大模型裂縫巖心保持原始油水飽和度的直接制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了大模型裂縫巖心保持原始油水飽和度的直接制作方法，包括：(1)確定所要制作的裂縫巖心體積V、孔隙度Φ、滲透率K、含油飽和度So、含水飽和度Sw等；(2)根據地層油水粘度比配制模擬油，確定所用油質量mo＝Vo×ρo；(3)在不考慮含油飽和度的情況下，得到所用水、水泥、石英砂質量分別為a、b、c；(4)當建立含油飽和度時，得到制作巖心所用水質量mw＝a?Vo×ρw；(5)將油、水和乳化劑均勻混合，配制成水包油乳狀液；(6)向乳狀液中加入水泥和石英砂，攪拌均勻，得到水泥漿；(7)待水泥試樣處于半凝固態(tài)，用鋼絲按實驗要求的裂縫方向切割水泥試樣；(8)等水泥試樣固結完成。本發(fā)明成本低廉、操作簡便，可以控制巖心中裂縫分布，實現模型與飽和度同時建立。
【專利說明】
大模型裂縫巖心保持原始油水飽和度的直接制作方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及石油勘探開發(fā)室內模擬實驗中大模型裂縫巖心保持原始油水飽和度的直接制作方法。
【背景技術】
[0002]物理模擬是模擬油氣藏開發(fā)的一種重要手段。實踐表明，模型幾何尺寸越大，實驗結果越接近礦場實際。實驗巖心分為天然和人造兩種。天然巖心獲取較為困難，成本也比較高。所以普遍使用人造巖心進行大模型的物理模擬。填砂模型工作壓力低，無法模擬裂縫孔隙型儲層?，F有膠結模型膠結劑普遍選擇環(huán)氧樹脂和磷酸鋁，大多需要高溫燒結。為了更好模擬儲層開發(fā)過程，人造巖心要保持儲層原始油水飽和度。對裂縫巖心，普遍采用先造縫再建立飽和度的步驟，由于飽和流體時流體按裂縫竄流，造成原始含水飽和度無法建立。關于人造大巖心制作裂縫，主要有兩類方法，一是在巖心成形前插入金屬片，再拔出以形成裂隙，但是拔出時機很難掌握。二是使用特定材料事先置于模型中，通過物理手段使其融化、溶解、揮發(fā)等，但會有殘留物存在并且工藝較為繁瑣。
[0003]為了更好地模擬儲層開發(fā)過程，需要物理模型與實際儲層相似，即要保持儲層原始油水飽和度。建立飽和度的方法有烘干法、離心法和驅替法。烘干法和離心法都存在巖心中水分布不均勻的問題。驅替法主要是對巖心抽空先飽和水后再用儲層流體驅水建立油水飽和度。由于裂縫巖心中裂縫的存在，常導致水的飽和度高于要求值，無法建立要求的油水飽和度。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供大模型裂縫巖心保持原始油水飽和度的直接制作方法，該方法使用材料簡單、成本低廉、操作簡便，利用該方法可以控制巖心中裂縫分布，實現模型與飽和度同時建立，制作出的巖心能滿足高溫高壓實驗，可更好地模擬儲層開發(fā)過程。
[0005]為達到以上技術目的，本發(fā)明提供以下技術方案。
[0006]大模型裂縫巖心保持原始油水飽和度的直接制作方法，依次包括以下步驟:
[0007](I)確定所要制作的裂縫巖心體積V、孔隙度Φ、滲透率K，含油飽和度So、含水飽和度Sw，確定巖心含油體積Vci = VX Φ X S。，巖心含水體積Vw = VX Φ X Sw，二者之和為巖心孔隙體積；
[0008](2)根據地層油水粘度比配制實驗條件下的模擬油，油密度為P。，水密度Spw，從而確定制作巖心所用油質量Hlo = VoX P。；
