一种岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型及其制备方法与应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型及其制备方法与应用，通过对碳酸盐岩石材切割成方形板材，在板材表面以实际油藏地震曲率图上缝洞分布情况为基础，按照设定比例尺计算模型上的缝洞尺寸，并在岩石板材上刻蚀得到裂缝或溶洞；对刻蚀后的岩石板材两面均涂上粘接剂，用透明的有机玻璃覆盖并压紧密封，在相关部位安装固定螺钉并对接头涂胶密封；在模型的不同部位按照模拟井位设置的需要钻孔，安装阀门，模拟缝洞油藏不同的井位分布，得到岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型，该模型能够较好的模拟真实缝洞油藏注采井网注示踪剂的测试过程，为研究缝洞油藏油水关系提供指导。
【专利说明】一种岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于缝洞油藏评价【技术领域】，尤其涉及一种岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]地下的缝洞连通类型、油水关系能否清楚认识是缝洞型碳酸盐岩油藏能否实现高效开发的基础条件之一。碳酸盐岩缝洞油藏储层具有很强的非均质性，洞穴、裂缝发育，连通性情况复杂。由于油藏多处于地下几百至数千米深度，人们无法直接观察到缝洞油藏井间的地下连通情况。目前研究缝洞油藏连通性质的方法主要有生产动态资料分析法、油藏压力系统分析法以及综合分析法。此外，井间示踪测试也开始应用于缝洞油藏连通性质的研究。通过示踪剂注入后在油藏不同方向产出的情况监测，可以较直观地分析缝洞油藏井间连通性质，该技术是目前研究缝洞油藏连通性质具有较高应用前景的技术之一。由于地下油藏的复杂性，油田现场注示踪剂监测到的井间示踪曲线形态各异，主要依靠现场工作人员通过经验判断不同形态的井间示踪曲线和对应的井间缝洞连通方式，目前无有效方法对现场判断结果进行验证。此外，油田现场注示踪剂测试，投资大、工期长、干扰因素多，无法满足对碳酸盐岩缝洞油藏井间注示踪剂的理论研究需要，因此有必要通过室内制作碳酸盐岩缝洞模型来模拟现场注示踪剂测试过程。
[0003]碳酸盐岩缝洞模型的制作在业界一直是个技术难题。综合现有技术来看，目前缝洞模型制作方法主要有:①有机玻璃板刻蚀缝洞真实岩心刻蚀；③大理石板刻蚀缝洞；④伍德合金、石蜡或冰块铸模胶结后熔化方法。这些方法存在的问题包括:采用玻璃或有机玻璃作为模型材料，跟缝洞油藏以岩石矿物组分CaCO3为主的真实情况相差甚远，同时可视化模型不耐压；也有采用现场取心所得石灰石进行模型制作的，但存在成本高昂，石灰石加工成型困难，不便于实验观察等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型及其制备方法，旨在解决现有碳酸盐岩缝洞模型与真实情况相差甚远、成本高昂、加工成型困难以及不便于实验观察等问题。
[0005]本发明的再一目的在于提供上述岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型在缝洞型碳酸盐岩油藏注示踪剂实验评价方面的应用。
[0006]本发明是这样实现的，一种岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型的制备方法，包括以下步骤:
[0007](I)选择碳酸盐岩石材切割成方形板材；
[0008](2)在碳酸盐岩板材表面以实际油藏地震曲率图上缝洞分布情况为基础，按照设定比例尺计算模型上的缝洞尺寸，并在岩石板材上刻蚀得到裂缝或溶洞；
[0009](3)在刻蚀后的岩石板材两面均涂上粘接剂，用透明的有机玻璃覆盖并压紧密封，在相关部位安装固定螺钉并对接头涂胶密封；
[0010](4)在模型的不同部位按照模拟井位设置的需要钻孔，安装阀门，模拟缝洞油藏不同的井位分布，得到岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型。
