CN110412203B - 一种模拟油润湿碳酸盐胶结物对石油运聚影响的可视化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模拟油润湿碳酸盐胶结物对石油运聚影响的可视化方法，使用微观玻璃板刻蚀装置，明确孔喉空间中油润湿碳酸盐胶结物的含量及分布对石油运聚的影响。与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：本发明沉淀出的方解石胶结物具有较强的附着性；本发明采用无机沉淀的方法生成方解石胶结物，有效排除了前人提出的尿素水解法中尿素酶及尿素等有机化合物的引入；本发明保证了沉淀方解石胶结物前微观玻璃板刻蚀模型中左右实验空间内具有相似的孔喉结构特征。本发明确保了油润湿方解石胶结物对石油运聚影响的过程可以被实时观察。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气勘探与开发技术，尤其涉及一种模拟油润湿碳酸盐胶结物对石油运聚影响的可视化方法。
背景技术
随着石油与天然气勘探程度的不断提高以及对油气资源需求的不断增长，深层油气藏逐渐成为油气勘探的重要接替领域。碳酸盐胶结物作为典型的油润湿矿物在油气储层中普遍发育，成为破坏储层质量及影响石油运聚的重要胶结物。因此，油润湿碳酸盐矿物的含量及分布对石油运聚的影响机理已成为油气勘探领域的研究热点并受到众多学者的普遍关注。然而，现今对于该问题的研究多集中于理论分析，缺乏有力的微观物理模拟实验结果支持。
前人对孔隙空间中润湿性差异对石油运聚影响的宏观物理模拟实验进行了探索。部分学者采用具有不同碳酸盐胶结物含量的碎屑岩岩心开展物理模拟实验。首先，根据岩心中碳酸盐胶结物的含量选取典型的岩心样品，测量岩心样品表面的润湿性；然后，使用相同的充注压力对具有不同润湿性的实际岩心开展石油的充注实验，实验过程中记录具有不同润湿性的实际岩心中石油的启动压力梯度及含油饱和度，分析油润湿碳酸盐胶结物含量对石油运聚的影响。部分学者将油润湿与水润湿的玻璃珠共同填装到试管中，开展石油的自吸实验，观察石油的宏观运聚特征，分析润湿性差异对石油运聚的影响。另有部分学者将油润湿的棉线***装有水润湿玻璃珠的试管中，模拟油润湿通道并开展石油的自吸实验，观察石油的宏观运聚特征，分析润湿性差异对石油运聚的影响。以上实验方法主要存在以下问题：(1)岩心润湿角测试方法只能确定岩心表面上不同矿物的综合润湿性特征，不能明确岩心中碳酸盐胶结物在实验条件下是否为油润湿特征；(2)后两种实验方法中均未能在玻璃珠模型中真实模拟出碳酸盐胶结物，进而未能明确油润湿碳酸盐胶结物对石油运聚的影响；(3)在石油充注之前，无法保证具有不同润湿性特征的岩心样品或玻璃珠模型中孔喉结构的相似性，由于孔喉结构与润湿性共同控制石油在孔隙空间中的运聚特征，因此样品中孔喉结构的差异将会对实验结果的解释造成干扰；(4)以上实验方法均不能观察到石油在孔隙空间中的微观运聚特征，进而无法明确孔隙空间内油润湿碳酸盐胶结物的分布对石油运聚的影响。
作为一种高度可视化的微观渗流实验装置，2-D微观玻璃板刻蚀模型被认为是观察记录石油运聚过程及碳酸盐胶结过程的有效实验装置。为了真实模拟油气储层中的碳酸盐胶结物，在石油运聚的过程中不允许渗流实验装置内的碳酸盐胶结物随流体的流动发生位移。另外，为了防止石油充注前实验装置内润湿性特征发生不可预估的变化，在注入实验装置的流体中应尽可能避免有机物质的混入。因此，如何利用无机沉淀的方法在2-D微观玻璃板刻蚀模型中生成强附着性方解石胶结物也成为微观物理模拟实验的难点。
