CN109736788B - 一种判别化学驱前缘波及状态的实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种判别化学驱前缘波及状态的实验方法，在物理模拟驱替实验中，预先于岩心模型不同位置布置电阻探针，驱替实验开始后，电阻探针可以探测到岩心同一位置处不同时刻下的电阻值，通过电阻测量装置采集到这些电阻值并传输至电脑进行分析，且按照不同的时间顺序绘制成电阻率随时间的变化曲线。基于电阻率曲线的这一系列变化可以找到突变区域，进而得到驱替前缘的波及位置。针对驱替前缘位置进行定点取样，在最大程度上减少样品的浪费，将所得样品静置至澄清后，取上层清液于相关设备分析其浓度、组成等。本发明操作简单，能够较准确地实现化学驱前缘波及状态的判别。

Description

一种判别化学驱前缘波及状态的实验方法

技术领域

本发明涉及石油工程领域，尤其是涉及一种判别化学驱前缘波及状态的实验方法。

背景技术

常规油田进入水驱开发后期，由于储层非均质性导致原油采收率低，部分低渗层原油得不到动用，此时运用化学剂驱油往往能取得较为理想的效果。化学驱油可以提高洗油效率，扩大波及范围，自九十年代以来已成为我国注水开发油田后期提高采收率的重要方法。为进一步提高化学驱的驱油效果，完善化学驱油机理，有必要对化学驱过程中的渗流规律进行深层次、系统的研究。判别化学驱前缘波及状态是化学驱模拟实验的关键内容之一。

截至目前判别化学驱前缘位置的方法主要可分为插入式检测法和非插入式检测法两大类，二者的区别在于是否会对岩心内的流体流动规律产生直接影响。插入式检测法包括电阻率法、电容法等；非插入式检测法包括CT法、核磁共振法、微波法等。在驱替检测过程中，电阻率法测量精度低；电容法具有严重的非线性，会使得测量结果发生偏差；CT法和核磁共振法费用较高、程序复杂，且对于实验环境具有一定的限制性要求；微波法只适用于驱替流体含水饱和度较低的情况，而进行化学驱的前提条件是水驱至岩心管达到高含水饱和度，故微波法不适合进行化学驱前缘检测。

在化学驱过程中，化学剂的浓度分布是影响其驱替效果的重要因素，因而有必要对化学驱过程中化学剂的浓度分布进行深入研究。实验中常用检测化学剂浓度的手段是取样，而化学驱过程其前缘表征困难，不知所取样位置是否已经被化学剂波及，若想得到化学驱前缘浓度变化常常需要频繁取样。因而往往会造成样品的浪费和实验过程中岩心内流场的变化，易于驱替优势通道的形成，甚至直接影响到实验结果的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供了一种化学驱前缘波及状态的判别方法。该判别方法基于电阻率法的工作原理，结合定点取样的分析，能够检测化学驱前缘的位置，且弥补了其测量精度低的不足，同时能够检测岩心不同位置前缘到达时的化学剂浓度。该判别方法适用于化学驱的高含水饱和度环境，成本较低、操作简单、可重复性较强。

为实现本发明的目的，采用的技术方案如下：

一种判别化学驱前缘波及状态的实验方法，

该方法通过电阻探针获得岩心同一位置不同时刻的电阻值；

通过电阻测量装置采集岩心同一位置不同时刻的电阻值；

将采集得到的电阻值进行处理，根据时间顺序绘制成曲线；

根据岩心同一位置电阻率随时间变化曲线，找到其突变区域；

根据突变区域分析即可得到化学驱在岩心中的驱替前缘位置；

根据该前缘位置进行定点取样，分析可以获得该前缘位置化学剂的浓度、组成。

实验方法如下：

（1）模型准备：模型根据实验工艺要求放置盖底层；安装模型注采井；安装模型探针；安装模型测压管线；模型填砂；安装模型盖板；将模型固定在压力舱导轨上；将模型上安装注采井接口、电阻探头、测压管线外穿压力舱端盖；模型入舱，压力舱端盖固定密封；连接系统各接口；

