专利名称：缝洞型碳酸盐岩油藏注气替油实验评价方法
技术领域：
本发明涉及石油天然气勘探开发领域缝洞型单井单元油藏注气替油提高原油采收率的实验评价方法。
背景技术：
缝洞型碳酸盐岩油藏油水关系复杂，布井方式不同于一般的砂岩油气藏。对于采油井位于缝洞单元中低部的单井单元情况，当进行衰竭生产时，缝洞上端的原油不易采出。此外，一些缝洞型碳酸盐岩单井单元油藏注水替油吞吐进入高轮次以后，油水界面不断升高，剩余油主要分布在单元的中高部位，因此无法采出，继续注水替油不能有效地提高原油采收率。注气替油能利用油气密度差所形成的重力分异作用将缝洞顶部的原油聚成新的前缘富集带，从上向下驱赶原油，最后进入生产井采出，适用于缝洞开口处于单元中下部情况；另一方面，注入气在油藏高部位可形成次生气顶，补充地层能量，从而有效地提高原油 采收率。此技术要求真实原油及注入气样，高温高压条件，并涉及到缝洞单元的制作技术，目前还没有对应的测试评价方法。
发明内容
本发明的目的在于提供缝洞型碳酸盐岩单井单元油藏注气替油实验评价方法，该方法原理可靠，操作简便，可有效模拟单井单元油藏注气替油过程，为评价缝洞型碳酸盐岩油藏的开采效果提供了工具和手段。为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。缝洞型碳酸盐岩油藏注气替油实验评价方法，依次包括以下步骤( I)制作缝洞型碳酸盐岩岩心模型选择一块边长在30cm左右范围内的方块碳酸盐岩岩心，进行人工造自然单缝，要求缝面大致平行于方块的任一条棱且贯穿整个岩心，用4英寸直径钻头钻取全直径岩心，长度可达10-25cm。然后对全直径岩心内部进行造洞，洞个数和大小按实际油藏洞孔隙度和大小、分布计算后决定，但洞不能穿过岩心的边沿和端面，岩心保持垂直放置，形成一个自然单缝面从上到下剖开所有洞的组合模型，并且岩心的顶端和底端由裂缝沟通。(2)配制原油样品和注入气根据地层原油PVT报告配制地层原油样品，要求在地层温度压力下保证溶解气油t匕、泡点、粘度、密度、体积系数与该地层原油PVT报告相近，并设定一个合适进行注气的压力点P1和结束注气的压力点p2。其中，P1及P2的具体取值主要以实际的油藏条件(如储层岩性、渗透率、油藏埋深等)和开发要求为基础，P1 一般高于油藏泡点压力低于地层压力，P2比？1高几MPa，但不能高于地层破裂压力。注入气样根据要求可采用天然气、氮气或CO2等。(3)对岩心进行原始状态恢复将岩心装入岩心夹持器并垂直放置，对岩心进行清洗、烘干、抽真空，将中间容器装满地层水，接上自动泵，将泵设置到地层压力并记录泵此时的初始读数Vfwl，然后打开连接中间容器和岩心间的闸门，用泵驱动地层水从岩心底端开始饱和岩心，并缓步驱动水进入岩心，让岩心中压力缓步升高直至地层压力，记录此时的泵读数Vfw2，地层压力下饱和进入岩心的水体积即为岩心孔隙体积Vp Vp=Vfw2-Vfwl再将脱气原油在地层温度和地层压力下由顶端注入岩心，从顶端向底端驱替岩心中地层水，直到岩心底端不出水，稳定一段时间后记录下采出水体积再排除岩心两端管线中流体体积Vdw的影响后，即可得到岩心中的脱气原油原始地下体积νρ。Vpo=Vwp-Vdw然后在地层温度和地层压力下将配制好的地层原油由顶端注入岩心，从顶端向底端驱替岩心中的脱气原油，直到岩心底端和顶端气油比一致，此时将岩心中的地层原油原始地下体积记为\，且V0=vp0。V0可用作原油储量计算。·(4)进行衰竭实验关闭岩心底端阀门，从地层压力开始由岩心顶端进行衰竭开采，根据地层压力和P1的差值分多级衰竭，每级降压2 3MPa。每级衰竭如下进行逐步降低控制岩心顶端压力，使顶端能匀速出油(气)，当压力降到该级衰竭的目标压力时，保持该压力直到顶端不出油(气)为止，记录衰竭到该压力时采出的液体质量和气体体积。按此方法进行多级衰竭后，岩心顶端压力下降到Pl。保持岩心顶端压力为P1直到岩心顶端不再出油(气)，记录下从地层压力衰竭开采到P1时采出的原油质量M。。和天然气体积Vgtl。