CN109612906A - 一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法，取实验用的岩心，洗油烘干，测岩心孔隙度和气测渗透率，算孔隙体积；配置实验用模拟地层水达到地层水矿化度；配置实验模拟油达到油田原油粘度；用含Mn2+的模拟地层水驱替岩心，至少达1.5倍孔隙体积置换模拟地层水；用模拟油驱替建立原始含油饱和度，测核磁共振T2谱；用含Mn2+的模拟地层水驱替岩心，测核磁共振T2谱；增加水驱油速度，测试不同驱替速度下的T2谱；将不同驱替速度后测得的T2谱与原始含油饱和度下测得的T2谱进行对比；计算出不同驱替速度下的驱油效率，确定出最佳水驱速度；该方法利用核磁共振技术来评价致密油藏动态水驱过程中的驱油效率，避免了不同样品带来的误差。

Description

一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法
技术领域
本发明涉及油气开发测试技术领域，特别涉及一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法。
背景技术
一个油田的可采年限不仅取决于原油地质储量，也取决于油田的开发速度。当水驱油的速度较小时，水能够进入的驱油孔道较少，不利于提高采收率，但大孔道被突破的速度较慢，大孔道的驱替效率就较高。因此注水开发过程中存在一个最优的水驱油速度。现有研究中，专利CN108267561A公布了室内恒速实验注入速度的确定方法及装置；专利CN106908470A公布了一种核磁共振高温高压岩石驱替系统及其方法；专利CN104963664A公布了大液量恒压驱替室内物理模拟实验方法；专利CN103485752A公布了一种可实现均衡驱替剩余油的油田注水方法；专利CN103076346A公布了一种基CT扫描的岩心驱替实验方法；专利CN107299830A公布了一种水驱油微观物理模拟实验装置及方法；专利CN105239976A公布了考虑水驱油藏渗流参数动态变化的数值模拟方法；专利CN1197152公布了一种注水驱油方法；专利CN106405010A公布了恒速与恒压化学驱驱油实验的驱替压力确定方法及系统；专利CN103334725A公布了评价低渗透油藏驱替有效性的方法及装置；2014年第45卷第12期，中南大学学报(自然科学版)，李海波等人将核磁共振技术与水驱油实验相结合，对储层初始状态油相赋存特征及水驱油后微观剩余油分布特征进行了研究；2004年第25卷第3期，石油学报，计秉玉等人从渗流力学的基本规律出发,对几种不同类型储层驱替速度对提高油气采收率的影响进行了理论探讨；2015年第44卷第6期，中国矿业大学学报，任大忠等人利用真实砂岩微观模型水驱油渗流实验、物性、恒速压汞、核磁共振等测试资料研究了储层微观水驱油特征及驱油效率的影响因素；2017年第36卷第9期，实验室研究与探索，郭和坤等人对文昌区A井，B井以及涠洲C井的11块岩心以0.1ml/min,0.3ml/min和0.5ml/min的速度进行水驱油实验，得到最终驱油效率，并定量研究水驱油后剩余油分布特征。
上述存在的主要问题：现有的针对致密油藏水驱油的研究主要表现在驱替实验的方法和装置﹑储层微观水驱油特征分析﹑水驱油影响因素分析及水驱速度对提高采收率影响分析等，而针对致密油藏动态水驱过程中确定最佳驱替速度的方法未见报道。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法，在动态水驱油过程中，进行实时监测，在合理的水驱油速度范围内(介于0.01ml/min至小于发生速敏的最大临界速度)，以0.01ml/min的递增速率逐步缓慢增大驱替速度，并利用核磁共振T2谱计算不同驱替速度下的驱油效率，选出最为合适经济效益更高的驱替速度，以应用于油田的实际生产中；该方法通过实验，可始终保持地层条件，实时在线测试。在合理的水驱油速度(介于0.01ml/min至小于发生速敏的最大临界速度)范围内，不断改变驱替速度，基于T2谱定量分析，从而实现优选最佳驱替速度的目的，克服定性分析的不足。
为了达到上述目的，本发明是通过下述技术方案来实现的。
一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法，包括下述步骤：
