本發(fā)明涉及油氣田勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)油氣儲(chǔ)層含油氣性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)油氣儲(chǔ)層巖心中流體飽和度進(jìn)行分析的方法。

背景技術(shù)：

儲(chǔ)層巖心油水飽和度是指巖心孔隙中賦存的油水占巖心孔隙體積的百分比，是油氣田勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中定量使用的重要的核心參數(shù)。

原中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5336-1996《巖心分析方法》和現(xiàn)升級(jí)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29172-2012《巖心分析方法》都是等同采用美國(guó)API RP 40:1998《巖心分析推薦作法》，飽和度分析只有蒸餾法和干餾法。

其中蒸餾法是國(guó)外各大石油公司和俄羅斯等廣泛采用的方法，蒸餾法巖心含水量測(cè)定所用苯系物具有較強(qiáng)毒性，污染環(huán)境，效率低，存在膠結(jié)致密的巖心有“蒸不出”的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于超低滲透巖心蒸餾法的回收率平均不到85%，個(gè)別低到70%以下。常壓干餾法也同樣存在效率低下、污染環(huán)境問(wèn)題，在干餾時(shí)水及原油中輕組份易揮發(fā)，影響水飽和度測(cè)定，需對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行校正。因此這兩種方法都已不符合現(xiàn)今健康、安全、環(huán)保的HSE分析化驗(yàn)理念，更不適應(yīng)非常規(guī)低滲透儲(chǔ)層的巖心飽和度測(cè)定。

開(kāi)發(fā)方面，國(guó)內(nèi)陸上大油田的主力油層都已進(jìn)入高含水后期，都已或準(zhǔn)備進(jìn)入三次采油化學(xué)驅(qū)階段，油水乳化后油包水類型乳化液常溫下用乙醇萃取還有不能萃取完全的現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種巖心油水飽和度乙醇萃取分析法，該方法可準(zhǔn)確、高效、快速測(cè)定巖心中的含水量，而且該方法還符合安全、環(huán)保的分析化驗(yàn)理念。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種巖心油水飽和度乙醇萃取分析法，具體是用無(wú)水乙醇萃取巖心中的水，萃取液經(jīng)氣相色譜儀檢測(cè)，獲得巖樣含水量；萃取后的巖心經(jīng)洗油、烘干后，進(jìn)行含油量分析；進(jìn)一步對(duì)萃取后巖心進(jìn)行孔隙度、密度測(cè)定，即可計(jì)算出巖心油水飽和度參數(shù)。

上述用無(wú)水乙醇萃取巖心中的水的方法是：將巖心敲砸制備成20-30g/塊的樣品，放入萃取容器內(nèi)，對(duì)于高滲透巖心及中高滲透巖心，均采用常溫浸泡萃取方式，需分別浸泡72h以上及3-10天；對(duì)低滲透或油田進(jìn)行化學(xué)驅(qū)儲(chǔ)層的巖心，采用乙醇密閉熱萃取方法，具體是將萃取容器放在135℃恒溫條件下，浸泡巖心6-8h后自然冷卻至室溫，得到巖心中水的乙醇萃取液。

上述巖心含油量、巖心孔隙度及巖心油水飽和度參數(shù)按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29172-2012《巖心分析方法》規(guī)定得到。

本發(fā)明方法中，在萃取溫度下，原油和乙醇是否會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)是本發(fā)明方法是否可行的關(guān)鍵，下面針對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明：

一、 工業(yè)上用石油提取物合成乙醇，乙醇合成的反應(yīng)方程式為:

乙醇合成的反應(yīng)方程式表明，在相對(duì)較低萃取溫度下，即使油砂中含有烯烴成份，也不會(huì)起合成反應(yīng)消耗巖樣中的含水量。

二、下表1的乙醇中加入不同性質(zhì)的原油和硅藻土，試驗(yàn)誤差均在儀器允許誤差范圍內(nèi)，而且有正有負(fù)，證明乙醇的合成與分解反應(yīng)在熱萃取溫度下都沒(méi)有發(fā)生。

表1 乙醇中加入催化劑合成反應(yīng)試驗(yàn)

