一種三維模擬油藏剩餘油飽和度測量方法及裝置製造方法
2023-12-10 20:56:10 2
一種三維模擬油藏剩餘油飽和度測量方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種三維模擬油藏剩餘油飽和度測量方法及裝置，其中三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置，包括恆溫箱、乾餾桶、集液管，所述乾餾桶縱向立於恆溫箱內並至少設置一個，所述乾餾桶的底部連接至恆溫箱外側的集液管上，所述恆溫箱內的乾餾桶周圍設置有加熱爐。所述恆溫箱內部還設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器通過設置在恆溫箱外壁的接線端子排連接至恆溫箱外部的溫控儀。採用三維模擬測量裝置及方法，可以開展驅替後模擬油藏的剩餘油在模型內的分布情況進行分析，確定不同位置的剩餘油飽和度含量，為分析實驗效果、驅替規律等提供依據，也為該技術應用於不同區塊的方案制定提供保障奠定基礎。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及石油熱採工藝室內試驗，具體地說是一種三維模擬油藏剩餘油飽和度 測量方法及裝置。 一種三維模擬油藏剩餘油飽和度測量方法及裝置
【背景技術】
[0002] 在利用實驗室三維物理模擬裝置開展水驅、化學驅、蒸汽吞吐、蒸汽驅等技術驅替 實驗後，需要對驅替後模擬油藏的剩餘油在模型內的分布情況進行分析，確定不同位置的 剩餘油飽和度含量，為分析實驗效果、驅替規律等提供依據，也為該技術應用於不同區塊的 方案制定提供保障奠定基礎。現有技術中針對實驗室對模擬油藏的含油飽和度的測量(監 測）主要分兩種。第一種是在模型本體上安裝監測探頭進行在線監測(主要應用於二維和 管式模型）；第二種是採用CT掃描技術。對於第一種方法實時監測技術主要適用於常溫 常壓下的管式或二維模型，不適用於高溫高壓下的三維模型。第二種方法適用面積於小於 (1000 X 1000mm)平板模型，不適用於較大的模型，尤其是三維模型。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在於提供一種三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置，它能夠有效地 解決上述現有技術中存在的問題。採用三維模擬測量裝置及方法，可以開展驅替後模擬油 藏的剩餘油在模型內的分布情況進行分析，確定不同位置的剩餘油飽和度含量，為分析實 驗效果、驅替規律等提供依據，也為該技術應用於不同區塊的方案制定提供保障奠定基礎。
[0004] 為了達成上述目的，本發明採用了如下技術方案，三維模擬油藏剩餘油飽和度測 量裝置，包括恆溫箱、乾餾桶、集液管，所述乾餾桶縱向立於恆溫箱內並至少設置一個，所述 乾餾桶的底部連接至恆溫箱外側的集液管上，所述恆溫箱內的乾餾桶周圍設置有加 熱爐。
[0005] 所述恆溫箱內部還設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器通過設置在恆溫箱外壁的 接線端子排連接至恆溫箱外部的溫控儀。
[0006] 所述乾餾桶底部通過冷卻管連接在集液管上，所述冷卻管位於恆溫箱外部，並且 冷卻管其中上端連接在恆溫箱底面，下端通過密封塞密封連接在集液管上口。
[0007] 所述冷卻管整體縱向穿過冷卻池，並在穿過連接處設置密封裝置，所述冷卻池上 設置進水管和出水管。
[0008] 所述恆溫箱內還設置有用來穩定乾餾桶的穩定板，所述穩定板周邊固定在恆溫箱 內壁上。
