[发明专利]一种基于CT数字岩心的微观驱替实验系统及微观驱替实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于CT数字岩心的微观驱替实验系统及微观驱替实验方法，属于石油天然气的物理实验的技术领域。

背景技术

油田开发的最终目的就是如何从地层孔隙中尽可能多的采出原油，以减少资源浪费。原油存在于地下数千米的沉积岩孔隙中，由于沉积环境以及地层中的流体分布的复杂性，人们没有办法直接大范围的认识地下的油水分布。如何认识地下原油的富集区域和富集形式，如何确定储层中剩余油的分布，是油田开发的主要问题，也是石油上游工业迄今未得到完全解决的重大课题。从微观、小尺度微纳米级别研究剩余油的分布，了解和掌握剩余油的微观形成机理和分布规律，直观再现油藏开发现状，在此基础上开展提高采收率研究，是油藏经营管理决策的重要依据。因此，微观驱替实验以及驱替后岩心内流体的空间分布研究备受国内外各大石油生产国的重视。

多孔介质中的流体分布研究常用的方法主要有微观物理模拟和计算机数值模拟两种。计算机数值模拟是通过建立数学模型来研究油藏的物理性质及流体的流动、分布规律。该方法虽然得到广泛的应用，但仍存在明显的不确定性；微观物理模拟就是借助显微镜的放大、录像以及图像处理技术研究储层流体的微观渗流过程，从而揭示多孔介质中流体的微观分布特征。目前，微观物理模拟主要以仿真模型和二维视图为主，但仿真模型不能完全模拟岩心的所有特征，而且流体在岩石孔隙中总是以三维形式分布，单纯从二维的角度观察，很容易带来较大误差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于CT数字岩心的微观驱替实验系统。

本发明还提供利用上述实验系统进行微观驱替实验的方法。本发明将常规驱替实验与CT技术有效结合起来，利用CT扫描技术对不同驱替阶段的岩心进行扫描，从而观测岩心孔隙结构，能够实时再现孔隙中流体分布的变化。

本发明的技术方案如下：

一种基于CT数字岩心的微观驱替实验系统，包括岩心夹持器和微观驱替设备；

所述岩心夹持器，包括进口端、出口端、岩心区、外壳；所述外壳为聚醚醚酮材料(PEEK)，PEEK是一种性能优异的特种工程塑料，耐高温(260℃)、机械性能优异、抗辐射、自润滑性好、耐化学品腐蚀等；与金属相比，PEEK材料具有射线透射性，制成的夹持器外壳不会影响CT设备X射线的正常使用；现有传统夹持器外壳为金属材料，X射线无法穿透导致无法利用CT设备扫描获取岩心驱替状态信息，且传统夹持器体型偏大，与CT扫描样品尺寸不符，影响扫描效果；

所述微观驱替设备，包括并联的油相中间容器和水相中间容器、用于驱替油相中间容器和水相中间容器的平流泵，所述油相中间容器和水相中间容器的出液端均与所述岩心夹持器的进口端相连，所述岩心夹持器通过手摇泵实现对其中夹持的岩心进行加压，在所述岩心夹持器的出口端设置有计量瓶。

根据本发明优选的，在所述岩心夹持器底部设置有转动座。所述转动座用于在CT扫描过程中将岩心夹持器固定在CT样品台上，驱替实验过程中卸下以便岩心夹持器接入驱替流程。

根据本发明优选的，所述油相中间容器和水相中间容器的容量均为50-150mL。

根据本发明优选的，在所述手摇泵和岩心夹持器之间的管路上设置有压力表，所述压力表的量程为10MPa，精度0.25MPa。

根据本发明优选的，在所述岩心夹持器的进口端设置有进口压力表，所述进口压力表的量程为6MPa，精度0.25MPa。

利用上述实验系统进行微观驱替实验的方法，包括步骤如下：

1)将岩心干燥后安装在所述岩心夹持器中，置于Zeiss MCT-400 CT中定位，扫描岩心，获取岩心分析区域三维数字岩心数据体；

2)将岩心夹持器接入微观驱替设备，对所述岩心实现单相水相驱替、单相油相驱替或水相、油相多相混合驱替实验；

3)根据驱替实验的研究内容设计观测时刻点，即为驱替时刻，在所述观测时刻暂停对所述岩心驱替，关闭岩心夹持器出口端、进口端、手摇泵；

4)将岩心夹持器放入Zeiss MCT-400 CT中扫描，获取该驱替时刻时，所述岩心中的流体分布；

5)重复步骤2)至步骤4)，直到按照所述步骤3)所有的设计观测时刻点获取所述岩心中的流体分布。

根据本发明优选的，所述步骤1)中的岩心的直径为1-2cm，长度为2-4cm。

本发明的优势在于：

1、本发明采用现场岩心，最大程度还原油藏孔隙结构，模拟油藏流体流动状况，保证实验的可靠性。同时直径1-2cm的岩样大小较直径2.5cm的标准岩样相比，更易于得到精确的CT扫描结果。