巖心油水飽和度乙醇萃取分析法的制作方法

本發明涉及油氣田勘探開發過程中對油氣儲層含油氣性進行定量評價時，對油氣儲層巖心中流體飽和度進行分析的方法。

背景技術：

儲層巖心油水飽和度是指巖心孔隙中賦存的油水占巖心孔隙體積的百分比，是油氣田勘探開發過程中定量使用的重要的核心參數。

原中國石油天然氣行業標準SY/T 5336-1996《巖心分析方法》和現升級的國家標準GB/T 29172-2012《巖心分析方法》都是等同采用美國API RP 40:1998《巖心分析推薦作法》，飽和度分析只有蒸餾法和干餾法。

其中蒸餾法是國外各大石油公司和俄羅斯等廣泛采用的方法，蒸餾法巖心含水量測定所用苯系物具有較強毒性，污染環境，效率低，存在膠結致密的巖心有“蒸不出”的問題，實驗表明：對于超低滲透巖心蒸餾法的回收率平均不到85%，個別低到70%以下。常壓干餾法也同樣存在效率低下、污染環境問題，在干餾時水及原油中輕組份易揮發，影響水飽和度測定，需對分析結果進行校正。因此這兩種方法都已不符合現今健康、安全、環保的HSE分析化驗理念，更不適應非常規低滲透儲層的巖心飽和度測定。

開發方面，國內陸上大油田的主力油層都已進入高含水后期，都已或準備進入三次采油化學驅階段，油水乳化后油包水類型乳化液常溫下用乙醇萃取還有不能萃取完全的現象。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種巖心油水飽和度乙醇萃取分析法，該方法可準確、高效、快速測定巖心中的含水量，而且該方法還符合安全、環保的分析化驗理念。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案是：

一種巖心油水飽和度乙醇萃取分析法，具體是用無水乙醇萃取巖心中的水，萃取液經氣相色譜儀檢測，獲得巖樣含水量；萃取后的巖心經洗油、烘干后，進行含油量分析；進一步對萃取后巖心進行孔隙度、密度測定，即可計算出巖心油水飽和度參數。

上述用無水乙醇萃取巖心中的水的方法是：將巖心敲砸制備成20-30g/塊的樣品，放入萃取容器內，對于高滲透巖心及中高滲透巖心，均采用常溫浸泡萃取方式，需分別浸泡72h以上及3-10天；對低滲透或油田進行化學驅儲層的巖心，采用乙醇密閉熱萃取方法，具體是將萃取容器放在135℃恒溫條件下，浸泡巖心6-8h后自然冷卻至室溫，得到巖心中水的乙醇萃取液。

上述巖心含油量、巖心孔隙度及巖心油水飽和度參數按照中華人民共和國國家標準GB/T 29172-2012《巖心分析方法》規定得到。

本發明方法中，在萃取溫度下，原油和乙醇是否會發生化學反應是本發明方法是否可行的關鍵，下面針對這個問題進行說明：

一、 工業上用石油提取物合成乙醇，乙醇合成的反應方程式為:

乙醇合成的反應方程式表明，在相對較低萃取溫度下，即使油砂中含有烯烴成份，也不會起合成反應消耗巖樣中的含水量。

二、下表1的乙醇中加入不同性質的原油和硅藻土，試驗誤差均在儀器允許誤差范圍內，而且有正有負，證明乙醇的合成與分解反應在熱萃取溫度下都沒有發生。

表1 乙醇中加入催化劑合成反應試驗

三、粘土礦物中的水除礦物表面的吸附水外，還有層間水、結晶水、結構水。飽和度分析檢測的水是油藏條件下巖石孔隙中的游離水和吸附水，吸附水也稱束縛水，包括薄膜滯水和毛管滯水。所謂粘土礦物脫水就是將粘土礦物中的另外三種水從礦物中萃取出來。在應用乙醇密閉熱萃取水時，礦物脫水有兩種可能發生。一是層間水被極性的乙醇分子所置換；其二是結合水（結晶水、結構水）在高溫時被汽化溢出溶于乙醇內。

通過理論計算和實驗，在萃取溫度下鋼瓶內的水最多只能被汽化0.14g，而巖樣中的束縛水含量都在0.2g以上，不存在層間水能被汽化現象。通過層析硅膠實驗，層間水也不能被乙醇萃取出。結晶水和結構水由于參與晶格構造，比層間水更不容易在密閉環境下脫出。

另外， 乙醇在萃取溫度下是否發生水解也是需要考慮的。

一、醇類脫水有兩種方式，分子內脫水生成烴類，分子間脫水生成醚，乙醇脫水反映方程為：

可以看出本發明 萃取溫度低于脫水溫度，熱萃取的溫度與壓力均低于反應所需條件，所以，乙醇在萃取溫度下不會發生水解反應。

二、在40ml無水乙醇中加入定量蒸餾水，在常溫下用色譜檢測含水量， 然后在每個萃取瓶內加入催化劑AI₂O₃ 2.0g，按上述溫度時間熱萃取后再測含水。從表2結果看，兩種方法測試的結果誤差很小，而且正負均有，加標試驗結果也表明在選定的萃取條件下乙醇不會發生脫水反應。

