CN110174430B - 一种高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量装置和方法，该装置包括压力供给机构、压力表、加热搅拌机构、岩心渗吸机构、测量机构、注入总管、注入支管和多通阀，加热搅拌机构、岩心渗吸机构和注入支管均有多个岩心渗吸机构包括容器和支架，容器包括容器主体和顶盖，顶盖盖合于容器主体上，各支架位于对应的容器主体内，各容器主体分别与对应的加热搅拌机构连接，注入总管的一端与压力供给机构连接，压力表、注入总管的另一端、各注入支管的一端分别与多通阀连接，各注入支管的另一端分别与容器连通。该装置结构简单，使用方便。该方法依托于上述的装置，可通过模拟地层下的高温高压条件来研究岩心的渗吸效果。
Description
技术领域
本发明属于油气藏开发研究技术领域，具体涉及一种高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量装置和方法，适用于模拟地层高温高压条件下的渗吸实验。
背景技术
油气藏开发过程中，由于储层非均质性的影响，不同产层的水驱油效果必定会存在一定的差别，只有正确的认识到储层油水运移、驱替规律，才能正确的指导油气的开采，提高最终采收率，实现经济效益最大化。
而渗吸实验研究多局限于恒温常压下的自发渗吸实验，与真实的油藏条件差异较大，对模拟地层条件下，各生产参数对渗吸的影响研究较少。通过模拟地层下的高温高压条件进行渗吸实验，结合CT扫描技术、恒速压汞实验以及核磁共振研究微观孔喉结构对渗吸效果的影响，可以科学的帮助人们了解油气的分布特征和开采规律。
发明内容
基于上述现有技术，本发明提供了一种高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量装置和方法，该装置结构简单，可拆卸，使用方便，而且造价低廉。
该方法依托于上述的装置，操作方便，可通过模拟地层下的高温高压条件来研究岩心的渗吸效果。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量装置，包括压力供给机构、压力表、加热搅拌机构、岩心渗吸机构、测量机构、注入总管、注入支管和多通阀，加热搅拌机构、岩心渗吸机构和注入支管均有多个，且加热搅拌机构、岩心渗吸机构和注入支管的个数相同，岩心渗吸机构包括容器和支架，容器包括容器主体和顶盖，顶盖盖合于容器主体上，各支架位于对应的容器主体内，各容器主体分别与对应的加热搅拌机构连接，注入总管的一端与压力供给机构连接，压力表、注入总管的另一端、各注入支管的一端分别与多通阀连接，各注入支管的另一端分别与容器连通。
所述的容器主体呈圆筒状，顶盖呈圆盘状。
所述的支架包括托盘和三条支腿，三条支腿呈三角形分布，三条支腿的上端与托盘底部连接。
所述的加热搅拌机构为磁力搅拌器，磁力搅拌器包括搅拌子和工作盘，各容器置于对应的工作盘上，各搅拌子位于对应的容器内，且各搅拌子位于对应的托盘的正下方。
各顶盖中央处设有阀门，各注入支管的另一端分别与对应的阀门连接。
所述的压力供给机构为手摇泵。
所述的测量机构为核磁共振仪。
一种高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量方法，包括如下步骤：
1、将各岩心样品用模拟地层水进行饱和，用核磁共振仪对各岩心样品扫描T2谱，得到各岩心样品饱和水的T2谱，通过公式(1)就可以各岩心样品孔隙的半径分布图：
式中，T2为横向弛豫时间，ms；Fs为岩心样品孔隙的几何形状因子，对于球状孔隙Fs＝3，对于柱状孔隙Fs＝2；ρ2为岩心样品的横向表面弛豫强度，μm/ms；
根据各岩心样品孔隙的半径分布图和对应的岩心样品饱和水的T2谱就可以得到模拟地层水在对应的岩心样品孔隙孔径范围内的分布情况；
