CN112816359A - 一种确定固相沉积油藏原油沉积固体量的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种确定固相沉积油藏原油沉积固体量的装置，包括超高压反应釜、高压中间容器A、高压中间容器B、取样器或配样器、高压过滤器，超高压反应釜有上、下端面封盖，釜体内被活塞分隔成样品室和液压油室，在样品室侧面和上、下端面封盖设置流体通道；取样器或配样器连接超高压反应釜；高压中间容器A分别连接反应釜上端面封盖的流体通道和高压过滤器入口端；高压过滤器入口端通过下端面封盖的流体通道连接超高压反应釜，出口端连接高压中间容器B。利用上述装置能够在油藏储层条件下实现原油转样，在不同温度、压力下保压过滤测定出原油中的固相沉积量。本发明测试结果准确，为认识井筒固相沉积特征和有效清除固体，提供重要的基础参数。

Description

一种确定固相沉积油藏原油沉积固体量的装置及方法

技术领域

本发明涉及油气田勘探开发领域一种确定固相沉积油藏中原油沉积固相量的实验***及方法。

背景技术

地层原油的主要成分包括低碳轻烃、石蜡、胶质和沥青质。在储层条件下，沥青质、石蜡和轻烃处于相平衡条件，随着原油被采出，储层压力会降低，同时原油从井底流到井口过程中，压力和温度都会逐步降低，会导致原油初始的相平衡条件被破坏，使得原本溶解在原油中的重组分如沥青、石蜡等可能沉积出来吸附在孔道和井筒中，导致油层孔喉堵塞，原油流动能力变差、油井封死等危害。这种危害在高温高压、超高压油藏中表现尤为严重。如近期新疆油田在南缘发现了储层温度达到130℃、储层压力为134MPa的油藏，在开发评价过程中，井筒在超高压条件下就出现了严重的固相沉积现象，需要进行不定期清井作业。因此进一步有效定量确定出勘探评价阶段井筒的原油固体沉积量，对后期解堵清理非常重要。

中国专利“一种石油高压过滤器”(CN201721642818.9)、“一种原油高压过滤器”(CN201821286792.3)、“一种过滤分离装置及其使用方法”(CN202010199140.1)，虽然可以定量确定原油中固相沉积量，但都是在常温低压条件下的常规过滤方法；“一种立式蒸气加热的原油高压过滤器”(CN201410742847.7)虽然提出了蒸汽加热的想法，但是其加热温度有限，过滤也是在常压下进行测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种确定固相沉积油藏原油沉积固体量的装置，原理可靠，操作简便，能够在油藏储层条件下实现原油转样，在不同温度、压力下保压过滤测定出原油中的固相沉积量。

本发明的另一目的还在于提供利用上述装置确定固相沉积油藏原油沉积固体量的方法，该方法测试过程可控，测试结果准确，为认识实际储层的井筒固相沉积特征和有效清除固体，提供重要的基础参数。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

测定高温高压原油中固相沉积量，首先需要有代表性的原油样品。针对于勘探、评价阶段井筒中已经出现固相沉积的油藏，由于此阶段油藏储层温度和压力基本不变，储层岩石中不会出现固体析出，井筒中流体由于温压都在降低，成为固相沉积出现的场所，但井筒中具体沉积的固体量又难以确定，这时按照常规方法从井口或分离器取样，再在实验室互配地层原油进行原油固相沉积量测定已不具备代表性。

为了在实验室能准确评价出这类型油藏原油在不同温压条件下的固相沉积量，最好在油藏评价阶段和开发初期进行原油井底保压取样，并保温保压运输到实验室再进行相关实验。如果油藏温度压力太高或由于别的原因无法进行井底保压取样，可以在实验室将从现场分离器取回的伴生气、脱气油和从油管中取回的沉积固体在储层条件下互配获得地层原油，再进行高温、高压条件下固相沉积量的测定。

一种确定固相沉积油藏原油沉积固体量的装置，包括高压配样器、超高压反应釜、高压中间容器、保温保压取样器、高压过滤器、阀门、高低温试验箱。其中超高压反应釜中设置可移动活塞将其分为原油样品室和液压油室，在腔体样品室一侧壁面上有一流体通道，两端端盖上也有流体通道。超高压反应釜样品室一端的密封活塞与流体接触面设计为凹球面状，便于原油中沉积出的固体在出口聚集。高压过滤器含有金属过滤筛网，金属过滤筛网上有耐高温纳米滤纸，高压过滤器一端与超高压反应釜样品室端盖出口相连，另一端与高压中间容器相连。高压中间容器中同样设置可移动活塞。高低温试验箱为整个实验***提供高温环境。