微观渗流实验装置中培育方解石胶结物的方法主要包括以下三种。方法一：饱和碳酸钙水溶液升温沉淀法，即将室温下饱和碳酸钙水溶液通入微观渗流实验装置中，对微观渗流实验装置进行水浴加热，使装置中碳酸钙水溶液达到过饱和状态而沉淀方解石胶结物；方法二：等摩尔浓度氯化钙与碳酸钠水溶液混合沉淀法，即分别将等摩尔浓度的氯化钙与碳酸钠溶液等体积充注入微观渗流实验装置中，使两溶液在微观渗流实验装置中混合后沉淀方解石胶结物；方法三：尿素水解法，即利用尿素酶催化尿素水解，使尿素水解产物与氯化钙溶液混合后沉淀方解石胶结物。这三种合成方解石胶结物的方法主要存在以下问题：方法一中方解石胶结物的沉淀速率很慢，且部分方解石胶结物附着性差，会随着注入流体的流动发生位移甚至被带出渗流实验装置；方法二中方解石胶结物的沉淀速率较快，但是附着性很差，极易随注入流体的流动而发生位移；方法三中方解石胶结物的附着性较好，但是合成方法中引入了尿素及尿素酶等有机化合物，可能使渗流实验装置内壁及方解石胶结物表面的润湿性发生变化，进而对后续实验中方解石胶结物对石油运聚影响的解释造成干扰。
因此，需要建立一种可在微观玻璃板刻蚀模型中开展的油润湿碳酸盐胶结物对石油运聚影响的微观物理模拟实验方法，通过可视化的微观物理模拟实验明确孔喉空间中油润湿碳酸盐胶结物的含量及分布对石油运聚的影响，为油润湿碳酸盐胶结物的含量及分布对石油运聚的影响机理研究奠定基础。
发明内容
本发明针对上述的技术问题，本发明的目的是建立一种模拟油润湿碳酸盐胶结物对石油运聚影响的可视化方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
第一步：微观玻璃板刻蚀模型的设计与制作
设计并制作可在显微镜下观察的具备流体出入口的微观玻璃板刻蚀装置，如图1所示。
所述微观玻璃板刻蚀装置设置有左室和右室，所述左室和右室相互独立且孔喉结构特征相同；
所述左室进口端和出口端分别设置第一注入口和第一流出口；
所述右室进口端和出口端分别设置第二注入口和第二流出口；
所述左室和右室的进口端均设置有缓冲聚油槽；
所述左室和右室的进口端的中间处设置有第三注入口，所述第三注入口与左室和右室的缓冲聚油槽联通。
微观玻璃板刻蚀装置中左室和右室内孔喉结构特征相同(孔喉空间的刻蚀尺寸以所研究储层的孔喉尺寸特征为标准进行设计)。图1中内白色部分显示该处为刻蚀通道，可以发生流体的运移；黑色部分显示该处被玻璃填充，不可发生流体的运移；左侧虚线框内为左实验空间(左室)；右侧虚线框内为右实验空间(右室)；左右两个实验空间具有相同的孔喉结构特征；D-刻蚀颗粒的直径；d-刻蚀喉道的宽度。
第二步：开展强附着性方解石胶结物的沉淀实验
(1)在室温下分别配置浓度为1mol/L的氯化钙溶液及浓度为0.5mol/L的碳酸钠溶液，另配置室温下饱和碳酸钙溶液；
(2)称量沉淀方解石前微观玻璃板刻蚀装置的质量；
(3)关闭第一注入口和第二注入口，通过第三注入口，以20-50mL/min的恒定流量将微观玻璃板刻蚀装置的左室和右室内均充满浓度为1mol/L的氯化钙溶液；再通过第三注入口，以1.5μL/min的恒定流量同时向左室和右室内逐渐充注浓度为0.5mol/L的碳酸钠溶液，使左室和右室中近于同时且等量沉淀方解石胶结物，待第一流出口和第二流出口流出的液体不再浑浊即停止充注碳酸钠溶液；
(4)快速向左室和右室中充注空气，将液体排干净；重复(3)过程，在微观玻璃板刻蚀装置中逐渐沉淀方解石胶结物，重复次数以方解石胶结物的实际需求量设置；
