CN109580448A - 低渗透储层启动压力梯度测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低渗透储层启动压力梯度测试装置及方法，该装置包括：岩心夹持器，岩心夹持器上设有注入端和出口端，用于夹持待测岩心；储油罐，储油罐连接至注入端；流体罐，流体罐连接至注入端，与储油罐并联；注入泵，注入泵与储油罐和流体罐相连，驱动储油罐和流体罐中的流体注入待测岩心中；毛细管，毛细管连接至出口端。本发明的装置及方法的优点在于：能够较为准确地测量出低渗透油藏注入不同化学驱体系时的真实启动压力梯度，并可以完整地描述出低渗透油藏注入不同化学驱体系时的非达西渗流过程，从而得到不同形式的渗流启动压力梯度。

Description

低渗透储层启动压力梯度测试装置及方法

技术领域

本发明涉及油藏开发领域，更具体地，涉及一种低渗透储层启动压力梯度测试装置及方法。

背景技术

低渗透油藏开发难度大，低渗透油层的喉道细小、孔隙结构复杂，流体在其中渗流时受相界面的作用强烈，致使低渗透油层注水压力高、驱油效率低、采收率低、开发效果差。截至2010年，中石化累积动用石油地质储量60.6亿吨，其中低渗透动用储量15.3亿吨，占总动用地质储量的25.3％，且将来所占比例会越来越大。目前水驱采收率较低(仅21.7％)，具备较大提高采收率的潜力。

化学驱在低渗透油藏中的应用不断受到重视，将成为提高该类油田采收率的重要途径之一。目前，低渗透油藏正在开展化学驱矿场试验。例如，低渗透油田已开始探索通过注入低分子量聚合物溶液改善流度比提高波及效率的方法。同时，研究表明，超低界面张力(10-3mN/m)的表面活性剂驱具有降压增注作用，对低渗透油藏具有较好的适应性。化学驱油方式对低渗透油藏提高采收率潜力巨大，在一定的条件下能较大幅度地提高石油的采收率，但其驱油机理还需深化研究。由于低渗油藏渗流具有非达西特征，只有搞清非达西渗流的特征和规律，才能制定有效的开发技术政策。启动压力梯度是控制低渗透油藏渗流特征和影响采收率的重要参数，它的存在将影响低渗透油田开发方案编制、井网设计，为开采方式优化提供理论基础。因此，深入研究低渗透油藏化学驱启动压力梯度对合理开采低渗透油层石油具有重要的实际意义。

室内驱替实验是确定启动压力梯度的直接方法，目前实验室内主要研究的是低渗透油藏单相渗流启动压力梯度的测定，实验测定方法主要包括稳态“压差-流量法”和“毛细管平衡法”，或两者相结合的测试方法。“压差-流量法”测试精度低，特别在低流速下测试压力难度大，测试仪器不能达到精度要求，因此只适合测量高流速段的启动压力梯度。虽然毛细管测压能精确、灵敏的反映液面的变化，但该方法实验方案所限，测试启动压力过程中岩心内部的压力为低压或常压条件，而实际油藏流体均为高压条件，实验条件与油藏条件差别大，不能较真实的模拟实际油藏高压条件。

专利文献200910090075.2“低渗透储层启动压力测试方法”，利用长岩心及多测压点模型夹持器，采用“压差-流量法”和“降压法”相结合的方法，研究低渗透油藏的非达西渗流规律和启动压力梯度。专利文献201310247301.X“一种岩石启动压力梯度的测量方法”，采用设定特低流量逐渐建立岩心两端压差的方法来直接测量岩石的真实启动压力梯度，且能够很好的验证岩石的真实启动压力梯度只与岩石的本身性质和流体的性质有关。专利文献201410553044.7“低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置及测量方法”，公开了一种能够测量出低渗透储层气体渗流启动压力梯度的压力脉冲测试装置。

现有测试装置和方法针对的都是单向渗流时的启动压力梯度的测量，而当低渗透油藏进行化学驱时，岩石孔隙中同时存在油、水、乳液多相渗流，现有装置不能较真实、准确地测定多相渗流条件下岩心的启动压力。

因此，有必要开发一种低渗透储层启动压力梯度测试装置及方法，能够真实、准确地测定多相渗流条件下岩心的启动压力。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种低渗透储层启动压力梯度测试装置及方法，其能够通过“压差-流量稳态法”和“毛细管计量法”相结合，达到准确测量出低渗透油藏注入不同化学驱体系时的真实启动压力的目的。