步骤一、从全直径岩心上钻取直径2.5cm、长4～7cm的岩心样品，洗油烘干，气测渗透率；
步骤二、配制模拟地层水，达到地层水矿化度；
步骤三、根据煤油和地层原油配置模拟油，达到油田原油粘度；
步骤四、岩心抽真空饱和模拟地层水，测孔隙度，计算孔隙体积；
步骤五、用含Mn2+浓度为30000mg/L的模拟地层水驱替岩心，至少达1.5倍孔隙体积，充分置换模拟地层水，以消除岩心中的水信号；
步骤六、在相同的模拟地层温度和压力条件下，用模拟油驱替含Mn2+的模拟地层水直至岩心出口端含油达到100％，建立原始含油饱和度，测核磁共振T2谱；
步骤七、用含Mn2+浓度为30000mg/L的模拟地层水驱替岩心，当注入水体积达到3PV时，测核磁共振T2谱；
步骤八、以0.01ml/min的递增速率逐步缓慢增大驱替速度，重复步骤六和步骤七，分别测不同驱替速度后的T2谱与原始含油饱和度下的T2谱进行对比；
步骤九、将不同驱替速度下得到的T2谱与X轴包围面积A0与原始含油饱和度下的T2谱与X轴包围面积A1进行对比，计算面积差△S；
步骤十、用面积差△S比原始含油饱和度下的T2谱与X轴包围面积A1，得到不同驱替速度下的驱油效率η；
步骤十一、比较驱油效率η的大小，最大驱油效率所对应的驱替速度为最优驱替速度。
所述步骤二达到地层水矿化度为所取岩心所在油藏的地层水矿化度。
所述步骤三达到油田粘度为所取岩心所在油藏的地层原油粘度。
所述步骤三将岩心抽真空饱和模拟地层水24小时。
所述步骤四岩心孔隙体积计算公式为：
V＝πr2L×Φ (2)
其中r为岩心半径cm，L为岩心长度cm，Φ为岩心孔隙度％。
所述步骤五岩心用含Mn2+浓度为30000mg/L的模拟地层水驱替岩心，围压为15MPa，驱替量为1.5PV，以使其充分置换模拟地层水，以消除岩心中的水信号，便于后续用核磁共振仪测含油信号的T2谱。
所述步骤六中模拟地层温度和压力是所取岩心所在油藏的地层温度和压力。
所述的步骤七、步骤八中水驱油速度应大于等于0.01ml/min，小于发生速敏的临界流速，驱替时以0.01ml/min的递增速率逐步缓慢增大驱替速度。
所述步骤十一驱油效率计算公式为：
其中A0为饱和油条件下T2谱与X轴包围面积，A1为水驱后T2谱与X包围面积。
与现有技术相比，本发明具有一下优点：
(1)核磁共振的无损测试优势，保证水驱前后对比为同一样品，避免了不同样品带来的误差。
(2)该方法评价过程将水信号屏蔽，以岩心中油信号的核磁共振T2谱代表不同孔隙中的油的分布，并以T2谱与X轴包围面积来反映不同级别孔喉的含油量，有利于直观评价不同驱替速度对水驱油效果的影响。
(3)本发明给出了致密油藏动态水驱过程中优选最佳水驱速度时的实验速度范围：大于等于极低速度0.01ml/min，小于发生速敏的临界流速。并以0.01ml/min的递增速率逐步缓慢增大驱替速度，通过测得的核磁共振T2谱图计算出不同驱替速度下的驱油效率，进而优选出最佳驱替速度。这是因为根据岩心气测渗透率大小选取水驱速度满足条件为小于发生速敏的临界流速；所述速敏是指流体在岩心中流动时，因流体速度变化引起岩心中微粒运移，堵塞喉道，导致岩心渗透率下降的现象。
附图说明
图1为发明方法流程框图。
图2为实施例二不同驱替速度水驱前后核磁共振T2谱图。
图3为实施例二不同水驱速度下的驱油效率折线图。
图4为实施例一不同驱替速度水驱前后核磁共振T2谱图。
图5为实施例一同水驱速度下的驱油效率折线图。
具体实施方式
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
本发明基于核磁共振技术对水驱油驱替速度的优选方法，见图1所示，包括下述步骤：
步骤一、从全直径岩心上钻取直径2.5cm，长度为5cm的岩心，洗油烘干，气测渗透率为6.004md；
步骤二、配制模拟地层水，达到地层水矿化度；
步骤三、配置模拟油，粘度为3.98mPa.s，达到油田原油粘度；
步骤四、岩心抽真空饱和模拟地层水24小时，测得孔隙度为18.24％，计算孔隙体积为4.48cm3；孔隙体积计算公式为：
V＝πr2L×Φ (2)
其中：r为岩心半径cm，L为岩心长度cm，Φ为岩心孔隙度％；
步骤五、用含Mn2+浓度为30000mg/L的模拟地层水驱替岩心，达6.7ml，充分置换模拟地层水，以消除岩心中的水信号；