第三步：强附着性方解石胶结物的微观观察及体积含量计算
快速向左室(6)和右室(7)中充注空气，将装置内的液体排干净；对微观玻璃板刻蚀装置内的方解石胶结物的形态及分布进行观察；称量沉淀方解石后的微观玻璃板刻蚀装置的质量，将沉淀后的质量减去沉淀前的质量，获得强附着性方解石胶结物的质量；以0.27g/cm3作为方解石的密度，结合方解石胶结物的质量，计算得到方解石胶结物的体积；根据微观玻璃板刻蚀模型左右两个实验空间的设计尺寸(长度、宽度、刻蚀深度等)计算左室和右室的总体积。以方解石胶结物的体积与两实验空间的总体积之比作为方解石胶结物的体积含量。
第四步：方解石胶结物表面润湿性的改变及测定
(1)关闭第二注入口(2)、第三注入口(3)和第二流出口(5)，保持第一注入口(1)和第一流出口(4)为开启状态；通过第一注入口(1)以恒定流量向左室(6)内充满阴离子表面活性剂；之后静置2h，然后，关闭第一注入口(1)和第二注入口(2)，打开第三注入口(3)、第一流出口(4)和第二流出口(5)，快速从第三注入口(3)将装置内的流体抽干净；再通过第三注入口(3)以20-50mL/min的恒定流量将左室(6)和右室(7)内充满室温下饱和的碳酸钙水溶液，准备开展石油充注实验；
(2)利用第二步的方法在两块相同大小的载玻片表面沉淀方解石胶结物，使两块载玻片表面完全且紧密覆盖方解石胶结物；将其中1块载玻片整体浸泡入阴离子表面活性剂中2h，准备对两块载玻片表面的方解石胶结物的润湿性特征进行测定；方解石胶结物表面润湿性特征的测定实验中的实验用油采用研究层位实际储层中的原油；利用DSA-100接触角测试仪测定实验用油-室温下饱和的碳酸钙水溶液-方解石胶结物表面的三相润湿角，分别明确在实验条件下未浸泡阴离子表面活性剂的方解石胶结物和浸泡阴离子表面活性剂后的方解石胶结物表面的润湿性特征；
第五步：开展石油充注实验
(1)实验用油采用研究层位实际储层中的原油；利用油蓝染色剂将实验用油进行染色；
(2)通过第三注入口，以0.3μL/min的恒定流量向左室和右室内同时充注油蓝染色的实验用油；宏观上，观察并记录油蓝染色的实验用油在充注阴离子表面活性剂的左室和未充注阴离子表面活性剂的右室中的运聚特征；微观上，利用显微镜及录像***对未充注阴离子表面活性的右室中石油的运聚特征进行实时录像，观察油润湿方解石胶结物的分布对石油运聚的影响。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
(1)本发明沉淀出的方解石胶结物具有较强的附着性。沉淀方解石胶结物后，室温条件下利用Longer-LEAD-2型多通道流量型蠕动泵以最高流量(300mL/min)长时间(20min)充注饱和碳酸钙水溶液，沉淀的方解石胶结物仍未发生位移。这使得在微观玻璃板刻蚀模型中油润湿碳酸盐胶结物的含量及分布对石油运聚影响的物理模拟实验得以顺利开展。
(2)本发明采用无机沉淀的方法生成方解石胶结物，有效排除了前人提出的尿素水解法中尿素酶及尿素等有机化合物的引入。在沉淀方解石胶结物的过程中，有效避免了有机化合物对实验装置内壁及方解石胶结物表面润湿性的改变。
(3)本发明保证了沉淀方解石胶结物前微观玻璃板刻蚀模型中左右实验空间内具有相似的孔喉结构特征；采用恒定流量同时向左右实验空间中充注浓度为0.5mol/L的碳酸钠溶液的方法，尽可能使方解石胶结物在微观玻璃板刻蚀模型中左右实验空间内同时且等量生长，减小了左右两个实验空间内孔喉结构的差异性。采用充注阴离子表面活性剂的方法可以在不改变孔喉结构的前提下改变微观玻璃板刻蚀模型中左实验空间内方解石胶结物表面的润湿性，在讨论油润湿碳酸盐胶结物的含量及分布对石油运聚影响的过程中尽可能减小了孔喉结构的影响。