[0009] 為了達成上述另一目的，本發明採用了如下技術方案，利用三維模擬油藏剩餘油 飽和度測量裝置進行飽和度測量的方法，其步驟包括： 1) 、油砂取樣的步驟，具體為對實驗驅替後的三維模擬油藏再進行分層劃分網格，然後 取得油砂，裝袋密封，做標記、備用； 2) 、利用三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置進行分點測量含油飽和度的步驟； 3) 、含油飽和度場生成的步驟，具體為用上述步驟測得模擬油藏的各個含油飽和度值， 再將模擬油藏其中一層單點含油飽和度值輸入到含油飽和度場生成軟體中，再選擇色標和 表不方法，形成模擬油藏的其中一層含油飽和度場圖。
[0010] 所述步驟2具體為： 1) 準備工作：取一材質為鋼質的紗網，將步驟1中其中一標記下的油砂取30?50克 並用電子天平稱其質量並記錄，標記為叫用紗網包好，將包有油砂的紗網裝進乾餾桶中，用 帶有密封功能的蓋子密封，做好對應標識； 2) 含油飽和度測量： ① 檢查三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置是否正常，冷卻系統是否正常； ② 將乾餾桶插入恆溫箱，蓋好恆溫箱蓋子；利用密封塞將集液管與冷卻管連接，並在 集液管上做好與乾餾桶相對應的標識；打開冷卻系統入水口和出水口，令冷卻系統正常循 環； ③ 乾餾水：打開電源，通過溫控儀設置初始溫度l〇〇°C至150°C之間，加熱爐啟動加熱 功能；此時溫度傳感器實時監測恆溫箱中的溫度，將信號上傳到溫控儀中；當溫度達到設 置溫度停止加熱；加熱一段時間後，集液管內出現冷凝水，開始記錄水的體積，每隔20分鐘 記錄一次，當觀察連續三個記錄數據不變，說明水已經出完，此時水的體積記錄為V# ; ④ 乾餾油：繼續升溫，持續升溫當溫度升到500°C?550°C之間停止升溫；溫度保持在 500°C?550°C之間的時間為2-3個小時之間，待到不再有油乾餾出記錄下油水體積量ν Λ + 水； ⑤ 待到設備冷卻後，取出幹饋桶，對幹饋後的砂漁的質量稱重記錄為; ⑥ 數據處理： 根據：V油+水=V水+V油； 得到：V油=V油+水一V水； 在正常無損失的情況下，乾餾前的油砂質量1?等於乾餾後砂渣質量、乾餾出的油m ?、水的質量11^之三者之和，但是實際上由於乾餾過程中蒸發、結焦裂解等原因乾餾出的油 會損失一部分，所以通過實際油量與乾餾出的油量之間的關係曲線對上述測得油的體積V ?進行修正得到V。； 依據公式SQ=VQ/V ;V=mw (1 - Φ)/ρ # Φ ;得到最終的油藏剩餘油飽和度S0 ; 其中，％為修正後的油的體積；V為油水孔隙體積；P #為砂的密度；Φ為油藏孔隙度。 [0011] 所述油砂取樣的步驟，對實驗驅替後三維模擬油藏在縱向上分層，層數大於等於 三層，在從最上層開始劃分網格，將該層均勻的劃分成6X6或7X7的區域，為了方便我們 將這些不同區域稱為取樣點，於每一取樣點中取出油砂，裝入密封性能好的標記取樣袋中 密封，再在袋子上用坐標法做標記，每個取樣點中都取的油樣之後清除該層多餘的油砂，依 照上述方法對下一層油砂取樣。
[0012] 相較於現有技術，本發明具有以下有益效果： 1、含油飽和度場圖從視覺上直觀的體現了含油飽和度變化趨勢，色彩鮮明、一目了然。
[0013] 2、經過冷卻的油水液體進入集液管中，集液管刻有體積刻度，從集液管上可以初 步讀出乾餾出的油水總體積、水的體積，從而得到油的體積，該方法所得的油體積存在誤 差，需通過誤差曲線對油的體積進行修正。
[0014] 3、可以開展驅替後模擬油藏的剩餘油在模型內的分布情況進行分析，確定不同位 置的剩餘油飽和度含量，為分析實驗效果、驅替規律等提供依據，也為該技術應用於不同區 塊的方案制定提供保障奠定基礎。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發明的三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置的結構示意圖。
[0016] 圖中：1、恆溫箱；2、加熱爐；3、乾餾桶；4、溫度傳感器；5、接線端子排；6、溫控儀； 7、冷卻池；8、冷卻管；9、密封塞；10、集液管；11、進水管；12、出水管。