2、向模拟地层水中加入氯化锰，得到混合液，然后将各岩心样品放入混合液中进行饱和，氯化锰对水分子中氢原子可以起到屏蔽作用，再核磁共振仪对各岩心样品用核磁共振仪扫T2谱，根据此次的T2谱信号的强弱便可确保水的信号是否被屏蔽掉；；
3、将各岩心样品采用动态油驱水方法建立束缚水饱和度，再用核磁共振仪对岩心样品扫描T2谱，得到各岩心样品饱和油的T2谱，根据各岩心样品饱和油的T2谱得到对应的岩心样品饱和油的T2谱的峰面积S0，根据各岩心样品孔隙的半径分布图和对应的岩心样品饱和油的T2谱就可以得到饱和油在对应的岩心样品孔隙孔径范围内的分布情况；
4、将各饱和的岩心样品分别放在对应的支架上，然后将各支架放置于对应的容器主体的底部上，将各顶盖盖合于对应的容器主体上，向各容器内分别注入渗吸液至溢出为止；
5、通过注入主管连接压力供给机构和多通阀，通过各注入支管连接与其对应的容器和多通阀，将压力表与多通阀连接，
6、往压力供给机构内注入渗吸液，将各容器分别与对应的加热搅拌机构连接，设置各加热搅拌机构的预定温度和预定转速，分别开启各加热搅拌机构，达到预定温度；
7、开启动力机构和多通阀，通过压力表实时监测容器内的压力变化；
8、渗吸24小时，先关闭加热搅拌机构，然后关闭压力供给机构并进行卸压，再关闭多通阀，分别拆卸下各顶盖并取出对应的岩心样品；
9、将各岩心样品分别用核磁共振仪扫描，得到各岩心样品渗吸后的T2谱，根据各岩心样品渗吸后的T2谱得到对应岩心样品渗吸后的T2谱的峰面积S1，各岩心样品的残余油饱和度Sor按公式(2)进行计算：
Sor＝S1/S0 (2)；
根据各岩心样品渗吸后的T2谱和对应的岩心样品孔隙的半径分布图，可以得到剩余油在对应的岩心样品孔隙孔径范围内的分布情况；
10、将各容器内的液体全部安全处理掉，将各岩心样品分别放在对应的支架上，然后将各支架放置于对应的容器主体的底部上，将各顶盖盖合于对应的容器主体上，向各容器内分别注入新的渗吸液至溢出为止，将各注入管的另一端分别与对应的容器连接；
11、重复7.6-7.9，监测岩心样品的含油饱和度的变化情况；
12、重复步骤7.10-7.11，直至岩心样品的残余油饱和度不再变化，模拟渗吸试验结束。
进一步，所述的模拟地层水为30000ppm的盐水。
与现有技术相比，本发明的有益效果和优点在于：
1、本发明的容器耐高温高压，可以承受真实储层条件下的温度和压力，使用安全，且容器结构简单，可拆卸，组装方便，易清洗并可重复使用。
2、本发明的磁力搅拌器，可以提供设定的转速和温度，设定的转速可以模拟储层中流体的速度，设置的温度可以模拟储层中的高温条件。
3、本发明的压力表可以实时监控压力供给情况，由于周围环境的影响，压力会有所上升或下降，根据压力表的监测情况，便可及时降低或升高压力。
4、本发明的核磁共振仪可以测得岩心样品的T2谱，从而推算出岩心中的含油饱和度、含水饱和度以及在各个孔隙半径范围内的含油量。
总之，本发明简单，操作方便，可以模拟地层来研究高温高压条件下的渗吸效果。
附图说明
图1为高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量装置的结构示意图。
图2为岩心渗吸机构的结构示意图。
图3为支架的结构示意图。
图4为岩心样品用盐水进行饱和后的饱和水T2谱。
图5为岩心样品用盐水和氯化锰所得的混合液进行饱和所得的T2谱。
图6为岩心样品用煤油进行驱替后所得的饱和油的T2谱。
图7为岩心样品进行渗吸试验所得的T2谱。
图8为剩余油的分布图。
其中，1-手摇泵、2-注入总管、3-多通阀、4-压力表、5-注入支管、6-容器、7-容器主体、8-顶盖、9-支架、10-搅拌子、11-工作盘、12-阀门、13-岩心样品、14-托盘、15-支腿。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量装置进行详细说明。
