一种模拟矿场试验分质分注的实验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气田开发领域中模拟矿场试验方法，尤其是涉及到一种模拟矿场试 验分质分注的实验方法。
【背景技术】
[0002] 分质分注技术是在多层非均质油藏开发过程中针对储层的非均质性针对性的单 层注入匹配的化学剂，通过精细化分层系，针对不同储层筛选化学剂，进行分层分质注入分 质分注技术已经在实际矿场试验中得到实践并中取得了较好的效果，试验证明分层分质注 入技术能够减少对储层的伤害的同时更有效的挖掘化学剂的潜力，驱油效果明显好于笼统 注入。鉴于化学剂的分子回旋半径远远大于普通清水或污水，储层渗透率下降情况在所难 免，实际储层在开发过程中常常伴有压裂措施，以提高非均质储层的波及体积，从而提高采 收率。且矿场往往在分层注入过程中对中、低渗层实施定向压裂等措施，压裂措施与分层注 入是连续进行的。
[0003] 针对层内非均质储层分质分注技术的实验模拟目前尚处于起步阶段，存在以下缺 陷：
[0004] (1)目前多采用的分层浇铸岩心进行模拟，鉴于浇铸岩心的承压能力有限，一般不 会超过几兆帕，而实际储层的压力在十几兆帕甚至几十兆帕，仅仅通过相似准则的相似比 例解决不了模拟的代表性问题。
[0005] (2)目前已有的室内模拟实验还不能实现在实验过程中的定向压裂，从而无法保 证实验方案的连续性，如现有技术CN103556993A"低渗透油田平面五点法井网二氧化碳驱 仿真实验模拟方法"公布的模拟实验中，首先需要对待测岩心进行化学剂驱替实验，终止实 验将岩心取出，压裂后，再对压裂岩心进行化学剂驱替实验，以考虑压裂对岩心采收率的影 响，这种模拟矿场试验的方法，不能保证岩心压裂前后实验条件的一致性，对整体实验产生 误差，不能真实反映矿场试验，无法为现场实践给予提供指导与帮助。
[0006] (3)另外，由于室内岩心尺寸小，受到目前实验手段与实验设备的限制，室内实验 解决不了在室内小尺寸岩心上实现岩心定向压裂的问题，限制了开展分层分质分注技术的 实验研究。
【发明内容】
[0007] 针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种模拟矿场分质分注的实验方 法。采用该实验方法，能够在室内驱替实验中实现对层内非均质条件下岩心模型的分层分 质注采，能够在注化学剂的过程中实现岩心的定向压裂，通过控制压裂程度，压裂角度，模 拟实际开采情况下对各渗透层的有效控制，包括分层注入量的计量、分层压力监测、分层采 出液的收集与计量、任意渗透层的打开、关闭或者改变注入参数。
[0008] 本发明采用的技术方案如下：
[0009] -种模拟矿场分质分注的实验方法，其步骤如下：
[0010] (1)制备具有多层岩心渗透结构的裸露岩心模型；
[0011] ⑵岩心夹持器的组装；
[0012] 将制作的裸露岩心模型放入耐压密封胶套中，将耐压密封胶套镶嵌在圆筒中，耐 压密封胶套两端用密封压环固定；两个可调节堵头分别从耐压密封胶套的两端插入，形成 注入端可调节堵头和采出端可调节堵头；堵头调节器圆环端插入可调节堵头与耐压密封胶 套间的空隙，并与可调节堵头的卡扣相抵，堵头调节器扣栓端与圆筒连接，保证可调节堵头 与裸露岩心模型相抵；将若干个岩心压裂器旋入注入端可调节堵头通道内；
[0013] (3)分质分注系统的安装
[0014] 将岩心夹持器放置于恒温箱内部；平流栗、活塞容器、压力表和注入端阀门通过驱 替管线依次连接形成多条注入通路与多个岩心压裂器调节杆端连接；岩心破裂器内部设有 驱替液通道，其与注入通路连通；采出控制阀门和量筒依次连接形成多条采出通路通过驱 替管线与采出端可调节堵头通道连接；
[0015] (4)定向裂缝长度数据模板测试实验
[0016] 调整岩心压裂器在注入端可调节堵头通道中的旋入深度，测量不同岩心渗透层， 旋入深度与压裂裂缝长度关系，建立数据模板；
[0017] (5)驱替实验
[0018] 调整岩心压裂器压裂头的倾斜角度，将上述岩心压裂器旋入注入端可调节堵头通 道，使其压裂头与岩心表面接触，根据步骤（4)的数据模板确定旋入深度；对分质分注系统 中装有的裸露岩心模型进行前期水驱、压裂后化学剂驱替、后期水驱；测量压裂对各岩心渗 透层采收率的影响。
[0019] 更进一步地，所述步骤（1)中裸露岩心模型采用三层非均质裸露岩心模型，注采 方式为三注三采，裸露岩心模型两端的注采口位于每一层的中心点处。
[0020] 更进一步地，每一层的注采口均设有带圆形小通道的电木板，电木板通过密封胶 在岩心表面固定。
[0021] 更进一步地，所述步骤（5)中的岩心压裂头的倾角范围在0~40°之间。
[0022] 本发明的有益效果：
[0023] (1)解决了室内实验的分注分采并且可实现分层压裂后继续开采的实验方法问 题，实现了驱替过程中的定向压裂，对矿场试验的分质分注、现场实施措施调整进行了有效 模拟，解决了室内实验与矿场试验有效连接的问题。
