CN111878075B - 一种倾斜油藏气水协同注入分区采出程度的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种倾斜油藏气水协同注入分区采出程度的测试方法，包括：配制地层原油样品，按体积平分为油样1、油样2，将均三甲苯添加至油样1中，测试均三甲苯的摩尔浓度；将两组长岩心分别装入岩心夹持器1和岩心夹持器2中；计算两组长岩心的总孔隙体积和两组长岩心的原油地面体积；将地层水由岩心夹持器1的入口端注入，将注入气由岩心夹持器2的入口端注入；每注入0.05V_p体积气体、0.05V_p体积地层水，记录该阶段分离器的油体积，并测试油样中均三甲苯的摩尔浓度，驱替至出口端无油可出；绘制采出程度随累积注入孔隙体积倍数的变化曲线。本发明原理可靠，简单适用，可精确评价倾斜油藏各分区采出程度，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种倾斜油藏气水协同注入分区采出程度的测试方法

技术领域

本发明属于石油天然气勘探开发领域，具体涉及采油过程中倾斜油藏气水协同注入分区采出程度的实验测试方法。

背景技术

目前，大多数油藏含多套油层，注水或注气开发是油藏常用的提高采收率技术手段。为了降低作业成本，多数油井普遍采用合注合采的开采方式；驱替开采过程中，受层间非均质性差异的影响，流体渗流能力不同，导致各油层的采出油量不同，从而每个层的具体采出程度也不一样。因此，确定合注合采过程中各层采出油量及最终采出程度，对于分析分层储量动用情况、剩余油分布以及制定后续挖潜措施具有重要的指导意义。

倾斜油藏注水或注气合注合采时，各分区采出油量的确定方法主要有地层系数法(KH)、产出剖面测试(PLT)、数值模拟法等。KH法是最简单的合采井产量劈分方法，但是该方法未考虑地层压力、流体黏度、注入状态及各分区产量的影响，考虑因素不够全面；PLT法需要对油井进行作业，投资成本高，且在评估长期动态产量劈分过程中存在一定的局限性；数值模拟法需要基于历史拟合基础，计算过程繁琐。

目前对于确定倾斜油藏分区采出程度，国内外学者进行了大量研究，主要有理论计算及实验测试两类方法。理论计算以产量劈分模型计算(付强等.合采井产量劈分新方法在W油田的应用[J]，断块油气田，2019，26(04)：512-515)和产量劈分方法(庞进等.一种多层合采气井产量劈分方法及系统[P]，CN110685651A，2020-01-14)研究为主。实验测试方法主要有分层示踪剂测试技术(牛栓文等.分层示踪剂测试技术在合采合注油藏开发中的应用[J]，测井技术，2005(04)：376-378+388)以及油井产量自动劈分装置(李春雷等.油井产量自动劈分装置及方法[P]，CN105574318A，2016-05-11)。但是现有实验测试方法多为通过建立产量劈分模型计算倾斜油藏的分区采出程度，理论模型的应用与油藏的实际生产情况依然会存在较大误差；且分层示踪剂主要添加至注入介质(水或气)，分析注入介质在油藏中波及效率，不能用于分析分区产油情况。

因此，目前亟需通过一种溶于油而不溶于气、水的示踪剂，模拟实际地层条件研究倾斜油藏分区采出程度，从而研发一种倾斜油藏气水协同注入分区采出程度的测试方法，对于分析分区储量动用情况、剩余油分布以及制定后续挖潜措施提供重要的技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种倾斜油藏气水协同注入分区采出程度的测试方法，该方法原理可靠，简单适用，可精确评价倾斜油藏各分区采出程度，具有广阔的市场应用前景。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

一种倾斜油藏气水协同注入分区采出程度的测试方法，依次包括以下步骤：

(1)取得某油田目前生产条件下分离器油样及分离器气样，按照国家标准GB/M326981-2011“油气藏流体物性分析方法”，在地层温度T₀(℃)、地层压力P₀(MPa)条件下，按照油藏原始生产气油比GOR₀(m³/m³)配制地层原油流体样品，并测试配制原油流体样品的体积系数B_o；

