CN111307674B - 颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配性研究方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油藏注水开发技术领域，公开了一种颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配性研究方法，首先对颗粒体系开展配伍性能、初始粒径分布及膨胀性能评价，然后对多孔介质岩心进行孔喉尺寸分布测试，设计颗粒体系粒径与孔喉尺寸关系比例，选择相应的颗粒体系，接着开展多孔介质岩心注水驱替、颗粒体系驱替、以及将多孔介质岩心沿轴向中心截断后出口端一侧后续注水驱替，最后对颗粒体系进行调堵能力及运移能力评价，得出颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配关系认识。本发明用于匹配孔喉尺寸与颗粒体系粒径，为不同孔喉尺寸条件下颗粒体系粒径的选择提供理论依据和指导。
Description
技术领域
本发明属于油藏注水开发技术领域，涉及孔喉尺寸与颗粒体系的匹配技术，具体地说，是一种颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配性研究方法。
背景技术
油藏经过长期注水开发，储层孔喉特征发生变化，注水低效循环、含水上升速度快等问题逐渐暴露，影响开发效果。目前调剖、调驱是重要的稳油控水措施，其中颗粒体系作为调剖、调驱技术的重要体系或段塞之一，其粒径必须与储层孔喉尺寸相匹配，满足油藏及技术需求时才能具有良好的应用效果。目前常用的匹配性研究方法其一是微观模型研究，但模型制作周期较长，并且精度有限，此外是岩心驱替封堵率评价，但不能客观判定颗粒体系在多孔介质中的运移程度。因此，建立一种相对简单易行、更贴合油藏实际的颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配性研究方法，对于调剖、调驱技术体系选择、室内效果评价等都具有重要意义。
发明内容
为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明是要提供一种颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配性研究方法，该方法旨在通过指标评价给出颗粒体系粒径与储层孔喉尺寸的匹配关系，以为不同孔喉尺寸条件下颗粒体系粒径的选择提供理论依据和指导。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：
一种颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配性研究方法，包括依次进行的以下步骤：
S1、对颗粒体系开展配伍性能评价；
S2、对颗粒体系开展初始粒径测量及膨胀性能测定；
S3、对多孔介质岩心进行孔喉尺寸分布测试，设计颗粒体系粒径与孔喉尺寸关系比例，根据步骤S2中膨胀性能测定结果选择相应的颗粒体系与膨胀时间；
S4、开展多孔介质岩心注水驱替、颗粒体系驱替、以及将多孔介质岩心沿轴向中心截断后出口端一侧后续注水驱替；
S5、计算颗粒体系调堵能力分值和运移能力分值，对颗粒体系进行调堵能力及运移能力评价，得出颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配关系认识。
作为限定，步骤S1包括以下步骤：
采用目标油藏注入水或模拟注入水配制颗粒体系溶液，置于目标油藏温度下观察，若40h-50h内出现絮状不溶物或分层现象，则说明颗粒体系与目标油藏注入水或模拟注入水配伍性差，该颗粒体系不再开展后续步骤；若40h-50h内无沉淀或分层现象，则说明颗粒体系与目标油藏注入水或模拟注入水配伍性较好，该颗粒体系继续开展后续步骤。
作为第二种限定，步骤S2包括以下步骤：
S21、对颗粒体系开展初始粒径测量；
用分析天平称取颗粒体系置于白油中，通过搅拌器低速挡搅拌5-10min，或放入超声波清洗器中超声分散5-10min，然后用激光粒度仪测定粒径分布，测两次后取平均值作为颗粒体系初始粒径；
S22、对颗粒体系开展膨胀性能测定；
用分析天平称取颗粒体系，置于目标油藏注入水或模拟注入水中，通过搅拌器低速挡搅拌5-10min，或放入超声波清洗器中超声分散5-10min后，放入内衬聚四氟乙烯的高压容器内，通入氮气2-5min后密封；
