CN110261274B - 自发渗吸作用对水驱驱油效率静态贡献率的评价方法 - Google Patents

Abstract

自发渗吸作用对水驱驱油效率静态贡献率的评价方法，该方法将核磁共振技术与室内自发渗吸物理模拟实验相结合，在明确岩心样品自发渗吸效应作用时间的前提下，先对实验岩心进行充分自发渗吸驱油实验，自发渗吸结束后再以恒定驱替速度进行水驱实验，通过对比自发渗吸驱油和水驱后的剩余油分布特征，以核磁共振T₂谱图面积差值为依据，定量计算自发渗吸作用对驱油效率静态贡献率；本发明通过核磁共振T₂谱可以定量表征致密砂岩油藏在自发渗吸驱油过程中，剩余油在不同尺度多孔介质内的分布规律。

Description

自发渗吸作用对水驱驱油效率静态贡献率的评价方法

技术领域

本发明涉及油气开发实验技术领域，特别涉及一种自发渗吸作用对水驱驱油效率静态贡献率的评价方法。

背景技术

致密储层多孔介质半径较小、结构复杂、非均值性强，具备发生自发渗吸效应的基本条件，如何合理利用自发渗吸作用提高水驱驱油效率，是近年来非常规致密砂岩油藏提高采收率领域的研究热点。通过创新性的室内实验方法，结合先进的理论分析手段，评价自发渗吸效应在致密砂岩水驱过程中对驱油效率的静态贡献程度，明确自发渗吸驱油机理，将对提高致密砂岩水驱驱油效率，实现致密砂岩油藏的高效开发提供重要的理论支撑。现有研究中，专利CN201811602500公布了测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验装置及实验方法；CN201811482680公布了动态渗吸装置和用于动态渗吸实验的实验方法；CN201811350852公布了基质渗吸与驱油的同步测量系统及方法；CN201811052942公布了一种低渗储层高温高压渗吸驱油采收率的实验测试方法；CN201810981059公布了一种低渗油藏自发渗吸驱油效率测量装置及方法；CN201810839512公布了超声波致密油渗吸实验装置；CN201810839511公布了应变片式压力测试致密油渗吸实验装置；CN201711239406公布了一种致密岩心渗吸实验装置及渗吸量测试方法；CN201721219707公布了一种致密储层动态渗吸排驱模拟装置。CN201810650089公布了一种基于CT扫描的岩心自吸实验方法。2019年第4期，石油勘探与开发，杨正明等人采用高压大模型物理模拟系统和核磁共振等技术，建立了不同尺度岩心渗吸物理模拟实验方法，研究了致密储集层渗吸过程的影响因素，并构建了水驱油时渗吸作用的定量评价方法；2019年第38卷第1期，大庆石油地质与开发，于欣等人以处理后的现场清洁压裂液返排液作为渗吸液，开展清洁压裂液返排液对致密油藏自发渗吸驱油效果的影响研究；2018年第3卷第3期，石油科学通报，程志林等人基于NMR技术研究了致密砂岩油水及气水系统自发渗吸特征及规律，通过T₂谱反映了岩石孔隙空间内油水、气水运移特征以及不同边界条件对渗吸采收率的影响；2018年第20卷第2期，重庆科技学院学报(自然科学版)，未志杰等人通过建立双孔双渗致密油自渗吸提高采收率数学模型，研究裂缝密度、基质渗透率、毛管力、原油黏度等因素对自渗吸提高采收率效果的影响；2018年第33卷第2期，西安石油大学学报(自然科学版)，周德胜等人基于核磁共振实验及岩心压汞测试数据，研究致密砂岩储层自发渗吸过程，定量表征不同级别孔喉对自发渗吸作用的贡献；2018年第5卷第3期，非常规油气，崔鹏兴在以取芯和人工压制两类样品的静态渗吸室内试验的基础上,开展对渗吸贡献作用的测试,并针对目标储层建立了无因次渗吸时间模型和归一化采收率模型；2016年第23卷第4期，韦青等人以鄂尔多斯盆地吴起地区长8储层为研究对象,通过低温氮气吸附、高压压汞、Amott法及渗吸—核磁联测等实验手段，对研究区储层性质和渗吸采收率的主要影响因素进行分析。

