CN113884356B - 一种基于原油裂解确定储层中固体沥青含量与分布特征的方法 - Google Patents

一种基于原油裂解确定储层中固体沥青含量与分布特征的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于原油裂解确定储层中固体沥青含量与分布特征的方法。所述方法包括如下步骤：取若干个储层岩心样品并编号，从每个储层岩心样品中钻取2个柱塞样，记为柱塞样A和柱塞样B；采用有机溶剂抽提柱塞样A和柱塞样B，并烘干；将柱塞样A制成铸体薄片，测定柱塞样B的物性Ⅰ；将柱塞样B置于注油***中进行高压注油并饱和，记录注油过程中以及注油后的参数；将柱塞样B置于石英管中，再置于高压釜中进行高温裂解，并测定经高温裂解后的样品的物性Ⅱ；将经高温裂解后的样品制成多个铸体薄片，观察沥青分布特征以及定量统计沥青含量，从而实现储层中固体沥青含量与分布特征。本发明采用实验模拟的方法证实与检验了古油藏中固体沥青非均匀残留特点。

Description

一种基于原油裂解确定储层中固体沥青含量与分布特征的 方法
技术领域
本发明涉及一种基于原油裂解确定储层中固体沥青含量与分布特征的方法，属于矿产资源综合利用领域。
背景技术
固体沥青作为原油裂解之后的产物，必然残留在储集层的孔隙中，并导致先前储集层的孔隙度和渗透率的降低，增加储集层的非均质性。
Huc(2000)等人的研究表明，高演化的焦沥青含量与总孔隙度具有负相关关系，即小孔隙优先被沥青占据。Li et al.(2015)根据对建南气田飞仙关组的***研究，进一步揭示了原油裂解之后的固体沥青的非均匀残留特点，沥青在孔隙中的残留比例(沥青含量/(沥青含量+孔隙度))是非均匀的，在小孔隙中沥青的残留比例或者说对孔隙度的破坏要大于大孔隙度，从而使得部分小孔隙的储层因为沥青的充填而成为无效的储层。沥青的这种非均匀残留现象对于四川盆地以及世界其他盆地的深层以原地的原油裂解气为气源并且残留大量固体沥青的储层的评价具有重要作用，可以有效降低勘探风险。
目前只知晓固体沥青在古油藏中的分布是非均匀的，但如何通过实验模拟证实这种非均匀分布的现象，是当前研究的一个难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于原油裂解实验确定固体沥青含量与分布特征的方法，本发明通过实验模拟定量确定了固体沥青的含量并证实了其非均匀残留的特点。
本发明所提供的确定储层中固体沥青含量与分布特征的方法，包括如下步骤：
S1、取多个储层岩心样品并编号，从每个所述储层岩心样品中钻取2个柱塞样，记为柱塞样A和柱塞样B；可根据实际情况确定选取储层岩心样品的个数；
S2、采用有机溶剂抽提所述柱塞样A和所述柱塞样B，并烘干；将所述柱塞样A制成铸体薄片，测定所述柱塞样B的物性Ⅰ；
S3、将所述柱塞样B置于注油***中进行高压注油并饱和，记录注油过程中以及注油后的参数；
S4、将所述柱塞样B置于石英管中，再置于高压釜中进行高温裂解，并测定经所述高温裂解后的样品的物性Ⅱ；
S5、将经所述高温裂解后的样品制成多个铸体薄片观察沥青分布特征以及定量统计沥青含量，从而实现储层中固体沥青含量与分布特征。
上述的方法中，步骤S2中，所述有机溶剂可为苯与乙醇的混合液，所述苯与所述乙醇的体积比为2～3：1，去除样品中的可溶有机质，直到抽提液无色透明为止；
抽提前对岩心进行洗油洗盐，洗油方法参照SY/T5336-2006的规定进行。
上述的方法中，步骤S2中，所述柱塞样A和所述柱塞样B的规格均为：直径为定值25～30mm，长度为25～30mm。
上述的方法中，步骤S2中，所述物性Ⅰ包括质量、孔隙体积、孔隙度和渗透率，可采用CMS-300***测定孔隙体积、孔隙度和渗透率。
上述的方法中，步骤S3中，所述参数包括注油体积、注油压力和注油后样品质量，并由此得到所述柱塞样B的含油饱和度；
可采用流量传感器记录所述注入油体积，采用压力传感器记录所述注油压力。
上述的方法中，步骤S4中，所述高温裂解的条件如下：
围压为5～10MPa；
初始温度为25～35℃，升温速率为20～25℃/h，升温至600～650℃后稳定4～6h。
所述高压釜的釜盖上连接进气管线和排气管线，所述进气管线连接高压气瓶和压力表，所述排气管线连接储气室和排气阀门，通过所述进气管线往所述高压釜中充入氮气使原油裂解的围压稳定，围压的作用是防止岩心中的原油在裂解过程流出，实验过程中围压可大于5MPa；裂解完成之后，冷却所述高压釜，收集并处理生成的甲烷和其他气体。
上述的方法中，步骤S4中，所述物性Ⅱ包括重量、孔隙度和渗透率。
上述的方法中，将所述高温裂解后的样品制成1～5个铸体薄片，用于观察沥青分布和统计沥青含量；
采用显微镜观察沥青分布特征；
采用Photoshop软件定量统计沥青含量。
本发明将注入原油的研究区的岩心样品在高压釜中进行原油裂解反应，之后将反应完的样品制成铸体薄片在显微镜下观察固体沥青分布特征并定量统计沥青含量。
本发明方法中原油裂解实验是在储层岩心中进行，所以裂解的产物固体沥青分布在岩心样品的孔隙中，进而确定岩心样品中的固体沥青含量与分布特征。
本发明采用实验模拟的方法证实与检验了古油藏中固体沥青非均匀残留特点。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
图2为本发明方法采用的高压釜反应装置的结构示意图。