三、粘土礦物中的水除礦物表面的吸附水外，還有層間水、結(jié)晶水、結(jié)構(gòu)水。飽和度分析檢測(cè)的水是油藏條件下巖石孔隙中的游離水和吸附水，吸附水也稱束縛水，包括薄膜滯水和毛管滯水。所謂粘土礦物脫水就是將粘土礦物中的另外三種水從礦物中萃取出來(lái)。在應(yīng)用乙醇密閉熱萃取水時(shí)，礦物脫水有兩種可能發(fā)生。一是層間水被極性的乙醇分子所置換；其二是結(jié)合水（結(jié)晶水、結(jié)構(gòu)水）在高溫時(shí)被汽化溢出溶于乙醇內(nèi)。

通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，在萃取溫度下鋼瓶?jī)?nèi)的水最多只能被汽化0.14g，而巖樣中的束縛水含量都在0.2g以上，不存在層間水能被汽化現(xiàn)象。通過(guò)層析硅膠實(shí)驗(yàn)，層間水也不能被乙醇萃取出。結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水由于參與晶格構(gòu)造，比層間水更不容易在密閉環(huán)境下脫出。

另外， 乙醇在萃取溫度下是否發(fā)生水解也是需要考慮的。

一、醇類脫水有兩種方式，分子內(nèi)脫水生成烴類，分子間脫水生成醚，乙醇脫水反映方程為：

可以看出本發(fā)明 萃取溫度低于脫水溫度，熱萃取的溫度與壓力均低于反應(yīng)所需條件，所以，乙醇在萃取溫度下不會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)。

二、在40ml無(wú)水乙醇中加入定量蒸餾水，在常溫下用色譜檢測(cè)含水量， 然后在每個(gè)萃取瓶?jī)?nèi)加入催化劑AI₂O₃ 2.0g，按上述溫度時(shí)間熱萃取后再測(cè)含水。從表2結(jié)果看，兩種方法測(cè)試的結(jié)果誤差很小，而且正負(fù)均有，加標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果也表明在選定的萃取條件下乙醇不會(huì)發(fā)生脫水反應(yīng)。

表2 巖芯浸泡液與加催化劑乙醇熱萃取前后對(duì)比表

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本發(fā)明方法的有益效果：本發(fā)明方法可準(zhǔn)確、快速測(cè)定巖心含水量，與蒸餾法和干餾法相比，如同為20平米工作間蒸餾法一個(gè)工作日僅能檢測(cè)最多20塊樣品，干餾法只有十幾塊，而采用本發(fā)明的方法一個(gè)工作日至少可以測(cè)定60塊巖心的含水量，效率提高三倍以上。另外，本發(fā)明方法使用乙醇萃取水，即安全又環(huán)保。

附圖說(shuō)明

圖1是致密砂巖油層原始含水飽和度與有效孔隙度關(guān)系圖。

圖2是英141-1-1井巖樣蒸出率和萃取率實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線。

圖3是巖心樣品三種方法加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)流程框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明：

實(shí)施例1

大慶探區(qū)英臺(tái)鼻狀構(gòu)造帶是典型的低滲透巖性輕質(zhì)油藏，為探明該區(qū)塊地質(zhì)儲(chǔ)量，部署了英141密閉取心井進(jìn)行儲(chǔ)層含油性定量評(píng)價(jià)。飽和度樣品分析的含水量測(cè)定采用了兩種方法，巖心從取心筒內(nèi)取出后立即劈開(kāi)，選取中間部分相鄰兩塊巖心，一塊按GB/T 29172-2012《巖心分析方法》蒸餾測(cè)定含水，另一塊按本發(fā)明的乙醇熱萃取法測(cè)含水。

其中，按照本發(fā)明方法測(cè)定含水量的步驟如下：

1）向特制的高溫高壓萃取罐內(nèi)加入50mL無(wú)水乙醇；

2）采集油氣儲(chǔ)層巖心，在巖心中部敲砸制備出相鄰兩塊20g—30g塊狀樣品，一塊放入步驟1）的萃取罐內(nèi)，另一塊用甲苯浸泡運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室；

