一种通过气水交替驱油提高采收率的实验方法及实验装置

摘要

本发明公开一种通过气水交替驱油提高采收率的实验方法及实验装置，所述实验装置包括三轴应力岩心夹持器、地层环境模拟系统、流体采集计量系统、流体注入系统、抽真空系统和微量气体控制模拟系统。本发明通过在岩样中注入地层水驱替岩样中的原油，并通过往岩样注入微量的气体，再通过往岩样中注入地层水以驱替岩样中的原油，通过多次注入微量的气体，反复的通过地层水驱替岩样中的原油以提高岩样中原油的采收率，并记录注入地层水的驱替压力、气体的注入量对岩样中原油的采收率的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，尤其涉及一种通过气水交替驱油提高采 收率的实验方法及实验装置。

背景技术

目前，中外致密油藏的开发方式多采用水平井多段体积压裂，主要表现为 初期产量高、递减快、最终采收率低的特点；少部分特低渗透和致密油藏采用 注水开发方式，主要表现为含水率上升快、残余油饱和度高的特点。致密油藏 弹性采收率小于10％，需采用适合的提高采收率技术进行油藏的后期开发。应 用于致密油藏的注驱方式主要包括常规水驱、活性水驱、泡沫驱、CO2混相和 非混相驱、凝胶驱等，其目的是抑制含水、提高微观波及效率，最终提高采收 率。

常规油藏中使用气水交替驱替方法，是利用气水重力差在储层中不断形 成剪刀式的驱替段塞，提高宏观波及效率；而致密油藏储层普遍存在重力分异 不明显的特点，并不具备常规油藏使用气水交替的条件和需要，但是由于致密 油藏本身的孔喉特点，气水两相流能够在储层不断形成毛管力段塞堵塞大孔 道，形成贾敏效应，提高微观波及系数。

目前，还没有一种实验通过注入微量气体，并从注入强度、注入周期和 注入次数三个方面进行优化，测得采收率的变化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种通 过气水交替驱油提高采收率的实验方法及实验装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是一种通过气水交替驱油提高采 收率的实验方法及实验装置。

一种通过气水交替驱油提高采收率的实验方法，其特征在于，包括步骤：

S1，将岩样放置于三轴应力岩心夹持器中，并加热所述岩样至预设温度， 使所述岩样保持恒温，对三轴应力岩心夹持器中围压腔、轴压腔交替加压至预 设压力；

S2，抽去岩样中具有的空气使得岩样的孔隙处于真空状态；往岩样中注满 地层水，通过测量注入岩样中地层水的体积得出岩样的孔隙的体积；

S3，以恒定的第一驱替压力往岩样中注入原油并排出地层水，记录所述地 层水从岩样中排出的体积；并使所述原油在所述岩样中恒温保持预设时间；

S4，以恒定的第二驱替压力往岩样中注入地层水并排出原油，当岩样排出 的液体含水率到达预设值时，停止往岩样中注地层水；

S5，往岩样中注入预设体积的气体；往岩样中注入地层水驱替处于岩样中 的液体和气体；当往岩样注入的地层水的体积等于岩样中的孔隙的体积时，停 止往岩样中注水；

S6，重复步骤S5一至三次。

优选地，步骤S2中，对岩样抽真空10-15小时以保证岩样的孔隙处于真 空状态。

优选地，步骤S2中，通过持续往岩样中注入地层水1-2小时使得所述岩 样中的孔隙饱和。

优选地，步骤S4中，利用地层水驱替岩样中的原油时，三轴应力岩心夹 持器中的围压腔、轴压腔的压力交替增至4-8MPa，并让围压腔、轴压腔保持 预设压差。

优选地，步骤S4至S5中，通过地层水、气体驱替岩样中的原油时，原 油和水分离，并记录从岩样排出的原油的体积，计算出从岩样中原油的采收率。

一种通过气水交替驱油提高采收率的实验装置，其特征在于，包括：

三轴应力岩心夹持器，用于放置岩样；

地层环境模拟系统，用于控制三轴应力岩心夹持器的环境以模拟岩样处于 地层环境中；

流体采集计量系统，具有油水分离计量容器，所述油水分离计量容器用于 原油和底层水分离，并分别量出处于分离计量容器中的原油和底层水的体积；

流体注入系统，用于往岩样中注入地层水和原油；

抽真空系统，用于取去岩样中的气体，使得岩样的孔隙处于真空状态；

微量气体控制模拟系统，用于控制地层水、气体、原油注入岩样中，记录 所述地层水、气体、原油的注入岩样的体积，控制地层水、气体、原油的注入 压力，并计算岩样中原油的采收率。