图3为本发明实施例中原油裂解后注入正常油和轻质油样品的残余固体沥青含量。
图4为本发明实施例中原油裂解前后样品孔隙度的比较。
图5为本发明实施例中原油裂解前后样品渗透率的比较。
图6为本发明实施例中白云岩样品原油裂解后残余固体沥青分布的薄片显微照片。
图中标记如下：
1、高温加热炉，2、高压釜，3、石英管，4、含油柱塞样，5、温度表，6、釜盖，7、压力表，8、高压气瓶，9、储气室，10、排气阀门。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明实施例以白云岩样品为例，进行原油充注和高温裂解，以及残留固体沥青的观察与统计，流程如图1所示，具体步骤如下：
一、样品采集与准备
采集了8个白云岩样品，岩心样品为圆柱状。
2个来自元坝气田(YB123井，1号和2号)长兴组、2个来自普光气田(普光2井，3号和4号)飞仙关组、4个来自川西江油黄连桥露头剖面的雷口坡组(5、6、7号)。
然后用岩心钻取机对每块样品钻取2个柱塞样(直径为25mm，长度为25～30mm)。
二、样品的抽提与物性测定
将8个样品(16个柱塞样)放入索氏脂肪抽提器中，用苯和酒精的混合液(苯和酒精体积比为2：1)对样品进行抽提，分析前对岩心进行洗油洗盐，洗油方法参照SY/T5336-2006的规定进行，抽提的目的是除样品中的可溶有机质。
为了确定岩心是否抽提干净，需将岩心样品浸泡在水中48小时，若溶剂的颜色不变，则表明抽提干净。
将抽提干净的岩心样品放置于常温下使溶剂挥发，待溶剂挥发完，然后将样品放入烘干机中，在120℃条件下持续烘干4小时。
将同一个样品的其中一个柱子用来制备一个铸体薄片，目的是再次确认样品孔隙与吼道中无可溶有机质，另外一个柱子称重(m0)，以及用CMS-300***测定孔隙体积(PV)、孔隙度
Figure BDA0003286451780000031
和渗透率(K1)。
三、原油的充注
将测定孔隙度和渗透率的样品，放入注油***中进行高压注油，流量传感器可以记录注入油体积，压力传感器可以记录注油压力。
其中1、3、7号样品注正常原油(长庆油田延长组的正常原油，密度为0.814g/cm3)，注油压力为2.5Mpa；2、4、5、6、8号样品注轻质原油(中坝气田的须家河组的轻质原油，密度为0.742g/cm3)，注油压力为1.5Mpa。
记录注油体积(OV)，注油后样品质量(m1)，
并计算含有饱和度(OS)，将饱含油的样品在低温(4℃)条件下保存。
四、原油的裂解
将饱含原油的柱塞样装入石英管3中，再装入高压釜2进行高温裂解。高压釜的具体使用方法如下，高压釜的结构如图2所示：
1、将饱含原油的柱塞样装入石英管3中，再将其装入高压釜2中并装上釜盖6，釜盖上连接进气管线和排气管线。
2、将高压釜放进高温加热炉1：进气管线连接高压气瓶8、压力表7；排气管线连接储气室9、排气阀门10；
3、通过进气管线往高压釜中充入氮气使原油裂解的围压稳定在5MPa，围压的作用是防止岩心中的原油在裂解过程流出，实验过程中围压可以大于5MPa；
4、设置裂解初始温度为30℃，升温速率为20℃/h，升温至600℃后稳定4h，使原油充***解。
5、裂解完成之后，冷却反应釜，收集并处理生成的甲烷和其他气体。
五、固体沥青的含量统计与分布特征
将裂解完成后的样品进行称重(m2)，然后CMS***测定该样品孔隙度
Figure BDA0003286451780000041
和渗透率(K2)。之后把每个样品制备4个铸体薄片，8个样品一共是32个铸体薄片。最后在显微镜下观察沥青分布特征并利用Photoshop软件定量统计沥青含量，如表1中所示。
表1原油裂解前后样品的重量、孔隙度和渗透率，以及原油裂解后样品的固体沥青含量
Figure BDA0003286451780000051
实验结果：
1、固体沥青含量
对于充注正常原油的样品，1号样品和7号样品的孔隙度分别为15.1和7.69，其残留的沥青含量(沥青的体积)分别为1.48和0.95；对于注轻质油的样品，2号样品和8号样品的孔隙度分别为14.4和2.56，其残留沥青的含量分别为0.49和0.22，如图3所示。
原油裂解后，残余的沥青含量总体与原油类型有关，充注正常原油的沥青含量(0.95～1.48)高于轻质油残留的沥青含量(0.22～0.49)。对于充注同种类型的原油的样品，沥青的含量与孔隙度有关，孔隙度高的样品的残留的沥青含量高于孔隙度较低的样品。
原油裂解后，样品的孔隙度和渗透率均有降低，如图4和图5所示。但是注正常油的样品的孔隙度和渗透率的降低要大于轻质油样品。而且薄片得出的沥青含量与孔隙度降低值在相似范围，渗透率的降低在9.31～54.85mD；轻质油的渗透率降低在0.04～16.72mD。
2、固体沥青分布特征
图6为原油裂解后的显微镜下照片。
可以看出，1号、3号、7号样品(图6A、图6B、图6C)注入正常油，固体沥青含量较高。一些较小的孔隙被固体沥青完全填充，而一些较大的孔隙只是被固体沥青部分填充。2号、4号、5号、6号、8号样品(图6D、图6E、图6F、图6G、图6H)注入轻油，固体沥青含量较低。也就是说固体沥青主要发育在小孔隙和喉道中(1、4号样品)。
综上分析，本发明原油裂解实验和实际储层样品均支持沥青倾向于在小孔隙和吼道处残留，对于含有沥青的岩心薄片在显微镜下观察，会看到沥青分布在小孔隙和吼道中，而降低储层的孔隙度和渗透率，并增加储层的非均质性，本发明利用原油裂解实验模拟的方法证实了这种现象。

