CN110346260B - 致密油储层基质岩心静态渗吸采收率激光测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种致密油储层基质岩心静态渗吸采收率激光测量装置及方法，其包括激光光谱探测接收系统、油水分层光学腔、可拆卸式漏斗型容器和三足岩心夹持器；所述可拆卸式漏斗型容器内置三足岩心夹持器，并安装注水接管与排水接管；所述激光光谱探测接收系统由微型激光光谱探测仪、光纤扩束发射镜头、光纤聚光接收镜头组成；所述微型激光光谱探测仪内置激光器中心波长为405 nm，光谱范围400nm‑800nm，激光光束经准直扩束后透过油水分层光学腔以获得不同厚度的渗吸油膜透射光谱，并将测定结果传输计算机系统，采用油膜厚度‑透射光谱值反演模型反演得到岩心静态渗吸采收率，本发明可克服传统称重法和体积法的测量不足，具有准确度高、快速反应、实时测量等优势。

Description

致密油储层基质岩心静态渗吸采收率激光测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种油气田开发领域，具体涉及一种致密油储层基质岩心静态渗吸采收率激光测量装置及方法。

背景技术

随着常规油气资源的日益减少，致密油、页岩气等非常规油气资源逐渐成为勘探开发的热点，引起了国内外的广泛关注。当前针对非常规资源的开发正在不断深入，评价储层岩石的静态渗吸规律有助于非常规油气田的开发。由于致密储层的孔喉细小、孔隙度低，因而毛管力作用显著，这使得静态渗吸现象较常规储层相比更加明显，有助于提高产量。

目前，针对致密油储层基质岩心静态渗吸采收率测量的方法主要采用的是体积法或称重法。对于致密岩样，由于其自身孔喉细小、孔隙体积有限，静态渗吸过程中的体积变化量极小，此时刻度管读数存在一定的误差，影响实验的准确度，因而体积法测量装置所获得的静态渗吸采收率存在较大的误差，使其应用受到限制。称重法即人工手动测量方法，与体积法相比，很难进行批量操作。另外，岩样初始阶段静态渗吸速率快，岩样质量变化快，人工手动称重可能无法称量出相应所有的质量，因而漏失掉部分数据，并且静态渗吸实验周期长，实验操作人员劳动强度大。最后，静态渗吸时，外界温度、湿度变化引起的盐水蒸发、组分的变化，都会对实验结果产生一定的影响，周围气流或者悬绳扰动均会造成天平的读数不稳定，这也加剧了误差的存在。

发明内容

针对上述传统的称重法和体积法在岩心静态渗吸采收率测量过程中存在的数据误差大的问题，本发明的目的是提供一种致密油储层基质岩心静态渗吸采收率激光测量装置及方法，基于激光光谱技术对岩心静态渗吸出的油膜厚度进行测量进而反演获得静态渗吸采收率，从而获得高精度、实时反馈的测量结果。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种致密油储层基质岩心静态渗吸采收率激光测量装置及方法，其特征在于：该装置包括激光光谱探测接收系统、油水分层光学腔、可拆卸式漏斗型容器和三足岩心夹持器。所述可拆卸式漏斗型容器内置三足岩心夹持器，并安装注水接管与排水接管；所述激光光谱探测接收系统由微型激光光谱探测仪、光纤扩束发射镜头、光纤聚光接收镜头组成；所述微型激光光谱探测仪内置激光器中心波长为405 nm，光谱范围400nm-800nm，激光光束经准直扩束后透过油水分层光学腔以获得不同厚度的静态渗吸油膜透射光谱，并将测定结果传输至计算机系统，采用油膜厚度-透射光谱值反演模型计算得到岩心静态渗吸采收率。

