CN110331966A - 点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法，包括制作曲流河点坝水驱油剩余油分布实验装置、制作曲流河点坝砂体模型、饱和水、油驱水建立束缚水饱和度、正向水驱油测定剩余油饱和度分布、反向水驱油测定剩余油饱和度分布以及正、反向剩余油饱和度测定结果分析对比。本发明的有益效果是：能够精确地测定正向水驱、反向水驱情况下点坝砂体内部侧积体不同部位的剩余油饱和度，并且能够精确地分析侧积体含油饱和度和水驱注入量的关系，在此基础上定量分析剩余油饱和度和水驱注入量的关系。该方法明显地提高了剩余油饱和度的研究精度，可较好地指导曲流河点坝砂体水驱情况下剩余油赋存状态及变化规律定量研究。

Description

点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法

技术领域

本发明涉及一种剩余油饱和度测定方法，具体为一种基于点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法，属于油气开发地质与油藏工程技术领域。

背景技术

随着油田开发程度的提高，我国东部老油田进入高含水开发后期。曲流河点坝砂体作为东部油田陆相碎屑沉积地质体中重要的油气储集体，其内部赋存剩余油受长期的注水驱替作用影响，呈现整体高度分散，局部相对富集的特征。为了进一步提高水驱开发效果，剩余油变化规律研究正在从定性转向定量，需要精确获知水驱条件下点坝砂体内部剩余油饱和度的变化，以制定更为准确的开发技术对策。

目前剩余油饱和度的测定方法主要有：取心分析、测井解释、物质平衡法计算、试井方法和化学示踪剂研究等。由于取心时岩心受泥浆滤液的冲刷,导致取心分析的残余油饱和度往往偏低；测井解释剩余油饱和度主要依托阿尔奇公式完成，公式中各项参数的确定限制了解释精度，并且取心和测井方法只能提供井眼附近残余油的垂向分布资料。物质平衡法主要根据油藏动态资料进行计算，计算所得为全油藏的平均剩余油饱和度。而示踪剂研究提供的是油藏中高渗透条带的平均剩余油饱和度。以上方法均具有一定的局限性，无法获得某一油藏三维空间中各个测点的准确的剩余油饱和度。

目前，较为直观的观测方法主要通过物理模拟实验来实现。孟立新等(2013年)应用填砂二维模型开展注水驱替实验，通过布置饱和度探针来测定剩余油分布；刘太勋等(2018年)制作了三角洲前缘河口坝砂体三维模型，利用水驱油物理实验测定剩余油分布；闫百全等(2008)建立了曲流河点坝砂体三维模型，通过测量注入剂波及高度的方法来计算正向水驱情况下的剩余油饱和度。相比之下，目前还没有针对三维点坝砂体模型开展正向、反向水驱油物理实验，测定不同方向水驱条件下曲流河点坝砂体剩余油饱和度变化的方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供能够精确地测定正向水驱、反向水驱情况下点坝砂体内部侧积体不同部位的剩余油饱和度，并且能够精确地分析侧积体含油饱和度和水驱注入量的关系。该方法操作简单，安全方便，准确度高，易于推广使用，可较好地指导曲流河点坝砂体水驱情况下剩余油赋存状态及变化规律定量研究的点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法，包括以下步骤：

步骤1、制作曲流河点坝水驱油剩余油分布实验装置，准备曲流河点坝砂体水驱油模拟实验的实验材料，并确定曲流河点坝砂体水驱油模拟实验的实验条件；

其中，曲流河点坝砂体水驱油模拟实验的实验装置包括：曲流河点坝砂体模型、驱替系统、采出计量系统、压力监测系统、电阻率测试系统等。

曲流河点坝砂体水驱油模拟实验的实验材料包括：

(1)模拟油：实验过程中采用15号白油作为模拟油，并在其中填加浓度为1g/L的3号油溶性苏丹红染色，以方便观察水驱油过程中剩余油状态。

(2)注入水：实验过程中采用蒸馏水作为注入水，由于水溶性染色剂容易将砂体染色，因此注入水不染色。

曲流河点坝砂体水驱油模拟实验的实验条件为：常温常压条件，注入端注入速度为100mL/min，同时监测注入端的压力变化。

步骤2、制作曲流河点坝砂体模型，开展模型填制、模型封装、模型试压、模型抽真空，模型中布置测点测量电阻率，并将所制作的曲流河点坝砂体模型分别连接采出计量系统、压力测量系统、注入系统、电阻率测量系统，形成曲流河点坝砂体水驱油模拟实验装置；