【具體實施方式】
[0017] 有關本發明的詳細說明及技術內容，配合【專利附圖】
【附圖說明】如下，然而附圖僅提供參考與 說明之用，並非用來對本發明加以限制。
[0018] 參照附圖1，三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置，包括恆溫箱1、乾餾桶3、集液 管10,所述乾餾桶縱向立於恆溫箱內並至少設置一個，比如可以設置10個，所述乾餾桶的 底部連接至恆溫箱外側的集液管上，所述恆溫箱內的乾餾桶周圍設置有加熱爐2。所述恆溫 箱內部還設置有溫度傳感器4,所述溫度傳感器通過設置在恆溫箱外壁的接線端子排5連 接至恆溫箱外部的溫控儀6。恆溫箱箱體採用lCrl8Ni9Ti材質壁內加保溫層，具有良好的 保溫性能。該裝置通過溫控裝置的控制，實現對取樣油砂的加熱。所述的溫控裝置包括溫 度傳感器、溫控儀，通過溫度傳感器測量恆溫箱中的溫度，上傳至溫控儀中，通過溫控儀實 現對恆溫箱中的加熱爐控制，達到控制恆溫箱中的溫度。所述乾餾桶底部通過冷卻管8連 接在集液管上，所述冷卻管位於恆溫箱外部，並且冷卻管其中上端連接在恆溫箱底面，下端 通過密封塞9密封連接在集液管上口。所述冷卻管整體縱向穿過冷卻池7,並在穿過連接處 設置密封裝置，所述冷卻池上設置進水管11和出水管12。所述恆溫箱內還設置有用來穩定 乾餾桶的穩定板，所述穩定板周邊固定在恆溫箱內壁上。三維模擬油藏剩餘油飽和度測量 裝置通過加熱、升溫、控溫，使在恆溫箱內的取樣油砂在不同溫度段乾餾出油水蒸汽，經冷 凝後測定其油水體積，由公式砂渣（1 - Φ )/ P砂Φ，計算該樣品油砂的含油 飽和度S。。
[0019] 利用三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置進行飽和度測量的方法，其步驟包括： 實施例1 : 1、油砂取樣：根據實際需要對實驗驅替後三維模擬油藏在縱向上分層(層數大於等於 三層)，在從最上層開始劃分網格，將該層均勻的劃分成6X6或7X7的區域，或者以實際需 求劃分更多的不同區域，為了方便我們將這些不同區域稱為取樣點，於每一取樣點中取出 適量油砂，裝入密封性能好的標記取樣袋中密封。再在袋子上用坐標法做標記。每個取樣 點中都取適量的油樣之後清除該層多餘的油砂，依照上述方法對下一層油砂取樣。為了避 免油樣長時間的存放水分蒸發引起誤差，此步驟要求在拆開模型後第一時間進行，同樣要 求蒸餾過程也在條件允許的情況下儘快完成。
[0020] 、分點測量含油飽和度： (1)將步驟1中油砂取40g,用電子天平稱其質量記錄下來標記為1?用紗網包密實，將 包有油砂的紗網裝進乾餾桶3中，加蓋密封，做好對應標識。同樣另取9個油樣，做同樣操 作。
[0021] (2)含油飽和度測量： ①測量前準備：檢查三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置是否正常，冷卻系統是否正 堂 巾。
[0022] ②將10個乾餾桶3插入恆溫箱1，蓋好恆溫箱蓋子。連接收集裝置9、10與冷卻管 8連接，並在集液管10上做好與乾餾桶3相對應的標識（10個集液管10的標識與10個幹 餾桶3的標識--對應)。打開冷卻系統的入水口 11和出水口 12,待到進水口 11和出水口 12水流量平衡時，打開電源。
[0023] ③乾餾水：通過溫控儀6設置初始溫度120°C，此時加熱爐2加熱，恆溫箱1中溫 度上升，溫度傳感器4將所測得的恆溫箱1中的溫度上傳到溫控儀6中，但溫度達到120°C 時停止上升維持此溫度。當集液管10內出現冷凝水水，開始記錄水的體積，每隔20分鐘記 錄一次，當觀察連續三個記錄數據不變，說明水已經出完，水的體積記錄為V#。
[0024] ④繼續升溫，乾餾油。將溫度控制在550°C之間，經過2. 5個小時後不再有油乾餾 出，記錄出油水體積量V + 7jc。