步骤六、用模拟油驱替含Mn2+的模拟地层水直至岩心出口端含油达到100％，建立原始含油饱和度，测核磁共振T2谱；
步骤七、用含Mn2+的模拟地层水驱替岩心，围压为15MPa，温度为60℃，将岩心置于岩心夹持器中，以0.01ml/min的速度驱替，当注入水体积达到13.4ml时，测核磁共振T2谱；
步骤八、逐步以0.01ml/min的递增速率缓慢增加驱替速度，分别为0.02ml/min，0.03ml/min，0.04ml/min，0.05ml/min，0.06ml/min，重复步骤五和步骤六，分别测每次驱替完毕后的T2谱；
步骤九、将不同驱替速度下得到的T2谱与X轴包围面积A0与原始含油饱和度下的T2谱与X轴包围面积A1进行对比，计算面积差△S；
步骤十、用面积差△S比原始含油饱和度下的T2谱与X轴包围面积A1，并计算驱油效率：
驱油效率通过下式得到：
A0为饱和油条件下T2谱与X轴包围面积，A1为水驱后T2谱与X包围面积；
步骤十一、计算所得不同速度所对应的驱油效率分别为：32.83％，17.42％，38％，64.57％，20.20％，19.0％；最优驱替速度为0.04ml/min。
实施例二
本发明基于核磁共振技术对水驱油驱替速度的优选方法，见图1所示，包括下述步骤：
步骤一、从全直径岩心上钻取直径2.5cm，长度为5cm的岩心，洗油烘干，气测渗透率为0.243md；
步骤二、配制模拟地层水，达到地层水矿化度；
步骤三、配制模拟油，粘度为3.98mPa.s；
步骤四、岩心抽真空饱和模拟地层水24小时，测得孔隙度为6.71％，计算孔隙体积为1.65cm3；孔隙体积计算公式为：
V＝πr2L×Φ (2)
其中r为岩心半径cm，L为岩心长度cm，Φ为岩心孔隙度％；
步骤五、用含Mn2+浓度为30000mg/L的模拟地层水驱替岩心，达2.5ml，充分置换模拟地层水，以消除岩心中的水信号；
步骤六、用模拟油驱替含Mn2+的模拟地层水直至岩心出口端含油达到100％，建立原始含油饱和度，测核磁共振T2谱；
步骤七、用含Mn2+的模拟地层水驱替岩心，围压为15MPa，温度为60℃，将岩心置于岩心夹持器中，以0.01ml/min的速度驱替，当注入水体积达到5ml时，测核磁共振T2谱；
步骤八、逐步以0.01ml/min的递增速率缓慢增加驱替速度，分别为0.02ml/min，0.03ml/min，0.04ml/min，0.05ml/min，0.06ml/min重复步骤六和步骤七，分别测每次驱替完毕后的T2谱；
步骤九、将不同驱替速度下得到的T2谱与X轴包围面积A0与原始含油饱和度下的T2谱与X轴包围面积A1进行对比，计算面积差△S；
步骤十、用面积差△S比原始含油饱和度下的T2谱与X轴包围面积A1，得到不同速度下的驱油效率：
驱油效率通过下式得到：
A0为饱和油条件下T2谱与X轴包围面积，A1为水驱后T2谱与X包围面积；
步骤十一、计算所得不同速度所对应的驱油效率分别为：41.71％，36.60％，13.44％，63.56％，23.01％，19.43％；最优驱替速度为0.04ml/min。
实验原理说明
目前致密性油藏在我国分布广泛，开发比较复杂，注水开发是各大油田提高产能的主要方法之一。其中驱替速度对提高油气采收率的影响是油田开发方案设计中非常关心的问题。从渗流力学角度，在水驱油过程中，当渗流速度较低时，易于发挥毛细管力的吸水排油作用，吸渗出小孔道中的原油；当渗流速度较高时，则可充分发挥驱动力的作用，驱替出较大孔道中的原油。因此存在一个最佳的驱替速度，即综合发挥毛细管力的渗吸作用和驱动力的驱替作用，得到最佳的驱油效果。基于这一思想，进行了动态水驱油实验，在合理驱替速度范围(介于0.01ml/min至小于发生速敏的最大临界速度)内以极低的0.01ml/min的递增速率逐步缓慢增加水驱油速度。根据不同驱替速度下前后的T2谱变化，定量计算出驱油效率，则最高驱油效率对应的驱替速度为优选出的最佳水驱油速度。
核磁共振所研究对象是原子核(氢核)在不同共振频率下发生的弛豫行为。核磁共振实验过程中测试的信号为岩心内部流体中的氢元素的信号，当实验中岩心内部含有水和油时，测量的T2谱包括水的信号和油的信号，难以区分油水信号。本方法采用含Mn2+浓度为30000mg/L的模拟地层水驱替岩心，地层水中的氢信号被Mn2+完全抑制，所以驱替实验过程中所获取的核磁共振信号只反映油的变化。根据不同驱替速度下前后的T2谱变化，定量计算出驱油效率，进而优选出最佳驱替速度。实验中通过模拟地层温度和压力，使得实验结果更具有说服力。