（2）井位布置：根据目标区块开发特点，水驱阶段和化学驱阶段模型内部部署不同的注采井网，边水和注入剂驱替原油从生产井中产出；

（3）探针布置：为了监测聚合物流动状态和含油饱和度分布，模型中间位置设置电阻率探针，检测不同开发时刻不同位置处电阻率变化；

（4）取样点布置：为了定量分析聚合物浓度分布，设置多个位置取样口，通过取样器取样地层流体，利用紫外分光光度仪分析地层流体中分光度，通过标准曲线，计算各个位置处聚合物浓度变化；

（5）驱替过程：水驱阶段，模型侧面注边水，同时注水井注水进行水驱，并分布多个取样点，底面分布电阻探头连接到电阻测量仪进行实时监测；采出端设备结构相同，用于产液计量；水驱至含水率达到98%后，进行化学驱，对于预先布置好的电阻探针，化学驱波及到该位置之前，由于信号扰动因素，电阻率曲线会出现小幅度变化，但基本保持恒定；化学驱将至于该位置，会将部分剩余油推至该处，导致电阻率曲线会出现小幅度提高；化学驱波及到该位置后，电阻探针接触到电阻率相对较低的化学剂，电阻率曲线会出现大幅度下降；基于电阻率曲线的这一系列变化找到突变区域，进而得到驱替前缘的波及位置；

针对驱替前缘位置进行定点取样，在最大程度上减少样品的浪费，将所得样品静置至澄清后，取上层清液，已备后续分析。

根据不同驱替实验类型采取的电阻探针分布方式不同。

电阻测量装置为数字电桥；电阻值与电阻率之间的转换和所用探针的分布方式以及所测介质有关，但电阻率随时间变化曲线和电阻值随时间变化趋势相同。

取样过程所选用的取样器为高压取样器。

对所取样品上层清液进行分析的设备为紫外分光仪。

名词解释：

电阻率：用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种物质所制成的原件（常温下20°C）的电阻与横截面积的乘积与长度的比值叫做这种物质的电阻率。

取样：指从总体中抽取个体或样品的过程，也即对总体进行试验或观测的过程。

本发明的优点是：

1．本发明对化学驱前缘位置的判定基于电阻率法的工作原理，结合定点取样的方式可以弥补电阻率法精度低的不足，同时基于电阻率曲线可以对取样的时机做出较为准确的预测，使得所取样品具有针对性，能够测得驱替前缘化学剂的浓度，甚至是各相流体的饱和度分布，且由于能够做到针对性取样，可以极大地减少取样次数，从而减弱对岩心内流场的改变。

2．本发明所用判别化学驱前缘波及状态的实验方法适用于不同维数的实验，通过采用定点取样提升电阻率法检测精度的方式，不仅能够获取当前化学驱的驱替位置，更能够对化学驱过程中前缘的波及状态做出预测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中心的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作出简单的介绍。显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

图1是本发明实施例判别化学驱前缘波及状态的三维物模实验流程图。

图2是本发明实施例判别化学驱前缘波及状态的三维物模实验井位布置图。

图3是本发明实施例判别化学驱前缘波及状态的三维物模实验电极布置图。

图4是本发明实施例判别化学驱前缘波及状态的三维物模实验结果化学驱过程含油饱和度分布图。

图5是本发明实施例判别化学驱前缘波及状态的三维物模实验结果聚合物浓度分布图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图1-5对本发明做出进一步说明，但不限于此。

一种判别化学驱前缘波及状态的实验方法，

通过电阻探针获得岩心同一位置不同时刻的电阻值；

通过电阻测量装置采集岩心同一位置不同时刻的电阻值；

将采集得到的电阻值进行处理，按照不同的时间顺序绘制成曲线；

基于得到的岩心同一位置电阻率随时间变化曲线，找到其突变区域；

基于此突变区域分析即可得到化学驱在岩心中的驱替前缘位置；

基于此位置进行定点取样，通过相关设备分析可以获得该前缘位置化学剂的浓度、组成等。

一种判别化学驱前缘波及状态的实验方法，步骤如下：

（1）模型准备：将模型安装支架上；根据实验工艺要求放置盖底层；安装模型注采井；安装模型探针；安装模型测压管线；模型填砂；安装模型盖板，将模型固定在压力舱导轨上；将模型上注采井接口、电阻探头、测压管线外穿压力舱端盖；模型入舱，压力舱端盖固定密封；连接系统各接口。

