CN114062610A - 一种在实验室恢复页岩油储层的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在实验室恢复页岩油储层的装置及方法，其中装置包括：高压驱替泵、高压中间容器、配样器、夹持器、真空泵和烘箱，高压中间容器和夹持器均设置在烘箱内，夹持器用于放置岩心，高压驱替泵经第一高压阀门与高压中间容器的一端管道连接，高压驱替泵经第二高压阀门与配样器的一端管道连接，高压中间容器的另一端经第三高压阀门与夹持器的一端管道连接，配样器的另一端经第四高压阀门与夹持器的一端管道连接，夹持器的另一端经第五高压阀门与真空泵管道连接；其方法在该装置的基础上得以实现。本发明结构简单、原理可靠、操作简便，能够在实验环境下有效让页岩岩心中饱和原油，为物模实验提供代表性样品。

Description

一种在实验室恢复页岩油储层的装置及方法

技术领域

本发明涉及油气藏开发技术领域，特别是涉及一种在实验室恢复页岩油储层的装置及方法。

背景技术

随着全球经济快速发展，越来越多的非常规油气资源被开发用来补充快速增长的能源需求。页岩油属于一种非常规油，与传统常规油藏不同，页岩孔、渗非常低，流体渗流能力差，采收率很低，常规降压开采无法实现经济产能。油气藏开发方案的编制需要大量的基础实验数据作支撑，由于页岩孔、渗太低，取回的岩心中残留了大量的脱气油，在实验室很难将这部分残余油洗出再建立储层条件，因此很多的物模实验都难以有效开展，或者做出的实验数据代表性不强。

发明内容

本发明的目的是提供一种在实验室恢复页岩油储层的装置及方法，用于解决以上技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种在实验室恢复页岩油储层的装置，包括：高压驱替泵、高压中间容器、配样器、夹持器、真空泵和烘箱，所述高压中间容器和所述夹持器均设置在所述烘箱内，所述夹持器用于放置岩心，所述高压驱替泵经第一高压阀门与所述高压中间容器的一端管道连接，所述高压驱替泵经第二高压阀门与所述配样器的一端管道连接，所述高压中间容器的另一端经第三高压阀门与所述夹持器的一端管道连接，所述配样器的另一端经第四高压阀门与所述夹持器的一端管道连接，所述夹持器的另一端经第五高压阀门与所述真空泵管道连接。

一种在实验室恢复页岩油储层的方法，应用上述在实验室恢复页岩油储层的装置，包括步骤：

S1)在现场取得储层段页岩的岩心并用蜡封，取得脱气油、伴生气和地层水样品，运回至实验室配置地层原油并进行闪蒸测试，测定地层原油的饱和压力P_b，并计算岩心中残余的脱气油恢复到储层原油需要的伴生气体积V_g；

S2)将岩心装入夹持器中并通过烘箱将实验温度升至储层温度，采用真空泵对岩心抽真空，然后从夹持器一端往岩心中注入V_g体积的伴生气，注气过程确定岩心围压高于岩心内压力，伴生气会逐渐溶解到岩心中残余的脱气油中；

S3)注气结束后接着往岩心中注入配制的地层原油至饱和压力P_b，伴生气在后续高压地层原油的作用下进一步溶解在岩心中残余的脱气油中，在此过程中持续注入配制的地层原油确保岩心中压力不降低；伴生气溶解后，后续的地层原油进入岩心填补岩心内空余空间，直到地层原油注入高压驱替泵工作体积不再变化时，则岩心中残余的脱气油已经恢复为原始原油；

S4)进一步将地层原油注入高压驱替泵的工作压力调整为页岩油藏储层压力或更高，则更多配制的地层原油进入岩心，直到地层原油注入高压驱替泵工作体积再次不再变化时，则岩心内状态已经恢复到原始页岩油油藏状态。

可选的，步骤S1)所述在现场取得储层段页岩的岩心并用蜡封，取得脱气油、伴生气和地层水样品，运回至实验室配置地层原油并进行闪蒸测试，测定地层原油的饱和压力P_b，并计算岩心中残余的脱气油恢复到储层原油需要的伴生气体积V_g，具体包括：

S101)在现场取得储层段页岩的岩心并用蜡封，取得脱气油、伴生气和地层水样品，运回至实验室；同时，在现场测量测井解释数据，并根据脱气油和伴生气计算现场生产气-油比GOR，所述测井解释数据包括岩心孔隙度Ф和束缚水饱和度S_w；

S102)在实验室，根据现场生产气-油比GOR将脱气油和伴生气在配样器中互配获得地层原油，之后对地层原油进行闪蒸测试，并测定地层原油的饱和压力P_b和体积系数R，测定脱气油密度ρ_o、地层水密度ρ_w以及去蜡后的岩心物理参数，所述岩心物理参数包括质量m_s、长度L、半径r和骨架密度ρ_s；

