低滲透巖心快速飽和油實(shí)驗(yàn)方法研究

周強(qiáng)，唐海，呂棟梁，郭豐

（西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院，四川成都610500）

低滲透巖心快速飽和油實(shí)驗(yàn)方法研究

周強(qiáng)，唐海，呂棟梁，郭豐

（西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院，四川成都610500）

該文自行設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)裝置，用于低滲透巖心快速飽和油實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方法是用CO2氣體驅(qū)盡巖心中的空氣，再用模擬油驅(qū)替CO2，利用CO2易溶于油，容易形成混相驅(qū)替的原理，油會(huì)占據(jù)孔隙空間，從而實(shí)現(xiàn)低滲透巖心快速飽和油。另外，同時(shí)還進(jìn)行了抽空飽和巖心實(shí)驗(yàn)和直接用模擬油驅(qū)實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，以氣測(cè)巖心孔隙體積為基準(zhǔn)來(lái)對(duì)比分析巖心飽和油的程度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：抽空飽和程度最高，但需要時(shí)間較長(zhǎng)；直接用模擬油驅(qū)的飽和程度最差；“CO2+模擬油”混相驅(qū)飽和油需要的時(shí)間短，且飽和程度相對(duì)較高。

低滲透巖心；CO2驅(qū)；混相驅(qū)；飽和油

近年來(lái)，低滲透油藏的地質(zhì)儲(chǔ)量在探明的地質(zhì)儲(chǔ)量中所占的比重越來(lái)越大，對(duì)低滲透油藏的開發(fā)也顯得格外重要［1］。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)低滲透巖心的研究離不開孔隙度的測(cè)試和對(duì)巖心進(jìn)行油水飽和，而低滲透巖心抽空飽和的時(shí)間需要較長(zhǎng)，一般在4 d～7 d，大大影響實(shí)驗(yàn)研究的進(jìn)度，因此快速飽和巖心，對(duì)低滲透巖心實(shí)驗(yàn)的研究顯得特別重要［2］。該文通過抽空飽和模擬油、模擬油驅(qū)和“CO2+模擬油”混相驅(qū)三種方法來(lái)對(duì)巖心進(jìn)行飽和油，并以巖心的氣測(cè)孔隙度為標(biāo)準(zhǔn)，分析巖心飽和油的程度。結(jié)果表明：抽空飽和油的飽和程度最高，但需要的時(shí)間較長(zhǎng)；模擬油驅(qū)需要的時(shí)間短，但飽和程度較低；“CO2+模擬油”混相驅(qū)飽和程度相對(duì)較高，且需要的時(shí)間短。因此，“CO2+模擬油”混相驅(qū)飽和巖心的方法是一種較好的方法，且大大縮短了低滲透巖心的飽和時(shí)間。

1　實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

由于煤油極易揮發(fā)，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果，因此該次實(shí)驗(yàn)采用自配的模擬油（密度0.825 g/cm3，黏度2.89 mPa·s）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該次實(shí)驗(yàn)選取滲透率大小各異的15塊巖心，用氣測(cè)法測(cè)試巖心的孔隙度，用液測(cè)法測(cè)巖心的滲透率，并將巖心均等地分成3組，分別用來(lái)做抽空飽和模擬油、模擬油驅(qū)和“CO2+模擬油”混相驅(qū)實(shí)驗(yàn)，其中主要研究“CO2+模擬油”混相驅(qū)實(shí)驗(yàn)，另外兩種實(shí)驗(yàn)用來(lái)對(duì)比分析。巖心的分組和基本參數(shù)（見表1）。