(4)本发明中利用相同的方解石胶结物培育方法制作了承载有强附着性方解石胶结物的平行样品，利用润湿角测试的方法明确了在实验条件下微观玻璃板刻蚀模型中左右实验空间内方解石胶结物表面的润湿性特征，增加了实验结果的可信度。
(5)本发明可以通过显微镜及录像***对微观孔喉空间中石油的运聚特征进行观察与记录，实验结果可用于分析并探讨微观孔喉空间中油润湿碳酸盐胶结物的分布对石油运聚的影响。
附图说明
图1为本发明的微观玻璃板刻蚀装置；
图2为本发明实施例1所使用的微观玻璃板刻蚀装置；
图3为本发明实施例1方解石胶结物显微镜下特征；图中A.1次方解石胶结物沉淀过程结束后可见菱形方解石晶体，(-)；B.1次方解石胶结物沉淀过程结束后可见菱形方解石晶体，与图A同视域，(+)；C.3次方解石胶结物沉淀过程结束后可见方解石胶结物附着在刻蚀颗粒表面生长，(-)；C，D.3次方解石胶结物沉淀过程结束后可见方解石胶结物附着在刻蚀颗粒表面生长，(-)；E.8次方解石胶结物沉淀过程结束后可见较为自形的方解石大晶体，(-)；F.8次方解石胶结物沉淀过程结束后可见较为自形的方解石大晶体，与图E同视域，(+)；Q-刻蚀颗粒，材质为SiO2；箭头指示方解石胶结物；
图4为实施例1的方法沉淀出的方解石胶结物的扫描电镜及能谱特征；
图中的D中的能谱数据来源于C中的十字位置；Ca-方解石胶结物
图5为薄玻璃板表面方解石胶结物分布特征及润湿角测试特征；
图中A.薄玻璃板表面被方解石胶结物完全覆盖，(-)；B.薄玻璃板表面被方解石胶结物完全覆盖，SEM；C.实验用油-室温下饱和碳酸钙水溶液-未浸泡阴离子表面活性剂的方解石胶结物表面的三相润湿角特征，未浸泡阴离子表面活性剂的方解石胶结物表面为油润湿特征；D.实验用油-室温下饱和碳酸钙水溶液-浸泡阴离子表面活性剂的方解石胶结物表面的三相润湿角特征，浸泡阴离子表面活性剂的方解石胶结物表面为水润湿特征；
图6为微观玻璃板刻蚀模型中左右两空间内蓝油的宏观运聚特征；A.实验时间为8h时微观玻璃板刻蚀模型中左右两空间内蓝油的宏观运聚特征；B.实验时间为10h时微观玻璃板刻蚀模型中左右两空间内蓝油的宏观运聚特征；C.实验时间为12h时微观玻璃板刻蚀模型中左右两空间内蓝油的宏观运聚特征；
图7为微观玻璃板刻蚀模型中右实验空间内蓝油的微观运聚特征；
A.蓝油依附于油润湿方解石胶结物表面运移；B.蓝油依附于油润湿方解石胶结物表面运移；C.蓝油具有向油润湿方解石胶结物表面“铺展”的趋势；D.蓝油具有向油润湿方解石胶结物表面“铺展”的趋势；；E-H为第一个实验视域内不同实验时间蓝油的微观运聚特征；E.开始计时，蓝油与刻蚀颗粒表面的油润湿方解石胶结物接触；F.11s时，蓝油的运移路径向油润湿方解石胶结物表面偏移；G.42s时，蓝油的运移路径向油润湿方解石胶结物表面明显偏移；H.59s时，蓝油的运移路径向油润湿方解石胶结物表面明显偏移；I-L为第二个实验视域内不同实验时间蓝油的微观运聚特征；I.开始计时，蓝油进入视域内的孔喉空间；J.28s时，蓝油与刻蚀颗粒边缘处的油润湿方解石胶结物接触；K.40s时，蓝油的运移路径向油润湿方解石胶结物表面偏移；L.51s时，蓝油的运移路径向油润湿方解石胶结物表面明显偏移；M-P为第三个实验视域内不同实验时间蓝油的微观运聚特征；M.开始计时，蓝油进入视域内的孔喉空间；N.63s时，蓝油与两侧刻蚀颗粒表面油润湿方解石胶结物接触；O.152s时，蓝油依附于两侧刻蚀颗粒表面的方解石胶结物表面运移；P.257s时，蓝油依附于两侧刻蚀颗粒表面的方解石胶结物运移。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。
