次数为最佳的脉冲次数；
步骤八、在确定最佳的脉冲次数后，计算出相应的驱油效率。
进一步，所述步骤一中，达到地层水矿化度为25000mg/L，实验模拟用油按照原油与精制煤油1：1比例配制而成，粘度达到2.98mPa·S。
进一步，所述步骤三中，压力脉冲渗吸驱油实验为：将岩心置于恒温箱中的岩心夹持器内，在考虑避免岩心发生速敏，最优脉冲压力为0.1～5.5MPa，实验温度为10～80℃，环压介于2.5MPa～25MPa。
进一步，所述步骤六中，按照式(1)计算面积差值：
ΔA＝Ai-Ai+1 (1)
式中：ΔA为第i次所得的T2谱与X轴包围面积与第i+1次得的T2谱与X轴包围面积的差值；
Ai为第i次得到的T2谱与X轴包围面积；
Ai+1为第i+1次得到的T2谱与X轴包围面积。
进一步，所述步骤七中，按照下式确定T2谱与X轴包围面积减少率Z，若Z值小于1％，则当前的脉冲次数为最佳脉冲次数：
进一步，所述步骤八中，可以确定最终的脉冲渗吸驱替效率，设定饱和完油的T2谱与X轴所围成的初始面积为A，最后一次脉冲的T2谱与X轴所围成的面积设定为AW，最终渗吸驱替效率E再按照下式计算：
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
针对致密储层结构复杂、孔喉细小的特点，传统稳定的注水方式难以有效开发此类储层，基于毛细管自吸作用的基本原理，将压力脉冲注水方式与渗吸机理结合，提出注入水压力脉冲渗吸驱油的思想，利用核磁共振手段对不同脉冲次数条件下的大小孔喉渗吸驱油的变化量实现定量评价并提出确定最佳的脉冲次数方法，对致密储层的有效开发提供理论依据。
附图说明
图1为实施例1压力脉冲注入水渗吸驱油的核磁共振T2谱图。
图2为实施例2压力脉冲注入水渗吸驱油的核磁共振T2谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
下面选取某油田样品结合附图对本发明做详细叙述。
实施例一
本实施例包括以下步骤：
步骤一、配置实验用模拟地层水，达到地层水矿化度为25000mg/L，配置实验用模拟用油，其粘度达到2.98mPa·S；
步骤二、将岩心置于高压饱和装置中，使其饱和加入了Mn2 +的地层水，Mn2 +的含量为1500mg/L；再通过油驱水的方式将岩心饱和实验模拟用油，建立束缚水，测核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积为2216.63；
步骤三、将岩心置于恒温箱中的岩心夹持器内，加围压25MPa，设定脉冲压力为1.5MPa，开始对岩心两端间歇式的注入Mn2 +模拟地层水，以每4h注入一次，每4h停注一次视为一次脉冲，在脉冲一次后测核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积为1659.62；
步骤四、重复步骤三，在每次脉冲注入含有Mn2 +的地层水的后，利用核磁共振设备测核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积分别为1392.76、1278.82、1204.81、1204.53；
步骤五、将步骤二测得的核磁共振T2谱和步骤三、四岩心的压力脉冲渗吸驱油所测得的核磁共振T2谱绘制在同一张图上，对比分析不同脉冲次数条件下的T2谱变化；
步骤六、将不同脉冲次数得到的T2谱与X轴包围面积与前一次得到的T2谱与X轴包围面积进行对比，按照式(1)计算面积差值分别为557.01、266.86、113.94、74.01、0.28；
ΔA＝Ai-Ai+1 (1)
步骤七、根据面积差值ΔA，按照式(2)确定T2谱与X轴包围面积减少率Z，Z分别为25.13％、16.07％、8.18％、5.78％、0.02％，Z小于1％，则认为最佳脉冲次数为第五次；
步骤八、确定较小的脉冲压力能成功创造出有益于致密储层开发的压力扰动，从而有效的提高渗吸驱油效率，且最佳渗吸驱油效率按照式(3)计算得出为45.66％。
实施例二
本实施例包括以下步骤：
步骤一、配置实验用模拟地层水，达到地层水矿化度为25000mg/L，配置实验用模拟用油，其粘度达到2.98mPa·S；
步骤二、将岩心置于高压饱和装置中，使其饱和加入了Mn2 +的地层水，Mn2 +的含量为1500mg/L；再通过油驱水的方式将岩心饱和实验模拟用油，建立束缚水，测核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积为1813.11；
步骤三、将岩心置于恒温箱中的岩心夹持器内，加围压25MPa，设定脉冲压力为3MPa，开始对岩心两端间歇式的注入Mn2 +模拟地层水，以每4h注入一次，每4h停注一次视为一次脉冲，在脉冲一次后测核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积为1062.4；
步骤四、重复步骤三，在每次脉冲注入含有Mn2 +的地层水的后，利用核磁共振设备测岩心在不同脉冲次数后的核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积分别为948.41、888.95、887.14；
步骤五、将步骤二测得的核磁共振T2谱和步骤三、四岩心的压力脉冲渗吸驱油所测得的核磁共振T2谱绘制在同一张图上，对比分析不同脉冲次数下的T2谱变化；