步骤3、饱和水：模型连接注入系统，打开注入端阀门，先自吸水入模型，同时计量吸入水量，测量不同测点电阻率R1i；

步骤4、油驱水建立束缚水饱和度：打开注入泵，在模型注入口与模型顶部预留饱和油注入口分别注入模拟油，同时打开模型出口阀门排水，同时计量排出水量，直到模型不再出水为止，计算束缚水饱和度和原始含油饱和度，测量不同测点电阻率R2i；

步骤5、正向水驱油测定剩余油饱和度分布：打开注入系统，关闭模型顶部预留饱和油阀门，由入口阀门正向泵注水进行水驱油实验，出口端进行油水计量，同时测量不同测点电阻率R3i，计算不同测点位置剩余油饱和度；

步骤6、反向水驱油测定剩余油饱和度分布：重复步骤4，重新建立束缚水饱和度；由原出口阀门反向泵注水进行水驱油实验，出口端进行油水计量，同时测量不同测点电阻率R4i，计算不同测点位置剩余油饱和度；

步骤7、正、反向剩余油饱和度测定结果分析对比。

优选的，所述步骤2中，模型左侧连接采出计量系统，右侧连接压力测量系统、注入系统。模型底部开孔布置电极，并连接电阻率测量系统；电极从左至右采用低、中、高极点均布法，电极长度分别为55mm、125mm、195mm、230mm、265mm、300mm。

优选的，所述步骤2中，在制得的曲流河点坝砂体物理模型中布置17个测点，布置方式为：底部滞留沉积布置2个测点，中部自下向上分三层布置测点：第一层布置6个测点，第二层布置5个测点，第三层布置5个测点，确保每个侧积体低、中、高部位都有测点分布。

优选的，所述步骤3中，测量不同测点电阻率采用的公式为：

式中，ρ——电阻率，Ω·m；r——电阻，Ω；A——导体截面积，㎡；L——导体长度，m。

优选的，所述步骤4中，计算束缚水饱和度和原始含油饱和度采用公式为：

式中，I——电阻率指数；Rw——岩石完全充满地层水时的电阻率，Ω·m；Rt——含油岩石的电阻率，Ω·m；So——含油饱和度；Sw——含水饱和度；n——饱和度系数；b——系数。

本发明的有益效果是：该基于点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法设计合理，能够方便、快速、准确的测量正向、反向水驱油情况下曲流河点坝砂体内部不同部位电阻率，并计算获得剩余油饱和度数值，能够精确地测定正向水驱、反向水驱情况下点坝砂体内部侧积体不同部位的剩余油饱和度，并且能够精确地分析侧积体含油饱和度和水驱注入量的关系，在此基础上定量分析剩余油饱和度和水驱注入量的关系。该方法明显地提高了剩余油饱和度的研究精度，可较好地指导曲流河点坝砂体水驱情况下剩余油赋存状态及变化规律定量研究，能够有效地指导油气开发工作，具有巨大的经济效益。

附图说明

图1为本发明曲流河点坝水驱油剩余油分布实验装置示意图；

图2为本发明实验模型测点分布示意图；

图3为本发明正向水驱不同注入PV下各测点电阻测试结果表示意图；

图4为本发明正向水驱不同阶段各测点含油饱和度计算结果表示意图；

图5为本发明曲流河点坝砂体模型正向水驱油状态示意图；

图6为本发明反向水驱不同注入PV下各测点电阻测试结果表示意图；

图7为本发明反向水驱不同阶段各测点含油饱和度计算结果表示意图；

图8为本发明曲流河点坝砂体模型反向水驱油状态示意图；

图9为本发明正反向水驱油剩余油饱和度对比曲线示意图；

图10为本发明正反向水驱含油饱和度降低程度曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～3，点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法，包括以下步骤：

步骤1、制作曲流河点坝水驱油剩余油分布实验装置：首先建立曲流河点坝砂体物理模型，并且开展模型填制、模型封装、模型试压、模型抽真空处理。然后将模型左侧连接采出计量系统，右侧连接压力测量系统、注入系统。模型底部开孔布置电极，并连接电阻率测量系统；电极从左至右采用低、中、高极点均布法，电极长度分别为55mm、125mm、195mm、230mm、265mm、300mm；在曲流河点坝砂体物理模型中布置测点：分别针对A1-A7共7个侧积体布置17个测点，布置方式为：底部滞留沉积布置2个测点，中部自下向上分三层布置测点：第一层布置6个测点，第二层布置5个测点，第三层布置5个测点，确保每个侧积体低、中、高部位都有测点分布；

