岩心油水饱和度乙醇萃取分析法的制作方法

本发明涉及油气田勘探开发过程中对油气储层含油气性进行定量评价时，对油气储层岩心中流体饱和度进行分析的方法。

背景技术：

储层岩心油水饱和度是指岩心孔隙中赋存的油水占岩心孔隙体积的百分比，是油气田勘探开发过程中定量使用的重要的核心参数。

原中国石油天然气行业标准SY/T 5336-1996《岩心分析方法》和现升级的国家标准GB/T 29172-2012《岩心分析方法》都是等同采用美国API RP 40:1998《岩心分析推荐作法》，饱和度分析只有蒸馏法和干馏法。

其中蒸馏法是国外各大石油公司和俄罗斯等广泛采用的方法，蒸馏法岩心含水量测定所用苯系物具有较强毒性，污染环境，效率低，存在胶结致密的岩心有“蒸不出”的问题，实验表明：对于超低渗透岩心蒸馏法的回收率平均不到85%，个别低到70%以下。常压干馏法也同样存在效率低下、污染环境问题，在干馏时水及原油中轻组份易挥发，影响水饱和度测定，需对分析结果进行校正。因此这两种方法都已不符合现今健康、安全、环保的HSE分析化验理念，更不适应非常规低渗透储层的岩心饱和度测定。

开发方面，国内陆上大油田的主力油层都已进入高含水后期，都已或准备进入三次采油化学驱阶段，油水乳化后油包水类型乳化液常温下用乙醇萃取还有不能萃取完全的现象。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种岩心油水饱和度乙醇萃取分析法，该方法可准确、高效、快速测定岩心中的含水量，而且该方法还符合安全、环保的分析化验理念。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种岩心油水饱和度乙醇萃取分析法，具体是用无水乙醇萃取岩心中的水，萃取液经气相色谱仪检测，获得岩样含水量；萃取后的岩心经洗油、烘干后，进行含油量分析；进一步对萃取后岩心进行孔隙度、密度测定，即可计算出岩心油水饱和度参数。

上述用无水乙醇萃取岩心中的水的方法是：将岩心敲砸制备成20-30g/块的样品，放入萃取容器内，对于高渗透岩心及中高渗透岩心，均采用常温浸泡萃取方式，需分别浸泡72h以上及3-10天；对低渗透或油田进行化学驱储层的岩心，采用乙醇密闭热萃取方法，具体是将萃取容器放在135℃恒温条件下，浸泡岩心6-8h后自然冷却至室温，得到岩心中水的乙醇萃取液。

上述岩心含油量、岩心孔隙度及岩心油水饱和度参数按照中华人民共和国国家标准GB/T 29172-2012《岩心分析方法》规定得到。

本发明方法中，在萃取温度下，原油和乙醇是否会发生化学反应是本发明方法是否可行的关键，下面针对这个问题进行说明：

一、 工业上用石油提取物合成乙醇，乙醇合成的反应方程式为:

乙醇合成的反应方程式表明，在相对较低萃取温度下，即使油砂中含有烯烃成份，也不会起合成反应消耗岩样中的含水量。

二、下表1的乙醇中加入不同性质的原油和硅藻土，试验误差均在仪器允许误差范围内，而且有正有负，证明乙醇的合成与分解反应在热萃取温度下都没有发生。

表1 乙醇中加入催化剂合成反应试验

三、粘土矿物中的水除矿物表面的吸附水外，还有层间水、结晶水、结构水。饱和度分析检测的水是油藏条件下岩石孔隙中的游离水和吸附水，吸附水也称束缚水，包括薄膜滞水和毛管滞水。所谓粘土矿物脱水就是将粘土矿物中的另外三种水从矿物中萃取出来。在应用乙醇密闭热萃取水时，矿物脱水有两种可能发生。一是层间水被极性的乙醇分子所置换；其二是结合水（结晶水、结构水）在高温时被汽化溢出溶于乙醇内。

通过理论计算和实验，在萃取温度下钢瓶内的水最多只能被汽化0.14g，而岩样中的束缚水含量都在0.2g以上，不存在层间水能被汽化现象。通过层析硅胶实验，层间水也不能被乙醇萃取出。结晶水和结构水由于参与晶格构造，比层间水更不容易在密闭环境下脱出。

另外， 乙醇在萃取温度下是否发生水解也是需要考虑的。

一、醇类脱水有两种方式，分子内脱水生成烃类，分子间脱水生成醚，乙醇脱水反映方程为：

可以看出本发明 萃取温度低于脱水温度，热萃取的温度与压力均低于反应所需条件，所以，乙醇在萃取温度下不会发生水解反应。

二、在40ml无水乙醇中加入定量蒸馏水，在常温下用色谱检测含水量， 然后在每个萃取瓶内加入催化剂AI₂O₃ 2.0g，按上述温度时间热萃取后再测含水。从表2结果看，两种方法测试的结果误差很小，而且正负均有，加标试验结果也表明在选定的萃取条件下乙醇不会发生脱水反应。