[0009](3)在不考慮含油飽和度的情況下，通過實驗，根據孔隙度Φ和滲透率K得到水灰比m、灰砂比η，所述水灰比為水和水泥的質量比，范圍為0.3?0.5，所述灰砂比為水泥和石英砂的質量比，范圍為I: I?1: 3，從而得到在不考慮含油飽和度，S卩含水飽和度為100%的情況下，所用水、水泥、石英砂質量分別為a、b、c;
[0010](4)在上述不考慮含油飽和度的情況下，水充滿巖心孔隙，Vc^PVw都被水填充，此時的用水量為a，當建立含油飽和度時，Vw仍被水填充，V。內的流體由水換成了油，與建立含油飽和度前相比，水的體積減少V。，制作巖心用水量應減少V。X PW，從而得到制作巖心所用水
里 niw—a-Vo X Pw;
[0011 ] (5)將油、水和乳化劑均勻混合，配制成水包油乳狀液，乳化劑用量為油水質量和的0.16%?0.21%，所述乳化劑為失水山梨醇單油酸酯(Span-80)與聚氧乙烯失水山梨醇單油酸酯(Tween-80)按質量比1:10配制的混合物；
[0012](6)向步驟(5)所述乳狀液中加入水泥和石英砂，攪拌均勻，得到水泥漿，所述水泥為硅酸鹽水泥，所述石英砂粒度為80?120目；
[0013](7)在巖心模具內表面涂模擬油，使模具內表面有一層薄油膜，將水泥漿澆注在巖心模具內，得到水泥試樣，使水泥試樣處于封閉狀態(tài)下，等待固化。待水泥試樣處于半凝固態(tài)，具有塑性時，取下巖心模具，用鋼絲按實驗要求的裂縫方向切割水泥試樣，鋼絲切割過的地方形成所需要的裂縫；
[0014](8)保持水泥試樣與外界封閉，等水泥試樣固結完成即得到保持原始油水飽和度的大模型裂縫巖心。
[0015]與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016](I)本發(fā)明提供了在水泥巖心中建立原始飽和度的方法；
[0017](2)本發(fā)明提供了飽和度與模型一次建立的方法；
[0018](3)本發(fā)明通過調整水泥、石英砂、水、油的比例，可以控制巖心的孔滲參數和巖心的油水飽和度，在制作巖心的同時可以控制裂縫的分布，能較好地模擬裂縫型碳酸鹽巖或砂巖。
【具體實施方式】
[0019]下面根據實施例，進一步說明本發(fā)明。
[0020]實施例1
[0021]大模型裂縫巖心保持原始油水飽和度的直接制作方法，包括以下步驟:
[0022](I)需要制作的巖心尺寸為30cm X 30cm X 30cm，體積V為27000cm3，孔隙度Φ為15%,滲透率K為0.18mD，含油飽和度So為12.7 %，含水飽和度Sw為87.3%,從而得到巖心含油體積V。為514.35cm3，巖心含水體積Vw為3535.65 cm3 ；
[0023](2)地層油水粘度比為10，根據地層油水粘度比配制實驗條件下的模擬油，油密度P。為0.863g/cm3，水密度PwSlg/cm3，從而確定制作巖心用油質量m。= V。X P。，為443.88g ；
[0024](3)在不考慮含油飽和度的情況下，通過實驗，根據孔隙度Φ和滲透率K得到水灰比m、灰砂比η，水灰比為0.4，灰砂比為1:3，從而得到在不考慮含油飽和度，S卩含水飽和度為100%的情況下，用水、水泥、石英砂質量，用a、b、c表不，分別為6615g、16537.5g、49612.5g;
[0025](4)在上述不考慮含油飽和度的情況下，水充滿巖心孔隙，Vc^PVw都被水填充，此時的用水量為a。當建立含油飽和度時，Vw仍被水填充，V。內的流體由水換成了油，與建立含油飽和度前相比，水的體積減少V。，制作巖心用水量應減少VciXpw,為514.35g。制作巖心所用水的質量11^=3-￥。\0?，為6100.65區(qū)；
