WO2017161916A1 - 大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法 - Google Patents

大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法 Download PDF

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伍帅
张万博
胡义生
陈一健
张惠敏
汪周华
杜建芬
刘煌
任红梅
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Definitions

  • the present invention relates to a direct manufacturing method for maintaining the original oil-water saturation of a large model fracture core in a petroleum exploration burst indoor simulation experiment.
  • the physical model is required to be similar to the actual reservoir, ie to maintain the reservoir's original oil-water saturation.
  • Methods for establishing saturation include drying, centrifugation, and displacement. Both the drying method and the centrifugation method have problems in that the water distribution in the core is not uniform.
  • the displacement method is mainly to establish the oil-water saturation after the core is firstly saturated with water and then driven by the reservoir fluid. Due to the presence of cracks in the fracture core, the water saturation is often higher than required and the required oil-water saturation cannot be established.
  • the object of the present invention is to provide a direct manufacturing method for maintaining the original oil-water saturation of a large model fracture core, which is simple in material, low in cost and simple in operation, and can be used to control crack distribution in a core to realize model and saturation. With the establishment of the same, the core can be made to meet the high temperature and high pressure experiments, which can better simulate the reservoir burst process.
  • the present invention provides the following technical solutions.
  • a direct manufacturing method for maintaining the original oil-water saturation of a large model fracture core which in turn comprises the following steps:
  • the water-cement ratio m and the lime-sand ratio n are obtained according to the porosity ⁇ and the permeability K by experiments without considering the oil saturation, and the water-cement ratio is the mass ratio of water to cement.
  • the range is 0.3 ⁇ 0.5
  • the ratio of the sand to sand is the mass ratio of cement to quartz sand
  • the range is 1:1 ⁇ 1:3, so that the oil saturation is not considered, that is, the water saturation is 100%.
  • the mass of water, cement and quartz sand are a, b, c respectively;
  • the oil, water and emulsifier are uniformly mixed to prepare an oil-in-water emulsion, the amount of the emulsifier is 0.16 ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ 0.21 ⁇ 3 ⁇ 4, and the emulsifier is a sorbitan. a mixture of oleate (Span-80) and polyoxyethylene sorbitan monooleate (Tween-80) in a mass ratio of 1:10;
  • step (6) adding cement and quartz sand to the emulsion of step (5), stirring uniformly, to obtain a cement slurry, the cement is Portland cement, the quartz sand has a particle size of 80 to 120 mesh;
  • the present invention has the following beneficial effects:
  • the present invention provides a method of establishing a raw saturation in a cement core
  • the present invention provides a method of establishing saturation and a model once
  • the invention can control the pore percolation parameter of the core and the oil-water saturation of the core by adjusting the ratio of cement, quartz sand, water and oil, and can control the distribution of cracks in the core of the core. Ground simulation of fractured carbonate or sandstone.
  • a direct manufacturing method for maintaining the original oil-water saturation of a large model fracture core comprising the following steps:
  • the core size to be produced is 30 cm x 30 cm x 30 cm, the volume V is 27000 cm 3 , the porosity ⁇ is 15%, the permeability ⁇ is 0.18 mD, and the oil saturation S is. 12.7%, the water saturation S neutral is 87.3 ⁇ 3 ⁇ 4, so that the core oil volume V is 514.35cm 3 , and the core water volume V w is 3535.65cm 3 ;
  • the viscosity ratio of the formation oil to water is 10, and the simulated oil, oil density p, is prepared according to the viscosity ratio of the formation oil to water. It is 0.863 g/cm 3 and the water density is p J g/cm 3 , thereby determining the mass m of the core oil.
  • the oil, water and emulsifier are uniformly mixed to prepare an oil-in-water emulsion.
  • the emulsifier is sorbitan monooleate (Span-80) and polyoxyethylene sorbitan monooleate (Tween-80).
  • the mixture ratio of 1:10, the amount of emulsifier is 0.2% of the mass of the oil and water, which is 13.09g;
  • step (6) adding cement and quartz sand to the emulsion of step (5), stirring uniformly, to obtain a cement slurry, the cement is Portland cement, the quartz sand has a particle size of 80 mesh;
  • the large model fracture core produced by the invention has certain porosity and permeability, and can maintain the original oil-water saturation, and can better simulate the actual fracture-type carbonate reservoir.