（2）井位布置：根据目标区块开发特点，水驱阶段和化学驱阶段模型内部部署不同的注采井网，边水和注入剂驱替原油从生产井中产出。

（3）探针布置：为了监测聚合物流动状态和含油饱和度分布，模型中间位置设置了相应的电阻率探针，检测不同开发时刻不同位置处电阻率变化。

（4）取样点布置：为了定量分析聚合物浓度分布，设置了不同位置取样口，通过取样器取样地层流体，利用紫外分光光度仪分析地层流体中分光度，通过标准曲线，计算不同位置处聚合物浓度变化。

（5）驱替过程：水驱阶段，模型侧面注边水，同时注水井注水进行水驱，并分布多个取样点，底面分布电阻探头连接到电阻测量仪进行实时监测；采出端设备结构相同，用于产液计量。水驱至含水率达到98%后，进行化学驱，对于预先布置好的电阻探针，化学驱波及到该位置之前，由于信号扰动等因素，电阻率曲线会出现小幅度变化，但基本保持恒定；化学驱将至于该位置，会将部分剩余油推至该处，导致电阻率曲线会出现小幅度提高；化学驱波及到该位置后，电阻探针接触到电阻率相对较低的化学剂，电阻率曲线会出现大幅度下降。基于电阻率曲线的这一系列变化可以找到突变区域，进而得到驱替前缘的波及位置。

针对驱替前缘位置进行定点取样，在最大程度上减少样品的浪费，将所得样品静置至澄清后，取上层清液于相关设备分析其浓度、组成等。

在上述技术方案的基础上，不同驱替实验类型采取的电阻探针分布方式不同。

在上述技术方案的基础上，所述电阻测量装置为数字电桥。

在上述技术方案的基础上，所述相关软件为模型电阻测量采集控制系统，该软件亦可以进行不同驱替时刻含油饱和度场图的绘制。

在上述技术方案的基础上，电阻值与电阻率之间的转换和所用探针的分布方式以及所测介质等有关，但电阻率随时间变化曲线和电阻值随时间变化趋势相同。

在上述技术方案的基础上，取样过程所选用的取样器为高压取样器，可以满足高压条件下的取样需要。

在上述技术方案的基础上，对所取样品上层清液进行分析的设备为紫外分光仪，进一步说明的是在分析所取样品所含化学剂的浓度前，需通过前期工作获得该样品不同化学剂浓度下的吸光度标准图版。

实施例中，根据驱替前缘判定方法，即电阻率发生突变处进行定点取样，分析可得到驱替前缘化学剂浓度分布。在实施例中利用该机理来判断三维物理模型驱替前缘位置以及化学剂浓度的场图分布。

实施例

本实例搭建三维物理模拟实验装置来模拟本发明判别化学驱前缘波及状态的实验方法，整体实验装置置于烘箱中，模拟油藏条件（温度70°C，压力5MPa）,分三个阶段进行，包括步骤如下：

（1）模型准备：将三维物理模型6安装支架上；根据实验工艺要求放置盖底层；安装模型注采井；安装模型探针；安装模型测压管线；模型填砂，填砂时，将实验用砂均匀铺开，每次铺砂厚度约为1-2mm，直至将模型填制完毕；安装模型盖板，将模型固定在压力舱导轨上；将模型上注采井接口、电阻探头、测压管线外穿压力舱端盖；模型入舱，压力舱端盖固定密封；连接系统各接口。

三维物理模型6内部设有电阻测量装置8，两侧设有边水7；柱塞泵1通过测压管线经过第二连接阀5后与化学剂盛放装置2连接，还与第一连接阀3直连；在第一连接阀3上设有监测压力表4；

第一连接阀3经过测压管线与三维物理模型6；三维物理模型6的测压管线通过回压阀9与回压表11及回压装置12连接；回压阀9还与盛液装置连接。

（2）井位布置：如图2所示，根据目标区块开发特点，水驱阶段和化学驱阶段模型内部部署了2口注入井和3口生产井，注入井排距离模型边水100mm，注入井排距离生产井排70mm，边水和注入剂驱替原油从生产井中产出。

（3）探针布置：如图3所示，为了监测聚合物流动状态和含油饱和度分布，模型中间位置设置了32组电阻率探针，检测不同开发时刻不同位置处电阻率变化。

（4）取样点布置：为了定量分析聚合物浓度分布，设置了不同位置取样口，通过取样器取样地层流体，利用紫外分光光度仪分析地层流体中分光度，通过标准曲线，计算不同位置处聚合物浓度变化。