然后将高压容器放入目标油藏温度恒温箱中，每隔一定时间取出样品冷却至室温，接着通过搅拌器低速挡搅拌或放入超声波清洗器中超声分散5-10min，使用激光粒度分析仪测量样品膨胀后的平均粒径，做两次平行测量，取算术平均值记为颗粒体系平均粒径；
其中，膨胀倍数V=di/d0
式中：
V表示颗粒体系在目标油藏注入水或模拟注入水中的粒径膨胀倍数，倍；
d0表示颗粒体系初始粒径，μm；
di表示颗粒体系在目标油藏注入水或模拟注入水中膨胀不同时间后的颗粒体系平均粒径，μm。
作为第三种限定，步骤S3包括以下步骤：
S31、对多孔介质岩心抽真空后饱和注入水；
S32、对多孔介质岩心开展核磁共振扫描，确定多孔介质岩心孔喉尺寸；
S33、设计颗粒体系粒径与孔喉尺寸关系比例，根据孔喉尺寸及比例关系确定颗粒体系粒径，并根据步骤S2中颗粒体系膨胀性能测定结果，选择相应颗粒体系与膨胀时间；
S34、根据选择的颗粒体系与膨胀时间，配制相应的颗粒体系溶液，在驱替时使用。
作为第四种限定，步骤S4包括以下步骤：
S41、正向注水驱替：连接驱替装置，对多孔介质岩心注水驱替，记录驱替压差，测得初始渗透率K1，记该驱替方向为正向驱替；
S42、颗粒体系驱替：将步骤S34中配制的颗粒体系溶液正向注入多孔介质岩心，记录驱替压差，测得颗粒体系驱后渗透率K2；
S43、截断后驱替：取出多孔介质岩心从中间截断，对外侧多孔介质岩心，即出口端一侧进行后续正向水驱，记录驱替压差，测得截断后外侧岩心正向驱渗透率K3。
作为第五种限定，步骤S5包括以下步骤：
S51、计算颗粒体系调堵能力分值和运移能力分值；
（1）调堵能力分值：
（2）运移能力分值：
所述调堵能力分值及运移能力分值在0~10分之间，当K2＞K3时，运移能力分值记为10分；
S52、对颗粒体系进行调堵能力及运移能力评价，调堵能力分值为8-10分表示调堵能力强，调堵能力分值为5-8分表示调堵能力中，调堵能力分值为1-5分表示调堵能力弱；运移能力分值为8-10分表示运移能力强，运移能力分值为3-8分表示运移能力中，运移能力分值为1-3分表示运移能力弱；
S53、通过颗粒体系调堵能力及运移能力评价，得出颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配关系认识。
作为另一种限定，所述为颗粒体系为纳微米球颗粒体系。
本发明由于采用了上述的技术方案，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
（1）本发明通过多指标评价给出了颗粒体系粒径与孔喉尺寸的匹配关系，为不同孔喉尺寸条件下颗粒体系粒径的选择提供理论依据和指导；
（2）本发明在完整岩心驱替后截断岩心驱替，更能够真实反映颗粒运移能力及深部调堵能力；
（3）本发明为调剖调驱技术中颗粒体系室内效果评价提供了一种新的评价方法。
本发明属于油藏注水开发技术领域，用于匹配孔喉尺寸与颗粒体系粒径。
附图说明
图1为本发明实施例中多孔介质岩心驱替示意图；
图2为本发明实施例中①号多孔介质岩心各驱替阶段渗透率；
图3为本发明实施例中②号多孔介质岩心各驱替阶段渗透率；
图4为本发明实施例中③号多孔介质岩心各驱替阶段渗透率；
图5为本发明实施例中④号多孔介质岩心各驱替阶段渗透率；
图6为本发明实施例中⑤号多孔介质岩心各驱替阶段渗透率；
图7为本发明实施例中⑥号多孔介质岩心各驱替阶段渗透率。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例 颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配性研究方法
本实施例包括依次进行的以下步骤：
本实施例中涉及的目标油藏条件为：目标油藏温度为55℃，实验用水为BZ油藏注入水，油藏平均渗透率为1787.5mD。
S1、对颗粒体系开展配伍性能评价；
实验选用的颗粒体系产品有4种：A、B、C、D；
采用BZ油藏注入水分别配制4种颗粒体系溶液，在油藏温度55℃下放置2天，均未出现絮状不溶物或分层现象，表明候选颗粒体系与目标油藏注入水配伍性良好；
S2、对颗粒体系开展初始粒径测量及膨胀性能评价；
S21、对颗粒体系开展初始粒径测量；
用分析天平分称取0.1g颗粒体系产品A，置于100mL 白油中，搅拌器低速挡搅拌10min，用激光粒度仪测定粒径分布，测两次后取平均值作为颗粒体系初始粒径，然后分别对颗粒体系产品B、C、D进行初始粒径测量，得到结果如表1所示：
表1 颗粒体系初始粒径
S22、对颗粒体系开展膨胀性能测定；
