CN115219739A - 一种基于微流控模拟凝析气藏反凝析伤害的实验方法 - Google Patents

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庞康
赵阳
王烁石
郭平
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Abstract

本发明涉及一种基于微流控模拟凝析气藏反凝析伤害的实验方法，包括：制作反映储层真实孔喉结构的刻蚀玻璃薄片；将刻蚀玻璃薄片放置在夹持器中；配制凝析气；给夹持器内部建压至地层压力，设定温度为地层温度；开启凝析气中间容器，向夹持器内进行转样；夹持器出口端在驱替泵的控制下缓慢降低压力，记录刻蚀玻璃薄片中的凝析油析出状态和分离试管的气油比，衰竭至废弃压力时停止；通过电子显微镜截取稳定状态的微观图像；绘制返凝析饱和度与压力的关系曲线；绘制渗透率与压力的关系曲线，得到凝析气藏衰竭开发的反凝析伤害程度。本发明实验周期短，流体样品消耗少，能够直接观测近井区凝析气在孔隙尺度下的反凝析现象及伤害程度。

Description

一种基于微流控模拟凝析气藏反凝析伤害的实验方法
技术领域
本发明涉及油气田开发实验领域，具体涉及一种基于微流控模拟凝析气藏反凝析伤害的实验方法。
背景技术
凝析气藏是一种非常宝贵的油气资源，在世界油气田的开发中占据着重要的地位。在全球天然气资源中，凝析气田所占的比例超过百分之六十，具有重大经济价值。但在凝析气藏的开发过程中，流体相态和渗流规律相互影响，机理非常复杂，认识不清。凝析气藏开发中前期一般通过利用地层能量衰竭式开发，衰竭开发过程中，近井区压降最大，凝析油的反凝析现象最为严重，远井区压降较小，主要为近井区提供压力和流体补给。凝析气藏开发过程中的反凝析现象会对储层(尤其是近井区)，造成不同程度的伤害，导致储层渗透率下降，严重降低生产井的产能。
对于凝析气藏开发来说，在开发过程中远井区的流体不断流向近井区，并对近井区的压力进行补给，近井区压降最大，反凝析现象集中出现在近井区，造成近井区严重的储层伤害，影响单井产能。发明专利“饱和凝析气藏衰竭式开发近井区反凝析伤害实验评价方法”(CN201611140074.0)，无法直接观测岩心内部孔隙中的反凝析实验现象及凝析油分布情况；“一种缝洞型凝析气藏高温高压可视化开采的实验测试方法”(CN202110003081.0)，能够实现宏观尺度的可视化，但是仍无法实现微观孔隙尺度下的可视化；“一种特低渗凝析气藏反凝析伤害评价方法”(CN202110154153.1)，通过CT扫描数字岩心表征得到的不同孔径的毛细管开展实验，无法观测和评估实际储层岩心的真实孔喉结构中的反凝析现象和凝析油饱和度。
针对目前的凝析气藏开发状况，缺乏凝析气藏开发过程中考虑远井区影响下的凝析气衰竭开发反凝析伤害微观可视化实验研究，同时传统的岩心物理模拟实验需要制备大量的流体样品，实验周期长，人力物力消耗大，且无法直接观测孔隙尺度下凝析气的反凝析现象及伤害程度。
为了更好地开发凝析气藏，深入认识和评价凝析气藏在开发过程中可能出现的反凝析现象及其对储层的伤害程度，本发明提出一种在孔隙尺度下观测凝析气降压过程中的反凝析现象及计算反凝析的凝析油对多孔介质储层伤害程度的实验方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于微流控模拟凝析气藏反凝析伤害的实验方法，该方法原理可靠，操作简单，实验周期短，流体样品消耗少，通过该实验方法能够直接观测考虑远井区影响下的近井区凝析气在孔隙尺度下的反凝析现象及伤害程度，具有广阔的市场前景。
为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。
