低滲透巖心快速飽和油實驗方法研究

周強，唐海，呂棟梁，郭豐

（西南石油大學石油與天然氣工程學院，四川成都610500）

低滲透巖心快速飽和油實驗方法研究

周強，唐海，呂棟梁，郭豐

（西南石油大學石油與天然氣工程學院，四川成都610500）

該文自行設計了一套實驗裝置，用于低滲透巖心快速飽和油實驗。實驗方法是用CO2氣體驅盡巖心中的空氣，再用模擬油驅替CO2，利用CO2易溶于油，容易形成混相驅替的原理，油會占據孔隙空間，從而實現低滲透巖心快速飽和油。另外，同時還進行了抽空飽和巖心實驗和直接用模擬油驅實驗，將實驗結果進行對比分析，以氣測巖心孔隙體積為基準來對比分析巖心飽和油的程度。實驗結果發現：抽空飽和程度最高，但需要時間較長；直接用模擬油驅的飽和程度最差；“CO2+模擬油”混相驅飽和油需要的時間短，且飽和程度相對較高。

低滲透巖心；CO2驅；混相驅；飽和油

近年來，低滲透油藏的地質儲量在探明的地質儲量中所占的比重越來越大，對低滲透油藏的開發也顯得格外重要［1］。實驗室內對低滲透巖心的研究離不開孔隙度的測試和對巖心進行油水飽和，而低滲透巖心抽空飽和的時間需要較長，一般在4 d～7 d，大大影響實驗研究的進度，因此快速飽和巖心，對低滲透巖心實驗的研究顯得特別重要［2］。該文通過抽空飽和模擬油、模擬油驅和“CO2+模擬油”混相驅三種方法來對巖心進行飽和油，并以巖心的氣測孔隙度為標準，分析巖心飽和油的程度。結果表明：抽空飽和油的飽和程度最高，但需要的時間較長；模擬油驅需要的時間短，但飽和程度較低；“CO2+模擬油”混相驅飽和程度相對較高，且需要的時間短。因此，“CO2+模擬油”混相驅飽和巖心的方法是一種較好的方法，且大大縮短了低滲透巖心的飽和時間。

1　實驗方案設計

由于煤油極易揮發，會影響實驗測試的結果，因此該次實驗采用自配的模擬油（密度0.825 g/cm3，黏度2.89 mPa·s）進行實驗。該次實驗選取滲透率大小各異的15塊巖心，用氣測法測試巖心的孔隙度，用液測法測巖心的滲透率，并將巖心均等地分成3組，分別用來做抽空飽和模擬油、模擬油驅和“CO2+模擬油”混相驅實驗，其中主要研究“CO2+模擬油”混相驅實驗，另外兩種實驗用來對比分析。巖心的分組和基本參數（見表1）。

2　實驗原理

將烘干的巖心放入巖心夾持器，用CO2驅替巖心中的空氣，大概驅替100倍孔隙體積后，關閉出口閥和CO2氣瓶的閥門，此時巖心中的空氣被CO2驅出，CO2占據了孔隙空間。打開泵驅模擬油的進口開關，用模擬油驅CO2，由于CO2易溶于油，巖心中的CO2部分或者全部溶于模擬油中［3-7］。為了避免空氣進入巖心夾持器，用模擬油驅CO2時，出口閥要處于關閉狀態，使巖心夾持器中保持較高的壓力，利于液體分子進入巖心中的微孔隙。待出口壓力達到幾個兆帕時，緩慢打開出口閥，釋放一部分油，待壓力快要降低到零時，關閉出口閥，繼續使巖心夾持器中處于較高壓力狀態。重復此操作，當驅替5～10倍孔隙體積后，巖心中的CO2全部溶于模擬油中，并隨模擬油的排出而排出，此時巖心中的CO2已驅替干凈，模擬油占據了巖心的孔隙空間。

