一种边水油藏水平井组注气吞吐的物理模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种边水油藏水平井组注气吞吐的物理模拟方法，包括以下步骤：根据实验模拟对象的油藏条件和边水条件，制作和处理岩心模型，确定油藏地层温度和等效地层边水能量压力，并准备实验设备和实验材料；清洁高压岩心夹持器内壁，将岩心模型装入高压岩心夹持器，固定密封并为岩心模型提供轴压和围压；将岩心模型抽真空，然后向岩心模型中依次注入实验用水和实验用油，并确定岩心模型的孔隙体积、束缚水饱和度及含油饱和度，构造实验模拟对象的油藏模型；根据实验模拟对象的边水条件和实际注采方式，模拟油藏水驱采油；在实验模拟对象的边水条件下，模拟边水油藏水平井组注气吞吐生产，计量生产参数，通过分析生产参数，确定注气吞吐效果。

【技术实现步骤摘要】
一种边水油藏水平井组注气吞吐的物理模拟方法
本专利技术涉及一种提高石油采收率技术的物理模拟方法，尤其涉及一种边水油藏水平井组注气吞吐的物理模拟方法。
技术介绍
断块油藏已成为油田开发中占重要地位的一类油藏，其储量和产油量都占有相当大的比例。其中，边水活跃的复杂断块油藏普遍存在于我国各大油田中，如胜利油田临盘区块、辽河油田锦612区块、大港油田西58-8区块、冀东油田高浅南区块等。边水能量充足的油藏，开采初期产油量、产液量上升速度快，见水时间早，含水率上升速度快。该类油藏进入高含水期和高采出程度开发期后，由于油水流度差异、重力作用以及地层非均质，导致边水水驱油前缘并非活塞式推进，水体波及体积小，非均质油藏采收率低。对于这类油藏开发，水平井具有泄油面积大、生产井段长、井底压降小等优势，大大提高单井产能，加快采油速率。但是边水的存在，极易使水体在地层条件下突进到井底，引起水平井暴性水淹，严重影响水平井产能；而水平井的堵水控水工艺措施复杂，增加了开采难度。二氧化碳、氮气等注气吞吐作业由于投资少、见效快，在现场得到广泛应用。其中，二氧化碳吞吐增产机理为：(1)降低原油粘度；(2)二氧化碳的溶解对原油的膨胀作用；(3)解除近井地带污染；(4)溶解气驱辅助重力分异作用；(5)压水体并改善粘度降低原油的泄油效果；(6)抽提原油中的轻质组分；(7)气体捕集和降低水相饱和度降低水相相对渗透率；(8)吐气过程中滞留作用降低水气相对渗透率；(9)降低界面张力。目前缺乏对边水油藏水平井组注气吞吐的实验研究手段，对目标油田的复杂地质情况和边水条件没有定量的实验室模拟，更缺乏同一区块多口水平井注气吞吐作业的效果评价，影响了注气吞吐方案有针对性的制定和实施，不利于充分发挥水平井组注气吞吐的优点。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种边水油藏水平井组注气吞吐的物理模拟方法，能够更接近实际生产条件地模拟均质或非均质油藏、在有边水存在条件下、多口水平井的注气吞吐作业过程，以评价边水能量在生产过程中对水平井组注气吞吐效果的影响。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种边水油藏水平井组注气吞吐的物理模拟方法，包括以下步骤：1)根据实验模拟对象的油藏条件和边水条件，制作和处理岩心模型，确定油藏地层温度和等效地层边水能量压力，并准备实验设备和实验材料；其中，实验设备包括：恒温箱，高压岩心夹持器，注入泵，真空泵，中间容器，回压阀，气体计量装置，液体收集计量装置和压力传感器；实验材料包括：用于模拟油藏原油的实验用油，用于模拟地层水的实验用水，以及用于注气吞吐的注入气体；2)清洁高压岩心夹持器内壁，将岩心模型装入高压岩心夹持器，固定密封并为岩心模型提供轴压和围压，且岩心模型的围压小于轴压，但相差不超过5MPa；3)将岩心模型抽真空，然后向岩心模型中依次注入实验用水和实验用油，并确定岩心模型的孔隙体积、束缚水饱和度及含油饱和度，构造实验模拟对象的油藏模型；4)根据实验模拟对象的边水条件和实际注采方式，模拟油藏水驱采油；5)在实验模拟对象的边水条件下，模拟边水油藏水平井组注气吞吐生产，计量生产参数，通过分析生产参数，确定注气吞吐效果。所述注入气体是二氧化碳或者氮气或者甲烷。