[0011]优选地，在步骤(I)中，所述碳酸盐岩石材包括高纯度大理石、石灰石、方解石或者钻井取心所得岩心。
[0012]优选地，在步骤(3)中，所述相关部位为模型的四角和中间部位，所述中间部位上安装的固定螺钉的数量以能固定模型，并且固定螺钉安置位置避开缝洞空间。
[0013]本发明进一步提供了由上述制备方法得到的岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型。
[0014]本发明进一步提供了上述岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型在缝洞型碳酸盐岩油藏注示踪剂实验评价方面的应用，包括以下步骤:
[0015](I)检测所述模型无渗漏后，根据实验的需要确定不同的注入和产出井位，模拟不同的缝洞连通方式；
[0016](2)配置一定浓度的示踪剂溶液，将该示踪剂溶液一次性地从生产井位注入；
[0017](3)泵入蒸馏水，蒸馏水泵入速度根据现场示踪剂溶液的注入速度换算得到，在相应的产出井位取样，按照取样的先后顺序对样品进行编号；
[0018](4)取样的同时用分光光度计对实验所取各个样品中所含示踪剂的吸光度进行测试，把测试得到的吸光度数值通过标准校正曲线换算为示踪剂浓度或质量；
[0019](5)达到取样数量后停泵，终止实验，根据化验得到的示踪剂浓度或质量数据绘制不同实验条件下得到的示踪剂浓度-时间关系曲线或累积产出质量-时间关系曲线，对曲线进行研究与评价。
[0020]优选地，在步骤(5)之后还包括步骤:放出模型内滞留的水溶液，开泵大排量冲洗模型直到示踪剂残留浓度对下次实验不会造成显著影响为止。
[0021]优选地，在步骤(I)中，所述模型的渗漏检测包括以下具体步骤:
[0022]连接模型与中间容器，打开进出口阀门，通过装有足量蒸馏水的中间容器向所述模型中泵入蒸馏水冲洗模型各缝洞空间；关闭各个出口阀门，对模型内施加0.5MPa的压力，检查模型是否存在渗漏，若模型不存在渗漏则准备后续实验。
[0023]相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果:
[0024](I)本发明提供的岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型更加接近真实的缝洞油藏缝洞分布形态，能够较好的模拟真实缝洞油藏注采井网注示踪剂的测试过程；选用的示踪剂测试过程中损失小，安全无毒；示踪剂测试样品的室内检测方法简单易行、便于操作。
[0025](2)本发明通过实验模拟缝洞油藏注示踪剂测试过程，可建立不同连通性质下的井间示踪理论特征曲线，并研究不同的因素对碳酸盐岩缝洞油藏注示踪剂测试结果的影响，为研究缝洞油藏油水关系提供指导。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明实施例1中缝洞油藏井区地震曲率图；
[0027]图2是本发明实施例1中碳酸盐岩缝洞模型；
[0028]图3是图2中碳酸盐岩缝洞模型的局部放大图；
[0029]图4是本发明实施例2中注示踪剂物模实验装置结构示意图；
[0030]图5是本发明实施例2中管道一溶洞注示踪剂模型图；
[0031]图6是本发明实施例3中不踪剂浓度_时间关系曲线图；
[0032]图7是本发明实施例3中无因次累积产出质量-时间关系曲线图。
【具体实施方式】
[0033]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034]实施例1岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型的制备方法，包括以下步骤:
[0035](I)选择一定尺寸的碳酸盐岩石材切割成具有长、宽和厚度的板材；
[0036]在步骤⑴中，模型材质主要成分为CaCO3，可以是高纯度大理石也可以是石灰石或方解石以及钻井取心所得碳酸盐岩岩心。此外，模型尺寸可大可小，不同连通性质的模型可以制作成单一的注采井对形式，或者制作不同连通类型集合的形式。在步骤(I)中，更具体的，选择白色大理石材，大理石碳酸钙含量>90%，切割成具有长90cm、宽60cm和厚度
