一种油藏动态毛管力曲线的测定方法及设备 |
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| 申请号 | CN201510888294.0 | 申请日 | 2015-12-07 | 公开(公告)号 | CN105372150A | 公开(公告)日 | 2016-03-02 |
| 申请人 | 中国地质大学(北京); | 发明人 | 王硕亮; 赵莹莹; 于春磊; 张媛; 付强; 康志宏; 王雷; 吴文明; 张建军; 何龙; 李亮; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种油藏动态毛管 力 曲线的测定方法及设备，本方法包括：在 岩心 的底端设置入口端，在岩心的顶端设置出口端，在岩心上对称的两个侧面中的第一侧面上设置N个油相压力测试点并在第二侧面上设置N个 水 相压力测试点，通过驱替 泵 将水向岩心驱替，通过CT扫描设备扫描岩心的断面获得含油 饱和度 ，通过油相压力 传感器 和水相 压力传感器 分别对N个油相压力测试点和N个水相压力测试点进行测试，根据测得的N个油相压力和N个水相压力计算得到动态毛管力，更改驱替速度进行多次测试，确定以含油饱和度为横坐标以动态毛管力为纵坐标的对应不同预设驱替速度的多条动态毛管力曲线。本发明可以有效检测油藏的动态毛管力曲线，从而准确获知油藏的特性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种油藏动态毛管力曲线的测定方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种油藏动态毛管力曲线的测定方法及设备技术领域[0001] 本发明涉及油藏数据的采集技术领域，尤其涉及一种油藏动态毛管力曲线的测定方法及设备。 背景技术[0002] 毛管力是毛细管压力的简称，是指毛细管中弯液面两侧两种流体(非湿相流体与湿相流体)的压力差。油气藏开发过程中，储层中的油、水、气是始终流动的，由于流体流动必然会造成动润湿滞后(流体流动速度大于三相周界移动速度引起的润湿角改变)，从而影响流体流动过程中毛管力的数值。渗流力学和油藏数值模拟过程中涉及到的毛管力，应当是与流体流动速度相关的动态毛管力。但是，目前毛管力的测试方法主要是压汞法、离心法和半渗透隔板法，压汞法测试速度快，离心法测试设备和计算方法复杂，半渗透隔板法测试时间长。然而，这三种方法，岩心夹持器都是一端进入高压流体，另一端封闭，测试过程中流体的流动方式与油藏条件下的流体流动方式截然不同，整个测试过程的压力变化体现的是孔喉半径的差异，其实质是“静态毛管力”，并非油藏条件下流体流动的毛管力。测试得到的毛管力仅与湿相饱和度相关，与湿相或者非湿相的流动速度无关。因此，常规毛管力的测试方法无法满足动态毛管力的测量要求。 [0003] 在水动力学领域，动态毛管力的研究成果较多，但都是测试的气水两相在填砂模型中的动态毛管力，Geremy测试得到的气水两相的测试结果中静态毛管力与动态毛管力的存在明显差异，因此可以推断油水动态毛管力与静态毛管力之间也应该存在较大差异。 [0004] 在流体力学研究领域，动态毛管力的研究已经相对成熟，已有众多学者研发了动态毛管力测试装置和测试方法，根据实验测试得到结果，也建立了多种动态毛管力计算模型。但是，流体力学领域动态毛管力测量装置的实验用模型是采用石英砂或土壤，孔隙度渗透率均较高，无法测试油藏或者人工胶结岩心的动态毛管力，因此，目前的动态毛管力测试模型和测试方法不适用于油藏。 发明内容[0005] 针对目前的动态毛管力测试模型和测试方法不适用于油藏岩块的缺点，本发明提供了一种油藏动态毛管力曲线的测定方法及设备。 [0006] 本发明提供了一种油藏动态毛管力曲线的测定方法，包括以下步骤： [0007] 步骤1，从油藏中获取岩块，在岩块上钻孔获取岩心； [0008] 步骤2，在岩心的底端设置入口端，在岩心的顶端设置出口端，在岩心上对称的两个侧面中的第一侧面上设置N个油相压力测试点并在第二侧面上设置N个水相压力测试点，所述两个侧面的测试点基于所述入口端与所述出口端之间中心轴对称设置；N为大于1的正整数； [0009] 步骤3，清洗所述岩心；在所述入口端连接液体容器，在所述出口端连接计量装置；在N个油相压力探头上分别套接隔水半渗透薄膜，通过加持器将此N个油相压力探头相应的固定于所述第一侧面上的N个油相压力测试点上，将此N个油相压力探头连接于油相压力传感器；在N个水相压力探头上套接隔油半渗透薄膜，通过加持器将此N个水相压力探头相应固定于所述第二侧面上的N个水相压力测试点上，将此N个水相压力探头连接于水相压力传感器； [0010] 步骤4，驱替泵通过所述液体容器将水驱入所述岩心至岩心处于饱和水状态，再通过所述液体容器将模拟油驱入所述岩心将岩心从饱和水状态驱替至束缚水状态； [0011] 步骤5，将驱替泵的驱替速度设置为预设驱替速度，驱替泵以所述预设驱替速度将水驱替进岩心，通过所述油相压力传感器检测所述N个油相压力测试点的油相压力，通过所述水相压力传感器检测所述N个水相压力测试点的水相压力，根据测得的N个油相压力和N个水相压力计算得到动态毛管力，通过计算机断层扫描设备扫描岩心断面获得含油饱和度；经过M次检测得到M个动态毛管力和M个含油饱和度；M为大于1的正整数； [0012] 步骤6，判断是否所有预设驱替速度下的测试均已完成，如果是，根据测得的数据确定以含油饱和度为横坐标以动态毛管力为纵坐标的不同预设驱替速度下的多条动态毛管力曲线，流程结束，如果否，更改所述预设驱替速度，转到步骤3。 [0013] 上述方法还可以具有以下特点： [0015] 上述方法还可以具有以下特点： [0016] 第一次执行步骤4时，步骤4还包括：通过计算机断层扫描设备扫描岩心断面获得起点含油饱和度；所述步骤6中所述动态毛管力曲线的横坐标的起点为所述起点含油饱和度。 [0017] 上述方法还可以具有以下特点： [0018] 所述根据测得的N个油相压力和N个水相压力计算得到动态毛管力是指计算N对呈对称关系的水相压力与油相压力的差值，将得到的N个差值的平均值作为所述动态毛管力。 [0019] 上述方法还可以具有以下特点： [0020] 所述岩心为侧面数为偶数的轴对称体。 [0021] 上述方法还可以具有以下特点： [0022] 所述岩心为长方体。 [0023] 上述方法还可以具有以下特点： [0024] 所述N的值为2至8之间的值。 [0025] 上述方法还可以具有以下特点： [0026] 所述N的值为4或6。 [0027] 上述方法还可以具有以下特点： [0028] 所述方法确定岩心处于饱和水状态的方法为：判断在同一时长内通过测量液体容器测量到的驱替入岩心的水的容量和通过计量装置测量到的出口端的出水量相同时，确定岩心处于饱和水状态； [0029] 所述方法确定岩心处于束缚水状态的方法为：判断在同一时长内通过测量液体容器测量到的驱替入岩心的油的容量和通过计量装置测量到的出口端的出油量相同时，确定岩心处于束缚水状态。 [0030] 本发明还提供了一种油藏动态毛管力曲线的测定设备，包括N个油相探头、N个用于覆盖所述油相探头的隔水半渗透薄膜、用于连接所述N个油相探头的油相压力传感器、用于将油相探头固定于岩心的油相检测点的加持器，N个水相探头、N个用于覆盖所述水相探头的隔油半渗透薄膜、用于连接所述N个水相探头的水相压力传感器、用于将水相探头固定于岩心的水相检测点的加持器、驱替泵、与所述驱替泵连接的用于连接岩心入口端的液体容器、用于连接岩心出口端的计量装置、计算机断层扫描设备、与所述水相压力传感器、所述油相压力传感器、驱替泵和计算机断层扫描设备均相连接的数据处理设备； [0031] 所述计算机断层扫描设备，用于扫描岩心断面获得含油饱和度； [0032] 所述驱替泵，用于从所述数据处理设备获取预设驱替速度，根据预设驱替速度将所述液体容器中的液体驱替入岩心； [0033] 所述数据处理设备，用于触发油相压力传感器和水相压力传感器进行检测，将接收其测得的数值，计算得到动态毛管力数据；还用于触发计算机断层扫描设备进行检测，并接收其测得的含油饱和度数据；还用于判断是否所有预设驱替速度下的测试均已完成，如果是，根据从油相压力传感器、水相压力传感器和计算机断层扫描设备获得的数据确定以含油饱和度为横坐标以动态毛管力为纵坐标的不同预设驱替速度下的动态毛管力曲线；否则，更改预设驱替速度，并将更改后的预设驱替速度通知至驱替泵。 [0035] 并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。 [0036] 图1是油藏动态毛管力曲线的测定方法的流程图。 [0037] 图2是油藏动态毛管力曲线的测定设备的结构图。 [0038] 图3是油藏动态毛管力曲线的示意图。 具体实施方式[0039] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。 [0040] 图1是油藏动态毛管力曲线的测定方法的流程图。油藏动态毛管力曲线的测定方法包括以下步骤： [0041] 步骤1，从油藏中获取岩块，在岩块上钻孔获取岩心； [0042] 步骤2，在岩心的底端设置入口端，在岩心的顶端设置出口端，在岩心上对称的两个侧面中的第一侧面上设置N个油相压力测试点并在第二侧面上设置N个水相压力测试点，两个侧面的测试点基于入口端与出口端之间中心轴对称设置；N为大于1的正整数； [0043] 步骤3，清洗岩心；在入口端连接液体容器，在出口端连接计量装置；在N个油相压力探头上分别套接隔水半渗透薄膜，通过加持器将此N个油相压力探头相应的固定于第一侧面上的N个油相压力测试点上，将此N个油相压力探头连接于油相压力传感器；在N个水相压力探头上套接隔油半渗透薄膜，通过加持器将此N个水相压力探头相应固定于第二侧面上的N个水相压力测试点上，将此N个水相压力探头连接于水相压力传感器； [0044] 步骤4，驱替泵通过液体容器将水驱入岩心至岩心处于饱和水状态，再通过液体容器将模拟油驱入岩心将岩心从饱和水状态驱替至束缚水状态； [0045] 步骤5，将驱替泵的驱替速度设置为预设驱替速度，驱替泵以预设驱替速度将水驱替进岩心，通过油相压力传感器检测N个油相压力测试点的油相压力，通过水相压力传感器检测N个水相压力测试点的水相压力，根据测得的N个油相压力和N个水相压力计算得到动态毛管力，通过计算机断层扫描(CT)设备扫描岩心断面获得含油饱和度；经过M次检测得到M个动态毛管力和M个含油饱和度；M为大于1的正整数； [0046] 步骤6，判断是否所有预设驱替速度下的测试均已完成，如果是，根据测得的数据确定以含油饱和度为横坐标以动态毛管力为纵坐标的不同预设驱替速度下的多条动态毛管力曲线，流程结束，如果否，更改预设驱替速度，转到步骤3。 [0047] 下面对本方法进行详细说明： [0048] 本方法中使用的岩心为侧面数为偶数的轴对称体。例如，岩心为长方体。 [0049] N的值可以设为2至8之间的值。较优的，N的值为4或6。 [0050] 关于驱替过程中的含油饱和度的计算，现有技术中通常采用的方法是根据出口端产液量反算岩心中的饱和度变化。这种饱和度测试方法会受到岩心末端效应的影响，本发明中采用CT设备扫描方法，数据精度高并且不会受到末端效应的影响，可以直接检测岩心中的饱和度变化。通过计算机断层扫描设备扫描岩心断面获得含油饱和度的方法具体为：通过CT设备扫描呈对称关系的油相压力测试点和水相压力测试点所在的断面，测试得到含油饱和度。 [0051] 步骤3中所使用的半渗透薄膜的厚度很小，仅约为0.0006cm，对流经流体的阻力很小，可以精确测量水相压力与油相压力。 [0052] 第一次执行步骤4时，步骤4中还包括通过计算机断层扫描设备扫描岩心断面获得起点含油饱和度；从而步骤6中动态毛管力曲线的横坐标的起点为起点含油饱和度。 [0053] 步骤4中确定岩心处于饱和水状态的方法为：判断在同一时长内通过测量液体容器测量到的驱替入岩心的水的容量和通过计量装置测量到的出口端的出水量相同时，确定岩心处于饱和水状态。 [0054] 步骤4中确定岩心处于束缚水状态的方法为：判断在同一时长内通过测量液体容器测量到的驱替入岩心的油的容量和通过计量装置测量到的出口端的出油量相同时，确定岩心处于束缚水状态。 [0055] 步骤5中，根据测得的N个油相压力和N个水相压力计算得到动态毛管力是指计算N对呈对称关系的水相压力与油相压力的差值，将得到的N个差值的平均值作为动态毛管力。 [0056] 图2是油藏动态毛管力曲线的测定设备的结构图。参考图2，本测定设备包括N个油相探头、N个用于覆盖油相探头的隔水半渗透薄膜、用于连接N个油相探头的油相压力传感器、用于将油相探头固定于岩心的油相检测点的加持器，N个水相探头、N个用于覆盖水相探头的隔油半渗透薄膜、用于连接N个水相探头的水相压力传感器、用于将水相探头固定于岩心的水相检测点的加持器、驱替泵、与驱替泵连接的用于连接岩心入口端的液体容器、用于连接岩心出口端的计量装置、计算机断层扫描设备、与水相压力传感器、油相压力传感器、驱替泵和计算机断层扫描设备均相连接的数据处理设备。 [0057] 本设备中岩心为侧面数为偶数的轴对称体。例如，岩心为长方体。N的值可以设为2至8之间的值。较优的，N的值为4或6。 [0058] 计算机断层扫描设备，用于扫描岩心断面获得含油饱和度；具体的，扫描呈对称关系的油相压力测试点和水相压力测试点所在的断面，测试得到含油饱和度。 [0059] 驱替泵，用于从数据处理设备获取预设驱替速度，根据预设驱替速度将液体容器中的液体驱替入岩心。 [0060] 数据处理设备，用于触发油相压力传感器和水相压力传感器进行检测，将接收其测得的数值，计算得到动态毛管力数据；还用于触发计算机断层扫描设备进行检测，并接收其测得的含油饱和度数据；还用于判断是否所有预设驱替速度下的测试均已完成，如果是，根据从油相压力传感器、水相压力传感器和计算机断层扫描设备获得的数据确定以含油饱和度为横坐标以动态毛管力为纵坐标的不同预设驱替速度下的动态毛管力曲线；否则，更改预设驱替速度，并将更改后的预设驱替速度通知至驱替泵。 [0061] 其中，数据处理设备触发油相压力传感器和水相压力传感器进行检测后，获得N个油相压力和N个水相压力，计算N对呈对称关系的水相压力与油相压力的差值，将得到的N个差值的平均值作为动态毛管力。 [0062] 测定设备中各模块的功能与上述方法中执行过程对应，此处不再赘述。 [0063] 通过上述本发明的方法和设备进行多次测试，从实际测试结果获知在相同驱替速度下N对测试点测试得到的动态毛管力曲线非常接近，相差几乎可以忽略，说明此实验装置较为可靠，得到的测试结果可重复性较强。 [0064] 图3是油藏动态毛管力曲线的示意图。图中带有圆点的曲线是驱替速度为0.01毫升/分钟时获得的曲线，图中带有三角形的曲线是驱替速度为0.08毫升/分钟时获得的曲线，图中带有方形的曲线是驱替速度为0.25毫升/分钟时获得的曲线。从不同驱替速度的动态毛管力曲线可以看出，驱替速度对动态毛管力曲线的影响较为敏感，驱替速度越大，动态毛管力曲线数值越大，在束缚水饱和度附近和残余油饱和度附近，不同驱替速度下的动态毛管力差别较小，在两相共渗区的中间段，不同驱替速度下的动态毛管力差别较大。 [0065] 本发明可以有效检测油藏的动态毛管力曲线，从而准确获知油藏的特性。 [0066] 上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。 [0067] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0068] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 |
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