[0026](5)將油、水和乳化劑均勻混合，配制成水包油乳狀液。所述乳化劑為失水山梨醇單油酸酯(Span-80)與聚氧乙稀失水山梨醇單油酸酯(Tween-80)按質量比1:10配制的混合物，乳化劑用量為油水質量和的0.2 %，為13.09g;
[0027](6)向步驟(5)所述乳狀液中加入水泥和石英砂，攪拌均勻，得到水泥漿，所述水泥為硅酸鹽水泥，所述石英砂粒度為80目；
[0028](7)在巖心模具內表面涂模擬油，使模具內表面有一層薄油膜，將水泥漿澆注在巖心模具內，待水泥試樣處于半凝固態(tài)，取下巖心模具，用鋼絲在水泥試樣中部沿水平方向切割水泥試樣，鋼絲切割過的地方形成所需要的裂縫；
[0029](8)保持水泥試樣與外界封閉，等待水泥試樣固結完成。
[0030]利用本發(fā)明制作出來的大模型裂縫巖心具有一定的孔隙度和滲透率，并能保持原始油水飽和度，能較好模擬實際裂縫型碳酸鹽巖儲層。
【主權項】
1.大模型裂縫巖心保持原始油水飽和度的直接制作方法，依次包括以下步驟: (1)確定所要制作的裂縫巖心體積V、孔隙度Φ、滲透率K，含油飽和度So、含水飽和度Sw，確定巖心含油體積Vo = VX Φ XS。，巖心含水體積Vw=VX Φ XSw; (2)根據地層油水粘度比配制實驗條件下的模擬油，油密度為P。，水密度為PW，從而確定制作巖心所用油質量Hb = VoX P。； (3)在不考慮含油飽和度的情況下，根據孔隙度Φ和滲透率K得到水灰比m、灰砂比n，從而得到在不考慮含油飽和度，即含水飽和度為100%的情況下，所用水、水泥、石英砂質量分別為a、b、c; (4)當建立含油飽和度時，Vw仍被水填充，V。內的流體由水換成了油，水的體積減少V。，制作巖心用水量減少VoX pw，從而得到制作巖心所用水質量mw=a-V。X pw; (5)將油、水和乳化劑均勻混合，配制成水包油乳狀液，乳化劑用量為油水質量和的0.16%?0.21% ; (6)向步驟(5)所述乳狀液中加入水泥和石英砂，攪拌均勻，得到水泥漿； (7)在巖心模具內表面涂模擬油，使模具內表面有一層薄油膜，將水泥漿澆注在巖心模具內，得到水泥試樣，使水泥試樣處于封閉狀態(tài)下，待水泥試樣處于半凝固態(tài)，取下巖心模具，用鋼絲按實驗要求的裂縫方向切割水泥試樣，鋼絲切割過的地方形成所需要的裂縫； (8)保持水泥試樣與外界封閉，等水泥試樣固結完成即得到保持原始油水飽和度的大模型裂縫巖心。2.如權利要求1所述的大模型裂縫巖心保持原始油水飽和度的直接制作方法，其特征在于，步驟(3)中所述水灰比為水和水泥的質量比，范圍為0.3?0.5，所述灰砂比為水泥和石英砂的質量比，范圍為1:1?1:3。3.如權利要求1所述的大模型裂縫巖心保持原始油水飽和度的直接制作方法，其特征在于，步驟(5)中所述乳化劑為失水山梨醇單油酸酯與聚氧乙烯失水山梨醇單油酸酯按質量比1:10配制的混合物。4.如權利要求1所述的大模型裂縫巖心保持原始油水飽和度的直接制作方法，其特征在于，步驟(6)中所述水泥為硅酸鹽水泥，所述石英砂粒度為80?120目。
【文檔編號】G01N1/28GK105842026SQ201610164743
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】郭平, 張萬博, 陳健, 陳一健, 張惠敏, 汪周華, 杜建芬
【申請人】西南石油大學