Claims (1)

1.一种确定储层中固体沥青含量与分布特征的方法，包括如下步骤：
S1、取若干个储层岩心样品并编号，从每个所述储层岩心样品中钻取2个柱塞样，记为柱塞样A和柱塞样B；
S2、采用有机溶剂抽提所述柱塞样A和所述柱塞样B，并烘干；将所述柱塞样A制成铸体薄片，测定所述柱塞样B的物性Ⅰ；
所述有机溶剂为苯与乙醇的混合液，所述苯与所述乙醇的体积比为1：1~2；
所述柱塞样A和所述柱塞样B的规格均为：直径为25~30mm，长度为25~30mm；
所述物性Ⅰ包括质量、孔隙体积、孔隙度和渗透率；
S3、将所述柱塞样B置于注油***中进行高压注油并饱和，记录注油过程中以及注油后的参数；
所述参数包括注油体积、注油压力和注油后样品质量，并由此得到所述柱塞样B的含油饱和度；
S4、将所述柱塞样B置于石英管中，再置于高压釜中进行高温裂解，并测定经所述高温裂解后的样品的物性Ⅱ；
所述高温裂解的条件如下：
围压为5~10MPa；
初始温度为25~35℃，升温速率为20~25℃/h，升温至 600~650℃后稳定4~6h；
所述物性Ⅱ包括重量、孔隙度和渗透率；
S5、将所述高温裂解后的样品制成1~5个铸体薄片；
采用显微镜观察沥青分布特征；
采用Photoshop软件定量统计沥青含量。
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