CN109374824B - 测试超临界co2-凝析油气体系相行为的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出了一种测试超临界CO2‑凝析油气体系相行为的方法,该方法包括:步骤1、在储层温度下,向多孔薄片中依次通入超临界CO2气体和凝析油气,形成超临界CO2‑凝析油气体系;步骤2、对超临界CO2‑凝析油气体系进行相行为测试。通过本申请提供的测试超临界CO2‑凝析油气体系的相行为的方法,能够准确地模拟高温高压储层条件下的超临界CO2与凝析油气混合相的相行为,为论证超临界CO2能否有效驱替凝析气提高采收率以及驱替凝析气工作制度的选择奠定基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种注气提高采收率模拟方法领域,并且更具体地,涉及一种测试微观孔隙中超临界CO2-凝析油气体系相行为的方法。
背景技术
凝析气藏是介于油藏和纯气藏之间的复杂类型的特殊油气藏,具有相态、流动特征复杂的特性。凝析气藏同时产天然气和凝析油,经济价值很高但开发很复杂,存在着凝析油和气体的相态变化和反凝析现象,开采时操作不当引起的相态波动会造成很大的凝析油地层损失量,因此需确定经济、合理、有效的开发方式以提高采收率。针对目前大部分油、气田开发面临着需要进一步提高采收率和提高驱替效率的问题,国际范围内大力开展注入气相驱替介质驱油提高采收率技术的研发和应用,该技术在油藏资源开采领域提高采收率效果明显。在此思路的指导下,相关领域专家学者意图将气驱技术应用于凝析气开采领域,以提高凝析气采收率。
目前,模拟多孔介质中气相驱替介质与凝析气之间的相行为测试多数是在 PVT筒填砂或改进岩心驱替装置中开展的,但是该方法存在以下问题:(1)干沙、玻璃珠、活石英砂充填PVT筒模拟多孔介质微观孔隙的相变实验,孔隙度大,渗透率高,难于模拟低渗储层的凝析气的相变;(2)温度压力较低,难于模拟高温条件下的相变实验。
发明内容
针对上述现有技术中的问题,本申请提出了一种测试超临界CO2-凝析油气体系相行为的方法,通过以多孔薄片为介质,注入超临界CO2气体和凝析油气,测试超临界CO2-凝析油气体系的相行为。
一方面,该方法包括:步骤1、在储层温度下,向多孔薄片中依次通入超临界CO2气体和凝析油气,形成超临界CO2-凝析油气体系;步骤2、对所述超临界 CO2-凝析油气体系进行相行为测试。通过本申请提供的测试超临界CO2-凝析油气体系的相行为的方法,能够准确地模拟高温高压储层条件下的超临界CO2与凝析油气混合相的相行为,为论证超临界CO2能否有效驱替凝析气提高采收率以及驱替凝析气工作制度的选择奠定基础。
根据本方面的一种可能的实现方式,步骤2包括:在测试压力下,对所述多孔薄片中所述超临界CO2-凝析油气体系进行相行为测试,其中,所述超临界CO2- 凝析油气体系在所述测试压力下为非平衡态。通过该实现方式,能够测试超临界 CO2-凝析油气体系的非平衡相行为。
根据本方面的一种可能的实现方式,在步骤1之前,该方法还包括:步骤3、在所述储层温度下,向所述多孔薄片中通入所述超临界CO2气体;步骤4、从储层压力开始降低所述超临界CO2气体的压力;步骤5、根据所述超临界CO2气体的相变化确定目标压力范围;步骤6、在所述目标压力范围内选取所述测试压力。通过该实现方式,能够确定确定超临界CO2气体处于超临界态的压力范围,并在该压力范围内选定一个测试压力,为在步骤2中开展测试做好准备。
根据本方面的一种可能的实现方式,所述凝析油气为在所述储层温度和所述测试压力下的纯的凝析气。通过该实现方式,能够排出凝析油的影响,使结果更加准确。
根据本方面的一种可能的实现方式,降低所述超临界CO2-凝析油气体系的压力以测试所述多孔薄片中所述凝析油气的露点压力。通过该实现方式,能够确定在一定的超临界CO2气体含量下,凝析油气的露点压力。
根据本方面的一种可能的实现方式,该方法还包括:向所述多孔薄片中通入超临界CO2染色剂。通过该实现方式,能够使超临界CO2与凝析油气区分开,更有利于体系非平衡相相行为的观测。
根据本方面的一种可能的实现方式,所述多孔薄片垂直于水平面放置。通过该实现方式,能够使得超临界CO2气体与凝析油气的通入更能模拟实际采收过程,使得结果更加准确。