其中，曲流河点坝砂体水驱油模拟实验的实验装置包括：曲流河点坝砂体模型、驱替系统、采出计量系统、压力监测系统、电阻率测试系统等。

曲流河点坝砂体水驱油模拟实验的实验材料包括：

(1)模拟油：实验过程中采用15号白油作为模拟油，并在其中填加浓度为1g/L的3号油溶性苏丹红染色，以方便观察水驱油过程中剩余油状态。

(2)注入水：实验过程中采用蒸馏水作为注入水，由于水溶性染色剂容易将砂体染色，因此注入水不染色。

曲流河点坝砂体水驱油模拟实验的实验条件为：常温常压条件，注入端注入速度为100mL/min，同时监测注入端的压力变化。

步骤2、制作曲流河点坝砂体模型，开展模型填制、模型封装、模型试压、模型抽真空，模型中布置测点测量电阻率，并将所制作的曲流河点坝砂体模型分别连接采出计量系统、压力测量系统、注入系统、电阻率测量系统，形成曲流河点坝砂体水驱油模拟实验装置；

步骤3、饱和水：模型连接注入系统，打开注入端阀门，先自吸水入模型，同时计量吸入水量，测量不同测点电阻率R1i；

测量不同测点电阻率采用的公式为：

式中，ρ——电阻率，Ω·m；r——电阻，Ω；A——导体截面积，㎡；L——导体长度，m；

步骤4、油驱水建立束缚水饱和度：打开注入泵，在模型注入口与模型顶部预留饱和油注入口分别注入模拟油，同时打开模型出口阀门排水，同时计量排出水量，直到模型不再出水为止，计算束缚水饱和度和原始含油饱和度，测量不同测点电阻率R2i；

计算束缚水饱和度和原始含油饱和度采用公式为：

式中，I——电阻率指数；Rw——岩石完全充满地层水时的电阻率，Ω·m；Rt——含油岩石的电阻率，Ω·m；So——含油饱和度；Sw——含水饱和度；n——饱和度系数；b——系数。

步骤5、正向水驱油测定剩余油饱和度分布：打开注入系统，关闭模型顶部预留饱和油阀门，由入口阀门正向泵注水进行水驱油实验，出口端进行油水计量，同时测量不同测点电阻率R_3i，计算剩余油分布及不同点位置饱和度；根据正向水驱各测点电阻、电阻率和含油饱和度测试与计算结果以及正向水驱油状态随注入量的变化可以看出，在不同的驱替阶段，不同砂体位置中的含油饱和度均有所变化，颜色不断变浅，而在第五、六点坝砂体中的含油饱和度变化幅度非常小，水驱难以波及；

步骤6、反向水驱油测定剩余油饱和度分布：重复步骤4，重新建立束缚水饱和度；由原出口阀门反向泵注水进行水驱油实验，出口端进行油水计量，同时测量不同测点电阻率R4i，计算剩余油分布及不同点位置饱和度，确定饱和度分布规律；根据反向水驱各测点电阻、电阻率和含油饱和度测试与计算结果以及反向水驱油状态随注入量的变化可以看出，在侧积体中上部位中仍然有水无法波及区域而导致剩余油较多，而其他部位剩余油较少；

步骤6、正、反向剩余油饱和度测定结果分析对比，根据正反向水驱油剩余油饱和度对比曲线图说明，正反向水驱油之前，点坝内原始含油饱和度基本一致，证明模拟实验过程准确；再根据正反向水驱含油饱和度降低程度曲线图说明，正注过程中，测点1、2、3、4、16、17处的含油饱和度下降幅度较大，说明注入端、下点坝和采出端是主要的注入水渗流通道，水驱效果最好。反注过程中，测点1、3、15、16、17处的含油饱和度下降幅度较大，说明注入端在15测点处使15测点首先见水，随注水量的增加，17、16、3、1点形成一条较好的水流通道；正注过程中各测点含油饱和度下降的幅度比反驱过程中各测点含油饱和度下降幅度略大，说明在曲流点坝中正向驱替的效果较反向驱替的效果相对较好。

