一種模擬礦場試驗分質分注的實驗方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及油氣田開發領域中模擬礦場試驗方法，尤其是涉及到一種模擬礦場試 驗分質分注的實驗方法。
【背景技術】
[0002] 分質分注技術是在多層非均質油藏開發過程中針對儲層的非均質性針對性的單 層注入匹配的化學劑，通過精細化分層系，針對不同儲層篩選化學劑，進行分層分質注入分 質分注技術已經在實際礦場試驗中得到實踐并中取得了較好的效果，試驗證明分層分質注 入技術能夠減少對儲層的傷害的同時更有效的挖掘化學劑的潛力，驅油效果明顯好于籠統 注入。鑒于化學劑的分子回旋半徑遠遠大于普通清水或污水，儲層滲透率下降情況在所難 免，實際儲層在開發過程中常常伴有壓裂措施，以提高非均質儲層的波及體積，從而提高采 收率。且礦場往往在分層注入過程中對中、低滲層實施定向壓裂等措施，壓裂措施與分層注 入是連續進行的。
[0003] 針對層內非均質儲層分質分注技術的實驗模擬目前尚處于起步階段，存在以下缺 陷：
[0004] (1)目前多采用的分層澆鑄巖心進行模擬，鑒于澆鑄巖心的承壓能力有限，一般不 會超過幾兆帕，而實際儲層的壓力在十幾兆帕甚至幾十兆帕，僅僅通過相似準則的相似比 例解決不了模擬的代表性問題。
[0005] (2)目前已有的室內模擬實驗還不能實現在實驗過程中的定向壓裂，從而無法保 證實驗方案的連續性，如現有技術CN103556993A"低滲透油田平面五點法井網二氧化碳驅 仿真實驗模擬方法"公布的模擬實驗中，首先需要對待測巖心進行化學劑驅替實驗，終止實 驗將巖心取出，壓裂后，再對壓裂巖心進行化學劑驅替實驗，以考慮壓裂對巖心采收率的影 響，這種模擬礦場試驗的方法，不能保證巖心壓裂前后實驗條件的一致性，對整體實驗產生 誤差，不能真實反映礦場試驗，無法為現場實踐給予提供指導與幫助。
[0006] (3)另外，由于室內巖心尺寸小，受到目前實驗手段與實驗設備的限制，室內實驗 解決不了在室內小尺寸巖心上實現巖心定向壓裂的問題，限制了開展分層分質分注技術的 實驗研究。
【發明內容】
[0007] 針對上述現有技術中存在的問題，本發明提出一種模擬礦場分質分注的實驗方 法。采用該實驗方法，能夠在室內驅替實驗中實現對層內非均質條件下巖心模型的分層分 質注采，能夠在注化學劑的過程中實現巖心的定向壓裂，通過控制壓裂程度，壓裂角度，模 擬實際開采情況下對各滲透層的有效控制，包括分層注入量的計量、分層壓力監測、分層采 出液的收集與計量、任意滲透層的打開、關閉或者改變注入參數。
[0008] 本發明采用的技術方案如下：
[0009] -種模擬礦場分質分注的實驗方法，其步驟如下：
[0010] (1)制備具有多層巖心滲透結構的裸露巖心模型；
[0011] ⑵巖心夾持器的組裝；
[0012] 將制作的裸露巖心模型放入耐壓密封膠套中，將耐壓密封膠套鑲嵌在圓筒中，耐 壓密封膠套兩端用密封壓環固定；兩個可調節堵頭分別從耐壓密封膠套的兩端插入，形成 注入端可調節堵頭和采出端可調節堵頭；堵頭調節器圓環端插入可調節堵頭與耐壓密封膠 套間的空隙，并與可調節堵頭的卡扣相抵，堵頭調節器扣栓端與圓筒連接，保證可調節堵頭 與裸露巖心模型相抵；將若干個巖心壓裂器旋入注入端可調節堵頭通道內；