优选的，超高压反应釜样品室一侧壁面上的流体通道与最近一端端盖之间所包含的那段反应釜内腔体积为20-30mL。

优选的，耐高温纳米滤纸的孔径不超过100纳米。

利用上述装置确定固相沉积油藏原油沉积固体量的方法，依次包括以下步骤：

(1)从现场油藏井筒底部采用保压取样法取得原油样品，并将样品运移到取样器中；或者在配样器自行配置原油样品；

所述在配样器自行配置原油样品，过程如下：根据现场生产气-油比，将伴生气、脱气原油和沉积固体加入高压配样器中，将配样器压力设置为目标油藏储层压力，温度设置为目标油藏储层温度，搅拌至少24小时，让流体进行充分物质交换。

(2)超高压反应釜处于直立状态，保持样品室在上，用驱替泵分别将高压中间容器A、高压中间容器B和反应釜的活塞推至最上端排除空气；用氦气将反应釜活塞推到样品室侧面流体通道之下的位置，再将反应釜中液压油压力升至目标油藏储层压力，记录此时样品室中氦气的体积V₁(mL)；

(3)向高压中间容器A、高压中间容器B中不含液压油的一端注入氦气，将高压中间容器A中的氦气升压至目标油藏储层压力，在高压过滤器中装好耐高温纳米滤纸，滤纸质量为m₁(g)；

(4)开启高低温试验箱，将温度设定为目标油藏储层温度；

(5)打开样品室侧面的流体通道，将取样器或配样器中的原油缓慢转入到超高压反应釜中，打开超高压反应釜上端面封盖的流体通道，由于原油密度远大于氦气密度，反应釜中预先注入的氦气被原油驱替至高压中间容器A中；

(6)旋转超高压反应釜使样品室朝下，给超高压反应釜中原油降压至设定压力，即油藏井筒中堵塞段对应的压力，恒压至少10小时，让原油中重组分充分聚集和沉积；

(7)缓慢打开高压过滤器出口端与高压中间容器B之间的阀门，让中间容器B中氦气进入高压过滤器，高压过滤器和中间容器B内氦气的压力低于超高压反应釜压力0.1-0.3MPa；

(8)打开高压过滤器入口端与超高压反应釜下端面封盖流体通道之间的阀门，超高压反应釜中的原油在压差作用下经过高压过滤器到达高压中间容器B中，直至超高压反应釜中原油全部放出；

(9)打开高压过滤器入口端与高压中间容器A之间的阀门，让氦气把高压过滤器中残留的原油都冲洗到中间容器B中，缓慢泄压，取出高压过滤器中的滤纸，烘干后称量m₂(g)；

(10)计算得到设定温度和压力下单位原油中沉积的固体质量为

单位为g/ml，重复步骤(2)-(9)，得到不同设定温度和压力下井筒中不同位置原油的固相沉积量。

优选的，实验过程中控制高压过滤器进出口压差不大于0.3MPa，确保过滤过程压力对原油中沉积量的影响很小。

优选的，原油样品采用现场油藏井筒底部通过保压取样法取得的样品。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

能满足油藏在不同温压条件下油样中固相沉积量的测定，每次用样不多，取一次井下样品或配一次样品后能完成多个不同条件的测试；原油转样和过滤过程确保油样压力不变，过滤完后又用氦气在高压下将高压过滤器中剩余原油吹扫干净，保证了固相沉积量测试结果的准确性；应用前景广阔。

附图说明

图1为一种确定固相沉积油藏原油沉积固体量的装置结构示意图。

图1中：1、2、3-驱替泵；4-取样器或配样器；5-高压中间容器A；6-高压中间容器B；7-超高压反应釜；8、9、10、11、12、13-阀门；14、15-三通阀；16-样品室；17-液压油；18-原油样品；19-可移动活塞；20-高压过滤器；21-氦气；22-六角螺栓；23-反应釜活塞；24、25-组合密封圈；26、27-上、下端面封盖；28-高低温试验箱；29-高压腔体；30、31密封活塞；32-流体通道；33-液压油室；34-加热套。

具体实施方式

下面根据附图和实例进一步说明本发明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，均在保护之列。

参看图1。

一种确定固相沉积油藏原油沉积固体量的装置，包括超高压反应釜7、高压中间容器A5、高压中间容器B6、取样器或配样器4、高压过滤器20，所述高压中间容器A5、高压中间容器B6、超高压反应釜7位于高低温试验箱28中。