工作原理：在使用该基于点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法时，利用点坝砂体开展水驱油模拟实验，以双电极法测量驱替过程中的垂向(高中低三层)、径向(两排)、三维立体电阻变化，通过电极测定饱和水、油驱水建立束缚水和水驱油过程的电阻率，计算剩余油饱和度分布状态，形成一种基于点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法，能够精确地测定正向水驱、反向水驱情况下点坝砂体内部侧积体不同部位的剩余油饱和度，并且能够精确地分析侧积体含油饱和度和水驱注入量的关系。该方法操作简单，安全方便，准确度高，易于推广使用，可较好地指导曲流河点坝砂体水驱情况下剩余油赋存状态及变化规律定量研究。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、制作曲流河点坝水驱油剩余油分布实验装置，准备曲流河点坝砂体水驱油模拟实验的实验材料，并确定曲流河点坝砂体水驱油模拟实验的实验条件；

其中，曲流河点坝砂体水驱油模拟实验的实验装置包括：曲流河点坝砂体模型、驱替系统、采出计量系统、压力监测系统、电阻率测试系统；

曲流河点坝砂体水驱油模拟实验的实验材料包括：

(1)模拟油：实验过程中采用15号白油作为模拟油，并在其中填加浓度为1g/L的3号油溶性苏丹红染色，以方便观察水驱油过程中剩余油状态；

(2)注入水：实验过程中采用蒸馏水作为注入水，由于水溶性染色剂容易将砂体染色，因此注入水不染色；

曲流河点坝砂体水驱油模拟实验的实验条件为：常温常压条件，注入端注入速度为100mL/min，同时监测注入端的压力变化；

步骤2、制作曲流河点坝砂体模型，开展模型填制、模型封装、模型试压、模型抽真空，模型中布置测点测量电阻率，并将所制作的曲流河点坝砂体模型分别连接采出计量系统、压力测量系统、注入系统、电阻率测量系统，形成曲流河点坝砂体水驱油模拟实验装置；

步骤3、饱和水：模型连接注入系统，打开注入端阀门，先自吸水入模型，同时计量吸入水量，测量不同测点电阻率R1i；

步骤4、油驱水建立束缚水饱和度：打开注入泵，在模型注入口与模型顶部预留饱和油注入口分别注入模拟油，同时打开模型出口阀门排水，同时计量排出水量，直到模型不再出水为止，计算束缚水饱和度和原始含油饱和度，测量不同测点电阻率R2i；

步骤5、正向水驱油测定剩余油饱和度分布：打开注入系统，关闭模型顶部预留饱和油阀门，由入口阀门正向泵注水进行水驱油实验，出口端进行油水计量，同时测量不同测点电阻率R3i，计算不同测点位置剩余油饱和度；

步骤6、反向水驱油测定剩余油饱和度分布：重复步骤4，重新建立束缚水饱和度；由原出口阀门反向泵注水进行水驱油实验，出口端进行油水计量，同时测量不同测点电阻率R4i，计算不同测点位置剩余油饱和度；

步骤7、正、反向剩余油饱和度测定结果分析对比。

2.根据权利要求1所述的点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法，其特征在于：所述步骤2中，模型左侧连接采出计量系统，右侧连接压力测量系统、注入系统。模型底部开孔布置电极，并连接电阻率测量系统；电极从左至右采用低、中、高极点均布法，电极长度分别为55mm、125mm、195mm、230mm、265mm、300mm。

3.根据权利要求1所述的点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法，其特征在于：所述步骤2中，在制得的曲流河点坝砂体物理模型中布置17个测点，布置方式为：底部滞留沉积布置2个测点，中部自下向上分三层布置测点：第一层布置6个测点，第二层布置5个测点，第三层布置5个测点，确保每个侧积体低、中、高部位都有测点分布。

4.根据权利要求1所述的点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法，其特征在于：所述步骤3中，测量不同测点电阻率采用的公式为：

式中，ρ——电阻率，Ω·m；r——电阻，Ω；A——导体截面积，㎡；L——导体长度，m。

5.根据权利要求1所述的一种基于点坝砂体双向水驱油模拟实验的剩余油饱和度测定方法，其特征在于：所述步骤4中，计算束缚水饱和度和原始含油饱和度采用公式为：

式中，I——电阻率指数；Rw——岩石完全充满地层水时的电阻率，Ω·m；Rt——含油岩石的电阻率，Ω·m；So——含油饱和度；Sw——含水饱和度；n——饱和度系数；b——系数。