步骤六、将不同脉冲次数下得到的T2谱与X轴包围面积与前一次得到的T2谱与X轴包围面积进行对比，按照式(1)计算面积差值分别为750.71、113.99、59.46、1.81；
ΔA＝Ai-Ai+1 (1)
步骤七、根据面积差值ΔA，按照式(2)确定T2谱与X轴包围面积减少率Z，Z分别为41.40％、10.73％、6.27％、0.21％，Z小于1％，则认为最佳脉冲次数为第四次；
步骤八、确定较小的脉冲压力能成功创造出有益于致密储层开发的压力扰动，从而有效的提高渗吸驱油效率，且最佳渗吸驱油效率按照式(3)计算得出为51.07％。
实验方法的原理说明
针对致密储层结构复杂、孔喉细微的特点，目前主要的开采方式是水平井体积压裂，通过体积压裂产生的裂缝来沟通孔隙网络，提供原油流动的高渗通道。但是，体积压裂产生的裂缝数量是有限的，无法沟通所有的纳米孔隙，对于没有被裂缝沟通的纳米孔隙，如何实现原油开发就显得尤为重要。从油层物理的角度，对于亲水多孔介质而言，毛细管力是驱油的动力，而且孔隙半径越小，毛细管作用力就越大。基于这一思想，利用压力脉冲手段，将其与渗吸驱油机理有效结合，在储层中产生压力场，根据压力场生成的压力波动将储层中的流场重新分布，促使油水充分接触，扩大注入水的波及范围，有效发挥毛细管力的吸渗作用及油水间的置换作用，以不稳定的开采方式有效的将裂缝系统与基质系统中的原油置换出来，进而实现致密储层的开发。
本方法将岩心置于恒温箱中的岩心夹持器内，通过设定一定范围的脉冲压力来开展压力脉冲注入水的渗吸驱油实验，将常规稳定的开采方式成功转为不稳定的开采方式，将不稳定的压力脉冲手段与渗吸驱油机理有效结合，有效地提高渗吸驱油效率。实验时，Mn2 +模拟地层水会在毛细管力的自吸作用下进入细小孔隙中将油置换出来，随着脉冲次数的增加，脉冲产生的压力扰动能够改变油水的分布，增加油水接触几率，扩大注入水波及范围，进而提高注入水渗吸驱油效果。
实验过程中测得的核磁共振T2谱信号主要反映了岩心中实验模拟用油的变化，根据脉冲渗吸驱替过程中核磁共振T2谱与X轴包围的面积大小，可以直观反映纳米级、微米级、亚微米级的孔隙中的油量的变化，根据面积变化的差值可以确定最佳的脉冲次数。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (6)
1.压力脉冲提高注入水渗吸驱油效率和确定脉冲次数的方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一、配置实验用模拟地层水，达到地层水标准；配置实验用模拟用油，其粘度达到地层条件下的原油粘度；
步骤二、将岩心置于高压饱和装置中，使其饱和加入了含Mn2 +的模拟地层水，Mn2 +的含量为1500mg/L；再通过油驱水的方式将岩心饱和实验模拟用油，并建立束缚水饱和度，测核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积；
步骤三、将岩心置于恒温箱中的岩心夹持器内，加设定好的围压、设定好脉冲压力后，开始对岩心两端间歇式的注入含Mn2 +的模拟地层水，以每注入一次，每停注一次视为一次脉冲，在脉冲一次后测核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积；
步骤四、重复步骤三，在每次脉冲注入含有Mn2 +的地层水的后，利用核磁共振设备测核磁共振T2谱，统计核磁共振T2谱与X轴包围的面积；
步骤五、将步骤二测得的核磁共振T2谱和步骤三、四所测得的核磁共振T2谱绘制在同一张图上，对比分析不同脉冲次数条件下的T2谱变化；
步骤六、将不同脉冲次数得到的T2谱与X轴包围的面积与前一次得到的T2谱与X轴包围的面积进行对比，计算面积差值；
步骤七、根据面积差值ΔA，确定T2谱与X轴包围面积的减少率Z，如果Z小于1％，则认为当前的脉冲次数为最佳的脉冲次数；
步骤八、在确定最佳的脉冲次数后，计算出相应的驱油效率。
2.根据权利要求1所述的压力脉冲提高注入水渗吸驱油效率和确定脉冲次数的方法，其特征在于，所述步骤一中，达到地层水矿化度为25000mg/L，实验模拟用油按照原油与精制煤油1：1比例配制而成，粘度达到2.98mPa·S。
3.根据权利要求1所述的压力脉冲提高注入水渗吸驱油效率和确定脉冲次数的方法，其特征在于，所述步骤三中，压力脉冲渗吸驱油实验为：将岩心置于恒温箱中的岩心夹持器内，在考虑避免岩心发生速敏，最优脉冲压力为0.1～5.5MPa，实验温度为10～80℃，环压介于2.5MPa～25MPa。
4.根据权利要求1所述的压力脉冲提高注入水渗吸驱油效率和确定脉冲次数的方法，其特征在于，所述步骤六中，按照式(1)计算面积差值：
ΔA＝Ai-Ai+1 (1)
式中：ΔA为第i次所得的T2谱与X轴包围面积与第i+1次得的T2谱与X轴包围面积的差值；
Ai为第i次得到的T2谱与X轴包围面积；
Ai+1为第i+1次得到的T2谱与X轴包围面积。
5.根据权利要求1所述的压力脉冲提高注入水渗吸驱油效率和确定脉冲次数的方法，其特征在于，所述步骤七中，按照下式确定T2谱与X轴包围面积减少率Z，若Z值小于1％，则当前的脉冲次数为最佳脉冲次数：
6.根据权利要求1所述的压力脉冲提高注入水渗吸驱油效率和确定脉冲次数的方法，其特征在于，所述步骤八中，设定饱和完油的T2谱与X轴所围成的初始面积为A，最后一次脉冲的T2谱与X轴所围成的面积设定为AW，最终渗吸驱替效率E再按照下式计算：
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