[0025] ⑤待到設備冷卻後，取出乾餾桶3,對乾餾後的砂渣的質量稱重記錄為mw。
[0026] ⑥數據處理： 根據：V油+水=V水+V油； 得到：V油=V油+水一V水； 首先用曲線修正法對上述測得油的體積進行修正得到％。
[0027] 依據公式 S0=V0/V ;V=m砂渣（1 - Φ)/ρ 砂 Φ ; 修正後的油的體積；V-油水孔隙體積；Ρ #-砂的密度； Φ 一油臧孔隙度。
[0028] 、含油飽和度場生成：用上述方法測得的模擬油藏的各個含油飽和度值，再依據實 際所需，將模擬油藏某一層單點含油飽和度值輸入到含油飽和度場生成軟體中，再選擇合 適的色標和適宜表示方法，形成模擬油藏的某一層含油飽和度場圖。
[0029] 實施例2 :除了以下內容不同於實施例1外，其他內容均與實施例1相同，就不再 贅述： (1)將步驟1中油砂取30g,用電子天平稱其質量記錄下來標記為1?用紗網包密實，將 包有油砂的紗網裝進乾餾桶3中，加蓋密封，做好對應標識。同樣另取9個油樣，做同樣操 作。
[0030] ③乾餾水：通過溫控儀6設置初始溫度100°C，此時加熱爐2加熱，恆溫箱1中溫 度上升，溫度傳感器4將所測得的恆溫箱1中的溫度上傳到溫控儀6中，但溫度達到100°C 時停止上升維持此溫度。當集液管10內出現冷凝水水，開始記錄水的體積，每隔20分鐘記 錄一次，當觀察連續三個記錄數據不變，說明水已經出完，水的體積記錄為V#。
[0031] ④繼續升溫，乾餾油。將溫度控制在500°C之間，經過2個小時後不再有油乾餾出， 記錄出油水體積量V + 7jc。
[0032] 實施例3:除了以下內容不同於實施例1夕卜，其他內容均與實施例1相同，就不再 贅述： (1)將步驟1中油砂取50g,用電子天平稱其質量記錄下來標記為1?用紗網包密實，將 包有油砂的紗網裝進乾餾桶3中，加蓋密封，做好對應標識。同樣另取9個油樣，做同樣操 作。
[0033] ③乾餾水：通過溫控儀6設置初始溫度150°C，此時加熱爐2加熱，恆溫箱1中溫 度上升，溫度傳感器4將所測得的恆溫箱1中的溫度上傳到溫控儀6中，但溫度達到150°C 時停止上升維持此溫度。當集液管10內出現冷凝水水，開始記錄水的體積，每隔20分鐘記 錄一次，當觀察連續三個記錄數據不變，說明水已經出完，水的體積記錄為V#。
[0034] ④繼續升溫，乾餾油。將溫度控制在500°C之間，經過3個小時後不再有油乾餾出， 記錄出油水體積量V + 7jc。
[0035] 以上所述僅為本發明的較佳實施例，非用以限定本發明的專利範圍，其他運用本 發明的專利精神的等效變化，均應俱屬本發明的專利範圍。
【權利要求】
1. 一種三維模擬油藏剩餘油飽和度測量方法，其步驟包括： 1) 油砂取樣的步驟，具體為對實驗驅替後的三維模擬油藏再進行分層劃分網格，然後 取得油砂，裝袋密封，做標記、備用； 2) 利用三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置進行分點測量含油飽和度的步驟； 3) 含油飽和度場生成的步驟，具體為用上述步驟測得模擬油藏的各個含油飽和度值， 再將模擬油藏其中一層單點含油飽和度值輸入到含油飽和度場生成軟體中，再選擇色標和 表不方法，形成模擬油藏的其中一層含油飽和度場圖。
2. 根據權利要求1所述的一種三維模擬油藏剩餘油飽和度測量方法，其特徵在於，所 述步驟2具體為： 1) 準備工作：取一材質為鋼質的紗網，將步驟1中其中一標記下的油砂取30?50克 並用電子天平稱其質量並記錄，標記為叫用紗網包好，將包有油砂的紗網裝進乾餾桶中，用 帶有密封功能的蓋子密封，做好對應標識； 2) 含油飽和度測量： ① 檢查三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置是否正常，冷卻系統是否正常； ② 將乾餾桶插入恆溫箱，蓋好恆溫箱蓋子；利用密封塞將集液管與冷卻管連接，並在 集液管上做好與乾餾桶相對應的標識；打開冷卻系統入水口和出水口，令冷卻系統正常循 