CN112966365A - 一种特低渗凝析气藏反凝析伤害评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特低渗凝析气藏反凝析伤害评价方法。它包括如下步骤:通过CT扫描数字岩心对岩心微观孔喉半径进行定量表征;然后根据所述岩心的喉道半径分布采用光刻蚀驱替方法,得到不同喉道半径的微观渗流界限;最后岩心中喉道半径分布通过管流方程计算,得到不同喉道半径分布对渗透率的贡献;通过上述喉道半径对渗透率的贡献分布,得到凝析油析出后对储层渗透率的伤害;从而实现了特低渗凝析气藏反凝析伤害的定量评价。
Description
技术领域
本发明涉及一种特低渗凝析气藏反凝析伤害评价方法,属于凝析气藏开发领域。
背景技术
低渗高含凝析油凝析气藏是所有类型油气藏中最为复杂的一种类型。开发过程中,随着压力的变化储层渗透率、孔隙度和流体组分不断耦合变化。因此此类气藏的开发一直是世界级难题。随着海上中深层勘探力度的不断增大,深层低渗凝析气藏的储量规模已达数千亿方。渤海已发现的凝析气藏拥有渗透率低(<5mD)、凝析油含量高(>600mg/L)、地露压差小(<5MPa)的特点。此类气藏即使注气开发,生产井附近也会出现反凝析现象。特低渗储层反凝析后,凝析油对孔隙喉道的影响和对渗透率的影响将直接影响此类气藏的开发效果。因此反凝析后对储层的伤害程度是此类气藏开发前必须评价的关键参数。目前评价反凝析伤害的方法主要为长岩心物理模拟法。而海上气田很难获得满足实验条件的长岩心,同时长岩心物理模拟法只能通过渗透率的变化反应对储层的伤害,无法评价凝析油在特低渗储层的微观渗流界限,无法直观反映凝析油对微观孔喉的堵塞程度。
发明内容
本发明的目的是提供一种特低渗凝析气藏反凝析伤害评价方法。
本发明主要利用CT扫描数字岩心和光刻蚀的手段耦合研究,实现凝析油对储层伤害的定量表征。以CT扫描为手段,采用数字岩心方法构建岩心孔隙网络模型;采用光刻技术在玻璃上刻蚀内径不同的微观毛细管,建立不同喉道半径的微观驱替模型,并直观、准确的得到凝析油在不同驱替压力下的可流动界限;统计3D数字岩心中喉道半径分布,通过管流方程计算不同喉道分布对渗透率的贡献,根据喉道渗流界限判断渗透率的伤害程度。
本发明提供的一种特低渗凝析气藏反凝析伤害评价方法,包括如下步骤:
(1)岩心微观孔喉半径的定量表征:
1)采用X射线三维显微镜对至少2块岩心进行CT扫描微观喉道特征,得到所述岩心的二维和三维高精度透视图;
2)构建孔隙空间物理模型:①截取所述岩心的二维和三维高精度透视图中部分体数据;②对上述①中得到的所述体数据基于灰度分割孔隙,计算每层截面的面孔率、面孔率的梯度变化数据;③通过每层截面的面孔率、面孔率的梯度变化数据建立孔隙的空间三维展布模型,计算得到体孔隙率;④基于步骤③中孔隙的空间三维展布模型和体孔隙率,将孔隙设定为球状,将连接孔隙的喉道设定为棒状,建立反映岩石孔隙喉道的三维球棒模型,计算得到孔隙体积、孔隙半径、喉道体积、喉道半径,即为所述岩心的3D数字岩心;
3)通过对所述3D数字岩心的统计分析,得到每块所述岩心喉道半径的分布直方图;
(2)不同喉道半径的微观渗流界限:
1)根据所述岩心的喉道半径分布采用光刻技术在玻璃上刻蚀内径不同的毛细管,得到不同喉道半径的玻璃模型;
2)采用所述岩心所在的目标气田凝析油在所述玻璃模型上进行抽真空饱和凝析油;然后在地层条件下在所述玻璃模型顶部注入所述岩心所在的目标气田凝析气进行注气驱替实验,观察和分析所述玻璃模型上不同喉道半径毛细管中凝析油的驱动状态并记录;
(3)反凝析伤害的定量表征:
1)所述岩心中喉道半径分布通过管流方程计算,得到不同喉道半径分布对渗透率的贡献;
2)根据所述玻璃模型上不同半径毛细管中凝析油的驱动状态,当目标气田地层压力低于露点压力后,所述凝析油会逐步析出并堵塞所述玻璃模型上喉道半径毛细管,使得储层渗透率逐步降低;通过上述喉道半径对渗透率的贡献分布,得到凝析油析出后对储层渗透率的伤害;
通过上述步骤即实现了特低渗凝析气藏反凝析伤害的定量评价。
上述的方法中,所述X射线三维显微镜调节的分辨率小于等于1μm,具体可为0.1μm~1μm,更具体可为0.5μm。
上述的方法中,所述注气驱替实验中按照相似准侧,确定驱替压力。
