一种判定火驱渗透率和原油黏度开发界限的方法

摘要

本发明提供了一种判定火驱渗透率和原油黏度开发界限的方法，该方法包括：基于燃烧管火驱物模实验系统进行燃烧管火驱物模实验，得到初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，基于岩心热效应监测实验系统进行多次岩心热效应监测实验，得到精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，将初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围以及精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围相关联，得到最终的火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围。本发明提供的判定火驱渗透率和原油黏度开发界限的方法，能够判定得出精确的火驱渗透率和原油黏度开发界限。

说明书

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，特别是涉及一种判定火驱渗透率和原油黏度开发界限的方法。

背景技术

火驱过程中发生在油层多孔介质中复杂的物理化学反应及其性质、反应速率和生成热等都对火驱过程及效果产生重要的影响，同时也对火驱技术要求较高、现场操作难度较大。近年来，学者们已开展大量的燃烧管物理模拟实验，其实验结果能够有效判定稠油是否能在给定的点火温度下点燃，计算火驱过程中的一些基本参数，如燃料消耗、驱油效率、氧气利用率等，以及进行火驱过程中参数敏感性分析。然而目前仍缺少关于较低渗透下稠油油藏的火驱物理模拟实验研究。

虽然国内外已有文献报道了火驱热采的筛选标准，然而所给出的范围多依赖于不同的油藏资料、现场经验以及数值模拟结果，导致范围跨度广，甚至不同文献所给出的结果大相径庭。目前仍缺少严谨系统的实验方法来准确有效地评价关键影响参数(如渗透率和原油黏度)对火驱开发效果的影响。因此，设计一种判定火驱渗透率和原油黏度开发界限的方法是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种判定火驱渗透率和原油黏度开发界限的方法，能够判定得出精确的火驱渗透率和原油黏度开发界限。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种判定火驱渗透率和原油黏度开发界限的方法，应用于一种判断获取渗透率和原油黏度开发界限系统，该系统包括：燃烧管火驱物模实验系统及岩心热效应监测实验系统；

该方法包括如下步骤：

步骤1：基于燃烧管火驱物模实验系统进行燃烧管火驱物模实验，得到初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围；

步骤2：基于岩心热效应监测实验系统进行多次岩心热效应监测实验，得到精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围；

步骤3：将初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围以及精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围相关联，得到最终的火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围。

可选的，步骤1中，基于燃烧管火驱物模实验系统进行燃烧管火驱物模实验，得到初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，具体包括如下步骤：

步骤101：将油、水及砂充分混合，填入燃烧管内，其中，每次均填入少量且等量的混合物，通过压砂装置对混合物进行压实，给予一定的施加压力及压实时间，直至混合物填装至燃烧管密封断面位置处；

步骤102：按照燃烧管火驱物模实验系统安装密封法兰、点火器、温度监测探头及加热器，将硅酸铝填充至燃烧管及压力套中的环形空间，用于降低反应过程中的热损失；

步骤103：检查系统的气密性，检查完毕后，通过皂膜流量计测定燃烧管的氮气渗透率，测定完毕后，对燃烧管实时压力仓封装，封装完毕后点火实验，实验完毕后，注入氮气灭火，完成实验，得到初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围。

可选的，步骤2中，基于岩心热效应监测实验系统进行多次岩心热效应监测实验，得到精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，具体步骤包括：

步骤201：将热电偶从石英反应器的注入端插入，从出口端向注入端注入石英砂，将硅胶颗粒注入石英反应器中，其中，热电偶的头部位于硅胶颗粒段塞的中心处；

步骤202：获取岩心，并对其进行饱和油水处理，通过皂膜流量计测量岩心渗透率，并将测量完成的岩心放入石英反应器中；

步骤203：通过石英砂填充石英反应器中的剩余空间，填充完毕后，将另一个热电偶设置在石英反应器的中心处，用于测试岩心的温度，通过陶瓷加热器对石英反应器进行加热，并在透明石英反应器的注入端注入空气，进行实验，得到精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围。

可选的，从出口端向注入端注入石英砂的填充长度为5cm，硅胶颗粒的填充长度为2.5cm。

可选的，岩心的直径为1.9cm，长度为10cm。

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：本发明提供的判定火驱渗透率和原油黏度开发界限的方法，该方法包括基于燃烧管火驱物模实验系统进行燃烧管火驱物模实验，得到初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，基于岩心热效应监测实验系统进行多次岩心热效应监测实验，得到精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，将初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围以及精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围相关联，得到最终的火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围；通过燃烧管火驱物模实验得到初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，通过岩心热效应监测实验，得到精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，有效关联燃烧管和岩心热效应监测结果，得出最终的火驱渗透率和原油黏度开发界限，对于指导油田注空气开发具有重大意义。

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为本发明实施例判定火驱渗透率和原油黏度开发界限的方法流程示意图；