根据本发明的一方面，提出了一种低渗透储层启动压力梯度测试装置，包括：

岩心夹持器，所述岩心夹持器上设有注入端和出口端，用于夹持待测岩心；

储油罐，所述储油罐连接至所述注入端；

流体罐，所述流体罐连接至所述注入端，与所述储油罐并联；

注入泵，所述注入泵与所述储油罐和所述流体罐相连，驱动所述储油罐和流体罐中的流体注入待测岩心中；

毛细管，所述毛细管连接至所述出口端。

优选地，进一步包括：

数据采集及自动控制单元，所述数据采集及自动控制单元连接至所述注入端，与所述储油罐和所述流体罐并联；

压力传感器，所述压力传感器设置于所述数据采集及自动控制单元与所述注入端之间。

优选地，所述储油罐和所述注入端之间设有第一截止阀，用于控制所述储油罐的排出流量。

优选地，所述流体罐和所述注入端之间设有第二截止阀，用于控制所述流体罐的排出流量。

优选地，所述注入泵是微流量恒速泵。

根据本发明的另一方面，提出了一种低渗透储层启动压力梯度测试方法，包括以下步骤：

测量待测岩心的气体渗透率，将所述待测岩心抽真空，并用模拟地层水使所述待测岩心饱和后，装入岩心夹持器中；

用储油罐中的模拟油使所述待测岩心饱和，测量此时所述待测岩心的孔隙度，将所述待测岩心静置；

启动注入泵对所述待测岩心进行水驱油实验，直至所述待测岩心不出油为止；

启动注入泵通过驱动流体罐内的流体对所述待测岩心进行化学驱实验，在毛细管端部通过注射器注入水，在毛细管内形成气柱，测量所述气柱单位(1mm)位移时的压差，即为所述待测岩心的启动压力梯度。

优选地，对所述待测岩心清洗、干燥后测量所述待测岩心的气体渗透率。

优选地，其中，进行所述水驱油实验室时，所述注入泵流速设定为0.01-1mL/min。

优选地，所述流体罐内的流体是表面活性剂溶液、聚合物溶液或表面活性剂和聚合物复合溶液。

优选地，进行所述化学驱实验时，所述注入泵流速设定为0.01-1mL/min。

根据本发明的一种低渗透储层启动压力梯度测试装置及方法，其优点在于：能够较为准确地测量出低渗透油藏注入不同化学驱体系时的真实启动压力梯度，并可以完整地描述出低渗透油藏注入不同化学驱体系时的非达西渗流过程，从而得到不同形式的渗流启动压力梯度。

本发明的装置和方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一种低渗透储层启动压力梯度测试装置的结构示意图。

图2示出了根据本发明的一种低渗透储层启动压力梯度测试方法的步骤的流程图。

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的注入表活剂溶液时的启动压力梯度曲线图。

图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的注入聚合物溶液时的启动压力梯度曲线图。

附图标记说明：

1、注入泵；2、流体罐；3、储油罐；4、压力传感器；5、数据采集及自动控制单元；6、岩心夹持器；7、毛细管。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提出了一种低渗透储层启动压力梯度测试装置，包括：岩心夹持器，岩心夹持器上设有注入端和出口端，用于夹持待测岩心；储油罐，储油罐连接至注入端；流体罐，流体罐连接至注入端，与储油罐并联；注入泵，注入泵与储油罐和流体罐相连，驱动储油罐和流体罐中的流体注入待测岩心中；毛细管，毛细管连接至出口端。

其中，毛细管式带刻度的毛细管，便于实验人员进行观察实验。

在一个示例中，低渗透储层启动压力梯度测试装置还包括：数据采集及自动控制单元，数据采集及自动控制单元连接至注入端，与储油罐和流体罐并联；压力传感器，压力传感器设置于数据采集及自动控制单元与注入端之间。

压力传感器用于测量注入端的压力。数据采集及自动控制单元用于采集实验过程中的数据，并控制压力、流速等。

作为优选方案，储油罐和注入端之间设有第一截止阀，用于控制储油罐的排出流量。在非工作状态时，第一截止阀关闭，防止储油罐中的流体流出，工作状态时，第一截止阀开启，使储油罐中的流体流出，流入待测岩心。