2　實(shí)驗(yàn)原理

將烘干的巖心放入巖心夾持器，用CO2驅(qū)替巖心中的空氣，大概驅(qū)替100倍孔隙體積后，關(guān)閉出口閥和CO2氣瓶的閥門，此時(shí)巖心中的空氣被CO2驅(qū)出，CO2占據(jù)了孔隙空間。打開泵驅(qū)模擬油的進(jìn)口開關(guān)，用模擬油驅(qū)CO2，由于CO2易溶于油，巖心中的CO2部分或者全部溶于模擬油中［3-7］。為了避免空氣進(jìn)入巖心夾持器，用模擬油驅(qū)CO2時(shí)，出口閥要處于關(guān)閉狀態(tài)，使巖心夾持器中保持較高的壓力，利于液體分子進(jìn)入巖心中的微孔隙。待出口壓力達(dá)到幾個(gè)兆帕?xí)r，緩慢打開出口閥，釋放一部分油，待壓力快要降低到零時(shí)，關(guān)閉出口閥，繼續(xù)使巖心夾持器中處于較高壓力狀態(tài)。重復(fù)此操作，當(dāng)驅(qū)替5～10倍孔隙體積后，巖心中的CO2全部溶于模擬油中，并隨模擬油的排出而排出，此時(shí)巖心中的CO2已驅(qū)替干凈，模擬油占據(jù)了巖心的孔隙空間。

表1　巖心基本參數(shù)數(shù)據(jù)Table1 Basic parameter data of cores

3　實(shí)驗(yàn)流程和操作步驟

該次實(shí)驗(yàn)需要設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)流程和裝置［8-12］，確保管線和裝置暢通且不漏氣，具體的實(shí)驗(yàn)流程（見圖1）。

該次實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：

（1）測(cè)巖心的尺寸、氣測(cè)孔隙度和液測(cè)滲透率；（2）將巖心烘干并稱干重；（3）將巖心放入巖心夾持器，用CO2驅(qū)巖心中的空氣；（4）待CO2驅(qū)替100倍孔隙體積時(shí)，關(guān)閉出口閥和CO2氣瓶閥，用模擬油驅(qū)CO2；（5）待出口閥壓力達(dá)到幾個(gè)兆帕?xí)r，緩慢打開出口閥，釋放一部分油，待壓力降至接近零時(shí)，關(guān)閉出口閥，繼續(xù)憋壓；（6）重復(fù)操作（5），直到驅(qū)替5～10倍孔隙體積時(shí)，停止驅(qū)替；（7）取出巖心并稱重，計(jì)算飽和程度。

圖1　實(shí)驗(yàn)流程Fig.1 Flow diagram of the experiment

4　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

該次實(shí)驗(yàn)主要考察“CO2+模擬油”混相驅(qū)巖心飽和油實(shí)驗(yàn)，并以抽空飽和和模擬油驅(qū)飽和油兩種實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析，巖心飽和油的程度為巖心中飽和油的體積和氣測(cè)孔隙體積的百分比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表2）。從表2可以看出：抽空飽和的飽和程度最高，但需要的時(shí)間較長(zhǎng)，需5 d；模擬油驅(qū)僅需10 min～30 min，但飽和程度較低，尤其是低滲透的巖心；“CO2+模擬油”混相驅(qū)飽和時(shí)間較短，需要0.5 h～1.5 h，且飽和程度相對(duì)較高。

表2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table2 The result of the experiment

由結(jié)果可知，巖心的滲透率越高，巖心的飽和程度相對(duì)也越高，其中特低滲巖心的飽和程度較差（見圖2）。其主要原因是：特低滲巖心的孔喉特別小，配位數(shù)低，孔隙連通性較差，分子吸附作用力較強(qiáng)，流體分子在毛管力作用下難以進(jìn)入微孔隙，氣體分子仍然占據(jù)著這部分孔隙空間，使得特低滲巖心的飽和程度不高。當(dāng)然，滲透率較高的巖心中也存在微孔隙，所以飽和程度不能達(dá)到100%；滲透率越低的巖心中微孔隙越多，因而滲透率越低的巖心飽和程度也越低。

圖2　巖心滲透率與飽和程度的關(guān)系Fig.2 The relations of core permeability and saturation degree

5　結(jié)論

通過該次實(shí)驗(yàn)，可以得出以下結(jié)論：

（1）氣測(cè)孔隙度較液測(cè)孔隙度大，其原因是巖心中存在微孔隙，液體分子難以進(jìn)入，滲透率越低的巖心微孔隙越多。

（2）三種飽和方式都可以看出，隨著巖心滲透率的增加，飽和程度增大，但飽和程度達(dá)不到100%。

（3）對(duì)于滲透率低1 mD的特低滲巖心，飽和程度不高，其原因是巖心孔隙和微裂縫直徑很小，分子吸附作用力強(qiáng)，液體分子難易進(jìn)入。

（4）對(duì)于滲透率為1 mD～50 mD的低滲巖心，當(dāng)飽和巖心數(shù)量不多時(shí)，用“CO2+模擬油”混相驅(qū)飽和巖心參考文獻(xiàn)：

的方法較好，既能大大縮短巖心飽和的時(shí)間，飽和程度又相對(duì)較高。

［1］邵創(chuàng)國(guó)，高永利，林光榮，等.特低滲透儲(chǔ)層提高水驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)研究［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，19（3）：23-28.