1.5cm的规整板材。
[0037](2)在碳酸盐岩板材表面以实际油藏地震曲率图上缝洞分布情况为基础，按照一定的比例尺计算模型上的缝洞尺寸，并在岩石板材上刻蚀得到一定尺寸的裂缝或溶洞；
[0038]在步骤⑵中，更具体的，以X油田缝洞油藏井区的地震曲率图所描述的缝洞分布为基础图版，如图1所示，在大理石板材上面刻蚀缝、管道或溶洞。X油藏地震曲率图显示地下裂缝宽度0.2?lm，岩溶管道或暗河宽度3?6m，溶洞直径50?100m，按照1:1000的比例尺，确定模型上面缝宽0.2?1mm、岩溶管道3?6mm、溶洞直径50?100mm，如图2所示(规格为:长90cmX宽60cmX厚1.5cm);模型上的缝洞分布数量根据实验需要做适当的增减。
[0039](3)在刻蚀后的岩石板材两面均涂上粘接剂，用透明的有机玻璃覆盖并压紧密封，在模型的四角和中间部位(避开缝洞空间，数量以能固定模型为准)安装固定螺钉并对接头涂胶密封，如图2所示。
[0040](4)在模型的不同部位按照模拟井位设置的需要钻孔，安装阀门，如图3所示，模拟缝洞油藏不同的井位分布，得到岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型，把该模型安装在钢制的固定支架上备用。
[0041]实施例2缝洞型碳酸盐岩油藏注示踪剂实验评价
[0042]在本发明实施例中，如图4所示,示踪剂注入设备包括::一台0.01?10ml/min微量恒速泵I ;容量2000mL的中间容器2 ;压力表3 (量程0.25MPa);管线(3m软胶管);样品化验设备:UV-1800型紫外分光光度计；取样材料:容积3ml的普通医用采血管一批；量筒5。其中，恒速泵1、中间容器2、压力表3、岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型4以及量筒5依次连接。
[0043]示踪剂要求:本底低、分析灵敏度高；在油藏条件下具有足够的化学、生物和热稳定性；不溶于地层原油，不与地层矿化水发生反应；在碳酸盐岩上吸附小；同时使用时彼此无干扰；来源广、价廉、安全环保。现场使用的示踪剂有化学示踪剂、放射性同位素示踪剂、非放射性同位素示踪剂、微量物质示踪剂等。在室内研究中，考虑到仪器的检测难度、安全性和实验模型的重复使用等问题，研究中多采用无毒的化学示踪剂作为注入介质，具有安全、易于检测、重复性好等优点。
[0044]缝洞型碳酸盐岩油藏注示踪剂实验评价，包括以下步骤:
[0045](I)检测所述模型无渗漏后，根据实验的需要确定不同的注入和产出井位，模拟不同的缝洞连通方式；
[0046]在步骤(I)中，模型的渗漏检测包括以下具体步骤:泵的出口端通过管线与模型上的相关阀门连接，通过装有2000ml清水的中间容器，以3ml/min的流速向模型中泵入蒸馏水冲洗各缝洞空间，从相关阀门排出空间内的杂质；关闭各出口阀门，模型憋压0.5MPa，检查模型各部位是否密封良好；若模型不存在渗漏则准备后续实验。
[0047]不同缝洞连通方式的模型可以制作成单一的注采井对形式，在本发明实施例中为制作不同连通类型集合的形式。
[0048](2)配置一定浓度的示踪剂溶液，将该示踪剂溶液一次性地从生产井位注入；
[0049]在步骤(2)中，选择KBr作为碳酸盐岩缝洞模型实验用示踪剂。所需试剂包括:氯胺T、酚红、冰乙酸、硫代硫酸钠、醋酸钠均为分析纯；KBr，光谱纯。ESJI20A电子天平。根据文献《溴化钾型示踪剂检测方法的改进方法》提供的试剂配制方法，配制分析测试用相关试齐U，具体如下:
[0050]①酚红溶液，准确称量2.4g酚红和1.2克碳酸钠，用蒸馏水在容量瓶中定容至100mL0
[0051]②氯胺T溶液，准确称量2g氯胺T，用蒸馏水在定量瓶中定容至100mL,存放在棕色瓶中备用。
[0052]③乙酸一乙酸钠缓冲溶液，准确称量164g三水乙酸钠溶于蒸馏水中，加入84mL乙酸，用蒸馏水稀释至1000mL。
[0053]④KBr溶液(lmg/L)，本实施例中根据紫外分光光度计的测量范围，准确称量lgKBr，用蒸馏水在容量瓶中定容至100mL,存于棕色瓶中备用。