(5)进行注气替油实验在地层温度下，从压力P1开始，由顶端向岩心注入气体(天然气、氮气或CO2等)，当岩心顶端压力升至P2稳定一段时间后停止注气，记录下第一次注气量Vinjl。然后关闭岩心顶端阀门，稳定2个小时以上，再打开此阀门进行衰竭式开采，当压力下降到P1且岩心顶端不再出气时关闭顶端阀门，记录由岩心顶端采出经气液分离器分离出的气量Vgl,以及经油水分尚器分尚出的油量Mtjl和水量Mwl,完成第一次注气替油。如此循环直到不产油(气)为止。由此得到一系列注气量Vinjl、Vinj2, VinJ3> …、Vinjn，产气量 Vgl、\2、Vg3> …、Vgn，产油量…、Mm，产水量Mwl、Mw2、Mw3、…、Mwn (η为注气替油次数)，从而得到通过η次注气替油采出的原油总质量Mrtn和天然气总体积Vgtn Motn=Mol+Mo2+Mo3+. · · +MonVgtn=Vgl+Vg2+Vg3+...+Vgn当注气替油注入量和采出量变得较小时，可降低？1和？2，也可增大P2-P1，这样可得到在不同压力水平的不同吞吐压差下原油采出程度，为优化吞吐工艺制度提供依据。(6)计算开发指标根据岩心中的地层原油原始地下体积V。和PVT报告中地层原油的体积系数Btji和
密度P。，就可计算岩心中原油储量(以质量表示)N:
V^=^-Po
Ol
通过下式计算经η次注气替油后的原油采收率Rm
M +M -MRa = 00 ^ '股 ^ X100%
mNM0d=V0dP0其中,Vtxl为岩心顶 端管线中原油所占体积,Mtxl为Vtxl对应的原油质量，第η级注气替油气油比GORn及气水比GWRn为G0Rn=Vgn/MonX P 0GffRn=Vgn/MmX P w符号说明Vfwl :岩心原始状态恢复阶段，岩心饱和地层水前泵的读数，ml ；Vfw2 :岩心原始状态恢复阶段，岩心饱和地层水后泵的读数，ml ；Vp :岩心孔隙体积，ml ;Vpo :岩心中的脱气原油原始地下体积，ml ；Vwp:岩心原始状态恢复阶段，用脱气原油驱替地层水过程中从岩心底端采出的地层水体积，ml ；Vdw :岩心原始状态恢复阶段，岩心两端管线中流体体积，ml ；V0 :岩心中的地层原油原始地下体积，ml ；P。地面原油的密度，g/ml ；P w :地面水的密度，g/ml ；Boi :地层原油体积系数；Mon, Mwn, Vgn :分别为第η级注气替油采出的原油质量(g)、地层水的质量(g)及天然气体积(ml)；N :岩心中地层原油储量，g ；Mo0>Vg0 :注气替油前衰竭采出的原油质量(g)和天然气体积(ml)。Vod :岩心顶端管线中原油所占体积，ml ；Mod Vod对应的地层原油质量，g ；GORn :第η级注气替油气油比，ml/ml ；GffRn :第η级注气替油气水比，ml/ml ；与现有技术相比，本发明具有以下有益效果(I)建立了一种保持岩心完整性的单裂缝面全直径缝洞岩心物理模型制作方法；(2)建立了注气替油物理模拟的实验测试方法，为评价缝洞型碳酸盐岩的开采效果提供了工具和手段。
具体实施例方式下面根据实例进一步说明本发明。缝洞型碳酸盐岩油藏注气替油实验评价方法，依次包括以下步骤(I)制作缝洞型碳酸盐岩岩心模型,选择一块尺寸在30cm左右的方块碳酸盐岩岩心，进行人工造自然单缝，并用4英寸直径钻头钻取岩心进行造洞，洞不能穿过岩心的边沿和端面，岩心垂直放置，并且岩心的顶端和底端由裂缝沟通，形成一个自然单缝面从上到下剖开所有洞的组合模型；(2)配制地层原油样品和注入气，设定进行注气的压力点P1和结束注气的压力点P2 ；(3)对岩心进行原始状态恢复，用地 层水饱和岩心，保持岩心垂直放置基础上，在地层温度和地层压力下用脱气原油从岩心顶端驱替岩心中地层水，再用配制好的地层原油从岩心顶端驱替岩心中的脱气原油；(4)关闭岩心底端阀门，从岩心顶端进行衰竭实验，记录下从地层压力衰竭开采到压力P1时采出的原油质量M。。和天然气体积Vgtl ；(5)在地层温度下从岩心顶端进行注气替油实验，岩心压力为P1时，从岩心顶端向岩心注入气体，当压力升到P2时稳定4-6小时后停止注气，记录下第一次注气量Vinjl，关闭岩心顶端阀门，稳定2个小时以上，再打开此阀门进行衰竭式开采，记录好从岩心顶端采出经气液分离器分离出的气量Vgl，及经油水分离器分离出的油量Mtjl和水量Mwl，如此循环进行多次注气替油；(6)当岩心压力达到废弃压力时，关闭岩心顶端阀门，打开岩心底端出口，将压力逐渐降为大气压，放出岩心中所有油气水，计算注气替油实验的开发指标(原油的采收率、气油比和气水比等)。