環； ③ 乾餾水：打開電源，通過溫控儀設置初始溫度l〇〇°C至150°C之間，加熱爐啟動加熱 功能；此時溫度傳感器實時監測恆溫箱中的溫度，將信號上傳到溫控儀中；當溫度達到設 置溫度停止加熱；加熱一段時間後，集液管內出現冷凝水，開始記錄水的體積，每隔20分鐘 記錄一次，當觀察連續三個記錄數據不變，說明水已經出完，此時水的體積記錄為V# ; ④ 乾餾油：繼續升溫，持續升溫當溫度升到500°C?550°C之間停止升溫；溫度保持在 500°C?550°C之間的時間為2-3個小時之間，待到不再有油乾餾出記錄下油水體積量ν Λ + 水； ⑤ 待到設備冷卻後，取出幹饋桶，對幹饋後的砂漁的質量稱重記錄為; ⑥ 數據處理： 根據：V油+水=V水+V油； 得到：V油=V油+水一V水； 在正常無損失的情況下，乾餾前的油砂質量1?等於乾餾後砂渣質量、乾餾出的油m ?、水的質量11^之三者之和，但是實際上由於乾餾過程中蒸發、結焦裂解等原因乾餾出的油 會損失一部分，所以通過實際油量與乾餾出的油量之間的關係曲線對上述測得油的體積V ?進行修正得到V。； 依據公式SQ=VQ/V ;V=mw (1 - Φ)/ρ # Φ ;得到最終的油藏剩餘油飽和度S0 ; 其中，％為修正後的油的體積；V為油水孔隙體積；P #為砂的密度；Φ為油藏孔隙度。
3. 根據權利要求1所述的一種三維模擬油藏剩餘油飽和度測量方法，其特徵在於，所 述油砂取樣的步驟，對實驗驅替後三維模擬油藏在縱向上分層，層數大於等於三層，在從最 上層開始劃分網格，將該層均勻的劃分成6X6或7X7的區域，為了方便我們將這些不同區 域稱為取樣點，於每一取樣點中取出油砂，裝入密封性能好的標記取樣袋中密封，再在袋子 上用坐標法做標記，每個取樣點中都取的油樣之後清除該層多餘的油砂，依照上述方法對 下一層油砂取樣。
4. 一種三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置，其特徵在於，包括恆溫箱、乾餾桶、集液 管，所述乾餾桶縱向立於恆溫箱內並至少設置一個，所述乾餾桶的底部連接至恆溫箱外側 的集液管上，所述恆溫箱內的乾餾桶周圍設置有加熱爐。
5. 根據權利要求4所述的一種三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置，其特徵在於，所 述恆溫箱內部還設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器通過設置在恆溫箱外壁的接線端子排 連接至恆溫箱外部的溫控儀。
6. 根據權利要求4所述的一種三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置，其特徵在於，所 述乾餾桶底部通過冷卻管連接在集液管上，所述冷卻管位於恆溫箱外部，並且冷卻管其中 上端連接在恆溫箱底面，下端通過密封塞密封連接在集液管上口。
7. 根據權利要求6所述的一種三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置，其特徵在於，所 述冷卻管整體縱向穿過冷卻池，並在穿過連接處設置密封裝置，所述冷卻池上設置進水管 和出水管。
8. 根據權利要求4所述的一種三維模擬油藏剩餘油飽和度測量裝置，其特徵在於，所 述恆溫箱內還設置有用來穩定乾餾桶的穩定板，所述穩定板周邊固定在恆溫箱內壁上。
【文檔編號】E21B49/08GK104121017SQ201310151735
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月27日 優先權日:2013年4月27日
【發明者】白豔麗, 蓋平原, 王善堂, 劉廷峰, 戴宇婷, 劉冬青, 蔡文斌, 趙曉紅, 殷方好, 王超, 羅榮章 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司採油工藝研究院