[0013] (3)分質分注系統的安裝
[0014] 將巖心夾持器放置于恒溫箱內部；平流栗、活塞容器、壓力表和注入端閥門通過驅 替管線依次連接形成多條注入通路與多個巖心壓裂器調節桿端連接；巖心破裂器內部設有 驅替液通道，其與注入通路連通；采出控制閥門和量筒依次連接形成多條采出通路通過驅 替管線與采出端可調節堵頭通道連接；
[0015] (4)定向裂縫長度數據模板測試實驗
[0016] 調整巖心壓裂器在注入端可調節堵頭通道中的旋入深度，測量不同巖心滲透層， 旋入深度與壓裂裂縫長度關系，建立數據模板；
[0017] (5)驅替實驗
[0018] 調整巖心壓裂器壓裂頭的傾斜角度，將上述巖心壓裂器旋入注入端可調節堵頭通 道，使其壓裂頭與巖心表面接觸，根據步驟（4)的數據模板確定旋入深度；對分質分注系統 中裝有的裸露巖心模型進行前期水驅、壓裂后化學劑驅替、后期水驅；測量壓裂對各巖心滲 透層采收率的影響。
[0019] 更進一步地，所述步驟（1)中裸露巖心模型采用三層非均質裸露巖心模型，注采 方式為三注三采，裸露巖心模型兩端的注采口位于每一層的中心點處。
[0020] 更進一步地，每一層的注采口均設有帶圓形小通道的電木板，電木板通過密封膠 在巖心表面固定。
[0021] 更進一步地，所述步驟（5)中的巖心壓裂頭的傾角范圍在0~40°之間。
[0022] 本發明的有益效果：
[0023] (1)解決了室內實驗的分注分采并且可實現分層壓裂后繼續開采的實驗方法問 題，實現了驅替過程中的定向壓裂，對礦場試驗的分質分注、現場實施措施調整進行了有效 模擬，解決了室內實驗與礦場試驗有效連接的問題。
[0024] (2)采用本方法不僅可以了解分質分注整體開采情況，還可以了解到各個滲透層 的開采狀況，實現各層系的分層精細開發，滿足模擬礦場實驗的全面性，為礦場試驗提供有 力的理論指導。
[0025] (3)本方法能夠實現裂紋長度、壓裂方向的有效控制，進而，實現對各滲透層的有 效調控與監測，特別是對低滲透層的開采措施調節具有很好的效果，能夠給出準確驅油效 果評價，有利于日后室內實驗中對分層系分質注采的研究，能夠為礦場中的精細分層開采 在室內模擬實驗中提供技術支持。
【附圖說明】
[0026] 圖1分層分注系統不意圖；
[0027] 圖2a巖心模型示意圖；
[0028] 圖2b電木板示意圖；
[0029] 圖3三種不同滲透率巖心的旋入深度與裂縫長度的關系曲線；
[0030]圖4巖心模型I的綜合含水率、采收率與注入PV數的關系圖；
[0031] 圖5巖心模型I各驅階段各層分流率與注入PV數的關系圖；
[0032]圖6巖心模型II的綜合含水率、采收率與注入PV數的關系圖；
[0033] 圖7巖心模型II各階段各層分流率與注入PV數的關系圖；
[0034] 圖中：1、高滲層注入平流栗2、中滲層注入平流栗3、低滲層注入平流栗4、高滲 層注入活塞容器5、中滲層注入活塞容器6、低滲層注入活塞容器7、高滲層注入壓力表8、 中滲層注入壓力表9、低滲層注入壓力表10、高滲層注入閥門11、中滲層注入閥門12、低 滲層注入閥門13、特制巖心夾持裝置14、裸露巖心模型15、高滲層采出閥門16、中滲層 采出閥門17、低滲層采出閥門18、高滲層采出液量筒19、中滲層采出液量筒20、低滲層采 出液量筒21、恒溫箱22、電木板內壁，直徑14mm23、電木板外壁，直徑17mm
