[发明专利]一种测量致密油岩心中超临界二氧化碳置换原油效率的实验装置及方法

说明书

本发明涉及一种测量致密油岩心中超临界二氧化碳置换原油效率的实验装置及方法，属于油气田开发技术领域，装置包括恒温箱及装有原油和CO₂的中间容器、岩心夹持器、置换中间容器，利用驱替泵对岩心进行饱和原油操作、CO₂加压及注入操作，测量在不同压力及不同压降下CO₂置换出的原油量，计算CO₂利用率及CO₂置换原油效率。与现有技术相比，本发明实现了地层高温高压下的超临界CO2置换致密岩心内原油效率测量，减小了传统岩心称重法造成的气体膨胀误差，突破了传统方法只能测量地层压力到大气压的置换效率的局限性，实现了不同压降下原油置换量的测量和压降过程中的气油分离及精确计量。搭建成本低，适用范围广，精度高，实验可重复性强，易于推广。

技术领域

本发明涉及一种测量致密油岩心中超临界二氧化碳置换原油效率的实验装置及方法，属于油气田开发技术领域，用于测量注二氧化碳开发原油过程中二氧化碳对原油的置换效率。

背景技术

随着陆上沉积盆地勘探开发程度的不断深入，发现可供开发的石油优质储量越来越少。逐渐由常规油气资源向非常规油气资源如致密油气藏、页岩油气藏发展。致密油藏、页岩油藏由于储层物性差，水敏严重，因此常规的注水开发其增产效果并不理想。

CO₂具有易流动、降低原油粘度和降低界面张力等作用，与其他驱油技术相比，CO₂驱油技术具有适用范围大、驱油成本低、采收率提高显著等优点，适合非常规油藏的开发。在实际矿场的应用上，CO₂驱可在水驱基础上提高采收率7％以上。CO₂是一种温室气体，我国能源消费量和CO₂排放量逐年升高，将CO₂废气回收注入地层既能解决环境污染温室效应问题，又能提高非常规能源的开发效果，是具有广阔应用和发展前景的新技术。

CO₂与地层原油的相互作用是CO₂提高原油采收率的重要原因，分析在地层条件下和开采过程中CO₂对原油的置换量对探究CO₂提高采收率机理和推广CO₂开发在矿场应用具有重要的意义。目前针对CO₂置换效率研究的最常见的方法有数值模拟方法，该方法主要基于达西渗流特征，在获取地层的主要参数如渗透率、孔隙度、饱和度分布情况之后，利用模拟软件计算，得到CO₂在不同压力或者不同压差下的置换原油效率。但该模拟计算往往是基于理想化的条件，而实际油藏情况是非常复杂的，另外，由于岩心的非均质性，模拟无法完全表征岩心内部的复杂结构特征。

除数模之外，目前也可以通过物理实验进行测量。国内外针对CO₂置换原油实验大多都是进行岩心质量称重法，即将与CO₂反应后的岩心取出，进行质量称量，由地层压力降低到大气压，岩心中原油的质量减少量作为CO₂置换出原油的量。但这个方法存在的严重缺陷是在岩心压力降低到大气压的过程中，由于CO₂的压缩系数大，CO₂由超临界状态变化到大气压时的气态，CO₂体积膨胀作用会携带出大量的原油，因此所测得的原油不仅包括CO₂置换的原油量而且包括CO₂体积膨胀的弹性携带量，而且携带量会远远大于膨胀量，因此该方法测得的CO₂置换原油量远远大于实际值。另外，由于压力已经降低到大气压，岩心中已经没有CO₂气体，进入岩心中的CO₂的量无法计量。另一测CO₂置换量的方法是采用核磁共振实验法，将装有岩心的中间容器置于核磁共振仪器上，进行核磁图谱扫描，由图谱的变化率分析CO₂置换原油量。该方法对置换量的分析受到核磁图谱精度及外界干扰的制约，无法计量进入岩心的CO₂的量，且置换出的原油存在于岩心表面，影响实际结果。另外该方法装置复杂，实验成本高，测量精度低，没法进行实验室普及。