优选地，所述三轴应力岩心夹持器包括夹持器筒体、橡胶套、前端堵头、 后端堵头和后端密封帽；所述橡胶套设置于所述夹持器筒体中，所述夹持器筒 体和橡胶套之间具有围压腔，所述前端堵头封堵橡胶套的前端，所述后端堵头 可滑动插装于橡胶套的后端；所述密封帽与所述后端堵头相连，所述密封帽与 所述后端堵头之间具有轴压腔，所述橡胶套具有放置岩样的放置腔。

优选地，所述底层环境模拟系统包括调节三轴应力岩心夹持器的围压腔的 压力的围压加载泵、调节三轴应力岩心夹持器中轴压腔中压力的轴压加载泵和 用于加热岩样的恒温箱，所述三轴应力岩心夹持器设置于所述恒温箱中。

优选地，所述流体注入系统包括双缸驱替泵、水罐和油罐；通过双缸驱替 泵可提供动力将水罐中的地层水、油罐中的原油注入岩样中；

抽真空系统包括真空泵、真空干燥罐和精密压力表。

优选地，所述微量气体控制模拟系统包括气瓶、气体缓冲容器、调压阀、 两个或以上压力传感器、光电微流量计和计算机；所述光电微流量计包括卡尺、 毛管、移动装置、距离显示装置和时间记录装置。

本发明通过在岩样中注入地层水驱替岩样中的原油，并通过往岩样注入微 量的气体，再通过往岩样中注入地层水以驱替岩样中的原油，通过多次注入微 量的气体，反复的通过地层水驱替岩样中的原油以提高岩样中原油的采收率， 并记录注入地层水的驱替压力、气体的注入量对岩样中原油采收率的影响。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为一种通过气水交替驱油提高采收率的实验装置的结构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的 描述，但本发明并不限于这些实施例。

请参照图1-图2，本发明一种通过气水交替驱油提高采收率的实验方法及 实验装置。

一种通过气水交替驱油以提高采收率的实验方法，其特征在于，包括步骤：

S1，将岩样放置于三轴应力岩心夹持器6中，并加热所述岩样至预设温度， 使所述岩样保持恒温，对三轴应力岩心夹持器6中围压腔、轴压腔交替加压至 预设压力；具体的说，将岩样放置于所述三轴应力岩心夹持器6中，在本次实 施例中，所述三轴应力岩心夹持器6处于恒温箱中，通过恒温箱加热使得岩样 的温度在50-80℃；通过地层环境模拟系统对围压腔、轴压腔交替加压，并使 得围压腔、轴压腔的围压、轴压达到3MPa，其中，围压、轴压相等。

S2，抽去岩样中具有的空气使得岩样的孔隙处于真空状态；往岩样中注满 地层水，通过测量注入岩样中地层水的体积得出岩样的孔隙的体积；具体的说， 打开真空泵12，在负压状态下对岩样抽真空10-15h，使得岩样的孔隙处于真 空状态；在本次实施例中，在往岩样中注底层水之前，因真空泵12与所述三 轴应力岩心夹持器6通过管道连接，往待地层水经过的管道中注地层水排出管 道中的空气；再依靠岩样的孔隙处于真空负压状态对吸取具有精密刻度的试管 中的地层水；记录被吸取的地层水的体积，即为岩样的空隙的体积；依靠岩样 真空负压吸地层水1-2h，使得岩样的孔隙中灌满水处于饱和状态。也可通过其 他方法，在步骤S1之前便测量出岩样孔隙的体积。

S3，以恒定的第一驱替压力往岩样中注入原油并排出地层水，记录所述地 层水从岩样中排出的体积；并使所述原油在所述岩样中恒温保持预设时间；具 体的说，以2MPa的压力持续往岩样中注入原油，并持续注入原油1-2h，将岩 样中的地层水驱替干净，岩样中的地层水从所述三轴应力岩心夹持器6的出口 端排出，通过油水分离计量容器10量从岩样中排出的地层水的体积；可与步 骤S2中的注入岩样中的地层水的体积作对比。在往岩样中注油之前，排出待 原油经过的管道中的空气，以免空气进入岩样中。其中，在本次实施例中，恒 温箱使所述原油在所述岩样中恒温保持24-48h，使其老化。

S4，以恒定的第二驱替压力往岩样中注入地层水并排出原油，当岩样排出 的液体含水率到达预设值时，停止往岩样中注地层水；具体的说，通过双缸驱 替泵17提供动力将地层注入沿样中，以驱替岩样中原油，在本次实施例中， 第二驱替压力为1-5MPa。所述液体为原油和底层水混合物，通过油水分离计 量容器10分离并测量从岩样排出的液体中的原油的体积。