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Abstract

一种大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法，包括：(1)确定所要制作的裂缝岩心体积V、孔隙度Φ、渗透率K、含油饱和度S o、含水饱和度S w等；(2)根据地层油水粘度比配制模拟油，确定所用油质量m 0＝V 0×ρ 0，其中V 0为岩心含油体积，且ρ 0为油密度；(3)在不考虑含油饱和度的情况下，得到所用水、水泥、石英砂质量分别为a、b、c；(4)当建立含油饱和度时，得到制作岩心所用水质量m w＝a-V 0×ρ w，其中ρ w为水密度；(5)将油、水和乳化剂均匀混合，配制成水包油乳状液；(6)向乳状液中加入水泥和石英砂，搅拌均匀，得到水泥浆；(7)待水泥试样处于半凝固态，用钢丝按实验要求的裂缝方向切割水泥试样；(8)等水泥试样固结完成。该制作方法成本低廉、操作简便，可以控制岩心中裂缝分布，实现模型与饱和度同时建立。

Description

发明名称：大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法 技术领域
[0001] 本发明涉及石油勘探幵发室内模拟实验中大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度 的直接制作方法。
背景技术
[0002] 物理模拟是模拟油气藏幵发的一种重要手段。 实践表明， 模型几何尺寸越大， 实验结果越接近矿场实际。 实验岩心分为天然和人造两种。 天然岩心获取较为 困难， 成本也比较高。 所以普遍使用人造岩心进行大模型的物理模拟。 填砂模 型工作压力低， 无法模拟裂缝孔隙型储层。 现有胶结模型胶结剂普遍选择环氧 树脂和磷酸铝， 大多需要高温烧结。 为了更好模拟储层幵发过程， 人造岩心要 保持储层原始油水饱和度。 对裂缝岩心， 普遍采用先造缝再建立饱和度的步骤 ， 由于饱和流体吋流体按裂缝窜流， 造成原始含水饱和度无法建立。 关于人造 大岩心制作裂缝， 主要有两类方法， 一是在岩心成形前插入金属片， 再拔出以 形成裂隙， 但是拔出吋机很难掌握。 二是使用特定材料事先置于模型中， 通过 物理手段使其融化、 溶解、 挥发等， 但会有残留物存在并且工艺较为繁琐。
[0003] 为了更好地模拟储层幵发过程， 需要物理模型与实际储层相似， 即要保持储层 原始油水饱和度。 建立饱和度的方法有烘干法、 离心法和驱替法。 烘干法和离 心法都存在岩心中水分布不均匀的问题。 驱替法主要是对岩心抽空先饱和水后 再用储层流体驱水建立油水饱和度。 由于裂缝岩心中裂缝的存在， 常导致水的 饱和度高于要求值， 无法建立要求的油水饱和度。
技术问题
[0004] 本发明的目的在于提供大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法， 该方法使用材料简单、 成本低廉、 操作简便， 利用该方法可以控制岩心中裂缝 分布， 实现模型与饱和度同吋建立， 制作出的岩心能满足高温高压实验， 可更 好地模拟储层幵发过程。
问题的解决方案 技术解决方案
[0005] 为达到以上技术目的， 本发明提供以下技术方案。
[0006] 大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法， 依次包括以下步骤：
[0007] ( 1) 确定所要制作的裂缝岩心体积¥、 孔隙度 φ、 渗透率 Κ， 含油饱和度 S。、 含水饱和度 S w， 确定岩心含油体积 V。=VxcpxS。， 岩心含水体积 V w=VxcpxS w， 二者之和为岩心孔隙体积；
[0008] (2) 根据地层油水粘度比配制实验条件下的模拟油， 油密度为 p。， 水密度为 p w, 从而确定制作岩心所用油质量 m。=V。xp。；
[0009] (3) 在不考虑含油饱和度的情况下， 通过实验， 根据孔隙度 φ和渗透率 K得到 水灰比 m、 灰砂比 n， 所述水灰比为水和水泥的质量比， 范围为 0.3~0.5， 所述灰 砂比为水泥和石英砂的质量比， 范围为 1: 1~1:3， 从而得到在不考虑含油饱和度 ， 即含水饱和度为 100%的情况下， 所用水、 水泥、 石英砂质量分别为 a、 b、 c;
[0010] (4) 在上述不考虑含油饱和度的情况下， 水充满岩心孔隙， V。和 „都被水填 充， 此吋的用水量为 a， 当建立含油饱和度吋， V w仍被水填充， V。内的流体由 水换成了油， 与建立含油饱和度前相比， 水的体积减少 V。， 制作岩心用水量应 减少 V oxp w , 从而得到制作岩心所用水质量 m W=a-V。xp w;