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由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (9)

1.一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一、从全直径岩心上钻取直径2.5cm、长4～7cm的岩心样品，洗油烘干，气测渗透率；
步骤二、配制模拟地层水，达到地层水矿化度；
步骤三、根据煤油和地层原油配置模拟油，达到油田原油粘度；
步骤四、岩心抽真空饱和模拟地层水，测孔隙度，计算孔隙体积；
步骤五、用含Mn2+浓度为30000mg/L的模拟地层水驱替岩心，至少达1.5倍孔隙体积，充分置换模拟地层水，以消除岩心中的水信号；
步骤六、用模拟油驱替含Mn2+的模拟地层水直至岩心出口端含油达到100％，建立原始含油饱和度，测核磁共振T2谱；
步骤七、用含Mn2+浓度为30000mg/L的模拟地层水驱替岩心，当注入水体积达到3PV时，测核磁共振T2谱；
步骤八、以0.01ml/min的递增速率逐步缓慢增大驱替速度，重复步骤六和步骤七，分别测不同驱替速度后的T2谱与原始含油饱和度下的T2谱进行对比；
步骤九、将不同驱替速度下得到的T2谱与X轴包围面积A0与原始含油饱和度下的T2谱与X轴包围面积A1进行对比，计算面积差△S；
步骤十、用面积差△S比原始含油饱和度下的T2谱与X轴包围面积A1，得到不同驱替速度下的驱油效率η；
步骤十一、比较驱油效率η的大小，最大驱油效率所对应的驱替速度为最优驱替速度。
2.根据权利要求1所述的一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法，其特征在于，所述步骤二达到地层水矿化度为所取岩心所在油藏的地层水矿化度。
3.根据权利要求1所述的一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法，其特征在于，所述步骤三达到油田粘度为所取岩心所在油藏的地层原油粘度。
4.根据权利要求1所述的一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法，其特征在于，所述步骤三将岩心抽真空饱和模拟地层水24小时。
5.根据权利要求1所述的一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法，其特征在于，所述步骤四岩心孔隙体积计算公式为：
V＝πr2L×Φ (2)
其中r为岩心半径cm，L为岩心长度cm，Φ为岩心孔隙度％。
6.根据权利要求1所述的一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法，其特征在于，所述步骤五岩心用含Mn2+浓度为30000mg/L的模拟地层水驱替岩心，围压为15MPa，驱替量为1.5PV，以使其充分置换模拟地层水，以消除岩心中的水信号，便于后续用核磁共振仪测含油信号的T2谱。
7.根据权利要求1所述的一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法，其特征在于，所述步骤六中模拟地层温度和压力是所取岩心所在油藏的地层温度和压力。
8.根据权利要求1所述的一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法，其特征在于，所述的步骤七、步骤八中水驱油速度应大于等于0.01ml/min，小于发生速敏的临界流速，驱替时以0.01ml/min的递增速率逐步缓慢增大驱替速度。
9.根据权利要求1所述的一种致密油藏动态水驱过程中最佳水驱速度的方法，其特征在于，所述步骤十一驱油效率计算公式为：
其中A0为饱和油条件下T2谱与X轴包围面积，A1为水驱后T2谱与X包围面积。
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