所述超高压反应釜7有上、下端面封盖26、27，上、下端面封盖通过六角螺栓22固定于高压腔体29形成高压反应釜体，釜体内被反应釜活塞23分隔成样品室16和液压油室33，样品室、液压油室与端面封盖之间有密封活塞30、31，密封活塞与釜体内壁之间设置组合密封圈24、25，在样品室侧面和上、下端面封盖均设置流体通道32。

所述取样器或配样器4内有原油样品18，外覆加热套34，并通过样品室侧面的流体通道连接超高压反应釜7。

所述高压中间容器A5、高压中间容器B6中均有可移动活塞19，可移动活塞的下部空间装有液压油17，所述高压中间容器A不含液压油的一端，通过三通阀15分别连接超高压反应釜上端面封盖的流体通道和高压过滤器的入口端；所述高压过滤器20的入口端还通过下端面封盖的流体通道连接超高压反应釜，出口端连接高压中间容器B不含液压油的一端，所述高压中间容器A5、超高压反应釜7通过三通阀14连接驱替泵2，取样器或配样器4、高压中间容器B6分别连接驱替泵1、3。

所述样品室与端面封盖之间的密封活塞与流体的接触面设计为凹球面状。

所述高压过滤器含有金属过滤筛网，金属过滤筛网上有耐高温纳米滤纸，所述耐高温纳米滤纸的孔径不超过100纳米。

实施例1

某高温超高压油藏地层原油降压过程固相沉积量测定：

(1)用保温保压取样器4从现场油藏(储层温度为134℃，储层压力133MPa)储层底部取得高压地层原油样品18并将样品保温保压运输到实验室；

(2)超高压反应釜处于直立状态，保持样品室在上，先用高压驱替泵将2、3将两个高压中间容器A5、高压中间容器B6和反应釜的活塞19、23顶至最上端排空，然后用氦气将超高压反应釜的活塞23推到侧面流体通道32之下的位置，再打开三通阀14的右端阀门，通过高压驱替泵2将超高压反应釜7中压力压至133MPa(确保移动活塞在腔体侧面流体通道位置之下)，记录超高压反应釜中高压氦气的总体积30mL，关闭三通阀14的右端阀门；

(3)往高压中间容器A5、B6中(不含液压油端)注入一定量氦气21，打开三通阀14的左端阀门，并用高压驱替泵1将高压中间容器A5中的氦气加压133MPa，往高压过滤器20中装好耐高温纳米滤纸，滤纸质量为0.2571g；

(4)开启高低温试验箱28给超高压反应釜7、高压过滤器20和高压中间容器A5、B6加热，将温度设定为134℃，加热过程打开阀门11、三通阀14的左端和右端阀门、阀门13，用高压驱替泵2、3确保超高压反应釜7和高压中间容器A、B中压力不变；

(5)当高低温试验箱28中温度稳定10小时以上后，关闭三通阀14的右端阀门，打开阀门9、阀门8、三通阀15的右端阀门、阀门10，高压驱替泵1设置为恒速10ml/min进泵模式，高压驱替泵2设置为恒速10ml/min退泵模式，由于原油密度远大于氦气密度，这样保温保压取样器4中的地层原油18将会转入超高压反应釜7中，而超高压反应釜7中预先冲注的氦气21被原油推回中间容器5A中，让地层原油18完全置换超高压反应釜7中的氦气21，最后转入超高压反应釜7里面地层原油18的体积为30ml，转样完成后关闭阀门8、9、10、11，三通阀14的左端阀门和三通阀15的右端阀门；

(6)旋转超高压反应釜使样品室朝下，通过高压驱替泵2给超高压反应釜7降压至65MPa(现场井筒堵塞位置流体压力为65MPa左右)后恒压至少10小时，让原油中重组分聚集和沉积；

(7)缓慢打开阀门12，让高压中间容器B6中氦气进入高压过滤器20，用高压驱替泵3确保高压过滤器20和高压中间容器B6内的压力为64.8MPa；

(8)打开三通阀15的左端阀门，超高压反应釜7中的原油样品在压差作用下经过高压过滤器到达高压中间容器B中，直至超高压反应釜中的地层原油全部转入高压中间容器B中；

(9)打开三通阀15的右端阀门，阀门10让高压氦气把高压过滤器20中残留的原油都冲到中间容器B6中，缓慢泄压，取出高压过滤器20中的滤纸烘干后称质量0.5871g；