上述的方法中,按照相似准侧所述确定驱替压力的方法为:a)确定所述岩心所在的目标气田实际注采压差,记为P,单位为MPa;b)确定所述岩心所在的目标气田实际注采井距,记为L,单位为m;c)确定所述玻璃模型上不同喉道半径毛细管长度,记为L1,单位为m;d)根据下式Ⅰ计算得到所述玻璃模型上的驱替压力,记为P1,单位为MPa;
P1=P×L1/L式Ⅰ。
上述的方法中,所述玻璃上刻蚀的毛细管长度至少为30cm,越长越好,具体按照实际情况决定。
上述的方法中,所述玻璃上刻蚀的毛细管长度具体可为30~100cm。
本发明中,步骤(3)-2)中,具体如实验确定的凝析油微观渗流界限为3μm,反凝析后3μm以下的喉道会被凝析油堵塞,那么3μm以下的喉道将没有渗透率贡献,因此原先3μm以下喉道的渗透率贡献就是现在的渗透率损失。
本发明方法不仅适用于油田开发领域中凝析气藏开发方案编制以及生产方案的优化;同时也适用于低渗透油藏开发相关的研究领域。
本发明具有以下优点:
(1)在海上气田很难获得满足实验条件的长岩心,同时无法评价凝析油在特低渗储层的微观渗流界限,无法直观反映凝析油对微观孔喉的堵塞程度的前提下。通过本发明方法,采用CT扫描数字岩心和光刻蚀驱替方法探索了不同孔喉半径下凝析油的渗流界限,并根据数字岩心统计结果,反演出反凝析现象对渗透率的影响程度。
(2)本发明给出了定量化、可操作的技术方法和实施步骤。
(3)本发明不仅适用于油田开发领域中凝析气藏开发方案编制以及生产方案的优化;同时也适用于低渗透油藏开发相关的研究领域。
附图说明
图1为岩心CT扫描结果。
图2为喉道半径分布直方图。
图3为不同毛细管半径下气驱油效果图,其中图3(a)为喉道半径4.6μm,图3(b)为喉道半径7.5μm,图3(c)为喉道半径10.5μm。
图4为不同喉道半径对渗透率的贡献。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
下述实施例中结合附图进一步对技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
实施例1、
(一)岩心微观孔喉半径的定量表征
1、采用X射线三维显微镜,对岩样基础信息扫描,必须以天然岩心为目标,保证数据的可靠性。在0.5μm分辨率下(该分辨率可根据岩心平均喉道半径来调整,一般低渗透建议小于1μm),对2块以上的岩心进行CT扫描微观喉道特征研究,建议岩心的渗透率要有一定差异,从而使得实验结果的适用性更广泛。得到这些岩心的二维和三维高精度透视图,如图1所示。
2、构建孔隙空间物理模型具体步骤包括:①截取部分体数据;②基于灰度分割孔隙,计算每层截面的面孔率、面孔率的梯度变化;③建立孔隙空间三维展布模型,计算体孔隙率;④基于步骤③中孔隙的空间三维展布模型和体孔隙率,将孔隙设定为球状,将连接孔隙的喉道设定为棒状,建立反映岩石孔隙喉道的三维球棒模型,记为“球棒模型”,计算孔隙体积、孔隙半径、喉道体积、喉道半径等。通过图像截取、图像筛选、去除噪声、灰度处理、阈值处理和图像修整,得到这些岩心的3D数字岩心。
3、通过对3D数字岩心的统计分析,得到每块岩心孔隙半径的分布直方图、喉道半径的分布直方图,如图2所示,从而确定后面采用多大喉道半径进行光刻蚀实验研究。
(二)不同喉道半径的微观渗流界限研究
1、光刻蚀实验条件
①实验模型:采用理想刻蚀玻璃网络模型,借助光刻技术在玻璃上刻蚀内径不同的毛细管,刻蚀不同毛细管半径的玻璃模型(刻蚀模型的半径需要根据喉道半径分布来确定,其中喉道分布体积占10%、50%和90%的喉道半径必须进行玻璃刻蚀),得到不同喉道半径的玻璃模型;
②实验用油:目标气田凝析油(为方便观察添加黑色素);实验用气:目标气田凝析气;
③实验条件:a.地层温度(根据目标气田测定)、地层压力(根据目标气田测定);b.毛细管长度最少30cm,具体可为30~100cm,实际上越长越好,按照实际情况确定即可。
2、实验步骤
微观渗流界限实验具体步骤包括:①微观模型抽真空饱和凝析油:②地层条件下进行顶部注气驱替实验,其中按照相似准侧,确定驱替压力;具体确定驱替压力的方法为:a.确定气田实际注采压差P,MPa;b.确定气田实际注采井距L,m;c.确定光刻蚀细管长度L1,m;d.光刻蚀驱替压力P1=P×L1/L。具体如气田实际注采压差10MPa,井距1000m,光刻蚀细管长度1m,光刻蚀的驱替压力计算得到0.1MPa。