（5）驱替过程：水驱阶段，三维模型左、右、后三面注边水，总边水注入速度为1ml/min，注水井总注水速度为1.5ml/min，并分布多个取样点，底面分布电阻探头连接到电阻测量仪进行实时监测；采出端共有三组，设备结构相同，用于产液计量。水驱至含水98%后，注入浓度为1500mg/L的聚合物溶液，聚合物溶液由1000mg/L的氯化钾溶液配制，间隔5秒钟测各电极电阻率。聚驱0.3PV，电阻率曲线发生突变的探针位置即为聚驱前缘位置，此时进行定点取样可以得到前缘的聚合物浓度分布。

本实施例的实验结果如图4、5所示，图4中深色区域即为油墙的位置，其内部贴近区域即为聚驱前缘位置，也就是说提出的利用电阻率激增判断来油墙的形成方法可行。选取油墙内9个取样口和3口生产井产出水，利用紫外分光仪测试分光度，转换为聚合物溶液浓度，绘制得到了聚合物注入量0.3PV聚合物浓度分布场图，如图5所示，可以看出聚合物主要分布在注入井附近和注采井间。

Claims (5)

1.一种判别化学驱前缘波及状态的实验方法，其特征在于，

该方法通过电阻探针获得岩心同一位置不同时刻的电阻值；

通过电阻测量装置采集岩心同一位置不同时刻的电阻值；

将采集得到的电阻值进行处理，根据时间顺序绘制成曲线；

根据岩心同一位置电阻率随时间变化曲线，找到其突变区域；

根据突变区域分析即得到化学驱在岩心中的驱替前缘位置；

根据该前缘位置进行定点取样，分析获得该前缘位置化学剂的浓度、组成；

实验方法如下：

（1）模型准备：模型根据实验工艺要求放置盖底层；安装模型注采井；安装模型探针；安装模型测压管线；模型填砂；安装模型盖板；将模型固定在压力舱导轨上；将模型上安装注采井接口、电阻探头、测压管线外穿压力舱端盖；模型入舱，压力舱端盖固定密封；连接系统各接口；

（2）井位布置：根据目标区块开发特点，水驱阶段和化学驱阶段模型内部部署不同的注采井网，边水和注入剂驱替原油从生产井中产出；

（3）探针布置：为了监测聚合物流动状态和含油饱和度分布，模型中间位置设置电阻率探针，检测不同开发时刻不同位置处电阻率变化；

（4）取样点布置：为了定量分析聚合物浓度分布，设置多个位置取样口，通过取样器取样地层流体，利用紫外分光光度仪分析地层流体中分光度，通过标准曲线，计算各个位置处聚合物浓度变化；

（5）驱替过程：水驱阶段，模型侧面注边水，同时注水井注水进行水驱，并分布多个取样点，底面分布电阻探头连接到电阻测量仪进行实时监测；采出端设备结构相同，用于产液计量；水驱至含水率达到98%后，进行化学驱，对于预先布置好的电阻探针，化学驱波及到该位置之前，由于信号扰动因素，电阻率曲线会出现小幅度变化，但能够保持恒定；化学驱将置于该位置，会将部分剩余油推至该位置，导致电阻率曲线会出现小幅度提高；化学驱波及到该位置后，电阻探针接触到电阻率低的化学剂，电阻率曲线会出现大幅度下降；基于电阻率曲线的这一系列变化找到突变区域，进而得到驱替前缘的波及位置；

针对驱替前缘位置进行定点取样，在最大程度上减少样品的浪费，将所得样品静置至澄清后，取上层清液，已备后续分析。

2.根据权利要求1所述的一种判别化学驱前缘波及状态的实验方法，其特征在于，根据不同驱替实验类型采取的电阻探针分布方式不同。

3.根据权利要求1所述的一种判别化学驱前缘波及状态的实验方法，其特征在于，电阻测量装置为数字电桥；电阻值与电阻率之间的转换和所用探针的分布方式以及所测介质有关，但电阻率随时间变化曲线和电阻值随时间变化趋势相同。

4.根据权利要求1所述的一种判别化学驱前缘波及状态的实验方法，其特征在于，取样过程所选用的取样器为高压取样器。

5.根据权利要求1所述的一种判别化学驱前缘波及状态的实验方法，其特征在于，对所取样品上层清液进行分析的设备为紫外分光仪。

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