现阶段针对致密砂岩储层自发渗吸驱油的相关研究，主要聚焦于自发渗吸实验装置的设计研发，自发渗吸实验方法、测试手段的探索，以及针对致密砂岩储层自发渗吸驱油机理、影响因素的分析研究。现有研究中并未涉及关于自发渗吸效应在致密砂岩水驱过程中对驱油效率的贡献机理方面的研究，也未见涉及自发渗吸效应在水驱过程中的静态贡献率的定量评价方法与理论。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种自发渗吸作用对水驱驱油效率静态贡献率的评价方法，该方法将核磁共振技术与室内自发渗吸物理模拟实验相结合，在明确岩心样品自发渗吸效应作用时间的前提下，先对实验岩心进行充分自发渗吸驱油实验，自发渗吸结束后再以恒定驱替速度进行水驱实验，通过对比自发渗吸驱油和水驱后的剩余油分布特征，以核磁共振T₂谱图面积差值为依据，定量计算自发渗吸作用对驱油效率静态贡献率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

自发渗吸作用对水驱驱油效率静态贡献率的评价方法，包括下述步骤：

步骤一、将实验岩心样品加工为直径25mm，长50mm的岩心柱，进行洗油操作；

步骤二、配制实验用模拟地层水，通过真空饱和法或驱替饱和法为实验岩心样品充分饱和模拟地层水；

步骤三、用MnCl₂试剂配置一定浓度的Mn²⁺溶液，以恒定流量驱替岩心中的模拟地层水，以消除地层水中的H⁺信号；

步骤四、配制模拟原油，以恒定流量为岩心样品饱和原油，建立地层原始油水分布；饱和直到岩心出口产液含油量达到100％为止，结束时进行核磁共振T₂谱测试；

步骤五、将岩心样品置于装有Mn²⁺溶液的渗吸瓶中，进行自发渗吸驱油实验，定期测试岩心中剩余油分布核磁共振T₂谱，计算自发渗吸驱油效率，确定有效自发渗吸时间；

步骤六、对实验岩心样品进行洗油、烘干，重复步骤二到步骤四后，将岩心样品置于装有Mn²⁺溶液的渗吸瓶中进行自发渗吸驱油实验，达到最佳自发渗吸时间后停止并进行核磁共振T₂谱测试；

步骤七、将完成自发渗吸实验的岩心样品再次置于驱替装置中，采用Mn²⁺溶液以恒定的注入速度进行水驱模拟实验，直到岩心出口产液含水量达到100％为止，进行核磁共振T₂谱测试；

步骤八、将岩心样品在充分自发渗吸驱油后以及进一步水驱以后的剩余油分布核磁共振T₂谱与原始油分布核磁共振T₂谱进行对比，计算自发渗吸作用对驱油效率静态贡献率A，具体计算公式如下：

自发渗吸驱油效率E₁为：

整体驱油效率E₀为：

自发渗吸静态贡献率A为：

将(1)、(2)式代入(3)式得，

式中：S₀为原始油分布T₂谱与X轴所包围的面积；S₁为自发渗吸作用结束时剩余油分布T₂谱与X轴所包围的面积；S₂为驱替结束时剩余油分布T₂谱与X轴所包围的面积。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)通过应用创新的实验方法结合先进的理论分析手段，实现了对致密砂岩储层水驱过程中自发渗吸驱油效率对整体驱油效率的静态贡献率的定量计算。