用分析天平称取0.1g颗粒体系产品A，置于100mL BZ油藏注入水中，搅拌器低速挡搅拌10min后，放入内衬聚四氟乙烯的高压容器内，通入氮气2-5min后密封，然后将高压容器放入目标油藏温度恒温箱中，每隔一定时间取出样品冷却至室温，通过搅拌器低速挡搅拌5min，使用激光粒度分析仪测量样品膨胀后的平均粒径，做两次平行测量，取算术平均值记为颗粒体系平均粒径；
其中，膨胀倍数V=di/d0
式中：
V表示颗粒体系在目标油藏注入水中的粒径膨胀倍数，倍；
d0表示颗粒体系初始粒径，μm；
di表示颗粒体系在目标油藏注入水中膨胀不同时间后的颗粒体系平均粒径，μm。
然后分别对颗粒体系产品B、C、D开展膨胀性能测定，通过整理实验数据，计算膨胀倍数，得到在不同时间，颗粒体系平均粒径，实验结果见表2所示；
表2 颗粒体系膨胀不同时间后平均粒径
S3、对多孔介质岩心进行孔喉尺寸分布测试，设计颗粒体系粒径与孔喉尺寸关系比例，根据步骤S2中膨胀性能测定结果选择相应的颗粒体系与膨胀时间；
S31、根据目标油藏渗透率，本步骤中准备了六根多孔介质岩心，抽真空后饱和注入水；
S32、对多孔介质岩心开展核磁共振扫描，确定多孔介质岩心孔喉尺寸分布。
S33、结合调研分析，设计了三种颗粒体系粒径（D）与孔喉尺寸（直径D0）的关系比例，即D/D0=1/7-1/3、1/3-2/3、2/3-1。根据孔喉尺寸及比例关系确定颗粒体系粒径值，并根据步骤S2中不同颗粒体系膨胀性能测试结果，选择相应颗粒体系与膨胀时间，如表3所示；
表3 多孔介质岩心孔喉尺寸及颗粒体系粒径设计
S34、根据选择的颗粒体系与膨胀时间，配制相应的颗粒体系溶液，在驱替时使用；
S4、开展多孔介质岩心注水驱替、颗粒体系驱替、以及将多孔介质岩心沿轴向中心截断后出口端一侧后续注水驱替，如图1所示；
S41、正向注水驱替：连接驱替装置，对多孔介质岩心注水驱替，记录驱替压差，测得初始渗透率K1，记该驱替方向为正向驱替；
S42、颗粒体系驱替：将步骤S34中配制的颗粒体系溶液正向注入多孔介质岩心，记录驱替压差，测得颗粒体系驱后渗透率K2；
S43、截断后驱替：取出多孔介质岩心从中间截断，对外侧多孔介质岩心，即出口端一侧进行后续正向水驱，记录驱替压差，测得截断后外侧岩心正向驱渗透率K3；
重复实验步骤，直至所有多孔介质岩心驱替均完成，如图2至图7所示，为① 、②、③、④、⑤、⑥号多孔介质岩心各驱替阶段渗透率；
S5、实验数据处理，对颗粒体系进行调堵能力及运移能力评价，得出孔喉尺寸与颗粒体系粒径匹配关系结论；
S51、计算颗粒体系调堵能力分值和运移能力分值；
（1）调堵能力分值：
（2）运移能力分值：
其中调堵能力分值及运移能力分值在0~10分之间，当K2＞K3时，运移能力分值记为10分；
S52、对颗粒体系进行调堵能力及运移能力评价，得出颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配关系认识，其中调堵能力及运移能力评价标准如表4所示：
表4 调堵能力及运移能力评价标准
通过步骤S4中测量得到的K1、K2、K3计算颗粒体系调堵能力分值和运移能力分值，最终得到的实验结果如表5所示，表5中的得到的K1、K2、K3是驱替稳定后，也就是图2至图7的曲线段上后三个点的平均值。
由表5可知，当颗粒体系粒径与孔喉直径之比在1/7~1/3范围内时，颗粒体系的运移能力突出，调堵能力弱；当颗粒体系粒径与孔喉直径之比在1/3~2/3范围时，颗粒体系的调堵能力、运移能力均相对较强，比较均衡；当颗粒体系粒径与孔喉直径之比在 2/3~1范围时，颗粒体系的调堵能力较强、运移能力较弱。
表5 颗粒体系的调堵能力及运移能力实验评价结果汇总
Claims (6)
1.一种颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配性研究方法，其特征在于，包括依次进行的以下步骤：
S1、对颗粒体系开展配伍性能评价；
S2、对颗粒体系开展初始粒径测量及膨胀性能测定；
S3、对多孔介质岩心进行孔喉尺寸分布测试，设计颗粒体系粒径与孔喉尺寸关系比例，根据步骤S2中膨胀性能测定结果选择相应的颗粒体系与膨胀时间；
S4、开展多孔介质岩心注水驱替、颗粒体系驱替、以及将多孔介质岩心沿轴向中心截断后出口端一侧后续注水驱替；
S5、计算颗粒体系调堵能力分值和运移能力分值，对颗粒体系进行调堵能力及运移能力评价，得出颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配关系认识；
步骤S5包括以下步骤：
S51、计算颗粒体系调堵能力分值和运移能力分值；
（1）调堵能力分值：
（2）运移能力分值：