3）巖芯在常溫下用乙醇浸泡120h后，用氣相色譜儀對(duì)乙醇萃取液進(jìn)行了含水量測(cè)定，得到常溫萃取的含水量；

4）密封好萃取罐，放入電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在135℃溫度下恒溫6h，冷卻至室溫，得到巖心中熱萃取后水的乙醇萃取液；

5）將步驟4）得到萃取液用氣相色譜儀再次測(cè)定，得到熱萃取后的巖芯含水量；

6）將完成步驟5）的巖心從萃取罐取出進(jìn)行洗油含油量分析；

7）對(duì)步驟6）巖樣進(jìn)行孔隙度、密度測(cè)定；

8）利用步驟3）、5）、6）、7）測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算獲得巖心油水飽和度參數(shù)，分別得到常溫萃取油水飽和度和高溫?zé)彷腿★柡投葦?shù)據(jù)。

蒸餾法的平行樣品按GB/T 29172-2012的程序處理得到需要的數(shù)據(jù)后，按下述的三個(gè)公式計(jì)算得到了英141井兩種方法的油水飽和度數(shù)據(jù)。

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地質(zhì)應(yīng)用中，由于從井底提鉆時(shí)就開(kāi)始的原油降壓脫氣效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)室測(cè)出的含油飽和度是剩余油飽和度，而水由于在巖心孔隙中處于束縛狀態(tài)，受原油脫氣損失的很少，測(cè)得值和地下水飽和度值基本一致，因此儲(chǔ)量計(jì)算中油飽和度按下式計(jì)算的值應(yīng)用：

S_O地下=1—S_W

可見(jiàn)，儲(chǔ)層原始飽和度分析中，測(cè)準(zhǔn)巖心中含水是最重要的。將英141兩種方法的含水飽和度與儲(chǔ)層有效孔隙度做圖，圖1中乙醇熱萃取法水飽和度與孔隙度相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.81，蒸餾法是0.83，兩種方法的相關(guān)性都較高。但熱萃取法比國(guó)內(nèi)外最廣泛應(yīng)用的經(jīng)典蒸餾法水飽和度平均高出5.6%，熱萃取率平均達(dá)到了99.2%。英141-1-1井試油和開(kāi)發(fā)效果表明：本發(fā)明的方法測(cè)定結(jié)果更符合儲(chǔ)層實(shí)際。

實(shí)施例2

古139井是新區(qū)探井，也屬于低滲透儲(chǔ)層。為了測(cè)準(zhǔn)飽和度，三家油田用三種方法進(jìn)行了背靠背平行樣飽和度分析。表3中，隨著巖性致密程度增加巖心含油量的減少，乙醇熱萃取測(cè)得的含水飽和度與蒸餾法含水飽和度差值增大，熱萃取飽和度明顯高于蒸餾法，這與試油結(jié)果是相符合的，這兩種方法的總飽和度值是一致的。常壓干餾法和蒸餾法都是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29172-2012《巖心分析方法》中推薦的方法，北京勘探開(kāi)發(fā)研究院用常壓干餾法測(cè)定的古139井水飽和度值與中原油田蒸餾法測(cè)定值接近，但總飽和度偏低，這是由于干餾過(guò)程中油水損失較多校正不科學(xué)造成的，因此干餾法在國(guó)內(nèi)外油田并沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用，乙醇熱萃取技術(shù)明顯優(yōu)于其它兩種含水量測(cè)定方法。

表3 古139井三種飽和度分析方法檢測(cè)結(jié)果對(duì)比表

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驗(yàn)證例

為驗(yàn)證方法的效果進(jìn)行了巖心飽水回收率實(shí)驗(yàn)，方法是將英141-1-1井已測(cè)完飽和度的樣品重新洗凈煤油（用高壓飽和煤油測(cè)孔隙度），按附圖3的流程進(jìn)行了三種方法的回收率實(shí)驗(yàn)。

附圖2中英141-1-1井巖樣常溫色譜法的萃取率在80.3%～100%之間，平均為95.0%。巖樣常溫萃取率平均比乙醇密閉熱萃取率低4.5%。英141-1-1井巖樣蒸出率在79.6%～96.9%之間，平均為90.2%。蒸餾法蒸出率比乙醇熱萃取法平均低9.3%。