(2)取一定体积的地层原油流体样品，按体积平分为V_c(ml)油样1、V_c(ml)油样2，分别装入油样1中间容器、油样2中间容器，然后将体积为0.0001V_c的均三甲苯(C₉H₁₂)添加至油样1中，搅拌后，在室温条件下，放出一定体积的油样1，采用色谱仪测试放出油样1中均三甲苯的摩尔浓度C₀(％)；

(3)根据现场实际地层下岩石的物性参数取得符合实验要求的柱塞岩心若干块，测量岩心长度L_i(cm)；岩心清洗、烘干后，按照国家标准《岩心分析方法》(GB/T 29172-2012)测试每块柱塞岩心渗透率K_i(mD)、孔隙度Ф_i(％)；

(4)按照实际储层物性分布选择柱塞岩心并组合成两组长岩心，分别装入岩心夹持器1和岩心夹持器2中，岩心夹持器1和岩心夹持器2的入口端分别连接油样1中间容器、油样2中间容器、地层水中间容器，岩心夹持器2的入口端还连接注入气中间容器，岩心夹持器1和岩心夹持器2的出口端共同连接回压调节器、回压泵和分离器、气量计，岩心夹持器与水平面夹角为α(°)，与油藏实际倾角一致，并将烘箱升温至地层温度T₀(℃)；

(5)记录驱替泵的初始读数V_fw1(ml)，通过驱替泵将地层水注入至岩心夹持器1中，设定回压泵压力为P₀(MPa)，升高岩心夹持器1中的压力至原始地层压力P₀(MPa)，保持围压P₁比P₀大4MPa；当分离器中可见水滴时，记录驱替泵的读数V_fw2(ml)，计算得到岩心夹持器1中岩心的孔隙体积V_p1＝V_fw2－V_fw1；

(6)通过驱替泵将油样1注入至岩心夹持器1中，驱替过程中记录分离器的水体积、油体积及气量计的气体积，当分离器中水体积不再增加时，记录累积出水量V_w1(ml)、累积出油量V_o1(ml)、累积出气量V_g1(ml)；计算岩心夹持器1中岩心的束缚水饱和度S_wr1＝(V_p1－V_w1)/V_p1；计算岩心出口端气油比GOR₁＝V_g1/V_o1；

(7)通过步骤(5)同样方法得到岩心夹持器2中岩心的孔隙体积V_p2，计算得到两组长岩心的总孔隙体积为V_p＝V_p1+V_p2；

(8)通过驱替泵将油样2注入至岩心夹持器2中，与步骤(6)同样方法得到岩心夹持器2中岩心的束缚水饱和度S_wr2，计算岩心出口端气油比GOR₂＝V_g2/V_o2；计算得到两组长岩心的原油地面体积V₀＝V_p1×(1－S_wr1)/B_o+V_p2×(1－S_wr2)/B_o；

(9)以注入速度0.1ml/min分别将地层水由岩心夹持器1的入口端注入，将注入气由岩心夹持器2的入口端注入；每注入0.05V_p体积气体、0.05V_p体积地层水，即总的注入体积为0.1V_p时，记录该阶段分离器的油体积V_i(ml)，再将分离器中油样取出搅拌1小时后，采用色谱仪测试油样中均三甲苯的摩尔浓度C_i(％)，驱替至出口端无油可出；

(10)计算每注入0.1V_p体积(0.05V_p注入气、0.05V_p地层水)下油样1的采出量为：

V_{1_i}＝V_i×C_i/C₀

计算每注入0.1V_p体积下油样1的采出程度为：

r_{1_i}＝V_{1_i}/V₀×100％

计算每注入0.1V_p体积下油样2的采出程度为：

r_{2_i}＝(V_i－V_{1_i})/V₀×100％

计算每注入0.1V_p体积下油样1、油样2的总采出程度为：

r_i＝V_i/V₀×100％

计算累计注入n×0.1V_p体积下油样1的采出程度为：

计算累计注入n×0.1V_p体积下油样2的采出程度为：

计算累积注入n×0.1V_p体积下油样1、油样2的总采出程度为：

绘制采出程度R_{1_n}、R_{2_n}、R_n随累积注入孔隙体积倍数的变化曲线。

所述步骤(7)过程如下：记录驱替泵的初始读数V_fw3(ml)，通过驱替泵将地层水注入至岩心夹持器2中；设定回压泵压力为P₀(MPa)，升高岩心夹持器2中的压力至原始地层压力P₀(MPa)，保持围压P₁比P₀大4MPa；当分离器中可见水滴时，记录驱替泵的读数V_fw4(ml)，计算得到岩心夹持器2中岩心的孔隙体积V_p2＝V_fw4－V_fw3，计算得到两组长岩心的总孔隙体积为V_p＝V_p1+V_p2。