一种基于微流控模拟凝析气藏反凝析伤害的实验方法，依靠微观可视化实验装置完成，该装置包括微观可视化夹持器、电子显微镜、计算机、恒温加热套、回压阀、入口压力控制阀、驱替泵、恒压泵、分离试管和光源，所述微观可视化夹持器外覆恒温加热套，腔体内固定刻蚀玻璃薄片，腔体对应刻蚀玻璃薄片的上、下部分设置蓝宝石窗口，分别正对电子显微镜和光源，电子显微镜连接计算机，该夹持器入口端通过凝析气中间容器、去离子水中间容器、地层水中间容器连接驱替泵，通过入口压力控制阀连接氮气中间容器和恒压泵，出口端连接回压阀，回压阀分别连接蒸馏水中间容器和分离试管，该方法依次包括以下步骤：
(1)对在实际储层中获得的真实岩心进行电镜扫描，在CAD软件中绘制岩心的真实孔喉结构，通过光刻技术制作反映储层真实孔喉结构的刻蚀玻璃薄片；
(2)根据地层压力P0、地层原始气油比GOR0和地层温度T0对现场取得的脱气原油和伴生气样品进行复配，将配制的凝析气注入中间容器；
(3)将刻蚀玻璃薄片放置在微观可视化夹持器中，通过固定螺栓固定，同时向腔体内部灌满去离子水；
(4)通过驱替泵同时向去离子水中间容器、地层水中间容器提供驱替速度，待夹持器内部压力建至地层压力P0时停止驱替泵恒速模式，设置为恒压模式；开启恒温加热套，设定温度为地层温度T0；保持回压阀压力始终高于夹持器内部压力3MPa；
(5)开启凝析气中间容器，通过驱替泵向夹持器内进行转样，待出口端采集到的气油比与GOR0一致时，关闭驱替泵；打开与凝析气中间容器连接的恒压泵，设置压力为P0的恒压模式；设置入口压力控制阀的压力为露点压力Pd；
(6)将回压阀连接驱替泵，使得夹持器出口端的回压阀在驱替泵的控制下缓慢降低压力，设置衰竭速度为0.01ml/min，每衰竭5MPa稳定10分钟，同时记录刻蚀玻璃薄片中的凝析油析出状态和分离试管的气油比，在衰竭至废弃压力时停止；通过计算机采集衰竭过程的出口压力Pi、入口压力以及围压；
(7)通过电子显微镜动态捕捉实验过程，截取稳定状态的微观图像，同时利用ImageJ软件对每一个压力点Pi的图片进行含油饱和度Soi分析，得到每个压力点Pi(i＝1、2、3…，Pi为衰竭过程中设定压力)在刻蚀玻璃薄片中的析出凝析油体积Vi以及获得刻蚀玻璃薄片的总孔隙体积V0；
(8)通过计算每个压力点Pi对应的含油饱和度Soi＝100*Vi/V0，绘制返凝析饱和度与压力的关系曲线；
(9)通过计算每个压力点Pi对应的渗透率Ki，绘制渗透率与压力的关系曲线，得到凝析气藏衰竭开发的反凝析伤害程度。
与现有技术相比，本发明解决了目前凝析气藏开发过程中考虑远井区影响下的凝析气衰竭开发反凝析伤害微观实验研究存在的问题，同时提供了完整的实验流程以及可靠的实验方法，极大缩短了实验周期，减少了实验样品消耗，为模拟凝析气藏反凝析伤害的实验研究提供新的思路，具有广阔的应用市场。
附图说明
图1为实施本发明所用的微观可视化实验装置示意图。
图2为微观可视化夹持器示意图。
图中，101、102、104—恒压泵；103—驱替泵；201—氮气中间容器；202—凝析气中间容器；203—去离子水中间容器；204—地层水中间容器；205—蒸馏水中间容器；301—回压阀；302—入口压力控制阀；401、402、403、404、405、406、407—三通阀；501、502、503、504、505—压力示数表；6—微观可视化夹持器；601—两通阀；602—锁紧螺栓；603—环形密封圈；604—蓝宝石窗口；605—微观腔体上端盖；607—固定螺栓；608—薄片固定箍；7—分离试管；8—集气装置；9—恒温加热套；10—电子显微镜；11—计算机；12—光源；13—刻蚀玻璃薄片；14—六通阀。
图3为不同压力下的反凝析饱和度与渗透率的关系曲线。
图4为凝析气藏衰竭过程凝析液析出结果图。
具体实施方式
下面根据附图进一步说明本发明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，均在保护之列。
参看图1、图2。