【具體實施方式】
[0035] 本實施例所用的巖心是以大慶油田某采油廠某區塊二三類儲層為參考，該區塊非 均質性較嚴重，儲層滲透率分別為50/150/250md。其采用籠統注入造成驅替動用狀況很不 均衡，儲層整體動用程度過低，采收率達不到預期效果。根據該儲層出現的問題，利用本發 明提供的實驗方法，步驟如下：
[0036] 1、巖心模型的制作
[0037] 制作兩塊相同尺寸和相同非均質性的裸露巖心模型I和II，用于實驗對比。裸露 巖心模型選取尺寸為寬60mmX厚IOOmmX長400mm，滲透率分別為50/150/250md的三層非 均質巖心模型。經過砂巖篩選、分層壓制、烘干等巖心制作手段初步制作出裸露巖心模型， 注采方式為三注三采，巖心兩端的注采口位于每一層的中心點處，并且每一層的注采處均 設有帶圓形小通道電木板，通道的直徑為14_，電木板的直徑為17_。電木板通過密封膠 在巖心表面固定。巖心模型不意圖和電木板不意圖如圖2a和2b所不。
[0038] 2、巖心夾持裝置的組裝
[0039] 將用于固定巖心的耐壓密封膠套鑲嵌在不銹鋼圓筒中使得密封膠套兩頭的密封 壓頭正好扣在不銹鋼圓筒兩端，不銹鋼圓筒的兩端用密封壓環擰緊，通過壓實密封膠套兩 端的密封壓頭將耐壓密封膠套固定在不銹鋼圓筒中，使耐壓密封膠套與不銹鋼圓筒之間形 成密封環形空間。
[0040] 將制作的巖心模型放入耐壓密封膠套后將兩個可調解堵頭分別從密封膠套的兩 端插入，形成注入端可調節堵頭和采出端可調節堵頭；注入端可調節端頭內部設有多條貫 通的通道，用于安裝巖心壓裂器；注入端可調節堵頭通道外側設置多條相互平行的標尺，用 來標定巖心壓裂器的旋入程度；采出端可調節端頭內部設有多條貫通的通道，用于與采出 通路連接。可調節堵頭上、下端各設有卡扣；堵頭調節器包括圓環端和扣栓端；圓環端插入 可調節堵頭與耐壓密封膠套間的間隙，并與可調節堵頭的卡扣相抵；堵頭調節器扣栓端與 不銹鋼圓筒螺紋連接，可根據不同巖心的長度，調節堵頭調節器扣栓端旋入不銹鋼圓筒的 程度，以通過堵頭調節器圓環端與可調節堵頭卡扣的相互作用，推動可調節堵頭在耐壓膠 套內移動，以保證可調節堵頭與裸露巖心模型相抵。
[0041] 巖心壓裂器包括調節桿和壓裂部兩部分。調節桿為直徑階梯變化的"T"字型柱 狀部件，其前段為直徑17mm、長度為45mm的帶有外螺紋的圓柱形不銹鋼管柱，這一區域的 直徑與可調節堵頭的通道的直徑保持一致，使得巖心壓裂器旋入可調節堵頭通道后可以實 現密封；后段為直徑是1〇_、長度為175_的不銹鋼圓柱，其后端有螺紋接口用于與分質分 注系統的注入通路連接。調節桿內設有"L"形的驅替液通道，"L"型驅替通道的總長度為 145_。壓裂部有頭部和連接桿部，連接桿部帶有外螺紋用于與調節桿相連；壓裂部頭部可 以根據室內實驗的不同要求更換不同尺寸和不同壓裂方向的壓裂頭。本實驗中的巖心壓裂 頭的傾角范圍在0~40°之間，在這個范圍內可實現巖心的定向壓裂，不同的壓裂頭產生 的壓裂效果不同。
[0042] 不銹鋼圓筒設有外接壓加，其與一控制閥門連接，用于控制不銹鋼圓通