第一步：玻璃板刻蚀模型的设计与制作
实验所使用的微观玻璃板刻蚀装置尺寸为4cm×4cm，
所述微观玻璃板刻蚀装置设置有左室6和右室7，所述左室6和右室7相互独立且孔喉结构特征相同；
所述左室6进口端和出口端分别设置第一注入口1和第一流出口4；
所述右室7进口端和出口端分别设置第二注入口2和第二流出口5；
所述左室6和右室7的进口端均设置有缓冲聚油槽8；
所述左室6和右室7的进口端的中间处设置有第三注入口3，所述第三注入口3与左室6和右室7的缓冲聚油槽8联通。
微观玻璃板刻蚀装置的颗粒刻蚀尺寸为250μm，喉道刻蚀尺寸为125μm，刻蚀深度为30μm，流体注入口及流体流出口的刻蚀宽度为200μm，其他尺寸如图2所示。微观玻璃板刻蚀模型内保持严格的水润湿特征。
装置内白色部分显示该处为刻蚀通道，可以发生流体的运移；黑色部分显示该处被玻璃填充，不可发生流体的运移；左侧虚线框内为左室6；右侧虚线框内为右室7；
第二步：开展强附着性方解石胶结物的沉淀实验
(1)利用“分析纯”氯化钙粉末及碳酸钠粉末作为溶质，以去离子水作为溶剂。在室温下分别配置浓度为1mol/L的氯化钙溶液及浓度为0.5mol/L的碳酸钠溶液，另配置室温下饱和碳酸钙溶液，准备实验。
(2)利用Radwag-AS 60/200.R2高精度实验室天平称量沉淀方解石胶结物前玻璃板刻蚀模型的质量为31.43664g(表1)。
(3)沉淀实验均在室温下进行。首先关闭第一注入口(1)和第二注入口(2)，通过第三注入口(3)，利用Longer-LEAD-2型多通道流量型蠕动泵以20mL/min的恒定流量将微观玻璃板刻蚀装置中充满浓度为1mol/L的氯化钙溶液。再通过第三注入口(3)，利用Longer-LSP01-2A型实验室精密注射泵以1.5μL/min的恒定流量向微观玻璃板刻蚀装置中逐渐充注浓度为0.5mol/L的碳酸钠溶液，使左室(6)和右室(7)内方解石胶结物尽可能同时且等量沉淀。待第一流出口(4)和第二流出口(5)流出的溶液不再浑浊后(约1h)，1次方解石胶结物沉淀过程结束。然后，利用Longer-LEAD-2型多通道流量型蠕动泵以最高流量(300mL/min)向微观玻璃板刻蚀装置中充注空气，将装置内的液体排干净。再次沉淀方解石，重复上述步骤，逐渐沉淀方解石胶结物。实验共重复进行8次方解石胶结物的沉淀过程。
第三步：强附着性方解石胶结物的微观观察及体积含量计算
利用Longer-LEAD-2型多通道流量型蠕动泵以最高流量(300mL/min)向微观玻璃板刻蚀装置中充注空气，将装置内的液体排干净。利用蔡司Axioscope A1 APOL.数字透反偏光显微镜及摄像***，对微观玻璃板刻蚀装置中方解石胶结物的形态及分布进行观察。
1次方解石胶结物沉淀过程结束后，可见明显的菱形方解石附着在装置壁上，正交光下具有高级白干涉色(图3A，B)；3次方解石胶结物沉淀过程结束后，大部分孔隙被方解石胶结物充填，自形的方解石晶体互相贴近充填在孔隙中，另可见附着在刻蚀颗粒表面的方解石胶结物以及后期的方解石胶结物覆盖在前期方解石胶结物之上生长的现象(图3C，D)。8次方解石胶结物沉淀过程结束后，可见孔隙空间被方解石胶结物大面积充填，同时可见较为自形的菱形方解石大晶体，正交光下具有高级白干涉色(图3E，F)。扫描电镜观察发现，利用该实验方法合成的方解石胶结物可见明显的菱形结构(图4A，B，C)。能谱分析表明，该方解石胶结物的主要成分为CaCO3(图4D)。