[0024] (2)采用本方法不仅可以了解分质分注整体开采情况，还可以了解到各个渗透层 的开采状况，实现各层系的分层精细开发，满足模拟矿场实验的全面性，为矿场试验提供有 力的理论指导。
[0025] (3)本方法能够实现裂纹长度、压裂方向的有效控制，进而，实现对各渗透层的有 效调控与监测，特别是对低渗透层的开采措施调节具有很好的效果，能够给出准确驱油效 果评价，有利于日后室内实验中对分层系分质注采的研究，能够为矿场中的精细分层开采 在室内模拟实验中提供技术支持。
【附图说明】
[0026] 图1分层分注系统不意图；
[0027] 图2a岩心模型示意图；
[0028] 图2b电木板示意图；
[0029] 图3三种不同渗透率岩心的旋入深度与裂缝长度的关系曲线；
[0030]图4岩心模型I的综合含水率、采收率与注入PV数的关系图；
[0031] 图5岩心模型I各驱阶段各层分流率与注入PV数的关系图；
[0032]图6岩心模型II的综合含水率、采收率与注入PV数的关系图；
[0033] 图7岩心模型II各阶段各层分流率与注入PV数的关系图；
[0034] 图中：1、高渗层注入平流栗2、中渗层注入平流栗3、低渗层注入平流栗4、高渗 层注入活塞容器5、中渗层注入活塞容器6、低渗层注入活塞容器7、高渗层注入压力表8、 中渗层注入压力表9、低渗层注入压力表10、高渗层注入阀门11、中渗层注入阀门12、低 渗层注入阀门13、特制岩心夹持装置14、裸露岩心模型15、高渗层采出阀门16、中渗层 采出阀门17、低渗层采出阀门18、高渗层采出液量筒19、中渗层采出液量筒20、低渗层采 出液量筒21、恒温箱22、电木板内壁，直径14mm23、电木板外壁，直径17mm
【具体实施方式】
[0035] 本实施例所用的岩心是以大庆油田某采油厂某区块二三类储层为参考，该区块非 均质性较严重，储层渗透率分别为50/150/250md。其采用笼统注入造成驱替动用状况很不 均衡，储层整体动用程度过低，采收率达不到预期效果。根据该储层出现的问题，利用本发 明提供的实验方法，步骤如下：
[0036] 1、岩心模型的制作
[0037] 制作两块相同尺寸和相同非均质性的裸露岩心模型I和II，用于实验对比。裸露 岩心模型选取尺寸为宽60mmX厚IOOmmX长400mm，渗透率分别为50/150/250md的三层非 均质岩心模型。经过砂岩筛选、分层压制、烘干等岩心制作手段初步制作出裸露岩心模型， 注采方式为三注三采，岩心两端的注采口位于每一层的中心点处，并且每一层的注采处均 设有带圆形小通道电木板，通道的直径为14_，电木板的直径为17_。电木板通过密封胶 在岩心表面固定。岩心模型不意图和电木板不意图如图2a和2b所不。
[0038] 2、岩心夹持装置的组装
[0039] 将用于固定岩心的耐压密封胶套镶嵌在不锈钢圆筒中使得密封胶套两头的密封 压头正好扣在不锈钢圆筒两端，不锈钢圆筒的两端用密封压环拧紧，通过压实密封胶套两 端的密封压头将耐压密封胶套固定在不锈钢圆筒中，使耐压密封胶套与不锈钢圆筒之间形 成密封环形空间。
[0040] 将制作的岩心模型放入耐压密封胶套后将两个可调解堵头分别从密封胶套的两 端插入，形成注入端可调节堵头和采出端可调节堵头；注入端可调节端头内部设有多条贯 通的通道，用于安装岩心压裂器；注入端可调节堵头通道外侧设置多条相互平行的标尺，用 来标定岩心压裂器的旋入程度；采出端可调节端头内部设有多条贯通的通道，用于与采出 通路连接。可调节堵头上、下端各设有卡扣；堵头调节器包括圆环端和扣栓端；圆环端插入 可调节堵头与耐压密封胶套间的间隙，并与可调节堵头的卡扣相抵；堵头调节器扣栓端与 不锈钢圆筒螺纹连接，可根据不同岩心的长度，调节堵头调节器扣栓端旋入不锈钢圆筒的 程度，以通过堵头调节器圆环端与可调节堵头卡扣的相互作用，推动可调节堵头在耐压胶 套内移动，以保证可调节堵头与裸露岩心模型相抵。
[0041] 岩心压裂器包括调节杆和压裂部两部分。调节杆为直径阶梯变化的"T"字型柱 状部件，其前段为直径17mm、长度为45mm的带有外螺纹的圆柱形不锈钢管柱，这一区域的 直径与可调节堵头的通道的直径保持一致，使得岩心压裂器旋入可调节堵头通道后可以实 现密封；后段为直径是1〇_、长度为175_的不锈钢圆柱，其后端有螺纹接口用于与分质分 注系统的注入通路连接。调节杆内设有"L"形的驱替液通道，"L"型驱替通道的总长度为 145_。压裂部有头部和连接杆部，连接杆部带有外螺纹用于与调节杆相连；压裂部头部可 以根据室内实验的不同要求更换不同尺寸和不同压裂方向的压裂头。本实验中的岩心压裂 头的倾角范围在0~40°之间，在这个范围内可实现岩心的定向压裂，不同的压裂头产生 的压裂效果不同。
[0042] 不锈钢圆筒设有外接压加，其与一控制阀门连接，用于控制不锈钢圆通