S103)根据岩心物理参数和步骤S101)中的测井解释数据计算取回岩心中残余的脱气油质量m_o：

m_o＝m_s-3.14*r²*L*ρ_s-3.14*r²*L*Ф*S_w*ρ_w

S104)根据脱气油质量m_o、步骤S101)中的现场生产气-油比GOR和步骤S102)中的脱气油密度ρ_o，计算岩心中残余的脱气油恢复到储层原油需要的伴生气体积V_g：

V_g＝GOR*(m_o/ρ_o)

可选的，步骤S2)中所述注气过程确定岩心围压高于岩心内压力3-5MPa。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的在实验室恢复页岩油储层的装置及方法，结构简单、原理可靠、操作简便，能够在实验环境下有效让页岩岩心中饱和原油，为物模实验提供代表性样品，应用前景广阔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例在实验室恢复页岩油储层的装置的结构示意图。

附图标记说明：1、高压驱替泵；2、高压中间容器；3、配样器；4、夹持器；5、岩心；6、真空泵；7、烘箱；8、第一高压阀门；9、第二高压阀门；10、第三高压阀门；11、第四高压阀门；12、第五高压阀门。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明实施例提供的在实验室恢复页岩油储层的装置，包括：高压驱替泵1、高压中间容器2、配样器3、夹持器4、真空泵6和烘箱7，所述高压中间容器2和所述夹持器4均设置在所述烘箱7内，所述夹持器4用于放置岩心5，所述高压驱替泵1经第一高压阀门8与所述高压中间容器2的一端管道连接，所述高压驱替泵1经第二高压阀门9与所述配样器3的一端管道连接，所述高压中间容器2的另一端经第三高压阀门10与所述夹持器4的一端管道连接，所述配样器3的另一端经第四高压阀门11与所述夹持器4的一端管道连接，所述夹持器4的另一端经第五高压阀门12与所述真空泵6管道连接。其中，所述高压驱替泵1的最大排量为10000mL，所述高压中间容器2的最大工作压力为10000PSI；

本发明实施例提供的在实验室恢复页岩油储层的方法，应用上述在实验室恢复页岩油储层的装置，包括步骤：

(1)在现场取得储层段页岩的岩心5并用蜡封，取得脱气油、伴生气和地层水样品，运回至实验室；同时，在现场通过测井技术获取测井解释数据，并根据脱气油和伴生气计算现场生产气-油比GOR，所述测井解释数据包括岩心孔隙度Ф和束缚水饱和度S_w；

(2)在实验室，参考标准GBT 26981-2011《油气藏流体物性分析方法》，根据现场生产气-油比GOR将脱气油和伴生气在配样器3中互配获得地层原油，之后对地层原油进行闪蒸测试，并测定地层原油的饱和压力P_b和体积系数R，测定脱气油密度ρ_o、地层水密度ρ_w以及去蜡后的岩心物理参数，所述岩心物理参数包括质量m_s、长度L、半径r和骨架密度ρ_s；

(3)根据岩心物理参数和测井解释数据计算取回岩心5中残余的脱气油质量m_o：

m_o＝m_s-3.14*r²*L*ρ_s-3.14*r²*L*Ф*S_w*ρ_w

(4)根据脱气油质量m_o、现场生产气-油比GOR和脱气油密度ρ_o，计算岩心5中残余的脱气油恢复到储层原油需要的伴生气体积V_g：

V_g＝GOR*(m_o/ρ_o)

(5)将岩心5装入夹持器4中并通过烘箱7将实验温度升至储层温度，打开第五高压阀门12，启动真空泵6，对岩心5抽真空，便于后续伴生气及地层原油进入到岩心5内；抽真空后，关闭真空泵6、第五高压阀门12，启动高压驱替泵1，打开第一高压阀门8、装有伴生气的高压中间容器2、第三高压阀门10，然后从夹持器4一端往岩心5中注入V_g体积的伴生气，注气过程确定岩心5围压高于岩心5内压力3-5MPa，伴生气会逐渐溶解到岩心5中残余的脱气油中；

(6)注气结束后，打开第二高压阀门9、第四高压阀门11、配样器3，接着往岩心5中注入配制的地层原油至饱和压力P_b(避免岩心5中伴生气反溶解到后续注入的地层原油中)，伴生气在后续高压地层原油的作用下进一步溶解在岩心5中残余的脱气油中，在此过程中持续注入配制的地层原油确保岩心5中压力不降低；伴生气溶解后，后续的地层原油进入岩心5填补岩心5内空余空间，当地层原油注入高压驱替泵1工作体积不再变化，说明岩心5中伴生气已完全溶解到脱气油中，或者说岩心5中残余的脱气油已经恢复为原始原油；