8次方解石胶结物沉淀过程结束后，利用Radwag-AS 60/200.R2高精度实验室天平对沉淀方解石胶结物后的微观玻璃板刻蚀装置进行称重，称取质量为31.45882g。将该质量与沉淀方解石胶结物前微观玻璃板刻蚀装置的质量相减，获得强附着性方解石胶结物的质量为0.02218g，以0.27g/cm3作为方解石的密度计算得到沉淀的方解石胶结物的体积占微观玻璃板刻蚀装置总体积的22.43％(表1)。
表1微观玻璃板刻蚀模型中沉淀方解石胶结物的含量特征
第四步：方解石胶结物表面润湿性的改变及测定
(1)关闭第二注入口(2)、第三注入口(3)和第二流出口(5)，保持第一注入口(1)和第一流出口(4)为开启状态。采用聚氧丙烯支链醇醚硫酸酯盐(Alfoterra)作为本实验使用的阴离子表面活性剂。通过第一注入口(1)以3μL/min的恒定流量向左室6中充注阴离子表面活性剂，待完全充满阴离子表面活性剂后停止充注。将装置静置2h，使左室6内方解石胶结物表面的润湿性向水润湿转变。然后关闭第一注入口(1)和第二注入口(2)，打开第三注入口(3)、第一流出口(4)和第二流出口(5)，利用Longer-LEAD-2型多通道流量型蠕动泵以最高流量(300mL/min)从第三注入口3将微观玻璃板刻蚀装置中的流体抽干净。再利用Longer-LEAD-2型多通道流量型蠕动泵以20mL/min的恒定流量将微观玻璃板刻蚀装置的左室6和右室7中充满室温下饱和的碳酸钙水溶液，准备开展石油充注实验。
(2)利用第二步的方解石胶结物培育方法在两块相同大小的载玻片表面沉淀强附着性的方解石胶结物。偏光显微镜及扫描电镜观察显示，两块载玻片表面完全被强附着性的方解石胶结物紧密覆盖(图5A、B)。将其中1块载玻片整体浸泡入阴离子表面活性剂中2h，准备对两块载玻片表面的方解石胶结物的润湿性特征进行测定。方解石胶结物表面润湿性特征测定实验中的实验用油采用的是东营凹陷民丰洼陷沙四上亚段的原油。利用DSA-100接触角测试仪测定实验用油-室温下饱和碳酸钙水溶液-方解石胶结物表面的三相润湿角。测定结果表明未浸泡阴离子表面活性剂的方解石胶结物表面为明显的油润湿特征(图5C)，而浸泡阴离子表面活性剂的方解石胶结物表面为明显的水润湿特征(图5D)。这表明在实验条件下微观玻璃板刻蚀模型左实验空间中方解石胶结物表面的润湿性因阴离子表面活性剂的充注而向水润湿转变，而右实验空间中方解石胶结物表面的润湿性仍然保持油润湿特征。
第五步：开展石油充注实验
(1)本实验采用东营凹陷民丰洼陷沙四上亚段的原油作为实验用油，利用油蓝染色剂将原油进行染色。
(2)通过第三注入口(3)，利用Longer-LSP01-2A型实验室精密注射泵以0.3μL/min的恒定流量向微观玻璃板刻蚀模型中充注油蓝染色的原油(以下称“蓝油”)。宏观上，每隔一定时间对装置中蓝油运聚的宏观特征进行拍照记录。蓝油充注过程的宏观特征表明，在充注阴离子表面活性剂的左实验空间(左室6)，蓝油的运移速率极慢，主要以“单支状”运移为特征。实验进行8h后，主运移路径到达左实验空间长度的1/3处，由较粗的主运移路径分支出较细的次一级运移路径(图6A)。实验进行10h后，蓝油沿着次一级运移路径继续发生运移，运移速率极慢(图6B)。实验结束后，整个左实验空间(左室6)内充注的蓝油量较少(图6C)。而对于未充注表面活性剂的右实验空间(右室7)，蓝油的运移速率较快，主要以“弥散状”运移为特征。实验进行8h后，蓝油未见主运移路径，充注的蓝油几乎将一半的右实验空间(右室7)填满(图6A)。实验进行10h后，右实验空间(右室7)中的蓝油继续快速运移，且达到出口端(图6B)。实验结束后，整个右实验空间(右室7)几乎均发生了蓝油的运移(图6C)。
