考虑多次接触过程的快速确定原油最小混相压力的方法

1.本发明涉及石油与天然气勘探开发领域油藏注气过程中最小混相压力(mmp)的一种测试方法。


背景技术：

2.在各种提高原油采收率的方法中，注气混相驱是一种被广泛使用和有效的方法。在注气混相驱的过程中，最小混相压力(mmp)是关键参数之一。mmp是注入的气体在储层温度下与原油发生多次接触后能达到混相时的压力，此时注入气与原油间的界面张力变为零从而达到混相。目前确定mmp已有标准方法(sy/t 6573-2016)，但细管实验法的缺点是耗时、费用高；升泡法和消失界面张力法分别因驱替类型受限和缺乏多次接触混相过程而应用范围较窄。
3.专利“油气最小混相压力确定方法及装置”(cn111256900b)公开了一种通过计算各组分气液平衡常数测量mmp的方法，该方法基于理论计算，还需与实验结果相互验证。专利“一种最小混相压力的测试模型及其制造方法”(cn111781104a)公布了一种通过测量毛细管末端悬滴体积参数的方法进行mmp的测量，该方法虽然较为简洁，却不能体现出注入气与原油之间的多次接触过程。专利“一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置及方法”(cn107238463a)公布了一种测试气体多次接触后mmp的装置及方法，考虑了多次接触混相过程，但其原理仍基于细管实验，实验耗时成本高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供考虑多次接触过程的快速确定原油最小混相压力的方法，该方法原理可靠，考虑多次接触混相过程中的组分变化，通过界面张力降低的趋势获得mmp，且该方法所需测试材料来源充足、操作简便，大大降低测定混相压力的时间和所需仪器的复杂性。
5.为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。
6.首先在地层温度压力条件下配置好油样，采用双泵法向查看单元中注入油样和气样，调整毛细管支架高度，记录最小半径毛细管内的液面到达毛细管顶部时查看单元的油气界面位置，然后将注入气回注到配样器中，使其与地层原油在配样器中进行充分接触混合形成平衡气，再将配样器中的平衡气注入查看单元中，此时毛管中液面上升高度将改变，液面上升高度与界面张力有如下关系：
[0007][0008]
其中h：液面上升高度，cm；
[0009]
δρ：实验油样的密度，g/cm3；
[0010]
g：重力加速度，cm/s2；
[0011]
σ：实验油样的表面张力，dyn/cm；
[0012]
r：毛细管半径，cm；
[0013]
θ：接触角，
°
。
[0014]
用计算机和高清摄像仪观察和记录整个实验过程中毛细管内液面高度的变化。进行多次接触，每次接触较上级压力升高0.5mpa，逐级升高压力，连续采集数据，直至当某一次平衡气注入后，液面高度变化呈线性关系时即可外推获得mmp。
[0015]
考虑多次接触过程的快速确定原油最小混相压力的方法，依靠毛细管液面下降测试装置完成，该装置包括配样器、油样中间容器、气样中间容器、查看单元、高清摄像仪和计算机，所述查看单元为一中空正方体，底部有升降支架，支架上并行放置三个半径不同、高度相同的毛细管，正方体顶部设置注气孔，左端设置注液孔，右端设置观察窗，观察窗正对高清摄像仪，高清摄像仪连接计算机，查看单元分别连接配样器、油样中间容器、气样中间容器，配样器、油样中间容器、气样中间容器分别连接驱替泵，查看单元位于恒温箱中，该方法依次包括以下步骤：
[0016]
(1)将配置好的油样分别装入配样器和油样中间容器，用油相色谱仪和气相色谱仪测试油样组分，打开恒温箱开关，将查看单元加热到地层温度；
[0017]
(2)用真空泵将查看单元抽真空后，将气样从气样中间容器注入观察单元，使观察单元加压至地层压力，然后使用双泵法，即气样中间容器所连驱替泵退泵、油样中间容器所连驱替泵进泵，将油样缓慢注入查看单元中，通过观察窗口查看，当最小半径的毛细管内液面到达毛细管顶部时停止油样注入，记录观察单元中的初始油气界面位置h0；