表1　巖心基本參數數據Table1 Basic parameter data of cores

3　實驗流程和操作步驟

該次實驗需要設計好實驗流程和裝置［8-12］，確保管線和裝置暢通且不漏氣，具體的實驗流程（見圖1）。

該次實驗操作步驟如下：

（1）測巖心的尺寸、氣測孔隙度和液測滲透率；（2）將巖心烘干并稱干重；（3）將巖心放入巖心夾持器，用CO2驅巖心中的空氣；（4）待CO2驅替100倍孔隙體積時，關閉出口閥和CO2氣瓶閥，用模擬油驅CO2；（5）待出口閥壓力達到幾個兆帕時，緩慢打開出口閥，釋放一部分油，待壓力降至接近零時，關閉出口閥，繼續憋壓；（6）重復操作（5），直到驅替5～10倍孔隙體積時，停止驅替；（7）取出巖心并稱重，計算飽和程度。

圖1　實驗流程Fig.1 Flow diagram of the experiment

4　實驗結果

該次實驗主要考察“CO2+模擬油”混相驅巖心飽和油實驗，并以抽空飽和和模擬油驅飽和油兩種實驗進行對比分析，巖心飽和油的程度為巖心中飽和油的體積和氣測孔隙體積的百分比，實驗結果（見表2）。從表2可以看出：抽空飽和的飽和程度最高，但需要的時間較長，需5 d；模擬油驅僅需10 min～30 min，但飽和程度較低，尤其是低滲透的巖心；“CO2+模擬油”混相驅飽和時間較短，需要0.5 h～1.5 h，且飽和程度相對較高。

表2　實驗結果Table2 The result of the experiment

由結果可知，巖心的滲透率越高，巖心的飽和程度相對也越高，其中特低滲巖心的飽和程度較差（見圖2）。其主要原因是：特低滲巖心的孔喉特別小，配位數低，孔隙連通性較差，分子吸附作用力較強，流體分子在毛管力作用下難以進入微孔隙，氣體分子仍然占據著這部分孔隙空間，使得特低滲巖心的飽和程度不高。當然，滲透率較高的巖心中也存在微孔隙，所以飽和程度不能達到100%；滲透率越低的巖心中微孔隙越多，因而滲透率越低的巖心飽和程度也越低。

圖2　巖心滲透率與飽和程度的關系Fig.2 The relations of core permeability and saturation degree

5　結論

通過該次實驗，可以得出以下結論：

（1）氣測孔隙度較液測孔隙度大，其原因是巖心中存在微孔隙，液體分子難以進入，滲透率越低的巖心微孔隙越多。

（2）三種飽和方式都可以看出，隨著巖心滲透率的增加，飽和程度增大，但飽和程度達不到100%。

（3）對于滲透率低1 mD的特低滲巖心，飽和程度不高，其原因是巖心孔隙和微裂縫直徑很小，分子吸附作用力強，液體分子難易進入。

（4）對于滲透率為1 mD～50 mD的低滲巖心，當飽和巖心數量不多時，用“CO2+模擬油”混相驅飽和巖心參考文獻：

的方法較好，既能大大縮短巖心飽和的時間，飽和程度又相對較高。

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The experiment research of low permeability cores fast saturated oil

ZHOU Qiang，TANG Hai，LV Dongliang，GUO Feng
（Southwest Petroleum University Oil and Gas Engineering Institute，Chengdu Sichuan 610500，China）

This paper had designed a set of experimental apparatus for the experiment of low permeability cores quickly saturated oil.Experimental method was to use CO2to displace the air in the core，and to use simulation oil to displace CO2in the core，using the principle of CO2easily dissolving in oil，it was easy to form a miscible displacement and oil would occupy the pore space，so it could realize that low permeability cores were saturated oil quickly. In addition，at the same time we also had done core experiment saturated oil by exhausting air and done core displacement experiment directly with the simulated oil，the experimental results were analyzed compared with above，and we had analyzed the extent of core saturated oil based on gas surveying core pore volume.The results found that core experiment saturat－e

l by exhausting air had the highest degree of saturation，but needed a long time，the degree of saturation of simulation oil flooding was the worst，"CO2+simulated oil miscible flooding"need shorter time，and the degree of saturation was relatively high.

low permeability core；CO2flooding；miscible flooding；saturated oil

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.03.024

TE357.45

A

1673-5285（2015）03-0095-04

2015－01-23

中海油天津分公司項目“渤中25-1及渤中34-2/4低滲油藏滲流機理及驅油效率研究”，項目編號：KF13TSB092。

周強，男（1986-），西南石油大學在讀碩士研究生，主要從事油藏工程、滲流力學和數值模擬方面的研究工作，郵箱：492179867@qq.com。