低渗透岩心快速饱和油实验方法研究

周强，唐海，吕栋梁，郭丰

（西南石油大学石油与天然气工程学院，四川成都610500）

低渗透岩心快速饱和油实验方法研究

周强，唐海，吕栋梁，郭丰

（西南石油大学石油与天然气工程学院，四川成都610500）

该文自行设计了一套实验装置，用于低渗透岩心快速饱和油实验。实验方法是用CO2气体驱尽岩心中的空气，再用模拟油驱替CO2，利用CO2易溶于油，容易形成混相驱替的原理，油会占据孔隙空间，从而实现低渗透岩心快速饱和油。另外，同时还进行了抽空饱和岩心实验和直接用模拟油驱实验，将实验结果进行对比分析，以气测岩心孔隙体积为基准来对比分析岩心饱和油的程度。实验结果发现：抽空饱和程度最高，但需要时间较长；直接用模拟油驱的饱和程度最差；“CO2+模拟油”混相驱饱和油需要的时间短，且饱和程度相对较高。

低渗透岩心；CO2驱；混相驱；饱和油

近年来，低渗透油藏的地质储量在探明的地质储量中所占的比重越来越大，对低渗透油藏的开发也显得格外重要［1］。实验室内对低渗透岩心的研究离不开孔隙度的测试和对岩心进行油水饱和，而低渗透岩心抽空饱和的时间需要较长，一般在4 d～7 d，大大影响实验研究的进度，因此快速饱和岩心，对低渗透岩心实验的研究显得特别重要［2］。该文通过抽空饱和模拟油、模拟油驱和“CO2+模拟油”混相驱三种方法来对岩心进行饱和油，并以岩心的气测孔隙度为标准，分析岩心饱和油的程度。结果表明：抽空饱和油的饱和程度最高，但需要的时间较长；模拟油驱需要的时间短，但饱和程度较低；“CO2+模拟油”混相驱饱和程度相对较高，且需要的时间短。因此，“CO2+模拟油”混相驱饱和岩心的方法是一种较好的方法，且大大缩短了低渗透岩心的饱和时间。

1　实验方案设计

由于煤油极易挥发，会影响实验测试的结果，因此该次实验采用自配的模拟油（密度0.825 g/cm3，黏度2.89 mPa·s）进行实验。该次实验选取渗透率大小各异的15块岩心，用气测法测试岩心的孔隙度，用液测法测岩心的渗透率，并将岩心均等地分成3组，分别用来做抽空饱和模拟油、模拟油驱和“CO2+模拟油”混相驱实验，其中主要研究“CO2+模拟油”混相驱实验，另外两种实验用来对比分析。岩心的分组和基本参数（见表1）。

2　实验原理

将烘干的岩心放入岩心夹持器，用CO2驱替岩心中的空气，大概驱替100倍孔隙体积后，关闭出口阀和CO2气瓶的阀门，此时岩心中的空气被CO2驱出，CO2占据了孔隙空间。打开泵驱模拟油的进口开关，用模拟油驱CO2，由于CO2易溶于油，岩心中的CO2部分或者全部溶于模拟油中［3-7］。为了避免空气进入岩心夹持器，用模拟油驱CO2时，出口阀要处于关闭状态，使岩心夹持器中保持较高的压力，利于液体分子进入岩心中的微孔隙。待出口压力达到几个兆帕时，缓慢打开出口阀，释放一部分油，待压力快要降低到零时，关闭出口阀，继续使岩心夹持器中处于较高压力状态。重复此操作，当驱替5～10倍孔隙体积后，岩心中的CO2全部溶于模拟油中，并随模拟油的排出而排出，此时岩心中的CO2已驱替干净，模拟油占据了岩心的孔隙空间。

表1　岩心基本参数数据Table1 Basic parameter data of cores

3　实验流程和操作步骤

该次实验需要设计好实验流程和装置［8-12］，确保管线和装置畅通且不漏气，具体的实验流程（见图1）。

该次实验操作步骤如下：

（1）测岩心的尺寸、气测孔隙度和液测渗透率；（2）将岩心烘干并称干重；（3）将岩心放入岩心夹持器，用CO2驱岩心中的空气；（4）待CO2驱替100倍孔隙体积时，关闭出口阀和CO2气瓶阀，用模拟油驱CO2；（5）待出口阀压力达到几个兆帕时，缓慢打开出口阀，释放一部分油，待压力降至接近零时，关闭出口阀，继续憋压；（6）重复操作（5），直到驱替5～10倍孔隙体积时，停止驱替；（7）取出岩心并称重，计算饱和程度。

图1　实验流程Fig.1 Flow diagram of the experiment

4　实验结果

该次实验主要考察“CO2+模拟油”混相驱岩心饱和油实验，并以抽空饱和和模拟油驱饱和油两种实验进行对比分析，岩心饱和油的程度为岩心中饱和油的体积和气测孔隙体积的百分比，实验结果（见表2）。从表2可以看出：抽空饱和的饱和程度最高，但需要的时间较长，需5 d；模拟油驱仅需10 min～30 min，但饱和程度较低，尤其是低渗透的岩心；“CO2+模拟油”混相驱饱和时间较短，需要0.5 h～1.5 h，且饱和程度相对较高。

表2　实验结果Table2 The result of the experiment

由结果可知，岩心的渗透率越高，岩心的饱和程度相对也越高，其中特低渗岩心的饱和程度较差（见图2）。其主要原因是：特低渗岩心的孔喉特别小，配位数低，孔隙连通性较差，分子吸附作用力较强，流体分子在毛管力作用下难以进入微孔隙，气体分子仍然占据着这部分孔隙空间，使得特低渗岩心的饱和程度不高。当然，渗透率较高的岩心中也存在微孔隙，所以饱和程度不能达到100%；渗透率越低的岩心中微孔隙越多，因而渗透率越低的岩心饱和程度也越低。

图2　岩心渗透率与饱和程度的关系Fig.2 The relations of core permeability and saturation degree

5　结论

通过该次实验，可以得出以下结论：

（1）气测孔隙度较液测孔隙度大，其原因是岩心中存在微孔隙，液体分子难以进入，渗透率越低的岩心微孔隙越多。

（2）三种饱和方式都可以看出，随着岩心渗透率的增加，饱和程度增大，但饱和程度达不到100%。

（3）对于渗透率低1 mD的特低渗岩心，饱和程度不高，其原因是岩心孔隙和微裂缝直径很小，分子吸附作用力强，液体分子难易进入。

（4）对于渗透率为1 mD～50 mD的低渗岩心，当饱和岩心数量不多时，用“CO2+模拟油”混相驱饱和岩心参考文献：

的方法较好，既能大大缩短岩心饱和的时间，饱和程度又相对较高。

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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

中海油天津分公司项目“渤中25-1及渤中34-2/4低渗油藏渗流机理及驱油效率研究”，项目编号：KF13TSB092。

周强，男（1986-），西南石油大学在读硕士研究生，主要从事油藏工程、渗流力学和数值模拟方面的研究工作，邮箱：492179867@qq.com。