CN109441414A - 模拟油藏条件的微观驱油实验方法及注液方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模拟油藏条件的微观驱油实验方法及注液方法，模拟油藏条件的微观驱油实验方法，包括以下步骤，1）向微观模型内注入原油；2）当原油从驱剂入口注入微观模型时，进行水驱之前，向驱剂入口内注水将驱剂入口处残留的原油通过放空口排出，然后进行水驱；在原油从进油口注入微观模型的渗流区内时，直接从驱剂入口注入水进行水驱；3）在进行化学驱之前，向驱剂入口内注入化学剂将驱剂入口处残留的水通过放空口排出，然后进行化学驱。在微观模型上设置放空口，可以在前一驱剂完成后通过放空口将驱剂入口和导流槽内的残液排出，使后一步骤中的驱剂免受污染，提高了实验方案的驱剂注入量的精度，从而提高了驱油图像分析的准确性。

Description

模拟油藏条件的微观驱油实验方法及注液方法

技术领域

本发明涉及一种模拟油藏条件的微观驱油实验方法及注液方法。

背景技术

运用微观模型微观驱油实验方法，能够观察油、水、化学剂在孔隙网络中渗流的界面现象，以研究多相流体在孔隙网络中的微观驱替机理、剩余油形成机理、定量分析驱油效果以及剩余油分布规律等，从而能够进行微观剩余油特征分析及三次采油驱油效果评价。

由于微观模型本身的耐压性较差，地层原油在常温下大多难以流动，过去通常在常温常压下使用模拟油进行微观驱油实验，而常温下对模拟油的驱油实验的研究结果缺乏油藏代表性；此外，驱油实验中需要人工将装置拆开，排除过量的原油、多余的化学剂及注入水等残液，组装后再进行下一步实验，这种实验方式不仅不能连续实验，降低了实验效率，而且还会影响实验结果的准确性。目前微观模型经改进后能够在高温高压下进行微观驱油实验，如授权公告号为CN104265255B、授权公告日为2017.01.25的中国专利公开的一种稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统及其使用方法，该模拟实验系统包括夹持器和放置在夹持器内的微观模型，夹持器构成了夹持器，微观模型的驱剂入口与水、油以及驱替介质连接，微观模型的渗流区与驱剂入口之间设有导流槽。由于微观模型上无论入口还是出口都只有一个，不能排空微观模型中驱剂入口和导流槽内的死体积及残液，因此难以控制驱剂的注入量，不能真正模拟油藏条件下进行化学剂驱与水驱交替驱油。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟油藏条件的微观驱油实验方法，以解决现有技术中模拟实验系统的使用方法难以控制驱剂的注入量，不能真正模拟油藏条件下进行化学剂驱与水驱交替驱油的问题；本发明的目的还在于提供一种模拟油藏条件的微观驱油注液方法。

为实现上述目的，本发明模拟油藏条件的微观驱油实验方法的技术方案是：模拟油藏条件的微观驱油实验方法，包括以下步骤，1）向微观模型的渗流区内注入原油；2）当原油从驱剂入口注入微观模型的渗流区内时，进行水驱之前，关闭出口打开放空口，向驱剂入口内注水将驱剂入口处残留的原油通过放空口排出，然后再进行水驱；在原油从进油口注入微观模型的渗流区内时，直接从驱剂入口注入水进行水驱；3）在进行化学驱之前，关闭出口打开放空口，向驱剂入口内注入化学剂将驱剂入口处残留的水通过放空口排出，然后再进行化学驱。