S5，往岩样中注入预设体积的气体；再往岩样中注入地层水驱替处于岩样 中的液体和气体；当往岩样注入的地层水的体积等于岩样中的孔隙的体积时， 停止往岩样中注水；

在步骤S5的过程中，在本次实施例中，关闭六通阀1上连接夹持器的开 关，关闭水罐4上的二通开关，打开气瓶16使气体进入气体缓冲容器14罐， 通过调节调压阀15，使得六通阀1连接气体缓冲容器14罐的管线上的压力完 全与封闭管线中的压力相等，缓慢打开六通阀1与光电微流量计5相连的开关， 慢慢放出0.1-0.5mlL的地层水，0.1-0.5mlL的地层水进入光电微流量计5中并 通过光电微流量计5其体积，缓冲容器罐中的气体占据这些地层水的空间，在 忽略掉液体与气体的体积压缩性的基础上，相当于封闭管线中注入了 0.1-0.5mlL的气体；所述封闭管道为水罐4与所述水罐4之间的管道。

关闭六通阀1上与光电微流量计5相连的开关，打开水罐4上的二通开关 和六通阀1上连接夹持器的开关，以恒定驱替压力为1-5MPa继续水驱，当注 入水0.2PV(孔隙体积)后，停止往岩样中注水。

S6，重复步骤S5一至三次，在本次实施例中，再按步骤S5往岩样中注 入相同体积的气体，再继续水驱0.2PV(孔隙体积)，再按步骤(5)注入相同 体积的气体，继续水驱至出口端不出油为止，计算采收率。

步骤S2中，对岩样抽真空10-15小时以保证岩样的孔隙处于真空状态。

步骤S2中，通过持续往岩样中注入地层水1-2小时使得所述岩样中的孔 隙饱和。

步骤S4中，利用地层水驱替岩样中的原油时，三轴应力岩心夹持器6中 的围压腔、轴压腔的压力交替增至4-8MPa，并让围压腔、轴压腔保持预设压 差，在本次实施例中，所述预设压差为3MPa。

步骤S4至S5中，通过地层水、气体驱替岩样中的原油时，原油和水分 离，并记录从岩样排出的原油的体积，计算出从岩样中原油的采收率。

一种通过气水交替驱油提高采收率的实验装置，其特征在于，包括：

三轴应力岩心夹持器6，用于放置岩样；

地层环境模拟系统，用于控制三轴应力岩心夹持器6的环境以模拟岩样处 于地层环境中；

流体采集计量系统，具有油水分离计量容器10，所述油水分离计量容器 10用于原油和底层水分离，并分别量出处于分离计量容器中的原油和底层水 的体积；

流体注入系统，用于往岩样中注入地层水和原油；

抽真空系统，用于取去岩样中的气体，使得岩样的孔隙处于真空状态；

微量气体控制模拟系统，用于控制地层水、气体、原油注入岩样中，记录 所述地层水、气体、原油的注入岩样的体积，控制地层水、气体、原油的注入 压力，并计算岩样中原油的采收率。

所述三轴应力岩心夹持器6包括夹持器筒体、橡胶套、前端堵头、后端堵 头和后端密封帽；所述橡胶套设置于所述夹持器筒体中，所述夹持器筒体和橡 胶套之间具有围压腔，所述前端堵头封堵橡胶套的前端，所述后端堵头可滑动 插装于橡胶套的后端；所述密封帽与所述后端堵头相连，所述密封帽与所述后 端堵头之间具有轴压腔，所述橡胶套具有放置岩样的放置腔。

所述底层环境模拟系统包括调节三轴应力岩心夹持器6的围压腔压力的 围压加载泵11、调节三轴应力岩心夹持器6中轴压腔中压力的轴压加载泵7 和用于加热岩样的恒温箱，所述三轴应力岩心夹持器6设置于所述恒温箱中。

所述流体注入系统包括双缸驱替泵17、水罐4和油罐3；通过双缸驱替泵 17可提供动力将水罐4中的地层水、油罐3中的原油注入岩样中；

抽真空系统包括真空泵12、真空干燥罐13和精密压力表8；真空泵12 用于抽去岩样中孔隙中空气。

所述微量气体控制模拟系统包括气瓶16、气体缓冲容器14、调压阀15、 两个或以上压力传感器2、光电微流量计5和计算机9；所述光电微流量计5 包括卡尺、毛管、移动装置、距离显示装置和时间记录装置。气瓶16用于储 存气体，气体缓冲容器14用于缓冲从气瓶16放出的气体，所述光电微流量计 5可测量注入光电微流量计5的地层水的体积，多个压力传感器2用于检测真 空泵12的驱替压力，管道中的压力，三轴应力岩心夹持器6的围压、轴压， 计算机9用于压力传感器2传来的压力、并可录入气体的注入量、孔隙的体积、 驱替出来的原油的体积、岩样的渗透率等等并计算原油的采收率。

通过所述实验装置，实现微量气水交替驱油的测试，如下表：

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属 技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或 采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所 定义的范围。