所述步骤(8)过程如下：通过驱替泵将油样2注入至岩心夹持器2中，驱替过程中记录分离器的水体积、油体积及气量计的气体积，当分离器中水体积不再增加，记录累积出水量V_w2(ml)、累积出油量V_o2(ml)、累积出气量V_g2(ml)；计算岩心夹持器2中岩心的束缚水饱和度S_wr2＝(V_p2－V_w2)/V_p2；计算得到两组长岩心的原油地面体积V₀＝V_p1×(1－S_wr1)/B_o+V_p2×(1－S_wr2)/B_o。

附图说明

图1为倾斜油藏气水协同注入分区采出程度的实验测试装置。

图中：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15—阀门；16、17—压力表；18—油样1中间容器；19—油样2中间容器；20—地层水中间容器；21—注入气中间容器；22、23—驱替泵；24、25—围压泵；26—回压泵；27—岩心夹持器1；28—岩心夹持器2；29—回压调节器；30—分离器；31—气量计；32—烘箱；A—岩心夹持器1入口端；B—岩心夹持器2入口端。

图2为采出程度随累积注入孔隙体积倍数变化曲线。

具体实施方式

下面根据附图和实施例进一步说明本发明。

实施例

一种倾斜油藏气水协同注入分区采出程度的实验测试方法，依次包括以下步骤：

(1)取得某油田目前生产条件下分离器油样及分离器气样，按照国家标准GB/M326981-2011“油气藏流体物性分析方法”，在地层温度T₀＝94℃、地层压力P₀＝33.2MPa条件下，按照油藏原始生产气油比GOR₀＝101.8m³/m³配制地层原油流体样品，并测试配制原油流体样品的体积系数B_o＝0.98；根据油藏现场水质配置地层水，注入气采用工业用CO₂气体。

(2)将配置好的油样按体积平分为200ml油样1、200ml油样2，并分别装入中间容器18、中间容器19。然后，将0.02ml体积的均三甲苯(C₉H₁₂)添加至油样1中，搅拌8小时后，在室温条件下，放出一定体积的油样，并采用色谱仪测试放出油样中均三甲苯的摩尔浓度为C₀＝0.018％。

(3)根据现场实际地层下岩石的物性参数取得符合实验要求的柱塞岩心(直径2.52cm)14块，测量岩心长度L_i(cm)；岩心清洗、烘干后，按照国家标准《岩心分析方法》(GB/T 29172-2012)测试每块柱塞岩心渗透率K_i(mD)、孔隙度Ф_i(％)，测试结果见表1。

表1 14块岩心物性测试结果

(4)按照现场实际储层物性分布选择柱塞岩心，按渗透率由高到低的顺序将1～7号、8～14号岩心分别组合成两组长岩心，组合后的岩心长度为43.1cm和45.8cm，分别装入图1所示岩心夹持器27和岩心夹持器28中，要求长岩心从入口到出口渗透率为由高到低的顺序。岩心夹持器与水平面夹角为α＝34°，与油藏实际倾角一致；连接实验测试装置，并将烘箱32升温至地层温度94℃，关闭所有阀门。

(5)将地层水中间容器20装满地层水，接上驱替泵22，将泵压设置到地层压力33.2MPa并记录驱替泵22的初始读数V_fw1＝93.2ml，之后打开阀门3、7、9、11、13、15，通过泵缓慢驱动地层水进入岩心；设定回压泵26压力为33.2MPa，然后通过驱替泵22升高岩心夹持器27中的压力至地层压力33.2MPa，在此过程中，同步升高围压泵24压力至P₁＝37.2MPa，比地层压力高4MPa；当分离器30中可见水滴时，记录驱替泵22的读数V_fw2＝39.4ml，计算岩心夹持器27中长岩心的孔隙体积V_p1＝V_fw1－V_fw2＝93.2－39.4＝53.8ml，关闭阀门3、7。