所述K 1表示多孔介质岩心注水驱替测得的初始渗透率，K 2表示颗粒体系驱后渗透率，K 3表示多孔介质岩心沿轴向中心截断后出口端一侧后续注水驱替测得的截断后外侧岩心正向驱渗透率；
所述调堵能力分值及运移能力分值在0~10分之间，当K 2＞K 3时，运移能力分值记为10分；
S52、对颗粒体系进行调堵能力及运移能力评价，调堵能力分值为8-10分表示调堵能力强，调堵能力分值为5-8分表示调堵能力中，调堵能力分值为1-5分表示调堵能力弱；运移能力分值为8-10分表示运移能力强，运移能力分值为3-8分表示运移能力中，运移能力分值为1-3分表示运移能力弱；
S53、通过颗粒体系调堵能力及运移能力评价，得出颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配关系认识。
2.根据权利要求1所述的颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配性研究方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：
采用目标油藏注入水或模拟注入水配制颗粒体系溶液，置于目标油藏温度下观察，若40h-50h内出现絮状不溶物或分层现象，则说明颗粒体系与目标油藏注入水或模拟注入水配伍性差，该颗粒体系不再开展后续步骤；若40h-50h内无沉淀或分层现象，则说明颗粒体系与目标油藏注入水或模拟注入水配伍性较好，该颗粒体系继续开展后续步骤。
3.根据权利要求1所述的颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配性研究方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：
S21、对颗粒体系开展初始粒径测量；
用分析天平称取颗粒体系置于白油中，通过搅拌器低速挡搅拌5-10min，或放入超声波清洗器中超声分散5-10min，然后用激光粒度仪测定粒径分布，测两次后取平均值作为颗粒体系初始粒径；
S22、对颗粒体系开展膨胀性能测定；
用分析天平称取颗粒体系，置于目标油藏注入水或模拟注入水中，通过搅拌器低速挡搅拌5-10min，或放入超声波清洗器中超声分散5-10min后，放入内衬聚四氟乙烯的高压容器内，通入氮气2-5min后密封；
然后将高压容器放入目标油藏温度恒温箱中，每隔一定时间取出样品冷却至室温，接着通过搅拌器低速挡搅拌或放入超声波清洗器中超声分散5-10min，使用激光粒度分析仪测量样品膨胀后的平均粒径，做两次平行测量，取算术平均值记为颗粒体系平均粒径；
其中，膨胀倍数V=di/d0
式中：
V表示颗粒体系在目标油藏注入水或模拟注入水中的粒径膨胀倍数，倍；
d0表示颗粒体系初始粒径，μm；
di表示颗粒体系在目标油藏注入水或模拟注入水中膨胀不同时间后的颗粒体系平均粒径，μm。
4.根据权利要求1所述的颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配性研究方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：
S31、对多孔介质岩心抽真空后饱和注入水；
S32、对多孔介质岩心开展核磁共振扫描，确定多孔介质岩心孔喉尺寸；
S33、设计颗粒体系粒径与孔喉尺寸关系比例，根据孔喉尺寸及比例关系确定颗粒体系粒径，并根据步骤S2中颗粒体系膨胀性能测定结果，选择相应颗粒体系与膨胀时间；
S34、根据选择的颗粒体系与膨胀时间，配制相应的颗粒体系溶液，在驱替时使用。
5.根据权利要求1所述的颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配性研究方法，其特征在于，步骤S4包括以下步骤：
S41、正向注水驱替：连接驱替装置，对多孔介质岩心注水驱替，记录驱替压差，测得初始渗透率K 1，记该驱替方向为正向驱替；
S42、颗粒体系驱替：将步骤S34中配制的颗粒体系溶液正向注入多孔介质岩心，记录驱替压差，测得颗粒体系驱后渗透率K 2；
S43、截断后驱替：取出多孔介质岩心从中间截断，对外侧多孔介质岩心，即出口端一侧进行后续正向水驱，记录驱替压差，测得截断后外侧岩心正向驱渗透率K 3。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的颗粒体系粒径与孔喉尺寸匹配性研究方法，其特征在于，所述为颗粒体系为纳微米球颗粒体系。
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