[0054]⑤硫代硫酸钠溶液，准确称量25g无水硫代硫酸钠，用蒸馏水在100mL容量瓶中定各备用。
[0055]实验模拟的是管道(6_) —溶洞(50_)连通方式下的注示踪剂过程，模型如图5所示。打开出口端阀门，用注射器一次性地从入口注入3mLKBr示踪剂溶液，取样器(3ml采血管)在出口端取样。
[0056](3)泵入蒸馏水，蒸馏水泵入速度根据示踪剂溶液的注入速度换算得到，在相应的产出井位取样，按照取样的先后顺序对样品进行编号；
[0057]在步骤(3)中，注示踪剂溶液后以0.5ml/min的恒定速度泵入蒸馏水顶替示踪剂溶液段塞，在出口端每90s取样一次，每次取样约0.75mL ;按照取样的先后顺序对样品进行编号，共取样150个。
[0058](4)取样的同时用分光光度计对实验所取各个样品中所含示踪剂的吸光度进行测试，把测试得到的吸光度数值通过标准校正曲线换算为示踪剂浓度或质量；
[0059]在步骤⑷中，吸光度检测方法如下:取20mL溴化钾溶液，加入到25mL容量瓶中，加入0.3mL酚红溶液以及ImL乙酸一乙酸钠缓冲溶液，加入2mL氯胺T溶液，用秒表开始准确计时，补加蒸馏水至25mL刻度处，摇匀。迅速将容量瓶中的溶液倒入比色皿中，用蒸馏水作参比样，在55s时于592nm处读取吸光值，测得的样品吸光度值如表I所不:
[0060]表I部分样品测试吸光度和浓度表
[0061]取样序号吸光度/cd浓度mg/L 质量mg累积质量mg取样序号吸光度/cd浓度mg/L
?0.19324.630.0180.018210.17718.68
20.20127.600.0210.039220.20930.58
30 227.230.0200.059230.20428.72
40.21432.430.0240.083240.20328.35
50.20328.350.0210.105250.20729.83
60.18521.650.0160.121260.18923.14
70.19926.860.0200.141270.19525.37°° 80.19726.120.0200.161280Λ923.51
90.20227.970.0210.182290.17819.05
1007227.230.0200.202300.19324.63 Tl0.19324.630.0180.221310.18722.40
120.21332.060.0240.245320.19625.74
130.19826.490.0200.264330.18220.54
140.18822.770.0170.282340.18923.1410.187 122.10.017 10.298 10.194 125.00 10.019 10.6800.195 25.37 0.019 0.317 ^ 0.235 办0.24 0.030 0.710TT 0.203 28.35 0.021 0.339 -- 0.182 20.54 0.015 0.726D Ti ^ 27.23 0.020 0.359 ^ 0.219 34.29 0.026 0.752Ti 0.221 35.04 0.026 0.385 ^ 0.245 办3.96 0.033 0.785^ 0.193 24.63 0.018 0.404 23.51 0.018 0.802
[0062](5)达到取样数量后停泵，终止实验，放出模型内滞留的水溶液，开泵大排量冲洗模型直到示踪剂残留浓度对下次实验不会造成显著影响为止。根据化验得到的示踪剂浓度或质量数据绘制不同实验条件下得到的示踪剂浓度-时间关系曲线或累积产出质量-时间关系曲线，对曲线进行研究与评价。
[0063]在上述步骤中，根据研究的需要确定不同的连通方式或注入参数重复上述(I)?
(4)步骤，完成不同的实验。本实例模拟了在同一管道一溶洞连通方式下，0.5ml/min和
0.8ml/min注入速度下的注示踪剂过程。
[0064]实施例3实验结果评价
[0065]根据化验得到的样品Br-吸光值，在校准曲线上查得比色管中溴化物质量，根据公式I计算相应的KBr浓度(质量)。
[0066]C{Jin = ,H'I( !)