表2 岩芯浸泡液与加催化剂乙醇热萃取前后对比表

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本发明方法的有益效果：本发明方法可准确、快速测定岩心含水量，与蒸馏法和干馏法相比，如同为20平米工作间蒸馏法一个工作日仅能检测最多20块样品，干馏法只有十几块，而采用本发明的方法一个工作日至少可以测定60块岩心的含水量，效率提高三倍以上。另外，本发明方法使用乙醇萃取水，即安全又环保。

附图说明

图1是致密砂岩油层原始含水饱和度与有效孔隙度关系图。

图2是英141-1-1井岩样蒸出率和萃取率实验结果曲线。

图3是岩心样品三种方法加标回收率实验流程框图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明：

实施例1

大庆探区英台鼻状构造带是典型的低渗透岩性轻质油藏，为探明该区块地质储量，部署了英141密闭取心井进行储层含油性定量评价。饱和度样品分析的含水量测定采用了两种方法，岩心从取心筒内取出后立即劈开，选取中间部分相邻两块岩心，一块按GB/T 29172-2012《岩心分析方法》蒸馏测定含水，另一块按本发明的乙醇热萃取法测含水。

其中，按照本发明方法测定含水量的步骤如下：

1）向特制的高温高压萃取罐内加入50mL无水乙醇；

2）采集油气储层岩心，在岩心中部敲砸制备出相邻两块20g—30g块状样品，一块放入步骤1）的萃取罐内，另一块用甲苯浸泡运回实验室；

3）岩芯在常温下用乙醇浸泡120h后，用气相色谱仪对乙醇萃取液进行了含水量测定，得到常温萃取的含水量；

4）密封好萃取罐，放入电热鼓风干燥箱内，在135℃温度下恒温6h，冷却至室温，得到岩心中热萃取后水的乙醇萃取液；

5）将步骤4）得到萃取液用气相色谱仪再次测定，得到热萃取后的岩芯含水量；

6）将完成步骤5）的岩心从萃取罐取出进行洗油含油量分析；

7）对步骤6）岩样进行孔隙度、密度测定；

8）利用步骤3）、5）、6）、7）测得的数据计算获得岩心油水饱和度参数，分别得到常温萃取油水饱和度和高温热萃取饱和度数据。

蒸馏法的平行样品按GB/T 29172-2012的程序处理得到需要的数据后，按下述的三个公式计算得到了英141井两种方法的油水饱和度数据。

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地质应用中，由于从井底提钻时就开始的原油降压脱气效应，实验室测出的含油饱和度是剩余油饱和度，而水由于在岩心孔隙中处于束缚状态，受原油脱气损失的很少，测得值和地下水饱和度值基本一致，因此储量计算中油饱和度按下式计算的值应用：

S_O地下=1—S_W

可见，储层原始饱和度分析中，测准岩心中含水是最重要的。将英141两种方法的含水饱和度与储层有效孔隙度做图，图1中乙醇热萃取法水饱和度与孔隙度相关系数达到了0.81，蒸馏法是0.83，两种方法的相关性都较高。但热萃取法比国内外最广泛应用的经典蒸馏法水饱和度平均高出5.6%，热萃取率平均达到了99.2%。英141-1-1井试油和开发效果表明：本发明的方法测定结果更符合储层实际。

实施例2

古139井是新区探井，也属于低渗透储层。为了测准饱和度，三家油田用三种方法进行了背靠背平行样饱和度分析。表3中，随着岩性致密程度增加岩心含油量的减少，乙醇热萃取测得的含水饱和度与蒸馏法含水饱和度差值增大，热萃取饱和度明显高于蒸馏法，这与试油结果是相符合的，这两种方法的总饱和度值是一致的。常压干馏法和蒸馏法都是国家标准GB/T 29172-2012《岩心分析方法》中推荐的方法，北京勘探开发研究院用常压干馏法测定的古139井水饱和度值与中原油田蒸馏法测定值接近，但总饱和度偏低，这是由于干馏过程中油水损失较多校正不科学造成的，因此干馏法在国内外油田并没有得到广泛应用，乙醇热萃取技术明显优于其它两种含水量测定方法。

表3 古139井三种饱和度分析方法检测结果对比表

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验证例

为验证方法的效果进行了岩心饱水回收率实验，方法是将英141-1-1井已测完饱和度的样品重新洗净煤油（用高压饱和煤油测孔隙度），按附图3的流程进行了三种方法的回收率实验。

附图2中英141-1-1井岩样常温色谱法的萃取率在80.3%～100%之间，平均为95.0%。岩样常温萃取率平均比乙醇密闭热萃取率低4.5%。英141-1-1井岩样蒸出率在79.6%～96.9%之间，平均为90.2%。蒸馏法蒸出率比乙醇热萃取法平均低9.3%。