一种用于深层低渗稠油油藏压驱开发的装置与实验方法

本发明属于稠油油藏三次开发，涉及一种用于深层低渗稠油油藏压驱开发的装置与实验方法。

背景技术：

1、在世界油气资源中，稠油具有十分巨大的开采潜力且所占的比例相当大，据估计，全球重油资源地质储量约为9400亿吨，占油气资源总量的20％。我国的稠油资源量估计量可达300亿吨，共计发现了70多个稠油油田，主要分布于胜利油田、辽河油田、新疆油田等地区。因此，实现稠油油藏的经济高效开发对我国未来能源需求具有重要意义。

2、由于低渗稠油油藏油层渗透率低，原油粘度高，常规水驱开发过程流度比高，开发效果差，辽河、胜利和新疆油田等注蒸汽热采稠油产量占总稠油产量85％以上，油藏物性普遍较好，渗透率多超过500md(注蒸汽开发界限)。但是我国深层低渗稠油油藏特点突出，常规注蒸汽热采热利用效率低，开采方式效果不佳。

3、常规低渗稠油储层通过水力压裂改善储层物性，但产能提升不足，工艺复杂。压驱开发则是利用水力压裂设备高压高速注水，实现快速增能增压的效果。压驱复合井底降粘技术能进一步提高驱油效率，且在很多矿场先导试验表现出较好潜力。然而目前针对深层低渗稠油油藏压驱开发研究较少，如专利cn114439440公开了一种深层低渗稠油油藏的降黏压驱方法，通过提高注采井之间的生产压差形成裂缝网络，结合降黏剂溶液驱替提高油藏采收率；专利cn114622881公开了一种低渗稠油油藏压驱开采方法，通过降黏压驱吞吐和降黏压驱驱替的方法，提高采油量和经济效益；专利cn113803037则公开了深层低渗油藏流度调控驱替开发方法，通过注入降黏剂溶液降低原油粘度，从而调控流度，提高开发效果。

4、虽然现有技术中也公开了一些技术方案，但是如以上几项专利技术，主要是对于低渗稠油油藏和深层低渗油藏提出了压驱技术结合降黏剂溶液驱替和吞吐，提高储层的渗流能力和降低原油粘度及流度，从而提高油藏的开采效果。但对于压驱开发过程，由于高压高速注入导致地层岩石中裂缝的生成和延展特征没有开展研究，因而对压驱开发过程对储层导流能力的影响无法预测和计算，严重影响了压驱开发实验研究的准确性和严谨性。

5、因此，如何找到一个更为适宜的方式，解决现有的压驱开发研究过程存在的上述问题，已成为业内诸多一线研究人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于深层低渗稠油油藏压驱开发的装置与实验方法。本发明提供的装置与实验方法，能够同时采集压驱物理模拟实验中裂缝数量、长度及裂缝扩展形态特征，通过对实验前后岩心渗透率及孔隙度的精确测量，从而更准确的对压驱开发改造储层进行评价，更通过对产出液体积进行实时精确计量，从而可以准确计算驱油效率及含水率等开发效果参数。

2、本发明提供了一种用于深层低渗稠油油藏压驱开发的装置，包括：注入系统、岩心夹持装置、岩心分析系统、第二给压装置和岩心分析系统；

3、所述注入系统包括第一给压装置以及与第一给压装置相连的液相中间容器；

4、所述岩心夹持装置的液相进口与所述中间容器的出口相连接；

5、所述岩心夹持装置包括设置在岩心夹持装置内腔中的岩心；

6、所述内腔的腔壁与所述第二给压装置相连；

7、与所述岩心夹持装置出口相连的产出液回收采集装置和岩心分析系统。

8、优选的，所述第一给压装置包括注入泵；

9、所述液相中间容器包括并联设置的第一液相中间容器、第二液相中间容器和液相第三中间容器；

10、所述第一液相中间容器、第二液相中间容器和液相第三中间容器中的一个或多个的进口管路和/或出口管路上设置有阀门。

11、优选的，所述岩心包括岩心模型或岩心实物样品；

12、所述岩心中间设置有非通孔；

13、所述非通孔与岩心夹持装置的液相进口相连通；

14、所述岩心内还设置有单个或多个裂缝。

15、优选的，所述岩心的渗透率为60～120md；

16、所述非通孔的长度小于等于岩心长度的2/3；

17、所述裂缝长度小于等于岩心长度的1/2；

18、所述裂缝的总面积小于等于岩心面积的1/3。

19、优选的，所述第二给压装置为围压给压装置；

20、所述第二给压装置通过注入液体进行给压；

21、所述给压具体为压入的液体挤压；

22、所述岩心夹持装置的出口与所述岩心的外围相连通。

23、优选的，所述装置还包括作用于岩心夹持装置上的温度控制系统；

24、所述温度控制系统包括加热系统和温度传感器；

25、所述装置还包括作用于注入系统和第二给压装置上的压力传感器；

26、所述岩心分析系统与所述温度控制系统和/或压力传感器相关联；

27、所述岩心分析系统包括微米ct扫描系统和/或岩心孔渗联测仪；

28、所述微米ct扫描系统和岩心孔渗联测仪作用于岩心。

29、本发明还提供了一种用于深层低渗稠油油藏压驱开发的实验方法，包括以下步骤：

30、1)对置于岩心夹持装置中的岩心进行加热，先将水注入到岩心中设置的半通孔中，然后停止注入水，将地层原油注入岩心的半通孔中，再对岩心进行扫描分析和测量分析；

31、2)根据油田矿场的注入参数和地层压力设置岩心夹持装置的地层原油注入参数和围压，基于岩心夹持装置的出口端压力和进口端压力进行判断后，关闭岩心夹持装置的出口端和进口端，并对岩心进行扫描分析和测量分析；