[0067]式⑴中:——水样中溴化物的质量浓度，mg/L ；
[0068]m——从校准曲线上查得的比色管中溴化物含量，Ug;
[0069]V——所取水样的体积，mL。
[0070]测得的部分样品吸光度和浓度如上实施例2中表I所示。
[0071]根据计算得到的样品浓度数据绘制不同实验条件下的示踪剂浓度-时间关系曲线。以第I和第150个样对应的累计产出质量为端点，对累积产出的示踪剂质量数据进行无因次化处理，得到无因次累积产出质量-时间关系曲线，如图6和图7所示，进而对不同实验条件下的示踪产出曲线特征进行相关评价。
[0072]实例测试结果分析:由图6可知，从注入示踪剂到突破，存在较长的时间；注入速度高的实验示踪剂突破时间比低速快，浓度峰值出现得较早，浓度曲线整体高于低速注入情况，示踪曲线整体峰形较陡。分析产生差异的原因:认为管道-溶洞系统中注入示踪剂后，在低速下示踪剂的稀释作用强于高速流动。由图7可知，不同流速下示踪剂的无因次累积产出质量曲线形态存在较大差异，低速注入的产出质量在测试的前半段增长速度较小，位于y = X下部居多；高速注入情况下，产出质量在前半段增长速度较大，同样反映出示踪剂产出速度快，扩散稀释程度较低。
[0073]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)选择碳酸盐岩石材切割成方形板材； (2)在碳酸盐岩板材表面以实际油藏地震曲率图上缝洞分布情况为基础，按照设定比例尺计算模型上的缝洞尺寸，并在岩石板材上刻蚀得到裂缝或溶洞； (3)在刻蚀后的岩石板材两面均涂上粘接剂，用透明的有机玻璃覆盖并压紧密封，在相关部位安装固定螺钉并对接头涂胶密封； (4)在模型的不同部位按照模拟井位设置的需要钻孔，安装阀门，模拟缝洞油藏不同的井位分布，得到岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型。
2.如权利要求1所述的岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型的制备方法，其特征在于，在步骤(I)中，所述碳酸盐岩石材包括高纯度大理石、石灰石、方解石或者钻井取心所得岩心。
3.如权利要求1所述的岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述相关部位为模型的四角和中间部位，所述中间部位上安装的固定螺钉的数量以能固定模型，并且固定螺钉安置位置避开缝洞空间。
4.一种岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型，其特征在于，通过上述权利要求1?3任一项所述制备方法得到。
5.权利要求4所述的岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型在缝洞型碳酸盐岩油藏注示踪剂实验评价方面的应用，其特征在于，包括以下步骤: (1)检测所述模型无渗漏后，根据实验的需要确定不同的注入和产出井位，模拟不同的缝洞连通方式； (2)配置一定浓度的示踪剂溶液，将该示踪剂溶液一次性地从生产井位注入； (3)泵入清水，清水泵入速度根据示踪剂溶液的注入速度换算得到，在相应的产出井位取样，按照取样的先后顺序对样品进行编号； (4)取样的同时用分光光度计对实验所取各个样品中所含示踪剂的吸光度进行测试，把测试得到的吸光度数值通过标准校正曲线换算为示踪剂浓度或质量； (5)达到取样数量后停泵，终止实验，根据化验得到的示踪剂浓度或质量数据绘制不同实验条件下得到的示踪剂浓度-时间关系曲线或累积产出质量-时间关系曲线，对曲线进行研究与评价。
6.如权利要求5所述的岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型在缝洞型碳酸盐岩油藏注示踪剂实验评价方面的应用，其特征在于，在步骤(4)之后还包括步骤:放出模型内滞留的水溶液，冲洗开泵大排量冲洗模型直到示踪剂残留浓度对下次实验不会造成显著影响为止。
7.如权利要求6所述的岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型在缝洞型碳酸盐岩油藏注示踪剂实验评价方面的应用，其特征在于，在步骤(I)中，所述模型的渗漏检测包括以下具体步骤: 连接模型与中间容器，打开进出口阀门，通过装有足量清水的中间容器向所述模型中泵入清水冲洗模型各缝洞空间；关闭各个出口阀门，对模型内施加0.5MPa的压力，检查模型是否存在渗漏，若模型不存在渗漏则准备后续实验。
【文档编号】E21B49/08GK104153766SQ201410384348
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】李科星, 金发扬, 蒲万芬, 姜峰, 杨再广, 于洋 申请人:西南石油大学