[0011] (5) 将油、 水和乳化剂均匀混合， 配制成水包油乳状液， 乳化剂用量为油水 质量和的 0.16<¾~0.21<¾， 所述乳化剂为失水山梨醇单油酸酯 （Span-80) 与聚氧 乙烯失水山梨醇单油酸酯 （Tween-80) 按质量比 1 : 10配制的混合物；
[0012] (6) 向步骤 （5) 所述乳状液中加入水泥和石英砂， 搅拌均匀， 得到水泥浆， 所述水泥为硅酸盐水泥， 所述石英砂粒度为 80~120目；
[0013] (7) 在岩心模具内表面涂模拟油， 使模具内表面有一层薄油膜， 将水泥浆浇 注在岩心模具内， 得到水泥试样， 使水泥试样处于封闭状态下， 等待固化。 待 水泥试样处于半凝固态， 具有塑性吋， 取下岩心模具， 用钢丝按实验要求的裂 缝方向切割水泥试样， 钢丝切割过的地方形成所需要的裂缝；
[0014] (8) 保持水泥试样与外界封闭， 等水泥试样固结完成即得到保持原始油水饱 和度的大模型裂缝岩心。
发明的有益效果 有益效果
[0015] 与现有技术相比， 本发明具有以下有益效果：
[0016] ( 1) 本发明提供了在水泥岩心中建立原始饱和度的方法；
[0017] (2) 本发明提供了饱和度与模型一次建立的方法；
[0018] (3) 本发明通过调整水泥、 石英砂、 水、 油的比例， 可以控制岩心的孔渗参 数和岩心的油水饱和度， 在制作岩心的同吋可以控制裂缝的分布， 能较好地模 拟裂缝型碳酸盐岩或砂岩。
本发明的实施方式
[0019] 下面根据实施例， 进一步说明本发明。
[0020] 实施例 1
[0021] 大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法， 包括以下步骤：
[0022] ( 1) 需要制作的岩心尺寸为 30cmx30cmx30cm， 体积 V为 27000 cm 3， 孔隙度 φ 为 15%, 渗透率 Κ为 0.18mD， 含油饱和度 S。为 12.7%， 含水饱和度 S„为87.3<¾， 从而得到岩心含油体积 V。为 514.35cm 3， 岩心含水体积 V w为3535.65cm 3；
[0023] (2) 地层油水粘度比为 10， 根据地层油水粘度比配制实验条件下的模拟油， 油密度 p。为 0.863g/ cm 3， 水密度 p J g/ cm 3 , 从而确定制作岩心用油质量 m。
=V 0xp。，为 443.88g;
[0024] (3) 在不考虑含油饱和度的情况下， 通过实验， 根据孔隙度 φ和渗透率 K得到 7j灰比 m、 灰砂比 n， 水灰比为 0.4， 灰砂比为 1:3， 从而得到在不考虑含油饱和度 ， 即含水饱和度为 100%的情况下， 用水、 水泥、 石英砂质量， 用&、 b、 c表示， 分别为 6615g、 16537.5g、 49612.5g;
[0025] (4) 在上述不考虑含油饱和度的情况下， 水充满岩心孔隙， V。和 „都被水填 充， 此吋的用水量为&。 当建立含油饱和度吋， V w仍被水填充， V。内的流体由 水换成了油， 与建立含油饱和度前相比， 水的体积减少 V。， 制作岩心用水量应 减少 V。xp w， 为 514.35g。 制作岩心所用水的质量m w=a-V。xp w， 为 6100.65g;
[0026] (5) 将油、 水和乳化剂均匀混合， 配制成水包油乳状液。 所述乳化剂为失水 山梨醇单油酸酯 （Span-80) 与聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯 （Tween-80) 按质 量比 1 : 10配制的混合物， 乳化剂用量为油水质量和的 0.2%， 为 13.09g;
[0027] (6) 向步骤 （5) 所述乳状液中加入水泥和石英砂， 搅拌均匀， 得到水泥浆， 所述水泥为硅酸盐水泥， 所述石英砂粒度为 80目；
[0028] (7) 在岩心模具内表面涂模拟油， 使模具内表面有一层薄油膜， 将水泥浆浇 注在岩心模具内， 待水泥试样处于半凝固态， 取下岩心模具， 用钢丝在水泥试 样中部沿水平方向切割水泥试样， 钢丝切割过的地方形成所需要的裂缝；
[0029] (8) 保持水泥试样与外界封闭， 等待水泥试样固结完成。
[0030] 利用本发明制作出来的大模型裂缝岩心具有一定的孔隙度和渗透率， 并能保持 原始油水饱和度， 能较好模拟实际裂缝型碳酸盐岩储层。