根据本方面的一种可能的实现方式,所述超临界CO2气体在垂直方向上从下往上通入到所述多孔薄片中,所述凝析油气在垂直方向从上往下通入所述多孔薄片中。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代,只要能够达到本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
图1为根据本发明实施例的测试超临界CO2-凝析油气体系的相行为的方法的示意性框图。
图2为根据本发明另一实施例的测试超临界CO2-凝析油气体系的相行为的方法的示意性框图。
图3为根据本发明另一实施例的超临界CO2特殊相变特征演变图。
图4为根据本发明另一实施例的超临界CO2-凝析油气混合相相变特征演变图。
图5为根据本发明另一实施例的超临界CO2对凝析油气露点压力影响折线图。
在附图中,相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明提供的测试超临界CO2-凝析油气体系的相行为的方法100的示意性框图。如图1所示,该方法100包括:
S110,在储层温度下,向多孔薄片中依次通入超临界CO2气体和凝析油气,形成超临界CO2-凝析油气体系。
S120,对超临界CO2-凝析油气体系进行相行为测试。
通过方法100,能够准确地模拟高温高压储层条件下的超临界CO2与凝析油气混合相的相行为,为论证超临界CO2能否有效驱替凝析气提高采收率以及驱替凝析气工作制度的选择奠定基础。
具体地,针对现有技术中采用PVT筒模拟多孔介质微观孔隙的相变实验所存在的问题,本发明提出以多孔薄片为介质,向该多孔薄片中通入超临界CO2气体和凝析油气,以形成超临界CO2-凝析油气体系。在一定的温度和压力条件下,通过显微镜观测并记录超临界CO2-凝析油气体系的相行为,其中,本申请中的相行为测试可以分为非平衡相相行为测试和平衡相行为测试。为了更加准确地模拟凝析油气采收过程,可以将多孔薄片垂直放置于显微镜观测台上,多孔薄片上设置于至少一个气体入口,该至少一个气体入口通向超临界CO2气体源与凝析油气源,在每个连通通道上可以设置有压力计,用于控制通入到多孔薄片中的气体的压力。在高倍显微镜转接口处安装有高精度显微镜摄像头,用于记录观测并记录超临界 CO2-凝析油气体系的相行为,并实时将记录图像传输给电脑。其中,多孔薄片放置于显微镜与白炽灯中间。白炽灯中充满了氩气和氮气,钨灯丝升华后凝华在灯泡表面,灯光为黄色光,观测体系的透光率的变化。光线的处理方法为:所用的投影器具为结晶皿、烧杯、表面皿等时,可放在投影仪的保护玻璃板上投影,多孔薄片上的流体影像是俯视容器时所观察到的现象。
在本说明书中,“多孔薄片”优选为孔径在0.1mm~15mm的孔径的薄片。本申请的多孔薄片为对蓝宝石玻璃薄片进行玻璃内部刻蚀的方法制备,规格为 2.5cm×1.0cm。
应理解,本申请中对超临界CO2-凝析油气体系的相行为测试均是在储层温度下进行的。
作为一个实施例,本申请中设置了四种孔隙类型的薄片,即第一类为不考虑孔隙的薄片,第二类为只存在平行纹路刻蚀孔隙的薄片,第三类为存在均匀交叉纹路刻蚀孔隙的薄片,第四类为存在非均匀网络孔隙的薄片。对每种薄片,均取几个区域进行观察。
如图2所示,在超临界CO2-凝析油气体系非平衡相行为测试中,为描述简便起见,本申请以第一类薄片为例进行说明。在S110之前,该方法100还包括:
S130,在所述储层温度下,向所述多孔薄片中通入所述超临界CO2气体;
S140,从储层压力开始降低所述超临界CO2气体的压力;
S150,根据所述超临界CO2气体的相变化确定目标压力范围;
S160,在所述目标压力范围内选取所述测试压力。
具体地,储层温度为132℃,在所述多孔薄片中只通入纯的超临界CO2气体,储层压力为43.5MPa,从储层压力开始退泵降压,观测超临界CO2气体的“临界乳光”现象出现到消失的全过程,并拍摄照片和录像。
为了增强观察效果,为通入的超临界CO2气体筛选了一种超临界CO2染色剂。该染色剂在气态CO2中不能发生染色作用,但是当CO2达到超临界状态时开始发挥染色功能,而且随着压力的不断升高,染色效果越来越明显,颜色逐渐变深,最终颜色达到稳定。可选地,在后续步骤中均可以通入该超临界CO2染色剂,以便于观察。
应理解,在S130中,多孔薄片既可以水平放置也可以垂直放置。