图2为燃烧管火驱物模实验系统结构示意图；

图3为300mD下A稠油火驱过程中不同热电偶处温度变化曲线；

图4为480mD下A稠油火驱过程中不同热电偶处温度变化曲线；

图5为650mD下A稠油火驱过程中不同热电偶处温度变化曲线；

图6为岩心热效应监测实验系统结构示意图；

图7为300、360、400和480mD下A稠油燃烧过程中样品温度变化曲线；

图8为480mD下B稠油火驱过程中不同热电偶处温度变化曲线；

图9为480mD下C稠油火驱过程中不同热电偶处温度变化曲线；

图10为稠油燃烧过程中样品温度曲线对比。

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。

本发明的目的是提供一种判定火驱渗透率和原油黏度开发界限的方法，能够判定得出精确的火驱渗透率和原油黏度开发界限。

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判定火驱渗透率和原油黏度开发界限的方法，应用于一种判断获取渗透率和原油黏度开发界限系统，该系统包括：燃烧管火驱物模实验系统及岩心热效应监测实验系统，所述燃烧管火驱物模实验系统采用现有技术中的燃烧管火驱物模实验系统，本发明提供的一种实施例具体如图2所示，另外，所述燃烧管火驱物模实验系统还包括压砂装置，也采用现有技术中的常规压砂装置即可，所述岩心热效应监测实验系统采用现有技术中的岩心热效应监测实验系统，其中，本发明提供的一种实施例具体如图6所示；

如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤1：基于燃烧管火驱物模实验系统进行燃烧管火驱物模实验，得到初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围；

步骤2：基于岩心热效应监测实验系统进行多次岩心热效应监测实验，得到精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围；

步骤3：将初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围以及精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围相关联，得到最终的火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围。

步骤1中，基于燃烧管火驱物模实验系统进行燃烧管火驱物模实验，得到初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，具体包括如下步骤：

步骤101：将油、水及砂充分混合，填入燃烧管内，其中，每次均填入少量且等量的混合物，通过压砂装置对混合物进行压实，给予一定的施加压力及压实时间，直至混合物填装至燃烧管密封断面位置处；

步骤102：按照燃烧管火驱物模实验系统安装密封法兰、点火器、温度监测探头及加热器，将硅酸铝填充至燃烧管及压力套中的环形空间，用于降低反应过程中的热损失；

步骤103：检查系统的气密性，检查完毕后，通过皂膜流量计测定燃烧管的氮气渗透率，测定完毕后，对燃烧管实时压力仓封装，封装完毕后点火实验，实验完毕后，注入氮气灭火，完成实验，得到初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围；

其中，由于燃烧管实验耗时、耗材、耗力等特点以及多孔介质渗透率的难预测性，因此无法进行大量的燃烧管实验而得出精确的渗透率和原油黏度开发范围。为解决这一问题，需开展包括更多渗透率和原油黏度的岩心热效应监测实验，进一步细化分渗透率和原油黏度开发界限。

步骤2中，基于岩心热效应监测实验系统进行多次岩心热效应监测实验，得到精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，具体步骤包括：

步骤201：将热电偶从石英反应器的注入端插入，从出口端向注入端注入石英砂，将硅胶颗粒注入石英反应器中，其中，热电偶的头部位于硅胶颗粒段塞的中心处；

步骤202：获取岩心，并对其进行饱和油水处理，通过皂膜流量计测量岩心渗透率，并将测量完成的岩心放入石英反应器中；

步骤203：通过石英砂填充石英反应器中的剩余空间，填充完毕后，将另一个热电偶设置在石英反应器的中心处，用于测试岩心的温度，通过陶瓷加热器对石英反应器进行加热，并在透明石英反应器的注入端注入空气，进行实验，得到精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围。

从出口端向注入端注入石英砂的填充长度为5cm，硅胶颗粒的填充长度为2.5cm。

根据权利要求3所述的判定火驱渗透率和原油黏度开发界限的方法，其特征在于，岩心的直径为1.9cm，长度为10cm。

其中，步骤3所述的具体实施方式如具体实施例中所示，本发明提供了一种实施例为：

1、开展燃烧管火驱物模实验：

S1：将油、水、砂充分混合，然后填入燃烧管内，为实现不同渗透率，按照以下方法进行油、水、砂混合物充填，本实施例给出三套方案，但并不局限于此；

其中，第一套：每次均填入100g混合物，然后采用压砂装置对其进行压实，施加压力均为40MPa，压实时间为20分钟，如此往复，直至砂体装填到燃烧管密封断面位置时，停止装砂；

第二套：每次填入200g混合物，施加压力为40MPa，压实时间为10分钟，如此往复；

第三套：每次填入200g混合物，施加压力为20MPa，压实时间为10分钟，如此往复；

S2：根据岩心热效应监测实验系统对密封法兰、点火器、温度监测探头和加热器进行安装，将硅酸铝填充至燃烧管和压力套中的环形空间，以降低反应过程中的热损失；

S3：检查装置的气密性；

S4：用皂膜流量计测定燃烧管的氮气渗透率，在实施第一至第三套填砂方案后，所得的气测渗透率分别为300、480和650mD；

S5：对燃烧管实施压力仓封装；

S6：进行点火实验，点火器温度设定为400℃，待达到点火温度，立即打开出口端并注入空气(注气速率：3L/min)，观察燃烧热前缘的传播推进情况，实时记录驱替压差和产出气组成数据；