(10)根据公式

单位为g/ml，求得134℃时，储层原油从133MPa降低至65MPa时原油固相沉积量为0.011g/ml；

(11)清洗实验装置，重复(2)-(10)步骤设定别的实验温度和压力获得不同条件下目标原油的固相沉积特征。

本发明并不限于上述实施方式，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变更。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种确定固相沉积油藏原油沉积固体量的装置，包括超高压反应釜(7)、高压中间容器A(5)、高压中间容器B(6)、取样器或配样器(4)、高压过滤器(20)，所述高压中间容器A、高压中间容器B、超高压反应釜位于高低温试验箱(28)中，其特征在于，所述超高压反应釜(7)有上、下端面封盖(26、27)，上、下端面封盖通过六角螺栓固定于高压腔体(29)形成高压反应釜体，釜体内被反应釜活塞(23)分隔成样品室(16)和液压油室(33)，样品室、液压油室与端面封盖之间有密封活塞(30、31)，密封活塞与釜体内壁之间设置组合密封圈，在样品室侧面和上、下端面封盖均设置流体通道(32)；所述取样器或配样器(4)内有原油样品(18)，外覆加热套(34)，并通过样品室侧面的流体通道连接超高压反应釜；所述高压中间容器A(5)、高压中间容器B(6)中均有可移动活塞(19)，可移动活塞的下部空间装有液压油(17)，所述高压中间容器A不含液压油的一端，通过三通阀分别连接超高压反应釜上端面封盖的流体通道和高压过滤器的入口端；所述高压过滤器(20)的入口端还通过下端面封盖的流体通道连接超高压反应釜，出口端连接高压中间容器B不含液压油的一端，所述高压中间容器A、超高压反应釜、取样器或配样器、高压中间容器B均连接驱替泵。

2.如权利要求1所述的一种确定固相沉积油藏原油沉积固体量的装置，其特征在于，所述样品室与端面封盖之间的密封活塞与流体的接触面设计为凹球面状。

3.如权利要求1所述的一种确定固相沉积油藏原油沉积固体量的装置，其特征在于，所述高压过滤器含有金属过滤筛网，金属过滤筛网上有耐高温纳米滤纸，所述耐高温纳米滤纸的孔径不超过100纳米。

4.利用权利要求1、2或3所述的装置确定固相沉积油藏原油沉积固体量的方法，依次包括以下步骤：

(1)从现场油藏井筒底部采用保压取样法取得原油样品，并将样品运移到取样器中；或者在配样器自行配置原油样品；

(2)超高压反应釜处于直立状态，保持样品室在上，用驱替泵分别将高压中间容器A、高压中间容器B和反应釜的活塞推至最上端排除空气；再用氦气将反应釜活塞推到样品室侧面流体通道之下的位置，将反应釜中液压油压力升至目标油藏储层压力，记录此时样品室中氦气的体积V₁；

(3)向高压中间容器A、高压中间容器B中不含液压油的一端注入氦气，将高压中间容器A中的氦气升压至目标油藏储层压力，在高压过滤器中装好耐高温纳米滤纸，滤纸质量为m₁；

(4)开启高低温试验箱，将温度设定为目标油藏储层温度；

(5)打开样品室侧面的流体通道，将取样器或配样器中的原油缓慢转入到超高压反应釜中，打开超高压反应釜上端面封盖的流体通道，由于原油密度远大于氦气密度，反应釜中预先注入的氦气被原油驱替至高压中间容器A中；

(6)旋转超高压反应釜使样品室朝下，给超高压反应釜中原油降压至井筒堵塞段对应的压力，恒压至少10小时，让原油中重组分充分聚集和沉积；

(7)缓慢打开高压过滤器出口端与高压中间容器B之间的阀门，让中间容器B中氦气进入高压过滤器，高压过滤器和中间容器B内氦气的压力低于超高压反应釜压力0.1-0.3MPa；

(8)打开高压过滤器入口端与超高压反应釜下端面封盖流体通道之间的阀门，超高压反应釜中的原油在压差作用下经过高压过滤器到达高压中间容器B中；

(9)打开高压过滤器入口端与高压中间容器A之间的阀门，让氦气把高压过滤器中残留的原油都冲洗到中间容器B中，然后缓慢泄压，取出高压过滤器中的滤纸，烘干后称量m₂；

(10)计算得到设定温度和压力下单位原油中沉积的固体质量为

重复步骤(2)-(9)，得到不同设定温度和压力下井筒中不同位置原油的固相沉积量。

5.如权利要求4所述的确定固相沉积油藏原油沉积固体量的方法，其特征在于，控制高压过滤器进出口压差不大于0.3MPa。

6.如权利要求4所述的确定固相沉积油藏原油沉积固体量的方法，其特征在于，原油样品采用现场油藏井筒底部通过保压取样法取得的样品。

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