本发明提供的高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量装置的结构如图1所示，包括压力供给机构、压力表4、加热搅拌机构、岩心渗吸机构、测量机构、注入总管2、注入支管5和多通阀3。加热搅拌机构、岩心渗吸机构和注入支管均有多个，且加热搅拌机构、岩心渗吸机构和注入支管的个数相同，本实施例中，加热搅拌机构、岩心渗吸机构和注入支管均为4个。
压力供给机构为手摇泵1，手摇泵中承装渗吸液并提供耐高温高压容器中液体压力。
本实施例中，多通阀3为六通阀，且多通阀的每个接口都可以单独控制其的开关。
测量机构为核磁共振仪，选用MesoMR23-60H-I型核磁共振仪。
压力表4为大量程精密液体压力表，可实时监控各容器内的压力。
加热搅拌机构为磁力搅拌器，选用JK-DMS-ProNII型磁力搅拌器，磁力搅拌器包括搅拌子10和工作盘11。
岩心渗吸机构包括容器6和支架9。容器6为耐高压高温容器，容器6包括容器主体7和顶盖8，容器主体7呈圆筒状，顶盖8呈圆盘状，顶盖8盖合于容器主体7上。本实施例中，容器主体的内径为56.6mm，外径为89.8mm，高为74.2mm。顶盖8中央处设有阀门12，阀门12通过螺栓固定。
支架9包括托盘14和三条支腿15，三条支腿15呈正三角形分布，三条支腿15的上端与托盘14底部连接。各支架8位于对应的容器主体7内。
注入总管2的一端与手摇泵1连接，压力表4、注入总管2的另一端、各注入支管5的一端分别与多通阀3连接。各容器6分别置于对应的磁力搅拌器的工作盘11上，将各搅拌子10放入对应的容器6中，且各搅拌子10位于对应的托盘14的正下方。
下面结合上述的装置对本发明的高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量方法进行详细说明。
实施例1
为避免描述不清楚，下面以一个岩心样品为例进行说明，具体步骤如下：
1、将岩心样品放入岩心夹持器中，用手摇泵施加围压，用计量泵施加孔压，用矿化度为30000ppm的盐水以0.01mL/min的进液速度进行饱和，当驱替出的盐水体积超过岩心样品孔隙总体积的4～5倍时达到饱和状态，用核磁共振仪对岩心样品扫描T2谱，所得的T2谱如图4所述，通过公式(1)就可以岩心样品孔隙的半径分布图：
式中，T2为横向弛豫时间，ms；Fs为岩心样品孔隙的几何形状因子，对于球状孔隙Fs＝3，对于柱状孔隙Fs＝2；ρ2为岩心样品的横向表面弛豫强度，μm/ms；
根据各岩心样品孔隙的半径分布图和T2谱(图4所示)就可以得到模拟地层水在对应的岩心样品孔隙孔径范围内的分布情况；
7.2、向模拟地层水中加入氯化锰，得到混合液，然后将岩心样品放入岩心夹持器中，用手摇泵施加围压，用计量泵施加孔压，用混合液以0.01mL/min的驱替速度进行驱替，当驱替出的流体体积超过岩心样品孔隙总体积的4～5倍时达到饱和状态，再用核磁共振仪对岩心样品扫描T2谱，所得的T2谱如图5所示；
由于氯化锰对水分子中氢原子可以起到屏蔽信号的作用，根据T2谱信号的强弱便可以确保水的信号是否被屏蔽掉，将图5和图4进行对比，发现图5中的信号强度明显减弱，说明水的信号基本被屏蔽；
7.3、将岩心样品放入岩心夹持器中，用手摇泵施加围压，用计量泵施加孔压，用煤油以0.01mL/min的驱替速度进行驱替，当驱替出的混合液体积超过岩心样品孔隙总体积的4～5倍时达到饱和状态，以此建立束缚水饱和度，再用核磁共振仪对岩心样品扫描T2谱，得到岩心样品饱和油的T2谱，如图6所示，根据岩心样品饱和油的T2谱得到对应的岩心样品饱和油的T2谱的峰面积S0；
根据岩心样品孔隙的半径分布图和岩心样品饱和油的T2谱就可以得到饱和油在岩心样品孔隙孔径范围内的分布情况；