[0018]
(3)使用双泵法，即油样中间容器所连驱替泵进泵、配样器所连驱替泵退泵，向观察单元注入油样并将气样回注配样器中，使配样器中压力比地层压力提升0.5mpa，此时原油和注入气的接触为第一次接触，搅拌配样器使油气充分混合，油气达到平衡后，使用双泵法，即油样中间容器所连驱替泵退泵、配样器所连驱替泵进泵，将配样器中平衡气回注到查看单元中，使查看单元液面达到初始油气界面位置h0时停止注气，高清摄像仪记录每个毛细管的液面高度；
[0019]
(4)重复步骤(3)多次(不低于10次)，实现原油和注入气多次接触，每一次接触，配样器中压力比上一次接触提升0.5mpa；
[0020]
(5)计算机将原油和注入气每一次接触后得到的每根毛细管中的液面高度与h0的差值作为纵坐标，将每一次接触配样器中压力作为横坐标，绘制成三条曲线，将每条曲线外推，曲线与横坐标的交点即为测得的mmp值。
[0021]
本发明中，原油和注入气的每一次接触，高压观察单元中的注入气均为当前增压值下与原油充分平衡后的组分，原油则为原始组分，该过程模拟了向前接触过程中原油与抽提富化气的界面张力。
[0022]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0023]
本发明提出在储层温度条件下通过注入测试气样与测试油样接触后系统中压力升高使得油相的界面张力降低，从而反应在毛细管中液面下降的方法来测试mmp。本发明操作简便，测量速度快，考虑了注气增压驱替过程中的多次接触过程导致的气组分变化这一关键机理，具有低成本、高准确性的优点。
附图说明
[0024]
图1为mmp测试结果图。
[0025]
图2为mmp测试装置结构示意图。
[0026]
图中：1-高压驱替泵；2-阀门；3、4-油样、气样中间容器；5-压力表；6-配样器；7-恒温箱；8-预热盘管；9-查看单元；10-毛细管；11-毛细管架；12-升降仪；13-观察窗；14-高清摄像仪；15-计算机。
具体实施方式
[0027]
下面根据附图结合实施例进一步说明本发明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，均在保护之列。
[0028]
图2为mmp测试装置结构示意图，该装置包括配样器6、油样中间容器3、气样中间容器4、查看单元9、高清摄像仪14和计算机15，所述查看单元为一中空正方体，底部有升降支架(包括毛细管架11和升降仪12)，支架上并行放置三个半径不同、高度相同的毛细管10，正方体顶部设置注气孔，左端设置注液孔，右端设置观察窗13，观察窗正对高清摄像仪14，高清摄像仪连接计算机15，查看单元分别连接配样器、油样中间容器、气样中间容器，配样器、油样中间容器、气样中间容器分别连接驱替泵1，查看单元位于恒温箱7中。
[0029]
选用由细管测试在60℃下，co2mmp为25.7mpa的油样进行实验，注入气样选用纯度为99.99％的co2，将油样置于油样中间容器和配样器中，将气样置入气样中间容器中，通过油相色谱仪和气相色谱仪测量配置实验油样的油气组分，将毛细管置于支架上并将其进行水平校正，依次连接好实验仪器。
[0030]
将实验容器加热至60℃，使用真空泵将高压查看单元在常温下进行抽真空，把查看单元与油样中间容器连接的阀门打开，将co2注入查看单元并加压至地层压力，然后将中间容器中的油样使用双泵法缓慢注入查看单元中，通过观察窗观察液面位置，当最小半径毛细管内的液面到达毛细管顶部时停止油样注入，记录查看单元中的油气界面位置，后续每次增压保持观察单元中的油气界面位置不变，完成数据记录后使用双泵法用油样将co2退入装有油样的配样器，提高0.5mpa压力，进行2h搅拌平衡。待注入气与原油完成第一次接触后，使用双泵法将平衡气回注入查看单元至相同油气界面位置，记录毛细管液面高度，重复上述步骤，将三根毛细管中在不同的压力点下得到的高度与压力值绘成关系曲线后进行外推，当液面高度为零时所对应的压力值即为mmp值，外推所得mmp约为25mpa(测试结果如图1所示)，与细管测试结果较为一致。