(6)将中间容器18装满油样1，接上驱替泵22，打开阀门1、5，通过泵将油样1由岩心夹持器27的入口端A端注入，当分离器30中水体积不再增加，记录累积出水量V_w1＝38.4ml、累积出油量V_o1＝5.3ml、累积出气量V_g1＝540.4ml；计算岩心夹持器27中的束缚水饱和度S_wr1＝(V_p1－V_w1)/V_p1×100％＝(53.8－38.4)÷53.8×100％＝28.6％；计算岩心出口端气油比GOR₁＝V_g1/V_o1＝540.4÷5.3＝102.0≈GOR₀，关闭所有阀门。

(7)再次将地层水中间容器20接上驱替泵22，泵压设置到地层压力33.2MPa并记录驱替泵22的初始读数V_fw3＝92.5ml，之后打开阀门3、7、10、12、14、15，通过泵缓慢驱动地层水进入岩心；设定回压泵26压力为33.2MPa，然后通过驱替泵22升高岩心夹持器28中的压力至地层压力33.2MPa，在此过程中，同步升高围压泵25压力至P₁＝37.2MPa，比地层压力高4MPa；当分离器30中可见水滴时，记录驱替泵22的读数V_fw4＝37.3ml，计算岩心夹持器28中长岩心的孔隙体积V_p2＝V_fw3－V_fw4＝92.5－37.3＝55.2ml，计算两组长岩心的总孔隙体积为V_p＝V_p1+V_p2＝53.8+55.2＝109ml，关闭阀门3、7。

(8)将中间容器19装满油样2，接上驱替泵22，打开阀门2、6，通过泵将油样2由岩心夹持器28的入口端B端注入，当分离器30中水体积不再增加，记录累积出水量V_w2＝30.6ml、累积出油量V_o2＝4.8ml、累积出气量V_g2＝489.2ml；计算岩心夹持器28中的束缚水饱和度S_wr2＝(V_p2－V_w2)/V_p2×100％＝(55.2－30.6)÷55.2×100％＝44.6％；计算岩心出口端气油比GOR₂＝V_g2/V_o2＝489.2÷4.8＝101.9≈GOR₀，计算岩心夹持器中原油地面体积V₀＝V_p1×(1－S_wr1)/B_o+V_p2×(1－S_wr2)/B_o＝53.8×(1－28.6％)÷0.98+55.2×(1－44.6％)÷0.98＝70.40ml，关闭阀门2、6、10。

(9)将中间容器21装满注入气体，接上驱替泵23，打开阀门3、4、7、8、9、11、13，采用恒速驱替，设定驱替泵22、23的注入速度为0.1ml/min，通过驱替泵22将中间容器20中地层水由岩心夹持器27的A端注入，通过驱替泵23将中间容器21中注入气由岩心夹持器28的B端注入；每注入0.05V_p体积气体、0.05V_p体积地层水(总注入体积为0.1V_p)时，记录该阶段分离器30中产油体积V_i(ml)，再将分离器中油样取出搅拌1小时后，取一定体积的油样，采用色谱仪测试油样中均三甲苯的摩尔浓度C_i(％)，测试结果见表2。驱替至岩心出口端无油可出。

表2不同注入体积下的测试结果

(10)根据质量守恒定律，计算每注入0.1V_p体积，即0.05V_p注入气、0.05V_p地层水下油样1的采出量；计算每注入0.1V_p体积下油样1的采出程度、油样2的采出程度、油样1和油样2的总采出程度；计算累计注入n×0.1V_p体积下油样1的采出程度、油样2的采出程度、油样1和油样2的总采出程度，计算结果见表3。

表3不同采出程度的计算结果

实验最后绘制采出程度R_{1_n}、R_{2_n}、R_n随累积注入孔隙体积倍数的变化曲线，见图2。

Claims (3)

1.一种倾斜油藏气水协同注入分区采出程度的测试方法，依次包括以下步骤：

(1)在地层温度T₀、地层压力P₀条件下，按照油藏原始生产气油比GOR₀配制地层原油流体样品，并测试其体积系数B_o；

(2)取地层原油流体样品，按体积平分为V_c油样1、V_c油样2，分别装入油样1中间容器、油样2中间容器，然后将体积为0.0001V_c的均三甲苯添加至油样1中，在室温条件下，测试油样1中均三甲苯的摩尔浓度C₀；