进一步，所述可拆卸式漏斗型容器的材质为高硼硅玻璃，内壁涂层为UGT无机陶瓷薄膜，具有不沾水不沾油的特点。

进一步，所述可拆卸式漏斗型容器分为底座和主体容器，所述底座与和主体容器采用螺纹旋拧方式连接，所述三足岩心夹持器固定于底座，所述毛细管安装于主体容器顶部。

进一步，所述可拆卸式漏斗型容器的底座安装注水接管与排水接管。

进一步，所述三足岩心夹持器材质为304不锈钢，表面涂层为UGT无机陶瓷薄膜，三足岩心夹持器采用粘接方式固定于底座，利用弹簧圈弹力对岩心夹持，并根据岩心大小任意调节，所述三足岩心夹持器的每个支撑足均安装探针与岩心接触，避免因接触面过大影响岩心静态渗吸过程。

进一步，所述毛细管材质为高硼硅玻璃，内壁涂层为UGT无机陶瓷薄膜，与油水分层光学腔采用热熔烧结工艺连接。

进一步，所述油水分层光学腔上下端口由光学窗口和密封盖构成，所述密封盖旋拧在油水分层光学腔上下端口，所述光学窗口嵌入在密封盖中心并可更换拆卸，所述光学窗口材质为熔融石英。

进一步，所述激光光谱探测接收系统由微型激光光谱探测仪、光纤扩束发射镜头、光纤聚光接收镜头组成。

进一步，所述微型激光光谱探测仪内置激光器中心波长为405 nm，光谱范围400nm-800nm，光谱分辨率＜3 nm。

进一步，所述一种致密油储层基质岩心静态渗吸采收率激光测量方法，包括以下步骤：1) 注水满载标定；2) 油膜厚度标定；3) 浸没注水；4) 静态渗吸测量。

进一步，所述步骤1）注水满载标定方法为：将地层水注入与油水分层光学腔介质层高度相同的石英比色皿，利用双光束紫外可见分光光度计获得其在波长为405 nm处的透射光谱值T ₀，该值即为油水分层光学腔全部为地层水时的光谱信号强度。

进一步，所述步骤2）油膜厚度标定方法为：采用5个1 mm光程的石英比色皿构成多层油膜厚度标定实验光学腔，用双光束紫外可见分光光度计分别获得1+4 mm、2+3 mm、3+2mm、4+1 mm、5+0 mm厚度的油、水透射光谱值，并分别扣除无油无水的多层油膜厚度标定实验光学腔透射光谱值，得到不同油膜厚度透射光谱值T ₁、T ₂、T ₃、T ₄、T ₅，采用线性回归数学分析方法得到油膜厚度-透射光谱值反演模型。

进一步，所述步骤3）浸没注水方法为：向装置内快速注地层水，当激光光谱探测接收系统光谱信号强度达到T ₀时，停止注地层水。

进一步，所述步骤4）静态渗吸测量方法为：岩心开始静态渗吸，实时获得激光光谱探测接收系统光谱信号强度T，将光谱信号强度T代入油膜厚度-透射光谱值反演模型即可获得油膜厚度，进而计算出岩心静态渗吸采出油体积。

进一步，岩心静态渗吸采收率等于进入水的体积与原油密度的乘积除以岩心饱和油质量，也等于采出油的体积与原油密度的乘积除以岩心饱和油质量。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明利用激光光谱技术的高分辨优势提高了致密油储层基质岩心静态渗吸采收率测量实验结果的可靠性，对致密油储层静态渗吸采收率高精度测量技术的发展提供一定的参考方案。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为本说明书实施方式提供的整体装置结构示意图；