所述微观模型的进油口与放空口共用一个开口，原油从放空口注入微观模型。在保证实验结构精确的情况下，减少了微观模型上的开口。

在驱剂入口处设置用于水驱的水驱管路和用于化学驱的化学驱管路。一个驱剂入口设置两种驱剂，保证了实验的接近真实工况。

将导流槽上用于与放空口连通的位置设置在靠近渗流区处。保证导流槽和驱剂入口处的残液都能够被冲走。

将用于拍摄微观模型的光源放置在夹持器内并位于微观模型的下方。光源设置在高压釜内部，保证拍摄的效果较好。

在步骤3）中用两种以上的化学剂驱剂对微观模型进行化学驱。

在步骤3）中用两种化学剂驱剂对微观模型进行化学驱时，关闭出口打开放空口，从驱剂入口注入第一种化学剂将驱剂入口和导流槽内残留的水通过放空口排出，然后打开出口关闭放空口，进行第一种化学剂的化学驱；第二种化学剂进行化学驱之前，关闭出口打开放空口，从微观模型的驱剂入口注入第二种化学剂将驱剂入口和导流槽内残留的第一种化学剂从放空口排出，然后打开出口关闭放空口，进行第二种化学剂的化学驱；全部化学剂进行化学驱后，关闭出口打开放空口，从微观模型的驱剂入口注入水将驱剂入口和导流槽内残留的第二种化学剂从放空口排出，再进行后水驱。

在步骤3）中用两种化学剂驱剂对微观模型进行化学驱时，关闭出口打开放空口，从驱剂入口注入第一种化学剂将驱剂入口和导流槽内残留的水通过放空口排出，然后打开出口关闭放空口，进行第一种化学剂的化学驱；第一种化学剂进行化学驱后，关闭出口打开放空口，从微观模型的驱剂入口注入水将驱剂入口和导流槽内残留的第一种化学剂从放空口排出，再进行后水驱；后水驱后，关闭出口打开放空口，从微观模型的驱剂入口注入第二种化学剂将驱剂入口和导流槽内残留的水从放空口排出，再进行第二种化学剂的化学驱。

在步骤3）中用恒速的方式对微观模型进行化学驱。避免较大的误差。

本发明模拟油藏条件的微观驱油注液方法的技术方案是：模拟油藏条件的微观驱油注液方法，包括以下步骤，1）打开微观模型的出口，关闭微观模型上与驱剂入口连通的放空口，通过驱剂入口向微观模型内注入第一液体使第一液体进入渗流区，2）关闭微观模型的出口，打开微观模型上与驱剂入口连通的放空口，向驱剂入口内注入第二液体，从放空口排出驱剂入口处残留的第一液体；然后打开微观模型的出口，关闭微观模型上与驱剂入口连通的放空口，从驱剂入口向微观模型内注入第二液体使第二液体进入渗流区。

本发明的有益效果是：在微观模型上设置与驱剂入口连通用于残液流出的放空口，可以在前一步骤完成后通过放空口将驱剂入口和导流槽内的残液排出，使后一步骤中的驱剂免受污染，提高了实验方案的驱剂注入量的精度，从而提高了驱油图像分析的准确性；此外，放空回路还能起到平衡压差的作用。

附图说明

图1为本发明模拟油藏条件的微观驱油实验方法的示意图；

图2为本发明模拟油藏条件的微观驱油实验方法的微观驱油夹持装置的示意图；

图3为图2中微观模型的示意图；

图4为图2中A处驱剂夹持头的结构示意图；

图5为图2中B处放空夹持头的结构示意图；

图6为图2中C处采出端夹持头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的模拟油藏条件的微观驱油实验方法的具体实施例，如图1至图6所示，模拟油藏条件的实验系统包括恒温箱22，恒温箱22内设有原油容器1501和驱剂容器，原油容器1501和驱剂容器均连接有驱替泵18，原油容器1501的管路出口和驱剂容器的管路出口均与高压釜2内的微观模型4连通。如图1所示，驱剂容器包括水容器1401和化学剂容器，本实施例中，化学剂容器的种类为三种，包括第一化学剂容器1101、第二化学剂容器1201、第三化学剂容器1301，在其他实施例中，可以根据试验需要增加或减少化学剂容器的种类数量。水容器1401和微观模型4之间设有控制水驱的水阀，化学剂容器和微观模型4之间设有控制化学驱的化学剂阀，原油容器1501和微观模型4之间设有控制原油进入的油阀；在原油容器1501的管路上设有放空回路9，可以在前一步骤完成后通过放空回路9将残液排出，使后一步骤中的驱剂免受污染，提高了实验方案的驱剂注入量的精度，从而提高了驱油图像分析的准确性。