(7)进一步将地层原油注入高压驱替泵1的工作压力调整为页岩油藏储层压力或更高，让更多配制的地层原油进入岩心5，当地层原油注入高压驱替泵1工作体积再次不再变化，说明岩心5内状态已经恢复到原始页岩油油藏状态，可用于后续的物模实验。

本发明提供的在实验室恢复页岩油储层的装置及方法，结构简单、原理可靠、操作简便，能够在实验环境下有效让页岩岩心中饱和原油，为物模实验提供代表性样品，应用前景广阔。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种在实验室恢复页岩油储层的装置，其特征在于，包括：高压驱替泵、高压中间容器、配样器、夹持器、真空泵和烘箱，所述高压中间容器和所述夹持器均设置在所述烘箱内，所述夹持器用于放置岩心，所述高压驱替泵经第一高压阀门与所述高压中间容器的一端管道连接，所述高压驱替泵经第二高压阀门与所述配样器的一端管道连接，所述高压中间容器的另一端经第三高压阀门与所述夹持器的一端管道连接，所述配样器的另一端经第四高压阀门与所述夹持器的一端管道连接，所述夹持器的另一端经第五高压阀门与所述真空泵管道连接。

2.一种在实验室恢复页岩油储层的方法，应用权利要求1所述的在实验室恢复页岩油储层的装置，其特征在于，包括步骤：

S1)在现场取得储层段页岩的岩心并用蜡封，取得脱气油、伴生气和地层水样品，运回至实验室配置地层原油并进行闪蒸测试，测定地层原油的饱和压力P_b，并计算岩心中残余的脱气油恢复到储层原油需要的伴生气体积V_g；

S2)将岩心装入夹持器中并通过烘箱将实验温度升至储层温度，采用真空泵对岩心抽真空，然后从夹持器一端往岩心中注入V_g体积的伴生气，注气过程确定岩心围压高于岩心内压力，伴生气会逐渐溶解到岩心中残余的脱气油中；

S3)注气结束后接着往岩心中注入配制的地层原油至饱和压力P_b，伴生气在后续高压地层原油的作用下进一步溶解在岩心中残余的脱气油中，在此过程中持续注入配制的地层原油确保岩心中压力不降低；伴生气溶解后，后续的地层原油进入岩心填补岩心内空余空间，直到地层原油注入高压驱替泵工作体积不再变化时，则岩心中残余的脱气油已经恢复为原始原油；

S4)进一步将地层原油注入高压驱替泵的工作压力调整为页岩油藏储层压力或更高，则更多配制的地层原油进入岩心，直到地层原油注入高压驱替泵工作体积再次不再变化时，则岩心内状态已经恢复到原始页岩油油藏状态。

3.根据权利要求2所述的在实验室恢复页岩油储层的方法，其特征在于，步骤S1)所述在现场取得储层段页岩的岩心并用蜡封，取得脱气油、伴生气和地层水样品，运回至实验室配置地层原油并进行闪蒸测试，测定地层原油的饱和压力P_b，并计算岩心中残余的脱气油恢复到储层原油需要的伴生气体积V_g，具体包括：

S101)在现场取得储层段页岩的岩心并用蜡封，取得脱气油、伴生气和地层水样品，运回至实验室；同时，在现场测量测井解释数据，并根据脱气油和伴生气计算现场生产气-油比GOR，所述测井解释数据包括岩心孔隙度Ф和束缚水饱和度S_w；

S102)在实验室，根据现场生产气-油比GOR将脱气油和伴生气在配样器中互配获得地层原油，之后对地层原油进行闪蒸测试，并测定地层原油的饱和压力P_b和体积系数R，测定脱气油密度ρ_o、地层水密度ρ_w以及去蜡后的岩心物理参数，所述岩心物理参数包括质量m_s、长度L、半径r和骨架密度ρ_s；

S103)根据岩心物理参数和步骤S101)中的测井解释数据计算取回岩心中残余的脱气油质量m_o：

m_o＝m_s-3.14*r²*L*ρ_s-3.14*r²*L*Ф*S_w*ρ_w

S104)根据脱气油质量m_o、步骤S101)中的现场生产气-油比GOR和步骤S102)中的脱气油密度ρ_o，计算岩心中残余的脱气油恢复到储层原油需要的伴生气体积V_g：

V_g＝GOR*(m_o/ρ_o)

4.根据权利要求2所述的在实验室恢复页岩油储层的方法，其特征在于，步骤S2)中所述注气过程确定岩心围压高于岩心内压力3-5MPa。

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