所述步骤1)中根据实验模拟对象的油藏条件和边水条件，制作和处理岩心模型，具体包括以下步骤：①根据实验模拟对象的油藏条件，选取多块天然岩心或者人造岩心，并按照油藏的非均质程度重叠排列；根据实验模拟对象中生产井的数目、完井层位、水平段长度和延伸方向，在重叠排列的天然岩心或人造岩心的对应部位插入L形管线作为井筒，以模拟各生产井，各生产井均为水平井；然后压制成目标岩心，并用防腐密封材料浇筑各生产井井筒与目标岩心上表面交界的位置实现固井；②将目标岩心表面打磨至平滑、整齐，然后用流动水冲刷打磨后的目标岩心，同时清理打磨后的目标岩心表面的细小灰尘；③将清理后的目标岩心放入恒温箱干燥，温度设置为60—150℃，烘干时间10小时以上；测量目标岩心尺寸，计算视体积；④在目标岩心上表面的中心位置钻盲孔，作为岩心模型内部的压力监测井井位，压力监测井为直井；根据实验模拟对象的边水条件，以及边水水体与各生产井的位置关系，在目标岩心上表面的边缘位置钻盲孔，作为模拟地层边水的边水注入井井位，边水注入井为直井；用氢氟酸与蒸馏水按体积比1:1的混合液浸泡两个盲孔10分钟以上，然后用直径小于盲孔直径的钢丝刮盲孔的孔壁，最后用流动的水冲洗出两个盲孔中的碎屑和残酸，重复操作，不低于2次，再放入恒温箱内烘干；最后在两个盲孔中分别插入管线作为井筒，并用防腐密封材料浇筑井筒与目标岩心上表面交界的位置实现固井，从而得到岩心模型；⑤在岩心模型表面均匀涂覆厚度为0.2-0.4mm的防腐密封涂层，然后将岩心模型放在恒温箱内干燥涂层。所述步骤④中，在保证边水注入压力不超过围压的条件下，通过调整盲孔的深度模拟边水层相对于油层的垂向相对位置，盲孔深度小于岩心模型总厚度至少5mm；通过在井筒壁上钻孔，并调整钻孔和生产井的朝向，模拟边水相对于油层的水流方向；通过在井筒壁上钻盲孔模拟半封闭型边水体，通过在井筒壁上钻通孔模拟开启型边水体；通过调整井筒壁上钻孔的直径和钻孔密度模拟边水注入过程中水流量的大小；通过酸液浸泡盲孔改变边水注入井的周边渗透率，结合注入压力以及岩心模型边水注入井周边渗透率的情况，模拟边水注入压力及注入速度；从而模拟各种边水条件。所述步骤3)具体包括以下步骤：I、使用真空泵分别通过压力监测井、边水注入井和各生产井对岩心模型抽真空，抽真空时间不少于4小时；II、使用注入泵和中间容器，分别通过压力监测井、边水注入井和各生产井向岩心模型内注入实验用水，当注入泵压力表压力升高时停泵，待压力降落时再开泵，反复操作多次，直到停泵后压力在30分钟内保持稳定不下落，此时岩心模型内实验用水达到饱和状态；计量注入实验用水的体积，注入实验用水的体积即为该岩心模型的孔隙体积；III、以压力监测井为注入井，并分别以边水注入井和各生产井为采出井，进行注、采实验用水实验，通过测量得到的实验参数，分别计算岩心模型在边水注入井和各生产井方向上的渗透率；IV、将高压岩心夹持器整体放入恒温箱中，同时加热实验用油，恒温箱和实验用油的加热温度设定为油藏地层温度，待岩心模型的轴压和围压稳定不再上升后，调整轴压和围压；围压应高于等效地层边水能量压力1MPa以上；V、分别以压力监测井、边水注入井和各生产井作为注入井向岩心模型内注入实验用油，同时分别以除注入井外的各井作为采出井采出实验用水和实验用油，直至所有井都采不出实验用水时，岩心模型内实验用油达到饱和状态，计量采出实验用水的体积；采出实验用水的体积除以岩心模型的孔隙体积，即为该岩心模型的含油饱和度；1-含油饱和度，即为该岩心模型的束缚水饱和度；VI、继续向岩心模型注入但不采出实验用油，使岩心模型内部压力升高至实验模拟对象的等效地层边水能量压力，在实验模拟对象的油藏地层温度下，等待12小时以上，老化原油。所述步骤4)具体包括以下步骤：将压力监测井连接压力传感器，边水注入井与回压阀、中间容器和注入泵依次连接，各生产井连接液体收集计量装置；根据实验模拟对象的边水条件，确定边水注入过程中的生产参数：回压阀的压力与注入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种边水油藏水平井组注气吞吐的物理模拟方法，包括以下步骤：1)根据实验模拟对象的油藏条件和边水条件，制作和处理岩心模型，确定油藏地层温度和等效地层边水能量压力，并准备实验设备和实验材料；其中，实验设备包括：恒温箱，高压岩心夹持器，注入泵，真空泵，中间容器，回压阀，气体计量装置，液体收集计量装置和压力传感器；实验材料包括：用于模拟油藏原油的实验用油，用于模拟地层水的实验用水，以及用于注气吞吐的注入气体；2)清洁高压岩心夹持器内壁，将岩心模型装入高压岩心夹持器，固定密封并为岩心模型提供轴压和围压，且岩心模型的围压小于轴压，但相差不超过5MPa；3)将岩心模型抽真空，然后向岩心模型中依次注入实验用水和实验用油，并确定岩心模型的孔隙体积、束缚水饱和度及含油饱和度，构造实验模拟对象的油藏模型；4)根据实验模拟对象的边水条件和实际注采方式，模拟油藏水驱采油；5)在实验模拟对象的边水条件下，模拟边水油藏水平井组注气吞吐生产，计量生产参数，通过分析生产参数，确定注气吞吐效果。