(3)取得柱塞岩心若干块，测量岩心长度L_i，岩心清洗、烘干后，测试其渗透率K_i、孔隙度Ф_i；

(4)按照实际储层物性分布选择柱塞岩心并组合成两组长岩心，分别装入岩心夹持器1和岩心夹持器2中，岩心夹持器1和岩心夹持器2的入口端分别连接油样1中间容器、油样2中间容器、地层水中间容器，岩心夹持器2的入口端还连接注入气中间容器，岩心夹持器1和岩心夹持器2的出口端共同连接回压调节器、回压泵和分离器、气量计，岩心夹持器与水平面夹角与油藏实际倾角一致，并升温至地层温度T₀；

(5)记录驱替泵的初始读数V_fw1，通过驱替泵将地层水注入至岩心夹持器1中，设定回压泵压力为P₀，升高岩心夹持器1中的压力至地层压力P₀，保持围压P₁比P₀大4MPa；当分离器中能够见到水滴时，记录驱替泵的读数V_fw2，计算得到岩心夹持器1中岩心的孔隙体积V_p1＝V_fw2－V_fw1；

(6)通过驱替泵将油样1注入至岩心夹持器1中，当分离器中水体积不再增加时，记录累积出水量V_w1、累积出油量V_o1、累积出气量V_g1，计算岩心夹持器1中岩心的束缚水饱和度S_wr1＝(V_p1－V_w1)/V_p1；

(7)通过步骤(5)同样方法得到岩心夹持器2中岩心的孔隙体积V_p2，计算得到两组长岩心的总孔隙体积为V_p＝V_p1+V_p2；

(8)通过驱替泵将油样2注入至岩心夹持器2中，与步骤(6)同样方法得到岩心夹持器2中岩心的束缚水饱和度S_wr2，计算得到两组长岩心的原油地面体积V₀＝V_p1×(1－S_wr1)/B_o+V_p2×(1－S_wr2)/B_o；

(9)将地层水由岩心夹持器1的入口端注入，将注入气由岩心夹持器2的入口端注入；每注入0.05V_p体积气体、0.05V_p体积地层水，即总的注入体积为0.1V_p时，记录该阶段分离器的油体积V_i，并测试油样中均三甲苯的摩尔浓度C_i，驱替至出口端无油能够产出；

(10)计算每注入0.1V_p体积下油样1的采出量为：

V_{1_i}＝V_i×C_i/C₀

计算每注入0.1V_p体积下油样1的采出程度为：

r_{1_i}＝V_{1_i}/V₀×100％

计算每注入0.1V_p体积下油样2的采出程度为：

r_{2_i}＝(V_i－V_{1_i})/V₀×100％

计算每注入0.1V_p体积下油样1、油样2的总采出程度为：

r_i＝V_i/V₀×100％

计算累计注入n×0.1V_p体积下油样1的采出程度为：

计算累计注入n×0.1V_p体积下油样2的采出程度为：

计算累积注入n×0.1V_p体积下油样1、油样2的总采出程度为：

绘制采出程度R_{1_n}、R_{2_n}、R_n随累积注入孔隙体积倍数的变化曲线。

2.如权利要求1所述的一种倾斜油藏气水协同注入分区采出程度的测试方法，其特征在于，所述步骤(7)中通过步骤(5)同样方法得到岩心夹持器2中岩心的孔隙体积V_p2，过程如下：记录驱替泵的初始读数V_fw3，通过驱替泵将地层水注入至岩心夹持器2中；设定回压泵压力为P₀，升高岩心夹持器2中的压力至地层压力P₀，保持围压P₁比P₀大4MPa；当分离器中能够见到水滴时，记录驱替泵的读数V_fw4，计算得到岩心夹持器2中岩心的孔隙体积V_p2＝V_fw4－V_fw3。

3.如权利要求1所述的一种倾斜油藏气水协同注入分区采出程度的测试方法，其特征在于，所述步骤(8)中与步骤(6)同样方法得到岩心夹持器2中岩心的束缚水饱和度S_wr2，过程如下：通过驱替泵将油样2注入至岩心夹持器2中，当分离器中水体积不再增加，记录累积出水量V_w2、累积出油量V_o2、累积出气量V_g2，计算岩心夹持器2中岩心的束缚水饱和度S_wr2＝(V_p2－V_w2)/V_p2。

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