7.4、将岩心样品放在支架的托盘上，然后将支架放置于其中一个容器主体的底部上，将对应的顶盖盖合于该容器主体上，向该容器内注入渗吸液至溢出为止；
7.5、通过注入主管连接手摇泵和多通阀，通过其中一个注入支管连接与该容器和多通阀，将压力表与多通阀连接，将多通阀门未连接的接口关闭，
7.6、往压力供给机构内注入渗吸液，将该容器放置于磁力搅拌器的工作盘上，并将搅拌子放置于托盘的正下方，设置磁力搅拌器的预定温度和预定转速，开启磁力搅拌器，达到预定温度；
7.7、开启手摇泵和多通阀，通过压力表实时监测容器内的压力变化；
7.8、渗吸24小时，先关闭磁力搅拌器，然后关闭手摇泵并进行卸压，再关闭多通阀，拆卸下顶盖并取出岩心样品；
7.9、将岩心样品用核磁共振仪扫描，得到岩心样品渗吸后的T2谱，根据岩心样品渗吸后的T2谱得到岩心样品渗吸后的T2谱的峰面积S1，岩心样品的残余油饱和度Sor按公式(2)进行计算：
Sor＝S1/S0 (2)；
根据岩心样品渗吸后的T2谱和岩心样品孔隙的半径分布图，可以得到剩余油在岩心样品孔隙孔径范围内的分布情况；
7.10、将容器内的液体全部安全处理掉，将岩心样品分别放在支架的托盘上，然然后将支架放置于其中一个容器主体的底部上，将对应的顶盖盖合于该容器主体上，向该容器内注入渗吸液至溢出为止，将其中一个注入支管连接与该容器和多通阀；
7.11、重复7.6-7.9，其他操作不变，将渗吸时间变为48小时，监测岩心样品的含油饱和度的变化情况；
7.12、重复步骤7.10-7.11，其他操作不变，将渗吸时间分别变为4天、6天、9天和12天，模拟渗吸试验结束；
每次渗吸操作结束后都要对岩心样品扫描T2谱，所得岩心样品的渗吸T2谱如图7所示，由图7可知，随着渗吸时间的增加，T2谱主峰的信号逐渐减弱，说明小孔隙中的油逐渐地被驱替出来且效果明显；
每次渗吸操作结束后，都可以得到剩余油在岩心样品孔隙孔径范围内的分布情况，并根据所得数据进行作图，以岩心样品孔隙半径为横坐标、占总孔隙体积比为纵坐标作图，得到岩心样品的剩余油分布图，如图8所示，由图8可知，油主要分布在0～0.1μm孔隙中，以0～0.0025μm孔隙最多。
Claims (8)
1.一种高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量方法，该测量方法基于的测量装置包括压力供给机构、压力表、加热搅拌机构、岩心渗吸机构、测量机构、注入总管、注入支管和多通阀，加热搅拌机构、岩心渗吸机构和注入支管均有多个，且加热搅拌机构、岩心渗吸机构和注入支管的个数相同，岩心渗吸机构包括容器和支架，容器包括容器主体和顶盖，顶盖盖合于容器主体上，各支架位于对应的容器主体内，各容器主体分别与对应的加热搅拌机构连接，注入总管的一端与压力供给机构连接，压力表、注入总管的另一端、各注入支管的一端分别与多通阀连接，各注入支管的另一端分别与容器连通，其特征在于，测量方法包括如下步骤：
1.1、将各岩心样品用模拟地层水进行饱和，用核磁共振仪对各岩心样品扫描T2谱，得到各岩心样品饱和水的T2谱，通过公式(1)就可以各岩心样品孔隙的半径分布图：
式中，T2为横向弛豫时间，ms；Fs为岩心样品孔隙的几何形状因子，对于球状孔隙Fs＝3，对于柱状孔隙Fs＝2；ρ2为岩心样品的横向表面弛豫强度，μm/ms；
根据各岩心样品孔隙的半径分布图和对应的岩心样品饱和水的T2谱就可以得到模拟地层水在对应的岩心样品孔隙孔径范围内的分布情况；
1.2、向模拟地层水中加入氯化锰，得到混合液，然后将各岩心样品放入混合液中进行饱和，氯化锰对水分子中氢原子可以起到屏蔽作用，再核磁共振仪对各岩心样品用核磁共振仪扫T2谱，根据此次的T2谱信号的强弱便可确保水的信号是否被屏蔽掉；