(2)实验过程将室内自发渗吸物理模拟技术与核磁共振技术相结合，通过核磁共振T₂谱的下覆面积差值可实现对自发渗吸及驱替驱油效率的精确计算；

(3)通过核磁共振T₂谱可以定量表征致密砂岩油藏在自发渗吸驱油过程中，剩余油在不同尺度多孔介质内的分布规律。

附图说明

图1为实施例1驱油效率与自发渗吸时间关系曲线。

图2为实施例1自发渗吸静态贡献率计算曲线。

图3为实施例2驱油效率与自发渗吸时间关系曲线。

图4为实施例2自发渗吸静态贡献率计算曲线。

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1

步骤一、将实验岩心样品加工为直径25mm，长50mm的岩心柱，进行洗油操作；

步骤二、根据取心层位地层水组分特征，配制矿化度为25000mg/L实验用模拟地层水，通过真空饱和法为实验岩心样品充分饱和模拟地层水；

步骤三、用MnCl₂试剂配置浓度为20000mg/L的Mn²⁺溶液，以0.1mL/min恒定流量驱替岩心中的模拟地层水，注入量3～4PV；

步骤四、配制模拟原油，以0.1mL/min恒定流量为岩心样品饱和原油，建立地层原始油水分布；饱和直到岩心出口产液含油量达到100％为止，结束时进行核磁共振T₂谱测试；

步骤五、将岩心样品置于装有20000mg/L浓度Mn²⁺溶液的渗吸瓶中，进行自发渗吸驱油实验，每隔24h测试岩心中剩余油分布核磁共振T₂谱，自发渗吸驱油效率和渗吸时间的关系如图1所示，在自发渗吸进行168h以后驱油效率未见明显增加，因此认为该岩心有效自发渗吸时间为168h；

步骤六、对实验岩心样品进行洗油、烘干，重复步骤二到步骤四后，将岩心样品置于装有Mn²⁺溶液的渗吸瓶中进行自发渗吸驱油实验，168h后停止并进行核磁共振T₂谱测试；

步骤七、将完成自发渗吸实验的岩心样品再次置于驱替装置中，采用浓度为20000mg/L的Mn²⁺溶液以0.05mL/min恒定的注入速度进行水驱模拟实验，直到岩心出口产液含水量达到100％为止，进行核磁共振T₂谱测试；

步骤八、如图2所示，通过不同阶段核磁共振T₂谱的下覆面积差值计算自发渗吸驱油效率及贡献率。其中，原始油分布T₂谱与X轴所包围的面积S₀为1956.01，自发渗吸作用结束时剩余油分布T₂谱与X轴所包围的面积S₁为1634.72，驱替结束时T₂谱与X轴所包围的面积S₂为1271.40；由公式(4)计算可得：

自发渗吸静态贡献率A为：

因此，实施例1中自发渗吸作用对岩心样品水驱驱油效率静态贡献率为46.93％。

实施例2

步骤一、将实验岩心样品加工为直径25mm，长50mm的岩心柱，进行洗油操作；

步骤二、根据取心层位地层水组分特征，配制矿化度为25000mg/L实验用模拟地层水，通过真空饱和法为实验岩心样品充分饱和模拟地层水；

步骤三、用MnCl₂试剂配置浓度为20000mg/L的Mn²⁺溶液，以0.1mL/min恒定流量驱替岩心中的模拟地层水，注入量3～4PV；

步骤四、配制模拟原油，以0.1mL/min恒定流量为岩心样品饱和原油，建立地层原始油水分布；饱和直到岩心出口产液含油量达到100％为止，结束时进行核磁共振T₂谱测试；

步骤五、将岩心样品置于装有20000mg/L浓度Mn²⁺溶液的渗吸瓶中，进行自发渗吸驱油实验，每隔24h测试岩心中剩余油分布核磁共振T₂谱，自发渗吸驱油效率和渗吸时间的关系如图3所示，在自发渗吸进行144h以后驱油效率未见明显增加，因此认为该岩心有效自发渗吸时间为144h；

步骤六、对实验岩心样品进行洗油、烘干，重复步骤二到步骤四后，将岩心样品置于装有Mn²⁺溶液的渗吸瓶中进行自发渗吸驱油实验，144h后停止并进行核磁共振T₂谱测试；

步骤七、将完成自发渗吸实验的岩心样品再次置于驱替装置中，采用浓度为20000mg/L的Mn²⁺溶液以0.05mL/min恒定的注入速度进行水驱模拟实验，直到岩心出口产液含水量达到100％为止，进行核磁共振T₂谱测试；