［2］王道成，趙立強(qiáng)，劉平禮，等.低滲透非均質(zhì)油藏徑向滲流特征研究［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29（5）：72-75.

［3］鄭強(qiáng)，程林松，黃世軍，等.低滲透油藏CO2驅(qū)最小混相壓力預(yù)測(cè)研究［J］.特種油氣藏，2010，17（5）：67-69.

［4］劉玉章，陳興隆.低滲油藏CO2驅(qū)油混相條件的探討［J］.石油勘探與開發(fā)，2010，37（5）：466-470.

［5］郝永卯，薄啟煒，陳月明.CO2驅(qū)油實(shí)驗(yàn)研究［J］.石油勘探與開發(fā)，2005，32（2）：110-112.

［6］仵元兵，胡丹丹，常毓文，等.CO2驅(qū)提高低滲透油藏采收率的應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.新疆石油天然氣，2010，6（1）：36-39.

［7］高樹生，薛蕙，胡志明，等.高溫高壓CO2驅(qū)油微觀機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究［J］.特種油氣藏，2010，17（2）：92-94.

［8］楊默函，張祖波.儲(chǔ)層條件下砂巖巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)方法研究［J］.北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，42（6）：729-734.

［9］王自明，宋文杰，劉建儀，等.輪南古潛山碳酸鹽巖油藏長(zhǎng)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)成果［J］.新疆石油地質(zhì)，2006，27（1）：68-70.

［10］劉易非，何秋軒，張旭輝.微生物驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)研究［J］.油氣采收率技術(shù)，1996，3（4）：30-34.

［11］張宏方，王德民，岳湘安，等.利用聚合物溶液提高驅(qū)油效率的實(shí)驗(yàn)研究［J］.石油學(xué)報(bào)，2004，25（2）：55-58.

［12］彭彩珍，孟立新，郭平，等.三維物理模型驅(qū)油實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置研制與應(yīng)用［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，35（5）：570-573.

The experiment research of low permeability cores fast saturated oil

ZHOU Qiang，TANG Hai，LV Dongliang，GUO Feng
（Southwest Petroleum University Oil and Gas Engineering Institute，Chengdu Sichuan 610500，China）

This paper had designed a set of experimental apparatus for the experiment of low permeability cores quickly saturated oil.Experimental method was to use CO2to displace the air in the core，and to use simulation oil to displace CO2in the core，using the principle of CO2easily dissolving in oil，it was easy to form a miscible displacement and oil would occupy the pore space，so it could realize that low permeability cores were saturated oil quickly. In addition，at the same time we also had done core experiment saturated oil by exhausting air and done core displacement experiment directly with the simulated oil，the experimental results were analyzed compared with above，and we had analyzed the extent of core saturated oil based on gas surveying core pore volume.The results found that core experiment saturat－e

l by exhausting air had the highest degree of saturation，but needed a long time，the degree of saturation of simulation oil flooding was the worst，"CO2+simulated oil miscible flooding"need shorter time，and the degree of saturation was relatively high.

low permeability core；CO2flooding；miscible flooding；saturated oil

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.03.024

TE357.45

A

1673-5285（2015）03-0095-04

2015－01-23

中海油天津分公司項(xiàng)目“渤中25-1及渤中34-2/4低滲油藏滲流機(jī)理及驅(qū)油效率研究”，項(xiàng)目編號(hào)：KF13TSB092。

周強(qiáng)，男（1986-），西南石油大學(xué)在讀碩士研究生，主要從事油藏工程、滲流力學(xué)和數(shù)值模擬方面的研究工作，郵箱：492179867@qq.com。