作为优选方案，流体罐和注入端之间设有第二截止阀，用于控制流体罐的排出流量。在非工作状态时，第二截止阀关闭，防止流体罐中的流体流出，工作状态时，第二截止阀开启，使流体罐中的流体流出，流入待测岩心。

作为优选方案，注入泵是精度微流量恒速泵。通过上述低渗透储层启动压力梯度测试装置，本发明提出一种低渗透储层启动压力梯度测试方法，包括以下步骤：测量待测岩心的气体渗透率，将待测岩心抽真空，并用模拟地层水使待测岩心饱和后，装入岩心夹持器中；用储油罐中的模拟油使待测岩心饱和，测量此时待测岩心的孔隙度，将待测岩心静置；启动注入泵对待测岩心进行水驱油实验，直至待测岩心不出油为止；启动注入泵通过驱动流体罐内的流体对待测岩心进行化学驱实验，在毛细管端部通过注射器注入水，在毛细管内形成气柱，测量气柱单位(1mm)位移时的压差，即为待测岩心的启动压力梯度。

在测量待测岩心的气体渗透率之前，要先将待测岩心清洗干净，并进行干燥，使所测得的待测岩心的气体渗透率更为准确。

测完待测岩心气体渗透率后对其进行抽真空，配置实验用模拟地层水，将模拟地层水注入待测岩心中，使待测岩心达到饱和后放入低渗透储层启动压力梯度测试装置的岩心夹持器中。

配置实验用模拟油，并将模拟油放置于储油罐中，用储油罐中的模拟油使待测岩心饱和，测定此时待测岩心的孔隙度，将待测岩心静置。

作为优选方案，待测岩心静置时间超过24小时。

作为优选方案，进行水驱油实验室时，注入泵流速设定为0.01-1mL/min。

注入泵采用精度微流量恒速泵，设定精度微流量恒速泵的流速为0.2mL/min，水驱至待测岩心不出油为止，认为此时待测岩心达到残余油状态。

作为优选方案，进行化学驱实验时，注入泵流速设定为0.01-1mL/min。

进行化学驱实验，在岩心夹持器的出口端设置带有刻度的毛细管，在毛细管的另一端用注射器注入一段水，在毛细管中形成气柱。注入泵采用精度微流量恒速泵，设定精度微流量恒速泵的流速为0.01mL/min，测量此时出口端毛细管中的气柱发生1mm位移时的压差，即为待测岩心化学驱时的真实启动压力梯度。