本实施例中，打开驱替泵18先排空水路，再排空油路，在高压釜2中安装微观模型4，微观模型4放置在高压釜2中，微观模型4的周围充满由蒸馏水容器23充入的蒸馏水，根据实验需要设置恒温箱22、高压釜2温度，对其加热，采用伺服器和压力传感器19跟踪压力变化，使微观模型4处于一定的围压中以模拟油藏的压力环境并解决模型的耐压问题，同时控制跟踪泵17给高压釜2和回压阀5加压，随时调整压力变化。在高压釜2的上方设有用于观察微观模型4的体视显微镜20，体视显微镜20连接有驱替图像分析仪21，通过高压釜2上端的玻璃视窗1实时采集和监控微观模型4驱油实验中的渗流特征。高压釜2中有加热保温装置8，可以对高压釜加热来模拟地层温度，恒温箱及高压釜外无法加热保温的部分管路安装加热保温装置。

以前的高温高压油藏条件下的微观驱油实验中，微观模型的入口端只有一个入口，出口端只有一个出口，连接端口的线路较简单，由于不能排空微观模型中的死体积和残液，因此难以精确控制不同驱剂的注入量。如图2和图3所示，本实施例中将实验系统的微观模型4的入口端改成驱剂入口42和放空口43两个开口，驱剂入口42连接有多种驱剂管路，各驱剂管路由各自的阀门控制，可避免流体相互干扰和污染，放空口连接有放空回路，用以排空残液，并起到平衡压差的作用，由各自的阀门控制，其中饱和油入口和放空口43共用一个开口，使放空口43同时具有注入饱和油和放空作用；本实施例中，驱剂入口42和渗流区41之间设有导流槽45，放空口43与导流槽45连通的位置靠近渗流区41，避免了驱剂入口和导流槽内的残液对实验的影响。微观模型4的驱剂入口42和出口44之间为微观模型的渗流区41。如图2所述，高压釜2包括固定座3，固定座3上设有微观模型4，固定座3在微观模型4的下方设有光源7以及用于对高压釜2加热保温的加热保温装置8，高压釜2的上端设有透明的玻璃窗1以使体式显微镜能够在光源7的照射下实时监测微观模型4中渗流特征。高压釜2的入口端设有A区域和B区域，A区域处设有驱剂夹持头，驱剂夹持头在高压釜2外部连通有第一化学驱管路11、第二化学驱管路12、第三化学驱管路13以及水驱管路14；B区域处设有放空夹持头，放空夹持头在高压釜2外部连通有油路15和放空路9。高压釜2的出口端设有C区域，C区域处设有采出端夹持头，采出端夹持头连通有出口管路10，出口管路10上设有回压阀5，回压阀5上连接有手动调节回压阀5的手动泵6；固定座3的外部还连通有压力跟踪管路16，压力跟踪管路另一端连接有跟踪泵17，跟踪泵能够给高压釜和回压阀加压以实时调节压力变化，保证微观模型内外受压一致。

本实施例中，图2中A区域的驱剂夹持头如图4所示，驱剂夹持头包括带第一卡口105的第一夹头102和压帽110，第一夹头102上床体有带第一压紧垫103的第一锁紧螺栓101，下床体有带台阶的第一通孔104，驱剂夹持头设有两路，一路与下床体内第一通孔104相通，经其第一卡口105及固定座3的通孔与外置水驱管路14相接，另一路在下床体第一通孔104的床体外侧，经第一管线109由压帽110与压环111接于固定座3的通孔，并与外置第一化学驱管路11相接，当然在高压釜底座的通孔处也可以多设几个化学驱管路。第一夹头102的第一卡口105处设有第一密封圈106，水驱管路14与第一卡口105之间的管路上设有水驱阀门107，第一化学驱管路11与压环111之间的管路上设有化学驱阀门108。安装时，微观模型4的渗流口向下，微观模型4的驱剂入口42对第一夹头102下床体的第一通孔104，然后拧紧第一锁紧螺栓101。该驱剂夹持头配合放空夹持头可精确控制各种驱剂的注入量，排出多余的流体并清洗通道，提高驱油图像分析准确性，能够有效完成研究人员对模拟油藏化学驱各种实验方案的设计。