图3为在储层温度下多孔薄片垂直放置时超临界CO2特殊相变特征演变图。在图3中,图像(1)和图像(2)标志在132℃,43.5-25.17MPa范围内薄片内超临界CO2呈现为类似于气体的均一的物理性质稳定的超临界流体。当压力降低至 25.17MPa如图像(4),超临界CO2呈现出明显的近临界相变特征,即出现黄色不透明的乳光现象,在图像(4)中显示为颜色的急剧变淡。从图像(4)~(9) 临界乳光最为强烈,此时CO2体系物理性质处于剧烈变化前的亚稳定状态,流体密度大,可作为CO2驱替凝析气的有效介质,驱替凝析气向上运移。压力降至 18MPa以下时,CO2逐渐转变为常规气态特征,乳光现象逐渐消失,透光强度明显增加。
由此可以看出,通入的超临界CO2在25.17-18MPa为超临界态,可以在这个目标压力范围内将超临界CO2作为驱替介质驱替凝析气。
在开展微观孔隙中的超临界CO2-凝析油气体系的非平衡相行为测试时,本申请以该目标压力范围内的25MPa作为测试压力为例进行说明。
在开展微观孔隙中的超临界CO2-凝析油气体系的非平衡相行为测试之前,可以将凝析油气放在需要进行测试的温度(即储层温度132℃)以及测试压力 (25MPa)下进行闪蒸实验,将闪蒸平衡后的纯凝析气作为测试用凝析气,以排除凝析油的影响。
确定好测试的温度和压力后,从薄片的下部刻蚀通道开始通入超临界CO2气体,保持稳定后,从薄片的上部刻蚀通道通入凝析油气,通入过程中退泵静置无压力扰动的情况下,退出部分超临界CO2气体(上部刻蚀通道通入的凝析气量与从下部刻蚀通道通入的超临界CO2气体的量保持一致)。通过高倍显微镜观测并记录超临界CO2-凝析油气相行为,测试结果如图4所示。
如图4所示,图像(1)为只有纯超临界CO2时的图像,背景光源较弱,是加注凝析气前的基础图像。图像(2)到(3)显示的是刚开始从上部注入凝析气的图像,即在暗色超临界CO2流体的上部,开始呈现出较明亮的黄色亮光,表明注入的强气态天然气相具有透光性。也说明在132.18℃、25MPa下的凝析气与相同条件的超临界CO2相态特征和物理性质存在明显的差异,尤其是密度的差异。图像(4)至(5)显示的是随着凝析气的持续注入,凝析气相与下部的超临界CO2相开始产生对流扩散与传质,并在二者之间形成一个边缘模糊的凝析气-超临界 CO2互溶混合中间相(过渡层,很像微乳液体系中出现的中间微乳液相),同时随着上部持续通入的凝析气量的增加和对流扩散时间的增加,产生颜色较深的气 -气界面层。该中间相有一定的厚度,中间相对黄色的白炽灯光产生有较强的散射现象,表现出橙黄色“临界乳光”现象。图像(6)至(10)显示的是随着凝析气的持续注入,上部凝析气相的体积增大,同时,图像(4)至(5)中出现的边缘模糊的凝析气-超临界CO2互溶混合中间相从图像(6)开始边缘开始变得清晰。图像(6)至(10)中,中间相虽然保持仍有一定的厚度,但对黄色的白炽灯光的散射现象明显比图像(1)到(3)明亮清晰得多,表现出显著的橙黄色“临界乳光”现象。说明此时,薄片内从上至下,凝析气带、凝析气-超临界CO2互溶混合中间相以及超临界CO2带的变化不再是连续的,过渡相起到了分开天然气带和超临界CO2带的作用,具有类似“相界面”的性质。图像(11)至(12):随着天然气持续的注入,上部凝析气相的体积增大,从照片(11)开始,到图像(12) 为止,中间相厚度逐渐变薄而收缩为一个黄色不透明的明亮的“界面”,其上部是透明均匀的凝析气相,其下部是透明的超临界CO2相。
从以上研究可以看出,在特定的超临界区内超临界CO2气体与凝析气之间会产生重力分异。对于目标凝析气藏,在地层温度,压力为25MPa下,超临界CO2与凝析气存在明显界面;超临界CO2气垫可实现稳定埋存,超临界CO2-凝析气过渡带则形成驱气的动力,是驱气的“弹簧”。可在这个压力范围内实施超临界CO2埋存及提高天然气和凝析油采收率。
通过以上测试,能够确定在一定的温度和压力条件下,超临界CO2-凝析油体系中存在“相界面”现象以及超临界CO2能够有效提高凝析气采收率,为超临界 CO2驱替凝析气工作制度的选择奠定基础。
下面将对超临界CO2-凝析油气体系的平衡相行为测试进行描述。在进行该步骤之前,还需要对凝析油气进行露点压力测试,以确定不同孔隙对凝析油气露点压力的影响。具体地,在储层温度(132℃)和储层压力(43.5MPa)条件下,向上述四种不同孔隙特征的多孔薄片中通入凝析油气,然后退泵降压,同时在相同温度和压力条件下,开展PVT筒观测露点压力试验,通过高倍显微镜观测每种薄片中的露点压力,结果如表1所示。