根据“压差-流量法”和“毛细管计量法”相结合，能够比较准确地测量出低渗透油藏注入不同化学驱体系时的真实启动压力梯度。

更换流体罐中的流体，即驱替体系，重复上述步骤，得到不同化学驱的待测岩心的启动压力梯度。

作为优选方案，流体罐中的流体可以是表面活性剂溶液、聚合物溶液或表面活性剂和聚合物复合溶液。

设定不同的精度微流量恒速泵的流速，测量待测岩心在不同流速下的启动压力梯度。

本发明的方法，可以完整地描述出低渗透油藏注入不同化学驱体系时的非达西渗流过程，从而得到不同形式的渗流启动压力梯度。

实施例1

图1示出了根据本发明的一种低渗透储层启动压力梯度测试装置的结构示意图。

根据本发明的一个示例性实施例的一种低渗透储层启动压力梯度测试装置，包括：

岩心夹持器6，岩心夹持器6上设有注入端和出口端，用于夹持待测岩心；

储油罐3，储油罐3连接至注入端；

流体罐2，流体罐2连接至注入端，与储油罐3并联；

注入泵1，注入泵1与储油罐3和流体罐2相连，驱动储油罐3和流体罐2中的流体注入待测岩心中；

毛细管7，毛细管7连接至出口端。

进一步还包括：

数据采集及自动控制单元5，数据采集及自动控制单元5连接至注入端，与储油罐3和流体罐2并联；

压力传感器4，压力传感器4设置于数据采集及自动控制单元5与注入端之间。

其中，在本实施例中，注入泵1采用精度微流量恒速泵，毛细管7是带刻度的毛细管。

图2示出了根据本发明的一种低渗透储层启动压力梯度测试方法的步骤的流程图。

利用上述装置进行一种低渗透储层启动压力梯度测试方法，包括以下步骤：

将待测岩心清洗干净、干燥后备用，测量待测岩心的气体渗透率。

配置实验用模拟地层水，将待测岩心抽真空，并用模拟地层水使待测岩心饱和，并放置于岩心夹持器6中。

配置实验用模拟油，用模拟油使待测岩心饱和，并测量待测岩心的岩心孔隙度，并将已饱和实验用模拟油的待测岩心静置24小时。

设定精度微流量恒速泵的流速为0.2mL/min，水驱至待测岩心不出油为止，大约需要5PV。其中，5PV是指5倍岩心孔隙体积的注入量。

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的注入表活剂溶液时的启动压力梯度曲线图。

流体2罐中的流体为界面张力为3.82×10^-1mN/min的表活剂溶液，在毛细管7另一端用注射器注入一段水，在毛细管7内形成一段气柱，设定精度微流量恒速泵的流速为0.01mL/min，测量出口端毛细管7内的气柱发生1mm位移时的压差。该压差可通过压力传感器测定。

根据压差-流量法，测量待测油藏岩心分别在恒速泵流速为0.5mL/min、0.3mL/min、0.2mL/min、0.1mL/min、0.05mL/min、0.02mL/min时的压力梯度，如图3所示。

实施例2

图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的注入聚合物溶液时的启动压力梯度曲线图。

将流体2罐中的流体更换为粘度为1.57mPa·s的聚合物溶液，在毛细管7另一端用注射器注入一段水，在毛细管7内形成一段气柱，设定精度微流量恒速泵的流速为0.01mL/min，测量出口端毛细管7内的气柱发生1mm位移时的压差。

根据压差-流量法，测量待测油藏岩心分别在恒速泵流速为0.5mL/min、0.3mL/min、0.2mL/min、0.1mL/min、0.05mL/min、0.02mL/min时的压力梯度，如图4所示。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种低渗透储层启动压力梯度测试装置，其特征在于，包括：

岩心夹持器，所述岩心夹持器上设有注入端和出口端，用于夹持待测岩心；

储油罐，所述储油罐连接至所述注入端；

流体罐，所述流体罐连接至所述注入端，与所述储油罐并联；

注入泵，所述注入泵与所述储油罐和所述流体罐相连，驱动所述储油罐和流体罐中的流体注入待测岩心中；

毛细管，所述毛细管连接至所述出口端。

2.根据权利要求1所述的低渗透储层启动压力梯度测试装置，其中，进一步包括：

数据采集及自动控制单元，所述数据采集及自动控制单元连接至所述注入端，与所述储油罐和所述流体罐并联；

压力传感器，所述压力传感器设置于所述数据采集及自动控制单元与所述注入端之间。

3.根据权利要求1所述的低渗透储层启动压力梯度测试装置，其中，所述储油罐和所述注入端之间设有第一截止阀，用于控制所述储油罐的排出流量。

4.根据权利要求1所述的低渗透储层启动压力梯度测试装置，其中，所述流体罐和所述注入端之间设有第二截止阀，用于控制所述流体罐的排出流量。

5.根据权利要求1所述的低渗透储层启动压力梯度测试装置，其中，所述注入泵是微流量恒速泵。

6.一种低渗透储层启动压力梯度测试方法，利用权利要求1-5中任意一项所述的低渗透储层启动压力梯度测试装置，包括以下步骤：

测量待测岩心的气体渗透率，将所述待测岩心抽真空，并用模拟地层水使所述待测岩心饱和后，装入岩心夹持器中；

用储油罐中的模拟油使所述待测岩心饱和，测量此时所述待测岩心的孔隙度，将所述待测岩心静置；

启动注入泵对所述待测岩心进行水驱油实验，直至所述待测岩心不出油为止；

启动注入泵通过驱动流体罐内的流体对所述待测岩心进行化学驱实验，在毛细管端部通过注射器注入水，在毛细管内形成气柱，测量所述气柱单位位移时的压差，即为所述待测岩心的启动压力梯度。

7.根据权利要求6所述的低渗透储层启动压力梯度测试方法，其中，对所述待测岩心清洗、干燥后测量所述待测岩心的气体渗透率。

8.根据权利要求6所述的低渗透储层启动压力梯度测试方法，其中，进行所述水驱油实验时，所述注入泵流速设定为0.01-1mL/min。

9.根据权利要求6所述的低渗透储层启动压力梯度测试方法，其中，所述流体罐内的流体是表面活性剂溶液、聚合物溶液或表面活性剂和聚合物复合溶液。

10.根据权利要求6所述的低渗透储层启动压力梯度测试方法，其中，进行所述化学驱实验时，所述注入泵流速设定为0.01-1mL/min。