本实施例中，图2中B区域的放空夹持头如图5所示，放空夹持头包括第二夹头202和带第二卡口207的压紧支撑件206，第二夹头202的上床体有带第二压紧垫203的第二锁紧螺栓201，下床体有带台阶的第二通孔204经床体内通道与床体外侧第二管线205连接，第二管线205接于压紧支撑件206上，通过压紧支撑件206内置通道并经压紧支撑件206的第二卡口207及固定座3的通孔与外置油路15及放空路9相接，油路15上设有油阀209，放空路9上设有放空阀210；压紧支撑件206的第二卡口207上设有第二密封圈208，以保证密封性能。安装时，微观模型4渗流口向下，微观模型4的放空口43对准第二通孔24，然后拧紧第二锁紧螺栓201，第二夹头与压紧支撑件间由绕成螺旋状且具有弹性的第二管线相连，以便于微观模型安装时调节微观模型在合适的位置，压紧支撑件的第二卡口插进高压釜底座通孔内，该通孔既与油路相连接，又与放空路相连接，可以通过放空路排空水驱及多种化学驱过程中产生的各种残液、平衡驱替压力、清洗注入口及通道，由各自的阀门控制是进行进油操作还是排空残液操作。

本实施例中，图2中C区域的采出端夹持头如图6所示，采出端夹持头包括第三夹头302，第三夹头302的上床体有带第三压紧垫303的第三锁紧螺栓301，下床体有带台阶的第三通孔304与下床体内通道相通，经第三夹头302的第三卡口305及固定座3上的通孔与外置出口管路10相接，第三卡口305上设有第三密封圈306，以保证密封性能。安装时，微观模型4的渗流口向下，微观模型4的出口44对准第三夹头302下床体的第三通孔304，然后拧紧第三锁紧螺栓301。

本发明的模拟油藏条件的微观驱油实验方法：1）饱和水：微观模型称干重抽真空饱和地层水，再称湿重，计算模型孔隙体积；2）实验准备：将微观模型接入驱油流程并放在充装蒸馏水的高压釜内，将恒温箱、驱替流程、高压釜升温至实验温度并恒温，跟踪压力变化加压至12MPa，采集模型饱和地层水图像；3）饱和油：恒速条件下打开油阀通过放空夹持头充入饱和原油，采集分析图像达原始含油饱和度，关闭油阀；4）水驱：打开驱剂夹持头水驱阀门，恒速条件下水驱至微观模型出口含水98%以上，以2帧/秒对整个驱替过程中剩余油的启动和分布图像进行实时采集记录，关闭水阀及采出端阀门；5）第一化学驱剂（聚合物驱）：打开驱剂夹持头的第一化学驱剂阀门及放空夹持头放空回路阀门，将夹头及通道的水由放空回路排空，关闭放空回路阀，打开采出端阀门，恒速条件下注入聚合物0.45PV作为前沿段塞调整剖面，采集记录聚合物驱特征，关闭聚合物驱阀及采出端阀门；6）第二化学驱剂（三元复合体系驱）：打开驱剂夹持头的第二化学驱剂阀门及放空夹持头的放空回路阀门，加大驱替量，将夹头及通道的聚合物由放空回路排空，清洗后关闭放空回路阀，打开采出端阀门，恒速条件下注入三元复合体系0.45PV，采集记录复合驱特征，关闭第二化学驱剂阀门及采出端阀门；第三化学驱剂如上。7）后水驱：通过驱剂夹持头和放空夹持头如上所述配合，排空废液及死体积，恒速条件下水驱直至含水率达到98%以上，采集记录驱替特征，实验结束清洗模型及流程。8）实验图像处理分析：将采集的静态图像序列帧转化为动态视频，通过调取特征图像和动态视频资料观察分析驱剂在孔喉流动中界面现象和相互作用的机理；应用分析软件对实验图像进行图像处理与定量分析，计算不同驱替条件下采出程度。在其他实施例中，后水驱也可以设置在第一化学驱剂和第二化学驱剂之间。