S7：注入氮气灭火，结束实验。

其中，图3-图5分别为300、480和650mD下A稠油火驱过程中不同热电偶处温度变化曲线，由该温度曲线可知，在300mD下，A稠油通过一次点火难以实现燃烧前缘持续稳定地向前传递；在480mD下，燃烧前缘能够稳定持续向前传递；在650mD下，燃烧前缘能够稳定持续向前传递，且燃烧峰值温度比480mD下更高。因此，A稠油的渗透率开发下限范围为300-480mD，该渗透率开发下限范围显然过于广泛，但由于燃烧管实验耗时、耗材、耗力等特点以及难以获得精确的渗透率，因此无法开展大量的燃烧管实验而得出精确的渗透率开发范围。为解决这一问题，需开展岩心热效应监测实验，进一步细化分渗透率开发界限。

2、开展岩心热效应监测实验

K1：将热电偶从石英反应器的注入端插入，从出口端往注入端装入石英砂(填充长度为5cm)，随后将2.5cm填充长度的硅胶颗粒装入反应器中，其中，热电偶头部需位于硅胶颗粒段塞的中心处；

K2：将饱和好油水样且已经过精确打孔的岩心(直径：1.9cm，长度：10cm)放入至石英反应器中。注：在放入至石英反应器前，采用皂膜流量计测量岩心渗透率，最后筛选出与上述燃烧管实验相对应的300、360、400和480mD的岩心；

K3：将2.5cm填充长度的硅胶颗粒装入反应器中；

K4：用石英砂填充反应器的剩余空间；

K5：填充完毕后，将另一个热电偶放置于反应样品中心处，以测试反应样品处的温度；

K6：采用陶瓷加热器对透明石英反应器加热，并在透明石英反应器的注入端注入空气；

其中，空气流速：0.25L/min，加热程序设置：以10℃/min从常温加热至50℃，恒温10分钟，然后以10℃/min加热至700℃，注入空气与加热同时开始，实时监测反应过程中产出气体组成变化情况；

根据图3、图4及图7，岩心热效应监测实验中300和480mD的燃烧放热差异与300和480mD下燃烧管实验结果有较高的吻合性，于是在燃烧管实验结果的基础上，可选择渗透率在300～480mD范围内的岩心开展热效应监测实验，本实施例选择360和400mD的岩心，但实际并不局限于此；

如图7所示，当渗透率从300mD升至360mD时，氧化诱导期明显缩短，但样品峰值温度仅升高5℃，燃烧放热依然微弱，当渗透率大于360mD后，氧化诱导期不再有明显变化，但燃烧放热随着渗透率增加而明显增强，400mD下燃烧过程中样品峰值温度为567℃，比300mD高70℃，比480mD仅低29℃。基于上述结果，分析得出400和480mD下火驱具有相近的燃烧放热，能够建立较稳定的燃烧前缘，综合燃烧管和岩心热效应监测实验结果，可得A稠油的渗透率开发下限范围为360～400mD；

同理，开展不同黏度原油的燃烧管和岩心热效应监测实验，判定火驱的原油黏度开发界限，图8和图9分别为480mD下B和C稠油火驱过程中不同热电偶处温度变化曲线，50℃下A、B、C和D稠油黏度分别为444、7431、20519和9124mPa·s，结果表明：A和B稠油均能够建立燃烧前缘并且燃烧前缘能够稳定传递，而C稠油不能，在480mD下，稠油(50℃时黏度介于444～7431mPa·s)有望成功开展火驱，在上述结果的基础上，进一步开展不同黏度原油的岩心热效应监测实验，如图10所示，A和B稠油的样品峰值温度比C和D稠油高约100℃，该结果表明C和D在480mD燃烧放热较低。正是由于在480mD下燃烧放热偏低，所以C稠油火驱时燃烧前缘无法稳定向前传播，如图9所示；

综合燃烧管和岩心热效应监测实验结果得出480mD下火驱的原油黏度开发上限范围为7431～9124mPa·s(50℃时)，也可进一步选取50℃黏度介于7431和9124mPa·s的稠油，开展岩心热效应监测实验，从而得到更为精确的火驱原油黏度开发界限。

本发明提供的判定火驱渗透率和原油黏度开发界限的方法，该方法包括基于燃烧管火驱物模实验系统进行燃烧管火驱物模实验，得到初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，基于岩心热效应监测实验系统进行多次岩心热效应监测实验，得到精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，将初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围以及精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围相关联，得到最终的火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围；通过燃烧管火驱物模实验得到初步火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，通过岩心热效应监测实验，得到精确火驱渗透率及原油黏度的开发界限范围，有效关联燃烧管和岩心热效应监测结果，得出最终的火驱渗透率和原油黏度开发界限，对于指导油田注空气开发具有重大意义。

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。