权利要求
1.缝洞型碳酸盐岩油藏注气替油实验评价方法，依次包括以下步骤 (1)选择方块碳酸盐岩岩心，进行人工造自然单缝，用4英寸直径钻头钻取全直径岩心，对全直径岩心内部进行造洞，洞个数和大小按实际油藏洞孔隙度和大小、分布计算后决定，但洞不能穿过岩心的边沿和端面，岩心垂直放置，形成一个自然单缝面从上到下剖开所有洞的岩心模型； (2)根据地层原油PVT报告配制地层原油样品，注入气样采用天然气、氮气或CO2，设定一个合适进行注气的压力点P1和结束注气的压力点p2，P1 —般高于油藏泡点压力低于地层压力，P2比P1高几MPa，但不能高于地层破裂压力； (3)对岩心进行原始状态恢复，将岩心装入岩心夹持器并垂直放置，对岩心进行清洗、烘干、抽真空，用地层水饱和岩心，在地层温度和地层压力下用脱气原油从岩心顶端驱替岩心中地层水，再用配制好的地层原油从岩心顶端驱替岩心中的脱气原油，直到岩心底端和·顶端气油比一致，得到岩心中的地层原油原始地下体积V。； (4)关闭岩心底端阀门，从地层压力开始由岩心顶端进行衰竭开采，得到从地层压力衰竭开采到P1时采出的原油质量Mtjci和天然气体积Vgtl ； (5)进行注气替油实验，在地层温度下，从压力P1开始，由顶端向岩心注入气体，当岩心顶端压力升至P2稳定一段时间后停止注气，记录下第一次注气量Viiyl，然后关闭岩心顶端阀门，稳定2个小时以上，再打开此阀门进行衰竭式开采，记录由岩心顶端采出的气量Vgl，油量Mtjl和水量Mwl，完成第一次注气替油，如此循环直到不产油(气)为止，从而得到通过η次注气替油采出的原油总质量Mrtn和天然气总体积Vgtn Motn = Μο1+Μο2+Μο3+. · · +Mon Vgtn=Vgi+Vg2+Vg3+…+Vsi ； (6)根据岩心中的地层原油原始地下体积V。和PVT报告中地层原油的体积系数Btji和密度P。，通过下式计算岩心中原油储量N: V P， 通过下式计算经η次注气替油后的原油采收率Rm R = Μο^ + Μ"·η ~ Μ,η/ X 100% οηN Mod=Vod P ο 其中Vtxi为岩心顶端管线中原油所占体积，Mod为\ 对应的原油质量，通过下式计算第η级注气替油气油比GORn及气水比GWRn GoRn=VU P ο GWRn=VlX P w 其中Mm、Mwn、Vgn分别为第η级注气替油采出的原油质量(g)、地层水质量(g)及天然气体积(ml)，P。为地面原油的密度，g/ml，Pw为地面水的密度，g/ml。
全文摘要
本发明涉及缝洞型碳酸盐岩油藏注气替油实验评价方法，依次包括以下步骤(1)制作缝洞型碳酸盐岩岩心模型；(2)配制地层原油样品和注入气，设定进行注气的压力点p1和结束注气的压力点p2；(3)对岩心进行原始状态恢复；(4)从岩心顶端进行衰竭实验；(5)在地层温度下从岩心顶端进行多次注气替油实验；(6)计算注气替油实验的开发指标如原油的采收率、气油比和气水比等。本发明通过制作一种保持岩心完整性的单裂缝面全直径缝洞岩心物理模型，建立了注气替油物理模拟的实验测试方法，为评价缝洞型碳酸盐岩的开采效果提供了工具和手段。
文档编号E21B43/16GK102900408SQ201210390490
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者郭平, 张中伟, 汪周华, 蒙春, 郭彦君, 彭松, 景莎莎 申请人:西南石油大学