32、3)当岩心夹持装置的出口端压力和进口端压差稳定后，打开岩心夹持装置的出口端，停止注入地层原油，然后将降粘剂注入岩心的半通孔中，驱替地层原油，并对岩心夹持装置出口端的产出液进行计量；

33、4)多次交替对岩心的半通孔中注入水和降粘剂进行压驱，驱替原油，最后得到实验结果。

34、优选的，所述加热的温度为地层的温度；

35、所述注入的压力为高于地层的压力5～10mpa；

36、所述水注入的注入速率为0.1～0.3ml/min；

37、所述停止注入水具体为，当水的注入速率与岩心夹持装置的出水速率相同时，停止注入水；

38、所述地层原油包括脱气原油；

39、所述底层原油在地层温度的原油黏度为70～150mpa.s。

40、优选的，所述对岩心进行扫描分析和测量分析具体为，当岩心夹持装置的出口端压力稳定且出口端不再出水时，进行扫描分析和测量分析；

41、所述扫描分析具体为对岩心进行微米ct扫描分析，作为初始状态的数据；

42、所述测量分析具体为对岩心的孔隙度和渗透率进行测量和分析；

43、所述步骤2)中的注入参数包括注入速率和注入压力；

44、所述注入速率为0.5～1.5ml/min；

45、所述注入压力为30～35mpa；

46、所述围压为20～40mpa。

47、优选的，所述步骤2)中判断具体为，当岩心夹持装置的出口段与进口端压差接近岩心的破裂压力时，关闭岩心夹持装置的出口端和进口端；

48、所述关闭的时间为0.5～1h；

49、所述步骤2)中的扫描分析为对岩心进行压驱实验后的状态的扫描分析；

50、比对所述步骤1)和2)中的扫描分析和测量分析，得到压驱前后岩心内部裂缝诱发和裂缝扩展的三维重构图像以及压驱前后岩心孔隙度和渗透率的变化；

51、所述降粘剂包括阴离子表面活性剂；

52、所述降粘剂的注入速率为0.1～0.3ml/min；

53、所述驱替原油的截止条件为岩心夹持装置的出口端的出液中含水率大于等于98％。

54、本发明提供了一种用于深层低渗稠油油藏压驱开发的装置，包括：注入系统、岩心夹持装置、岩心分析系统、第二给压装置和岩心分析系统；所述注入系统包括第一给压装置以及与第一给压装置相连的液相中间容器；所述岩心夹持装置的液相进口与所述中间容器的出口相连接；所述岩心夹持装置包括设置在岩心夹持装置内腔中的岩心；所述内腔的腔壁与所述第二给压装置相连；与所述岩心夹持装置出口相连的产出液回收采集装置和岩心分析系统。与现有技术相比，针对现有研究中，深层低渗稠油油藏压驱开发研究实验装置和研究方法较为缺乏，无法从实验的角度模拟储层压驱开发过程，对后续压驱开发的理论和实验研究不利。此外压驱开发过程较为复杂，所涉及的工艺流程较为复杂，压驱开发理论尚不完备等问题。本发明基于多年稠油开发理论，实验研究及设计经验，提出了一种用于深层低渗稠油压驱开发的装置及方法，用物理模拟研究压驱开发过程，以克服和减小现有技术的缺陷。虽然现有技术中也有技术方案公开的稠油油藏高温高压驱油效率实验方法，其通过该实验装置测试注蒸汽及添加各种辅助介质下岩心驱油效率，而本发明的优势及区别在于，(1)实验岩心的制作方法采用设计的裂缝性天然岩心柱体，人工的方式制造各种形态的裂缝模拟实际储层；(2)岩心夹持器内部套筒具有加热与隔热功能的特制套筒，温度和压力变化数据能实时测量并记录；(3)由于裂缝性岩心外部和内部不规则，夹持器内部套筒能自动收缩贴合，避免实验中存在流动空间，影响实验的准确性和严密性。

55、本发明通过注入系统可以调节注入速度和注入压力从而进行压驱开发；通过加热系统和温度传感器可以调节和检测实验温度；通过岩心夹持器和压力传感器可以调节和检测岩心两端的围压及压驱过程的压力变化；通过岩心分析系统可以准确分析压驱前后岩心裂缝发育和展布形态特征，可以分析测量岩心压驱前后孔隙度和渗透率变化情况；产出液回收采集装置可以收集产出液并精确计量产出液中的油水量。本发明能够在不添加压裂液的化学剂情况下提高实验岩心的渗透率和孔隙度，增加渗流通道并精确计量，为实验室开展深层低渗稠油油藏压驱实验提供更为环保和高效的实验方法。

56、本发明提供的深层低渗稠油油藏压驱开发实验装置与方法，能够同时采集压驱物理模拟实验中裂缝数量、长度及裂缝扩展形态特征，通过对实验前后岩心渗透率及孔隙度的精确测量，从而更准确的对压驱开发改造储层进行评价。通过对产出液体积进行实时精确计量，从而可以准确计算驱油效率及含水率等开发效果参数。而且本发明不使用压裂液化学剂，减少了化学药剂所带来的消耗和污染，同时不需要使用大型水力压裂设备能同样达到改造储层、增加渗流通道的效果，降低了油田开发的经济成本；本发明还采用降粘剂交替注入，能显著降低原油粘度和生产压差，从而增强原油的流动能力，进一步提高采收率。该实验方法具有明显高效、经济和环保的优势特点。