可視化微觀滲流模型的試驗(yàn)研究

王 坤 鄭 軍 高莉霞

(成都理工大學(xué)能源學(xué)院， 成都 610059)

隨著流體滲流研究的深入，需要對(duì)地下孔隙中的流體流動(dòng)情況作進(jìn)一步的了解。結(jié)合前人的研究成果，運(yùn)用多種流體介質(zhì)(如：水，油，泡沫等)在多孔隙填充介質(zhì)(如：玻璃珠，石英砂，真實(shí)巖心等)中滲流，結(jié)合制作的可視化微觀滲流模型進(jìn)行試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：制作的可視化微觀滲流模型達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，該模型有助于觀測(cè)地下流體滲流的情況，通過對(duì)比分析了解地層中流體的滲流情況，對(duì)油氣的勘探、開發(fā)和油氣采收率的提高有著重要的意義。

1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 模型設(shè)計(jì)制作

首先對(duì)模型的功能進(jìn)行了探討，針對(duì)模型的用途，設(shè)計(jì)了一套可視化微觀滲流模型如圖1所示，制作的實(shí)物如圖2所示。

圖1 可視化微觀滲流模型設(shè)計(jì)圖

圖2 可視化微觀滲流模型實(shí)物圖

1.2 試驗(yàn)材料準(zhǔn)備

試驗(yàn)材料：表面活性劑XHY-4，煤油，氮?dú)?，模擬地層水(礦化度為160 000 mgL，CaCl2水型)；泡沫體系：地層水+0.3 %XHY-4，玻璃珠，石英砂，巖心(磨成了厚度為0.2～0.3 mm)，凡士林，硅橡膠方形圈(將RTV-2制模硅橡膠和塑化劑按一定比例混合之后注入制作出的模具中凝固形成)。

試驗(yàn)設(shè)備：微觀滲流模型一套，微量注入泵，泡沫發(fā)生器，高精度壓力表，電子顯微鏡，計(jì)算機(jī)一臺(tái)，高分辨率攝像頭一個(gè)，接頭若干。

2 試驗(yàn)內(nèi)容

利用電子顯微鏡來觀測(cè)各種流體介質(zhì)(如：水，油，泡沫等)在各種孔隙介質(zhì)(如：玻璃珠，石英砂，真實(shí)巖心等)中的驅(qū)替情況，同時(shí)運(yùn)用錄像系統(tǒng)來記錄整個(gè)驅(qū)替過程，以便對(duì)比分析。

2.1 試驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)流程圖如圖3所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)流程圖

試驗(yàn)步驟：(1)將不同的填充介質(zhì)(如：玻璃珠，石英砂，真實(shí)巖心等)填充在兩塊有機(jī)玻璃片中，組裝整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以便進(jìn)行試驗(yàn)，分別用各種流體介質(zhì)(如：水，油，泡沫等)對(duì)不同的填充孔隙介質(zhì)進(jìn)行驅(qū)替試驗(yàn)，先用油驅(qū)替水，再用配制的地層水驅(qū)油，直到在觀察系統(tǒng)中不再有油流動(dòng)；(2)用配制的泡沫再次驅(qū)替孔隙中的油，直到不再有油被驅(qū)替為止，觀察并記錄整個(gè)驅(qū)替過程，重復(fù)以上過程。

2.2 試驗(yàn)過程及結(jié)果

2.2.1 水驅(qū)替試驗(yàn)

將抽真空后并飽和原油的有機(jī)玻璃片(中間夾有多孔隙介質(zhì))置于微觀模型中，連接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并將其打開，使配制好的地層水注入密封的有機(jī)玻璃片中，通過地層水驅(qū)替有機(jī)玻璃片中飽和的油，使油不斷的從孔隙中滲流出去，通過電子顯微鏡觀察到油滴由連續(xù)相變?yōu)椴贿B續(xù)相，水滴由不連續(xù)相變成連續(xù)相，同時(shí)觀察到“水路”的形成等現(xiàn)象(圖4)，直到有機(jī)玻璃片之間孔隙中的油不再被水驅(qū)替為止，整個(gè)過程用錄像系統(tǒng)記錄，為注水開采時(shí)地下水流動(dòng)的過程提供參考，為合理注水提供依據(jù)。

2.2.2 泡沫驅(qū)替試驗(yàn)

將泡沫體系接入實(shí)驗(yàn)體系，使泡沫注入被水驅(qū)替至油不再滲流出去的有機(jī)玻璃片中，在電子顯微鏡下觀察這一階段的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并用錄像系統(tǒng)記錄泡沫驅(qū)替油的過程，在泡沫驅(qū)油實(shí)驗(yàn)中，觀察泡沫在多孔隙介質(zhì)中的產(chǎn)生、破滅、再生和泡沫在多孔隙介質(zhì)中的驅(qū)油特征(圖5)。分析泡沫驅(qū)油的理論體系，改變實(shí)驗(yàn)條件再進(jìn)行試驗(yàn)，從而選擇最優(yōu)的泡沫驅(qū)替方案。對(duì)比分析油田3次開采過程中的數(shù)據(jù)，對(duì)指導(dǎo)油氣開發(fā)，提高采收率提供參考。

圖4 真實(shí)巖心中的“水路”

圖5 泡沫在多孔介質(zhì)中的驅(qū)油特征

3 結(jié) 論

(1)可視化微觀滲流模型符合設(shè)計(jì)要求 。

(2)通過微觀滲流模型能較好地觀察并了解流體的滲流情況。

(3)水驅(qū)替油的試驗(yàn)中可以調(diào)整水驅(qū)時(shí)的速度、壓力，進(jìn)而達(dá)到最佳的水驅(qū)效果，指導(dǎo)油田進(jìn)行注水開采；而在泡沫驅(qū)油過程中，通過調(diào)節(jié)速度、壓力和泡沫的濃度，為油田的3次開發(fā)提供參考數(shù)據(jù)。上述實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)對(duì)指導(dǎo)油氣開發(fā)，保護(hù)油藏，提高采收率有重要意義。

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