1.3、将各岩心样品采用动态油驱水方法建立束缚水饱和度，再用核磁共振仪对岩心样品扫描T2谱，得到各岩心样品饱和油的T2谱，根据各岩心样品饱和油的T2谱得到对应的岩心样品饱和油的T2谱的峰面积S0，根据各岩心样品孔隙的半径分布图和对应的岩心样品饱和油的T2谱就可以得到饱和油在对应的岩心样品孔隙孔径范围内的分布情况；
1.4、将各饱和的岩心样品分别放在对应的支架上，然后将各支架放置于对应的容器主体的底部上，将各顶盖盖合于对应的容器主体上，向各容器内分别注入渗吸液至溢出为止；
1.5、通过注入主管连接压力供给机构和多通阀，通过各注入支管连接与其对应的容器和多通阀，将压力表与多通阀连接，
1.6、往压力供给机构内注入渗吸液，将各容器分别与对应的加热搅拌机构连接，设置各加热搅拌机构的预定温度和预定转速，分别开启各加热搅拌机构，达到预定温度；
1.7、开启动力机构和多通阀，通过压力表实时监测容器内的压力变化；
1.8、渗吸24小时，先关闭加热搅拌机构，然后关闭压力供给机构并进行卸压，再关闭多通阀，分别拆卸下各顶盖并取出对应的岩心样品；
1.9、将各岩心样品分别用核磁共振仪扫描，得到各岩心样品渗吸后的T2谱，根据各岩心样品渗吸后的T2谱得到对应岩心样品渗吸后的T2谱的峰面积S1，各岩心样品的残余油饱和度Sor按公式(2)进行计算：
Sor＝S1/S0 (2)；
根据各岩心样品渗吸后的T2谱和对应的岩心样品孔隙的半径分布图，可以得到剩余油在对应的岩心样品孔隙孔径范围内的分布情况；
1.10、将各容器内的液体全部安全处理掉，将各岩心样品分别放在对应的支架上，然后将各支架放置于对应的容器主体的底部上，将各顶盖盖合于对应的容器主体上，向各容器内分别注入新的渗吸液至溢出为止，将各注入管的另一端分别与对应的容器连接；
1.11、重复1.6-1.9，监测岩心样品的含油饱和度的变化情况；
1.12、重复步骤1.10-1.11，直至岩心样品的残余油饱和度不再变化，模拟渗吸试验结束。
2.根据权利要求1所述的高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量方法，其特征在于：所述测量装置的容器主体呈圆筒状，顶盖呈圆盘状。
3.根据权利要求1所述的高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量方法，其特征在于：所述测量装置的支架包括托盘和三条支腿，三条支腿呈三角形分布，三条支腿的上端与托盘底部连接。
4.根据权利要求3所述的高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量方法，其特征在于：所述测量装置的加热搅拌机构为磁力搅拌器，磁力搅拌器包括搅拌子和工作盘，各容器置于对应的工作盘上，各搅拌子位于对应的容器内，且各搅拌子位于对应的托盘的正下方。
5.根据权利要求1所述的高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量方法，其特征在于：所述测量装置的各顶盖中央处设有阀门，各注入支管的另一端分别与对应的阀门连接。
6.根据权利要求1所述的高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量方法，其特征在于：所述测量装置的压力供给机构为手摇泵。
7.根据权利要求1所述的高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量方法，其特征在于：所述测量装置的测量机构为核磁共振仪。
8.根据权利要求1所述的高温高压条件下岩心渗吸模拟实验的测量方法，其特征在于：所述的模拟地层水为30000ppm的盐水。
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