微观上，利用1600万像素的显微镜工业摄像头KLN-HDMI1600B在蔡司显微镜ZeissAxioscope A1 APOL上对微观玻璃板刻蚀模型的右实验空间(右室7)中蓝油的微观运聚特征进行观察，利用与摄像头配套的S-EYE录像软件对蓝油的微观运聚过程进行录像。蓝油充注过程的微观特征表明，充注的蓝油更易于依附着油润湿方解石晶粒或连晶方解石表面发生运移，当蓝油运移过程中与方解石胶结物表面接触时，明显可见蓝油具有向方解石胶结物表面“铺展”的趋势(图7A-D)。选定孔隙中具有较少方解石胶结物而颗粒表面附着有一定量的方解石胶结物的孔隙进行实时录像。录像结果表明，在蓝油运移的过程中与单侧刻蚀颗粒表面的方解石胶结物接触时，蓝油的运移路径将明显向附着方解石胶结物的刻蚀颗粒表面偏转(图7E-L)。当蓝油运移的过程中与两侧刻蚀颗粒表面的方解石胶结物接触时，蓝油将明显附着在两侧的方解石胶结物表面发生运移，当蓝油通过喉道进入前端孔隙后，蓝油仍旧附着在方解石胶结物表面，且具有沿着方解石胶结物表面进一步运移的趋势(图7M-P)。
微观物理模拟实验结果表明，储层中油润湿碳酸盐胶结物的存在将有效降低石油的突破压力，更有利于石油进入储层并发生进一步的运移及成藏。储层中存在的油润湿碳酸盐胶结物将导致储层中石油的运移路径向其表面发生偏转，有利于石油在油润湿碳酸盐胶结物附近聚集。
Claims (4)
1.一种模拟油润湿碳酸盐胶结物对石油运聚影响的可视化方法，其特征在于：使用微观玻璃板刻蚀装置，明确孔喉空间中油润湿碳酸盐胶结物的含量及分布对石油运聚的影响；
所述微观玻璃板刻蚀装置设置有左室(6)和右室(7)，所述左室(6)和右室(7)相互独立且孔喉结构特征相同；
所述左室(6)进口端和出口端分别设置第一注入口(1)和第一流出口(4)；
所述右室(7)进口端和出口端分别设置第二注入口(2)和第二流出口(5)；
所述左室(6)和右室(7)的进口端均设置有缓冲聚油槽(8)；
所述左室(6)和右室(7)的进口端的中间处设置有第三注入口(3)，所述第三注入口(3)与左室(6)和右室(7)的缓冲聚油槽(8)联通；
具体的，第一步：开展强附着性方解石胶结物的沉淀实验
(1)在室温下分别配置浓度为1mol/L的氯化钙溶液及浓度为0.5mol/L的碳酸钠溶液，另配置室温下饱和碳酸钙溶液；
(2)称量沉淀方解石前微观玻璃板刻蚀装置的质量；
(3)关闭第一注入口(1)和第二注入口(2)，通过第三注入口(3)，以20-50mL/min的恒定流量将微观玻璃板刻蚀装置的左室(6)和右室(7)内均充满浓度为1mol/L的氯化钙溶液；再通过第三注入口(3)，以1.5μL/min的恒定流量同时向左室(6)和右室(7)内逐渐充注浓度为0.5mol/L的碳酸钠溶液，使左室(6)和右室(7)中近于同时且等量沉淀方解石胶结物，待第一流出口(4)和第二流出口(5)流出的液体不再浑浊即停止充注碳酸钠溶液；
(4)快速向左室(6)和右室(7)中充注空气，将液体排干净；重复(3)过程，在微观玻璃板刻蚀装置中逐渐沉淀方解石胶结物；