本发明的模拟油藏条件的微观驱油注液方法的具体实施例，本实施例中的模拟油藏条件的微观驱油注液方法与上述模拟油藏条件的微观驱油实验方法的具体实施例中所述的模拟油藏条件的微观驱油注液方法的步骤相同，不予赘述。

Claims (10)

1.模拟油藏条件的微观驱油注液方法，其特征在于：包括以下步骤，1）打开微观模型的出口，关闭微观模型上与驱剂入口连通的放空口，通过驱剂入口向微观模型内注入第一液体使第一液体进入渗流区，2）关闭微观模型的出口，打开微观模型上与驱剂入口连通的放空口，向驱剂入口内注入第二液体，从放空口排出驱剂入口处残留的第一液体；然后打开微观模型的出口，关闭微观模型上与驱剂入口连通的放空口，从驱剂入口向微观模型内注入第二液体使第二液体进入渗流区。

2.模拟油藏条件的微观驱油实验方法，其特征在于：包括以下步骤，1）向微观模型的渗流区内注入原油；2）当原油从驱剂入口注入微观模型的渗流区内时，进行水驱之前，关闭出口打开放空口，向驱剂入口内注水将驱剂入口处残留的原油通过放空口排出，然后再进行水驱；在原油从进油口注入微观模型的渗流区内时，直接从驱剂入口注入水进行水驱；3）在进行化学驱之前，关闭出口打开放空口，向驱剂入口内注入化学剂将驱剂入口处残留的水通过放空口排出，然后再进行化学驱。

3.根据权利要求2所述的模拟油藏条件的微观驱油实验方法，其特征在于：所述微观模型的进油口与放空口共用一个开口，原油从放空口注入微观模型。

4.根据权利要求2或3所述的模拟油藏条件的微观驱油实验方法，其特征在于：在驱剂入口处设置用于水驱的水驱管路和用于化学驱的化学驱管路。

5.根据权利要求2或3所述的模拟油藏条件的微观驱油实验方法，其特征在于：将导流槽上用于与放空口连通的位置设置在靠近渗流区处。

6.根据权利要求2或3所述的模拟油藏条件的微观驱油实验方法，其特征在于：将用于拍摄微观模型的光源放置在夹持器内并位于微观模型的下方。

7.根据权利要求2或3所述的模拟油藏条件的微观驱油实验方法，其特征在于：在步骤3）中用两种以上的化学剂驱剂对微观模型进行化学驱。

8.根据权利要求7所述的模拟油藏条件的微观驱油实验方法，其特征在于：在步骤3）中用两种化学剂驱剂对微观模型进行化学驱时，关闭出口打开放空口，从驱剂入口注入第一种化学剂将驱剂入口和导流槽内残留的水通过放空口排出，然后打开出口关闭放空口，进行第一种化学剂的化学驱；第二种化学剂进行化学驱之前，关闭出口打开放空口，从微观模型的驱剂入口注入第二种化学剂将驱剂入口和导流槽内残留的第一种化学剂从放空口排出，然后打开出口关闭放空口，进行第二种化学剂的化学驱；全部化学剂进行化学驱后，关闭出口打开放空口，从微观模型的驱剂入口注入水将驱剂入口和导流槽内残留的第二种化学剂从放空口排出，再进行后水驱。

9.根据权利要求7所述的模拟油藏条件的微观驱油实验方法，其特征在于：在步骤3）中用两种化学剂驱剂对微观模型进行化学驱时，关闭出口打开放空口，从驱剂入口注入第一种化学剂将驱剂入口和导流槽内残留的水通过放空口排出，然后打开出口关闭放空口，进行第一种化学剂的化学驱；第一种化学剂进行化学驱后，关闭出口打开放空口，从微观模型的驱剂入口注入水将驱剂入口和导流槽内残留的第一种化学剂从放空口排出，再进行后水驱；后水驱后，关闭出口打开放空口，从微观模型的驱剂入口注入第二种化学剂将驱剂入口和导流槽内残留的水从放空口排出，再进行第二种化学剂的化学驱。

10.根据权利要求2或3所述的模拟油藏条件的微观驱油实验方法，其特征在于：在步骤3）中用恒速的方式对微观模型进行化学驱。