微观可视化实验装置，包括微观可视化夹持器6、电子显微镜10、计算机11、恒温加热套9、氮气中间容器201、凝析气中间容器202、去离子水中间容器203、地层水中间容器204、蒸馏水中间容器205、回压阀301、入口压力控制阀302、驱替泵103、恒压泵(101、102、104)、压力表(501、502、503、504、505)、分离试管7和光源12。
所述微观可视化夹持器6外覆恒温加热套9，上端盖605通过锁紧螺栓602紧固，腔体内通过固定螺栓607和固定箍608固定刻蚀玻璃薄片13，上端盖和腔体之间有环形密封圈603，夹持器腔体对应刻蚀玻璃薄片的上、下部分均安装蓝宝石窗口604，分别正对电子显微镜10和光源12，电子显微镜连接计算机11。
所述微观可视化夹持器6入口端通过凝析气中间容器202、去离子水中间容器203、地层水中间容器204连接驱替泵103，通过入口压力控制阀302连接氮气中间容器201和恒压泵102，出口端连接回压阀301，回压阀分别连接蒸馏水中间容器205、恒压泵104和分离试管7、集气装置8。
一种基于微流控模拟凝析气藏反凝析伤害的实验方法，依次包括以下步骤：
(1)对在实际储层中获得的真实岩心进行电镜扫描，扫描后的岩心进行分析并在CAD软件中绘制其真实孔喉结构，最后通过光刻技术制作出能够反映储层岩心真实孔喉结构的微观驱油模型，即刻蚀玻璃薄片13；
(2)根据国家标准“油气藏流体物性分析方法”所给出的地层流体配制方法，依据地层压力P0(46.9MPa)、地层原始气油比GOR0(1092m3/m3)和地层温度T0(152℃)对凝析气进行复配，当测得气油比GOR与地层原始气油比GOR0误差不超过5％时完成配样，并将凝析气注入到相应的中间容器202中；
(3)将刻蚀玻璃薄片13(渗透率为2.45mD)放置在微观可视化夹持器6中，并通过固定螺栓607固定薄片，同时向腔体内部灌满去离子水，通过锁紧螺栓602配合环形密封圈603挤压腔体内部排出多余去离子水；去离子水中间容器203、凝析气中间容器202、氮气中间容器201、地层水中间容器204、蒸馏水中间容器205中分别装有去离子水、凝析气、氮气、地层水、蒸馏水，按照图1所示对各个部件进行连接；
(4)通过驱替泵103同时向去离子水中间容器203、地层水中间容器204提供驱替速度0.03ml/min，待夹持器6内部压力建至地层压力46.9MPa时停止驱替泵103恒速模式，并设置为恒压模式；同时开启恒温加热套9且设定温度为地层温度152℃，加热稳定6小时；建压过程通过恒压泵104提供压力，并保持回压阀301压力始终高于夹持器内部压力3MPa；
(5)开启凝析气中间容器202，通过驱替泵103设定驱替速度0.01ml/min，向夹持器进行转样，待出口采集到的气油比为1092m3/m3时完成转样；打开与凝析气中间容器202连接的恒压泵101，同时设置恒压泵101压力为46.9MPa的恒压模式；通过控制恒压泵102，设置入口压力控制阀302的压力为露点压力43.97MPa；
(6)连接三通阀407至六通阀14处，使得夹持器出口端回压阀301在驱替泵103的控制下缓慢降低压力，设置衰竭速度为0.01ml/min，每衰竭5MPa稳定10分钟，同时记录微观玻璃薄片中的凝析油析出状态和通过回压阀301出来的分离试管7的气油比，并在衰竭至废弃压力10MPa时停止；驱替过程中通过计算机记录采集驱替过程的出口压力502、入口压力503以及围压504；
(7)通过高倍电子显微镜Leica动态捕捉实验过程，并截取稳定状态的微观图像，同时利用ImageJ软件对每一个压力点的图片进行含油饱和度分析计算，通过软件分析每个压力点Pi(P1＝46.9MPa，P2＝41.9MPa…依次递减)在微观刻蚀玻璃中的析出凝析油体积Vi以及获得刻蚀玻璃薄片的总孔隙体积V0；
(8)通过软件分析得到每个压力点Pi对应的含油饱和度Soi＝100*Vi/V0，并绘制返凝析饱和度与压力的关系曲线(图3)；