第二步：强附着性方解石胶结物的微观观察及体积含量计算
快速向左室(6)和右室(7)中充注空气，将装置内的液体排干净；对微观玻璃板刻蚀装置内的方解石胶结物的形态及分布进行观察；称量沉淀方解石后的微观玻璃板刻蚀装置的质量，将沉淀后的质量减去沉淀前的质量，获得强附着性方解石胶结物的质量；以0.27g/cm3作为方解石的密度，结合方解石胶结物的质量，计算得到方解石胶结物的体积；以方解石胶结物的体积与左室(6)和右室(7)的总体积之比作为方解石胶结物的体积含量；
第三步：方解石胶结物表面润湿性的改变及测定
(1)关闭第二注入口(2)、第三注入口(3)和第二流出口(5)，保持第一注入口(1)和第一流出口(4)为开启状态；通过第一注入口(1)以恒定流量向左室(6)内充满阴离子表面活性剂；之后静置2h，然后，关闭第一注入口(1)和第二注入口(2)，打开第三注入口(3)、第一流出口(4)和第二流出口(5)，快速从第三注入口(3)将装置内的流体抽干净；再通过第三注入口(3)以20-50mL/min的恒定流量将左室(6)和右室(7)内充满室温下饱和的碳酸钙水溶液，准备开展石油充注实验；
(2)利用第一步的方法在两块相同大小的载玻片表面沉淀方解石胶结物，使两块载玻片表面完全且紧密覆盖方解石胶结物；将其中1块载玻片整体浸泡入阴离子表面活性剂中2h，准备对两块载玻片表面的方解石胶结物的润湿性特征进行测定；方解石胶结物表面润湿性特征的测定实验中的实验用油采用研究层位实际储层中的原油；利用DSA-100接触角测试仪测定实验用油-室温下饱和的碳酸钙水溶液-方解石胶结物表面的三相润湿角，分别明确在实验条件下未浸泡阴离子表面活性剂的方解石胶结物和浸泡阴离子表面活性剂后的方解石胶结物表面的润湿性特征；
第四步：开展石油充注实验
(1)实验用油采用研究层位实际储层中的原油；利用油蓝染色剂将实验用油进行染色；
(2)通过第三注入口(3)，以0.3μL/min的恒定流量向左室(6)和右室(7)内同时充注油蓝染色的实验用油；宏观上，观察并记录油蓝染色的实验用油在充注阴离子表面活性剂的左室(6)和未充注阴离子表面活性剂的右室(7)中的运聚特征；微观上，利用显微镜及录像***对未充注阴离子表面活性的右室(7)中石油的运聚特征进行实时录像，观察油润湿方解石胶结物的分布对石油运聚的影响。
2.根据权利要求1所述的模拟油润湿碳酸盐胶结物对石油运聚影响的可视化方法，其特征在于，所述左室(6)和右室(7)的颗粒刻蚀尺寸D＝250μm，喉道刻蚀尺寸d＝125μm，刻蚀深度为30μm。
3.根据权利要求1所述的模拟油润湿碳酸盐胶结物对石油运聚影响的可视化方法，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为:使方解石表面的润湿性由油润湿向水润湿转变的阴离子表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的模拟油润湿碳酸盐胶结物对石油运聚影响的可视化方法，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为：聚氧丙烯支链醇醚硫酸酯盐(Alfoterra)。
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|
| CN110412203A (zh) | 2019-11-05 |
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