表1薄片在不同测试条件下的露点压力
从表1中的测试结果可以看出,随着压力的降低,凝析油气会出现反凝析现象,析出凝析油,微观孔隙对于凝析油气体系的露点压力有了一定的影响,孔隙越致密,露点压力越低。同时多孔薄片模拟的实际储层中的露点压力比PVT筒中的更高。这主要是由于多孔介质具有复杂的微观孔隙结构,细小的孔喉几何尺寸以及岩石表面具有较低的自由能,从而当凝析气与储层岩石多孔介质接触时,会产生毛细管压力、吸附作用、毛细凝聚和润湿性变化等各种界面现象,它们均不同程度地对凝析气相变产生影响。本测试结果表明多孔介质微观孔隙结构对凝析气体系相态存在影响,孔隙越致密,露点压力越高。
在平衡相行为测试步骤中,为测试多孔介质中超临界CO2对凝析油气露点压力的影响,以第四类多孔薄片为例进行说明。在储层温度(132℃)和储层压力 (43.5MPa)下,从多孔薄片的上部通入一定量的超临界CO2气体,保持稳定后,从多孔薄片的下部通入平衡态的凝析气,然后退泵降压,通过高倍显微镜观测该含量的超临界CO2气体下凝析气的露点压力。改变超临界CO2气体的通入量,对比不同含量的超临界CO2气体对于凝析气露点压力的影响,以超临界CO2含量为横轴,露点压力为纵轴作折线图,以虚线表示;作为对比,同样在PVT筒中开展超临界CO2气体对凝析油气露点压力影响的测试,同样作出折线图,以实线表示,结果如图5所示。可以看出,无论是在PVT筒中还是在多孔薄片中,超临界CO2气体的通入都能够降低凝析气的露点压力,从而减少凝析油的析出。
优选地,在步骤22中,该多孔薄片为垂直于水平面放置。
通过步骤22的测试,能够确定超临界CO2气体的通入对于凝析气露点压力的影响,为超临界CO2气体驱替凝析气的工作制度的选择奠定基础。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明,但是应该理解的是,这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是,可以对示例性的实施例进行许多修改,并且可以设计出其他的布置,只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是,可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是,结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (4)
1.一种测试超临界CO2-凝析油气体系相行为的方法,其特征在于,所述方法包括:
步骤1、在储层温度下,向多孔薄片中依次通入超临界CO2气体和凝析油气,形成超临界CO2-凝析油气体系;
步骤2、对所述超临界CO2-凝析油气体系进行相行为测试;
所述步骤2包括:
在测试压力下,对所述多孔薄片中所述超临界CO2-凝析油气体系进行非平衡相行为测试,其中,所述超临界CO2-凝析油气体系在所述测试压力下为非平衡态;
在步骤1之前,所述方法还包括:
步骤3、在所述储层温度下,向所述多孔薄片中通入所述超临界CO2气体;
步骤4、从储层压力开始降低所述超临界CO2气体的压力;
步骤5、根据所述超临界CO2气体的相变化确定目标压力范围;
步骤6、在所述目标压力范围内选取所述测试压力;
所述多孔薄片垂直于水平面放置;
所述超临界CO2气体在垂直方向上从下往上通入到所述多孔薄片中,所述凝析油气在垂直方向从上往下通入所述多孔薄片中。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述凝析油气为在所述储层温度和所述测试压力下获得的纯凝析气。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤2包括:
降低所述超临界CO2-凝析油气体系的压力以测试所述多孔薄片中所述凝析油气的露点压力。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
向所述多孔薄片中通入超临界CO2染色剂。
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PB01 | Publication | ||
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