【技术特征摘要】
1.一种边水油藏水平井组注气吞吐的物理模拟方法，包括以下步骤：1)根据实验模拟对象的油藏条件和边水条件，制作和处理岩心模型，确定油藏地层温度和等效地层边水能量压力，并准备实验设备和实验材料；其中，实验设备包括：恒温箱，高压岩心夹持器，注入泵，真空泵，中间容器，回压阀，气体计量装置，液体收集计量装置和压力传感器；实验材料包括：用于模拟油藏原油的实验用油，用于模拟地层水的实验用水，以及用于注气吞吐的注入气体；2)清洁高压岩心夹持器内壁，将岩心模型装入高压岩心夹持器，固定密封并为岩心模型提供轴压和围压，且岩心模型的围压小于轴压，但相差不超过5MPa；3)将岩心模型抽真空，然后向岩心模型中依次注入实验用水和实验用油，并确定岩心模型的孔隙体积、束缚水饱和度及含油饱和度，构造实验模拟对象的油藏模型；4)根据实验模拟对象的边水条件和实际注采方式，模拟油藏水驱采油；5)在实验模拟对象的边水条件下，模拟边水油藏水平井组注气吞吐生产，计量生产参数，通过分析生产参数，确定注气吞吐效果。2.如权利要求1所述的一种边水油藏水平井组注气吞吐的物理模拟方法，其特征在于，所述注入气体是二氧化碳或者氮气或者甲烷。3.如权利要求1或2所述的一种边水油藏水平井组注气吞吐的物理模拟方法，其特征在于，所述步骤1)中根据实验模拟对象的油藏条件和边水条件，制作和处理岩心模型，具体包括以下步骤：①根据实验模拟对象的油藏条件，选取多块天然岩心或者人造岩心，并按照油藏的非均质程度重叠排列；根据实验模拟对象中生产井的数目、完井层位、水平段长度和延伸方向，在重叠排列的天然岩心或人造岩心的对应部位插入L形管线作为井筒，以模拟各生产井，各生产井均为水平井；然后压制成目标岩心，并用防腐密封材料浇筑各生产井井筒与目标岩心上表面交界的位置实现固井；②将目标岩心表面打磨至平滑、整齐，然后用流动水冲刷打磨后的目标岩心，同时清理打磨后的目标岩心表面的细小灰尘；③将清理后的目标岩心放入恒温箱干燥，温度设置为60—150℃，烘干时间10小时以上；测量目标岩心尺寸，计算视体积；④在目标岩心上表面的中心位置钻盲孔，作为岩心模型内部的压力监测井井位，压力监测井为直井；根据实验模拟对象的边水条件，以及边水水体与各生产井的位置关系，在目标岩心上表面的边缘位置钻盲孔，作为模拟地层边水的边水注入井井位，边水注入井为直井；用氢氟酸与蒸馏水按体积比1:1的混合液浸泡两个盲孔10分钟以上，然后用直径小于盲孔直径的钢丝刮盲孔的孔壁，最后用流动的水冲洗出两个盲孔中的碎屑和残酸，重复操作，不低于2次，再放入恒温箱内烘干；最后在两个盲孔中分别插入管线作为井筒，并用防腐密封材料浇筑井筒与目标岩心上表面交界的位置实现固井，从而得到岩心模型；⑤在岩心模型表面均匀涂覆厚度为0.2-0.4mm的防腐密封涂层，然后将岩心模型放在恒温箱内干燥涂层。4.如权利要求3所述的一种边水油藏水平井组注气吞吐的物理模拟方法，其特征在于，所述步骤④中，在保证边水注入压力不超过围压的条件下，通过调整盲孔的深度模拟边水层相对于油层的垂向相对位置，盲孔深度小于岩心模型总厚度至少5mm；通过在井筒壁上钻孔，并调整钻孔和生产井的朝向，模拟边水相对于油层的水流方向；通过在井筒壁上钻盲孔模拟半封闭型边水体，通过在井筒壁上钻通孔模拟开启型边水体；通过调整井筒壁上钻孔的直径和钻孔密度模拟边水注入过程中水流量的大小；通过酸液浸泡盲孔改变边水注入井的周边渗透率，结合注入压力以及岩心模型边水注入井周边渗透率的情况，模拟边水注入压力及注入速度；从而模拟各种边水条件。5.如权利要求3所述的一种边水油藏水平井组注气吞吐的物理模拟方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括以下步骤：I、使用真空泵分别通过压力监测井、边水注入井和各生产井对岩心模型抽真空，抽真空时间不少于4小时；II、使用注入泵和中间容器，分别通过压力监测井、边水注入井和各生产井向岩心模型内注入实验用水，当注入泵压力表压力升高时停泵，待压力降落时再开泵，反复操作多次，直到停泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凤兰，王志兴，侯吉瑞，郝宏达，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11