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法， 依次包括以下 步骤：
( 1) 确定所要制作的裂缝岩心体积¥、 孔隙度 φ、 渗透率 Κ， 含油饱 和度 S。、 含水饱和度 S w， 确定岩心含油体积 V。=VxcpxS。， 岩心含水 体积 V w=VxcpxS w;
(2) 根据地层油水粘度比配制实验条件下的模拟油， 油密度为 p。， 水密度为 p w， 从而确定制作岩心所用油质量 m o=V oxp o;
(3) 在不考虑含油饱和度的情况下， 根据孔隙度 φ和渗透率 K得到水 灰比 m、 灰砂比 n， 从而得到在不考虑含油饱和度， 即含水饱和度为 1 00%的情况下， 所用水、 水泥、 石英砂质量分别为 a、 b、 c;
(4) 当建立含油饱和度吋， V w仍被水填充， V。内的流体由水换成 了油， 水的体积减少 V。， 制作岩心用水量减少 V。xp w， 从而得到制 作岩心所用水质量 m W=a-V oxp w;
(5) 将油、 水和乳化剂均匀混合， 配制成水包油乳状液， 乳化剂用
Figure imgf000006_0001
(6) 向步骤 （5) 所述乳状液中加入水泥和石英砂， 搅拌均匀， 得到 水泥浆；
(7) 在岩心模具内表面涂模拟油， 使模具内表面有一层薄油膜， 将 水泥浆浇注在岩心模具内， 得到水泥试样， 使水泥试样处于封闭状态 下， 待水泥试样处于半凝固态， 取下岩心模具， 用钢丝按实验要求的 裂缝方向切割水泥试样， 钢丝切割过的地方形成所需要的裂缝；
(8) 保持水泥试样与外界封闭， 等水泥试样固结完成即得到保持原 始油水饱和度的大模型裂缝岩心。
[权利要求 2] 如权利要求 1所述的大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作 方法， 其特征在于， 步骤 （3) 中所述水灰比为水和水泥的质量比， 范围为 0.
3~0.5， 所述灰砂比为水泥和石英砂的质量比， 范围为 1: 1~1： 3。 [权利要求 3] 如权利要求 1所述的大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作 方法， 其特征在于， 步骤 （5) 中所述乳化剂为失水山梨醇单油酸酯 与聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯按质量比 1 : 10配制的混合物。
[权利要求 4] 如权利要求 1所述的大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作 方法， 其特征在于， 步骤 （6) 中所述水泥为硅酸盐水泥， 所述石英 砂粒度为 80~120目。
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