3、实验结果分析
采用上述计算的注气压差,对不同喉道半径的玻璃刻蚀模型进行驱替,观察和分析毛细管中凝析油的驱动状态。如图3所示,当半径增大到4.6μm时,毛细管中凝析油部分被驱动;当半径增大到7.5μm时,毛细管中凝析油几乎全部被驱动;当半径增大到10.5μm时,毛细管中凝析油全部被驱动。
目标气田开发过程中,生产井附件会出现反凝析现象,同时生产井远处的凝析油会被逐步运移到生产井附近,使得生产井附近的凝析油饱和度大幅增加,逐步堵塞生产井附近喉道半径较小的储层。从实验结果来看,喉道半径小于某值时凝析油会堵塞储层,使得储层很难有效动用。
(三)反凝析伤害的定量表征
对3D数字岩心构建的孔隙结构模型进行统计分析,得到岩心中喉道半径分布,并通过管流方程计算不同喉道半径分布对渗透率的贡献,如图4所示。
基于微观渗流界限的研究成果,当目标气田地层压力低于露点压力后,凝析油会逐步析出并堵塞玻璃模型上喉道半径毛细管,从而使得储层渗透率逐步降低。通过喉道半径对渗透率的贡献分布可以看出,得到凝析油析出后对储层渗透率的伤害(堵塞喉道半径以下的渗透率贡献作为渗透率伤害)。
Claims (6)
1.一种特低渗凝析气藏反凝析伤害评价方法,包括如下步骤:
(1)岩心微观孔喉半径的定量表征:
1)采用X射线三维显微镜对至少2块岩心进行CT扫描微观喉道特征,得到所述岩心的二维和三维高精度透视图;
2)构建孔隙空间物理模型:①截取所述岩心的二维和三维高精度透视图中部分体数据;②对上述①中得到的所述体数据基于灰度分割孔隙,计算每层截面的面孔率、面孔率的梯度变化数据;③通过每层截面的面孔率、面孔率的梯度变化数据建立孔隙空间三维展布模型,计算得到体孔隙率;④基于步骤③中孔隙的空间三维展布模型和体孔隙率,将孔隙设定为球状,将连接孔隙的喉道设定为棒状,建立反映岩石孔隙喉道的三维球棒模型,计算得到孔隙体积、孔隙半径、喉道体积、喉道半径,即为所述岩心的3D数字岩心;
3)通过对所述3D数字岩心的统计分析,得到每块所述岩心喉道半径的分布直方图;
(2)不同喉道半径的微观渗流界限:
1)根据所述岩心的喉道半径分布采用光刻技术在玻璃上刻蚀内径不同的毛细管,得到不同喉道半径的玻璃模型;
2)采用所述岩心所在的目标气田凝析油在所述玻璃模型上进行抽真空饱和凝析油;然后在地层条件下在所述玻璃模型顶部注入所述岩心所在的目标气田凝析气进行注气驱替实验,观察和分析所述玻璃模型上不同喉道半径毛细管中凝析油的驱动状态并记录;
(3)反凝析伤害的定量表征:
1)所述岩心中喉道半径分布通过管流方程计算,得到不同喉道半径分布对渗透率的贡献;
2)根据所述玻璃模型上不同半径毛细管中凝析油的驱动状态,当目标气田地层压力低于露点压力后,所述凝析油会逐步析出并堵塞所述玻璃模型上喉道半径毛细管,使得储层渗透率逐步降低;通过上述喉道半径对渗透率的贡献分布,得到凝析油析出后对储层渗透率的伤害;
通过上述步骤即实现了特低渗凝析气藏反凝析伤害的定量评价。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述X射线三维显微镜调节的分辨率小于等于1μm,具体为0.1μm~1μm。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述注气驱替实验中按照相似准侧,确定驱替压力。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:按照相似准侧所述确定驱替压力的方法为:a)确定所述岩心所在的目标气田实际注采压差,记为P,单位为MPa;b)确定所述岩心所在的目标气田实际注采井距,记为L,单位为m;c)确定所述玻璃模型上不同喉道半径毛细管长度,记为L1,单位为m;d)根据下式Ⅰ计算得到所述玻璃模型上的驱替压力,记为P1,单位为MPa;
P1=P×L1/L 式Ⅰ。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其特征在于:所述玻璃上刻蚀的毛细管长度至少为30cm。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述玻璃上刻蚀的毛细管长度为30~100cm。
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