(9)将在(7)中得到的图片，导入到COMSOL Multiphysics中，建立对应的多孔介质模型，通过使用其中的蠕动流接口，将氮气作为材料进行单相流动模拟，计算出模型出口边界的质量流量，然后将质量流量换算成达西速度；最后通过达西定律计算每个点对应的渗透率，并作出压力与渗透率的关系曲线(见图3)，得到凝析气藏衰竭开发的反凝析伤害程度。
根据一种基于微流控模拟凝析气藏反凝析伤害的实验方法的具体实例，提供了在多孔介质薄片中，内压处于34MPa的凝析液析出效果图片(见图4)。
表1给出凝析气组成成分表，表2给出地层水水质分析表，玻璃薄片根据实际地层的孔隙结构刻蚀而来。
表1凝析气组成成分
Figure BDA0003765533140000051
Figure BDA0003765533140000061
表2地层水水质
Figure BDA0003765533140000062

Claims (2)

1.一种基于微流控模拟凝析气藏反凝析伤害的实验方法，依靠微观可视化实验装置完成，该装置包括微观可视化夹持器、电子显微镜、计算机、恒温加热套、回压阀、入口压力控制阀、驱替泵、恒压泵、分离试管和光源，所述微观可视化夹持器外覆恒温加热套，腔体内固定刻蚀玻璃薄片，腔体对应刻蚀玻璃薄片的上、下部分设置蓝宝石窗口，分别正对电子显微镜和光源，电子显微镜连接计算机，该夹持器入口端通过凝析气中间容器、去离子水中间容器、地层水中间容器连接驱替泵，通过入口压力控制阀连接氮气中间容器和恒压泵，出口端连接回压阀，回压阀分别连接蒸馏水中间容器和分离试管，该方法依次包括以下步骤：
(1)制作反映储层真实孔喉结构的刻蚀玻璃薄片；
(2)根据地层压力P0、地层原始气油比GOR0和地层温度T0对现场取得的脱气原油和伴生气样品进行复配，将配制的凝析气注入中间容器；
(3)将刻蚀玻璃薄片放置在微观可视化夹持器中，通过固定螺栓固定，同时向腔体内部灌满去离子水；
(4)通过驱替泵同时向去离子水中间容器、地层水中间容器提供驱替速度，待夹持器内部压力建至地层压力P0时停止驱替泵恒速模式，设置为恒压模式；开启恒温加热套，设定温度为地层温度T0；保持回压阀压力始终高于夹持器内部压力3MPa；
(5)开启凝析气中间容器，通过驱替泵向夹持器内进行转样，待出口端采集到的气油比与GOR0一致时，关闭驱替泵；打开与凝析气中间容器连接的恒压泵，设置压力为P0的恒压模式；设置入口压力控制阀的压力为露点压力Pd；
(6)将回压阀连接驱替泵，使得夹持器出口端在驱替泵的控制下缓慢降低压力，设置衰竭速度为0.01ml/min，每衰竭5MPa稳定10分钟，同时记录刻蚀玻璃薄片中的凝析油析出状态和分离试管的气油比，在衰竭至废弃压力时停止；通过计算机采集衰竭过程的出口压力Pi、入口压力以及围压；
(7)通过电子显微镜动态捕捉实验过程，截取稳定状态的微观图像，同时利用ImageJ软件对每一个压力点Pi的图片进行含油饱和度Soi分析，得到每个压力点Pi在刻蚀玻璃薄片中的析出凝析油体积Vi以及刻蚀玻璃薄片的总孔隙体积V0；
(8)通过计算每个压力点Pi对应的含油饱和度Soi＝100*Vi/V0，绘制返凝析饱和度与压力的关系曲线；
(9)通过计算每个压力点Pi对应的渗透率Ki，绘制渗透率与压力的关系曲线，得到凝析气藏衰竭开发的反凝析伤害程度。
2.如权利要求1所述的一种基于微流控模拟凝析气藏反凝析伤害的实验方法，其特征在于，所述步骤(1)过程如下：对在实际储层中获得的真实岩心进行电镜扫描，在CAD软件中绘制岩心的真实孔喉结构，通过光刻技术制作反映储层真实孔喉结构的刻蚀玻璃薄片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115753559A (zh) * 2022-12-15 2023-03-07 西南石油大学 高含凝析油凝析气藏近井带反凝析伤害测试装置及方法
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