步骤八、如图4所示，通过不同阶段核磁共振T₂谱的下覆面积差值计算自发渗吸驱油效率及贡献率。其中，原始油分布T₂谱与X轴所包围的面积S₀为2768.67，自发渗吸作用结束时剩余油分布T₂谱与X轴所包围的面积S₁为2328.95，驱替结束时T₂谱与X轴所包围的面积S₂为1653.98；由公式(4)计算可得：

自发渗吸静态贡献率A为：

因此，实施例2中自发渗吸作用对岩心样品水驱驱油效率静态贡献率为39.45％。

实验方法的原理说明

自发渗吸效应是在没有外力的条件下，非润湿相被润湿相替代的过程，是非常规油气田提高采收率的重要机理之一。在油田注水开发的整个过程中都伴随着自发渗吸效应的进行，明确自发渗吸效应在油藏注水开发过程中对驱油效率的静态贡献率，对提高水驱采收率有非常重要的作用。现有自发渗吸实验、计算方法仅可实现对单一自发渗吸驱油效率的评价，为了揭示自发渗吸效应对水驱驱油效率的静态贡献率，提出了自发渗吸效应对水驱驱油效率静态贡献率的计算方法。该方法利用核磁共振技术，测定岩心内部原油中的H⁺信号，将其转化为H⁺横向弛豫时间T₂谱，通过对T₂谱与X轴下覆面积的积分计算可实现对岩心内部不同驱替阶段原油含量的定量计算。基于该定量计算方法，通过室内自发渗吸实验与注水驱替实验相结合，模拟油藏水驱开发过程中的静态自发渗吸效应，利用该过程中自发渗吸效应的驱替油量与自发渗吸+水驱的驱替油量的比值，即可计算自发渗吸效应对水驱驱油效率的静态贡献率。

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 (1)

1.自发渗吸作用对水驱驱油效率静态贡献率的评价方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一、将实验岩心样品加工为直径25mm，长50mm的岩心柱，进行洗油操作；

步骤二、配制实验用模拟地层水，通过真空饱和法或驱替饱和法为实验岩心样品充分饱和模拟地层水；

步骤三、用MnCl₂试剂配置一定浓度的Mn²⁺溶液，以恒定流量驱替岩心中的模拟地层水，以消除地层水中的H⁺信号；

步骤四、配制模拟原油，以恒定流量为岩心样品饱和原油，建立地层原始油水分布；饱和直到岩心出口产液含油量达到100％为止，结束时进行核磁共振T₂谱测试；

步骤五、将岩心样品置于装有Mn²⁺溶液的渗吸瓶中，进行自发渗吸驱油实验，定期测试岩心中剩余油分布核磁共振T₂谱，计算自发渗吸驱油效率，确定有效自发渗吸时间；

步骤六、对实验岩心样品进行洗油、烘干，重复步骤二到步骤四后，将岩心样品置于装有Mn²⁺溶液的渗吸瓶中进行自发渗吸驱油实验，达到有效自发渗吸时间后停止并进行核磁共振T₂谱测试；

步骤七、将完成自发渗吸实验的岩心样品再次置于驱替装置中，采用Mn²⁺溶液以恒定的注入速度进行水驱模拟实验，直到岩心出口产液含水量达到100％为止，进行核磁共振T₂谱测试；

步骤八、将岩心样品在充分自发渗吸驱油后以及进一步水驱以后的剩余油分布核磁共振T₂谱与原始油分布核磁共振T₂谱进行对比，计算自发渗吸作用对驱油效率静态贡献率A，具体计算公式如下：

自发渗吸驱油效率E₁为：

整体驱油效率E₀为：

自发渗吸静态贡献率A为：

将(1)、(2)式代入(3)式得，

式中：S₀为原始油分布T₂谱与X轴所包围的面积；S₁为自发渗吸作用结束时剩余油分布T₂谱与X轴所包围的面积；S₂为驱替结束时剩余油分布T₂谱与X轴所包围的面积。

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