图2为本说明书实施方式提供的油水分层光学腔结构示意图；

图3为本说明书实施方式提供的三足岩心夹持器结构示意图；

图4为本说明书实施方式提供的不同油膜厚度透射光谱测试结果；

其中：1. 微型激光光谱探测仪，2. 光纤扩束发射镜头，3. 光纤聚光接收镜头，4.油水分层光学腔，4-1. 光学窗口，4-2. 密封盖，5. 毛细管，6. 可拆卸式漏斗型容器，7.岩心，8. 三足岩心夹持器，9. 注水接管，10. 排水接管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地详细阐述。附图均为简化的示意图用以说明本发明的基本结构、关键部件和主要用途，因此本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明提供一种致密油储层基质岩心静态渗吸采收率激光测量装置，该装置包括激光光谱探测接收系统、油水分层光学腔4、可拆卸式漏斗型容器6和三足岩心夹持器8。所述可拆卸式漏斗型容器6内置三足岩心夹持器8，并安装注水接管9与排水接管10；所述激光光谱探测接收系统由微型激光光谱探测仪1、光纤扩束发射镜头2、光纤聚光接收镜头组成3；所述微型激光光谱探测仪1内置激光器中心波长为405 nm，光谱范围400nm-800nm。可拆卸式漏斗型容器6分为底座和主体容器，底座与和主体容器采用螺纹旋拧方式连接，所述三足岩心夹持器8固定于底座，毛细管5安装于主体容器顶部。可拆卸式漏斗型容器6主体直径100 mm，高度150 mm。可拆卸式漏斗型容器6的材质为高硼硅玻璃，内壁涂层为UGT无机陶瓷薄膜，具有不沾水不沾油的特点。毛细管5材质为为高硼硅玻璃，内壁涂层为UGT无机陶瓷薄膜，毛细管5内径＜2 mm，结构为弯管形式，弯曲度优选的为120°，与油水分层光学腔4采用热熔烧结工艺连接。激光光谱探测接收系统由微型激光光谱探测仪1、光纤扩束发射镜头2、光纤聚光接收镜头3组成。微型激光光谱探测仪1内置激光器中心波长为405 nm，光谱范围400nm-800nm，光谱分辨率＜3 nm。光纤扩束发射镜头2可将光束直径5 mm的激光发射，透过油水分层光学腔4后被光纤聚光接收镜头3接收。

如图2所示，油水分层光学腔4上下端口由光学窗口和密封盖构成，所述密封盖旋拧在油水分层光学腔上下端口，所述光学窗口嵌入在密封盖中心并可更换拆卸，所述光学窗口材质为熔融石英，优选的油水分层光学腔4直径10 mm，介质层高度10 mm。

如图3所示，三足岩心夹持器8材质为304不锈钢，表面涂层为UGT无机陶瓷薄膜，三足岩心夹持器8采用粘接方式固定于底座，利用弹簧圈弹力对岩心夹持，并根据岩心大小任意调节，每个支撑足均安装探针与岩心接触，避免因接触面过大影响岩心静态渗吸。

如图4所示，一种致密油储层基质岩心静态渗吸采收率激光测量方法是基于厚度油膜与透射光谱值存在线性关系实现的，本发明提供一种致密油储层静态渗吸采收率测量方法，具体步骤如下：

取心、清洗、烘干，测量基本实验参数。

将致密岩心进行抽真空处理后，进行100%高压饱和原油过程。

以蒸馏水、氯化钠、氯化钙、碳酸氢钠等为主要原料配置地层水，并抽真空除去溶液中的溶解气，避免干扰实验。

取出饱和油后的岩心，去除岩心表面的浮油后放入静态渗吸实验装置中，然后加入处理过的地层水直至注水满载，开始光学测量，当激光光谱探测接收系统光谱信号强度T不再变化时，即实验完成。光学测量过程包括以下步骤：1) 注水满载标定；2) 油膜厚度标定；3) 浸没注水；4) 静态渗吸测量。

上述实施例中步骤1）注水满载标定方法为：将地层水注入与油水分层光学腔介质层高度相同的石英比色皿，利用双光束紫外可见分光光度计获得其在波长为405 nm处的透射光谱值T ₀，该值即为油水分层光学腔全部为地层水时的光谱信号强度。

上述实施例中所述步骤2）油膜厚度标定方法为：采用5个1 mm光程的石英比色皿构成多层油膜厚度标定实验光学腔，用双光束紫外可见分光光度计分别获得1+4 mm、2+3mm、3+2 mm、4+1 mm、5+0 mm厚度的油、水透射光谱值，并分别扣除无油无水的多层油膜厚度标定实验光学腔透射光谱值，得到不同油膜厚度透射光谱值T ₁、T ₂、T ₃、T ₄、T ₅，采用线性回归数学分析方法得到油膜厚度-透射光谱值反演模型。