表2 巖芯浸泡液與加催化劑乙醇熱萃取前后對比表

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本發明方法的有益效果：本發明方法可準確、快速測定巖心含水量，與蒸餾法和干餾法相比，如同為20平米工作間蒸餾法一個工作日僅能檢測最多20塊樣品，干餾法只有十幾塊，而采用本發明的方法一個工作日至少可以測定60塊巖心的含水量，效率提高三倍以上。另外，本發明方法使用乙醇萃取水，即安全又環保。

附圖說明

圖1是致密砂巖油層原始含水飽和度與有效孔隙度關系圖。

圖2是英141-1-1井巖樣蒸出率和萃取率實驗結果曲線。

圖3是巖心樣品三種方法加標回收率實驗流程框圖。

具體實施方式

下面結合具體的實施例對本發明做進一步的說明：

實施例1

大慶探區英臺鼻狀構造帶是典型的低滲透巖性輕質油藏，為探明該區塊地質儲量，部署了英141密閉取心井進行儲層含油性定量評價。飽和度樣品分析的含水量測定采用了兩種方法，巖心從取心筒內取出后立即劈開，選取中間部分相鄰兩塊巖心，一塊按GB/T 29172-2012《巖心分析方法》蒸餾測定含水，另一塊按本發明的乙醇熱萃取法測含水。

其中，按照本發明方法測定含水量的步驟如下：

1）向特制的高溫高壓萃取罐內加入50mL無水乙醇；

2）采集油氣儲層巖心，在巖心中部敲砸制備出相鄰兩塊20g—30g塊狀樣品，一塊放入步驟1）的萃取罐內，另一塊用甲苯浸泡運回實驗室；

3）巖芯在常溫下用乙醇浸泡120h后，用氣相色譜儀對乙醇萃取液進行了含水量測定，得到常溫萃取的含水量；

4）密封好萃取罐，放入電熱鼓風干燥箱內，在135℃溫度下恒溫6h，冷卻至室溫，得到巖心中熱萃取后水的乙醇萃取液；

5）將步驟4）得到萃取液用氣相色譜儀再次測定，得到熱萃取后的巖芯含水量；

6）將完成步驟5）的巖心從萃取罐取出進行洗油含油量分析；

7）對步驟6）巖樣進行孔隙度、密度測定；

8）利用步驟3）、5）、6）、7）測得的數據計算獲得巖心油水飽和度參數，分別得到常溫萃取油水飽和度和高溫熱萃取飽和度數據。

蒸餾法的平行樣品按GB/T 29172-2012的程序處理得到需要的數據后，按下述的三個公式計算得到了英141井兩種方法的油水飽和度數據。

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地質應用中，由于從井底提鉆時就開始的原油降壓脫氣效應，實驗室測出的含油飽和度是剩余油飽和度，而水由于在巖心孔隙中處于束縛狀態，受原油脫氣損失的很少，測得值和地下水飽和度值基本一致，因此儲量計算中油飽和度按下式計算的值應用：

S_O地下=1—S_W

可見，儲層原始飽和度分析中，測準巖心中含水是最重要的。將英141兩種方法的含水飽和度與儲層有效孔隙度做圖，圖1中乙醇熱萃取法水飽和度與孔隙度相關系數達到了0.81，蒸餾法是0.83，兩種方法的相關性都較高。但熱萃取法比國內外最廣泛應用的經典蒸餾法水飽和度平均高出5.6%，熱萃取率平均達到了99.2%。英141-1-1井試油和開發效果表明：本發明的方法測定結果更符合儲層實際。

實施例2

古139井是新區探井，也屬于低滲透儲層。為了測準飽和度，三家油田用三種方法進行了背靠背平行樣飽和度分析。表3中，隨著巖性致密程度增加巖心含油量的減少，乙醇熱萃取測得的含水飽和度與蒸餾法含水飽和度差值增大，熱萃取飽和度明顯高于蒸餾法，這與試油結果是相符合的，這兩種方法的總飽和度值是一致的。常壓干餾法和蒸餾法都是國家標準GB/T 29172-2012《巖心分析方法》中推薦的方法，北京勘探開發研究院用常壓干餾法測定的古139井水飽和度值與中原油田蒸餾法測定值接近，但總飽和度偏低，這是由于干餾過程中油水損失較多校正不科學造成的，因此干餾法在國內外油田并沒有得到廣泛應用，乙醇熱萃取技術明顯優于其它兩種含水量測定方法。

表3 古139井三種飽和度分析方法檢測結果對比表

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驗證例

為驗證方法的效果進行了巖心飽水回收率實驗，方法是將英141-1-1井已測完飽和度的樣品重新洗凈煤油（用高壓飽和煤油測孔隙度），按附圖3的流程進行了三種方法的回收率實驗。

附圖2中英141-1-1井巖樣常溫色譜法的萃取率在80.3%～100%之間，平均為95.0%。巖樣常溫萃取率平均比乙醇密閉熱萃取率低4.5%。英141-1-1井巖樣蒸出率在79.6%～96.9%之間，平均為90.2%。蒸餾法蒸出率比乙醇熱萃取法平均低9.3%。