上述实施例中油膜厚度-透射光谱值反演模型为：φ=a·T ，其中φ为油膜厚度，T为光谱信号强度测量值。

上述实施例中所述步骤3）浸没注水方法为：向装置内快速注地层水，当激光光谱探测接收系统光谱信号强度达到T ₀时，停止注地层水。

上述实施例中所述步骤4）静态渗吸测量方法为：岩心开始静态渗吸，实时获得激光光谱探测接收系统光谱信号强度T，将光谱信号强度T代入油膜厚度-透射光谱值反演模型即可获得油膜厚度，进而计算出岩心采出油的体积。

进一步，岩心静态渗吸采收率等于进入水的体积与原油密度的乘积除以岩心饱和油质量，也等于采出油的体积与原油密度的乘积除以岩心饱和油质量。

Claims (3)

1.一种致密油储层基质岩心静态渗吸采收率激光测量装置，其特征在于：该装置包括激光光谱探测接收系统、油水分层光学腔、可拆卸式漏斗型容器和三足岩心夹持器；所述可拆卸式漏斗型容器内置三足岩心夹持器，并安装注水接管与排水接管；所述激光光谱探测接收系统由微型激光光谱探测仪、光纤扩束发射镜头、光纤聚光接收镜头组成；所述微型激光光谱探测仪内置激光器中心波长为405 nm，光谱范围400nm-800nm，激光光束经准直扩束后透过油水分层光学腔以获得不同厚度的渗吸油膜透射光谱，并将测定结果传输计算机系统，采用油膜厚度-透射光谱值反演模型反演得到岩心静态渗吸采收率；

利用上述装置测量致密油储层基质岩心静态渗吸采收率的方法，包括以下步骤：1) 注水满载标定；2) 油膜厚度标定；3) 浸没注水；4) 静态渗吸测量；所述步骤1）注水满载标定方法为：将地层水注入与油水分层光学腔介质层高度相同的石英比色皿，利用双光束紫外可见分光光度计获得其在波长为405 nm处的透射光谱值T0，该值即为油水分层光学腔全部为水时的光谱信号强度；所述步骤2）油膜厚度标定方法为：采用5个1 mm光程的石英比色皿构成多层油膜厚度标定实验光学腔，用双光束紫外可见分光光度计分别获得1+4 mm、2+3mm、3+2 mm、4+1 mm、5+0 mm厚度的油、水透射光谱值，并分别扣除无油无水的多层油膜厚度标定实验光学腔的透射光谱值，得到不同油膜厚度透射光谱值T1、T2 、T3 、T4 、T5，采用线性回归数学分析方法得到油膜厚度-透射光谱值反演模型；所述步骤3）浸没注水方法为：向装置内快速注地层水，当激光光谱探测接收系统光谱信号强度达到T0时，停止注地层水；所述步骤4）静态渗吸测量方法为：岩心开始静态渗吸，实时获得激光光谱探测接收系统光谱信号强度T，将光谱信号强度T代入油膜厚度-透射光谱值反演模型即可获得油膜厚度，进而计算出岩心采出油的体积；岩心静态渗吸采收率等于进入水的体积与原油密度的乘积除以岩心饱和油质量，也等于采出油的体积与原油密度的乘积除以岩心饱和油质量。

2.根据权利要求1所述的装置，所述可拆卸式漏斗型容器分为底座和主体容器，所述底座与和主体容器采用螺纹旋拧方式连接，所述三足岩心夹持器固定于底座，所述主体容器顶部设有毛细管。

3.根据权利要求1所述的装置，所述油水分层光学腔上下端口由光学窗口和密封盖构成，所述密封盖旋拧在油水分层光学腔上下端口，所述光学窗口嵌入在密封盖中心并可更换拆卸，所述光学窗口材质为熔融石英。

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