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    用于測量巖石潤濕性的方法技術

    技術編號:8109234 閱讀:201 留言:0更新日期:2012-12-21 23:18
    一種比較二次采油過程與三次采油過程的方法,二次采油過程和三次采油過程應用于包含油相和水相的基本上流體飽和多孔介質,該方法包括在計算用于油相或者水相的潤濕性指數修改因子中使用弛豫時間測量,由此比較三次采油過程與二次采油過程。

    【技術實現步驟摘要】
    【國外來華專利技術】
    本專利技術涉及潤濕性的測量。具體而言,本專利技術涉及測量如下多孔介質的潤濕性特性和/或其中改變,該多孔介質中具有包含的流體,例如包括兩相或者更多相(其中至少一相是液體)的混合相流體。
    技術介紹
    在油氣行業中,取得對含油氣(hydrocarbon-bearing)地下地層(subsurfaceformation)(“儲集層(reservoir)”)的潤濕性特性或者潤濕條件的理解可能特別有利。例如這一理解可以幫助優化現場開發,因為潤濕性可能對儲量(reserve)計算和/或儲集層的動態行為具有影響。潤濕性可以定義為一種流體在存在其他不混溶流體(immiscible fluid)時在固 體表面上展開或者粘附于固體表面的傾向。因此例如潤濕性可以描述巖石被某個相(例如水或者油)覆蓋的相對偏好。例如,如果巖石對于水比對于油而言具有大得多的親合性,則巖石可以稱為親水的(water-wet)。因此,在親水的多孔巖石在它的孔內包水合和油相的情況下,孔的基本上所有內表面將由水層覆蓋。在這一情況下,水可以稱為“潤濕相”。反言之,在油潤濕多孔巖石的情況下,孔的基本上所有內表面將由油層覆蓋。在這一情況下,油可以稱為“潤濕相”。類似地,混合潤濕性的多孔巖石可以包含親水的一些孔和油潤濕的一些孔。單獨孔的一些區域可以是親水的而其他區域是油潤濕的。在實踐中,將理解極端親水的或者油潤濕在含油儲集層中罕見。然而應當理解,對于多孔巖石內的兩相流體,潤濕相將覆蓋更多孔表面區域并且具有比非潤濕相更強的與孔壁的表面親和性。在包括氣相的流體系統(例如氣體-液體系統)中,可以安全地假設氣體不是潤濕相。多孔巖石的潤濕性將依賴于巖石類型并且也將受存在于孔內的任何礦物影響。例如干凈沙巖或者石英可以是極端親水的,而含油儲集層的多數巖石地層通常可以有混合潤濕性。對于儲集層,從原始親水的狀態向混合潤濕狀態的潤濕性變更可能在原油向儲集層圈閉(trap)中遷移并且隨著地質時間儲集層的水飽和度減少降至原生水飽和度之后出現。儲集層潤濕性依賴于原油組成、原生水化學性和巖石表面的礦物學以及溫度和儲集層的壓力和飽和度歷史。含油地層中的初始流體飽和度分布依賴于儲集層級和孔級處的毛細管力與重力之間的均衡。潤濕狀態可以隨著孔和孔喉幾何形狀變化。在石油遷移過程期間,重力不足以克服微孔內的大毛細管壓力,并且因此微孔通常保持完全原生水飽和,因此保留它們的原始親水狀態。盡管大孔經常被油侵入,但是大孔的巖石表面上的原生水膜通常保持。大孔內的潤濕性變更依賴于這一水膜的穩定性。在極端條件下,水膜可以穩定并且完全涂覆大孔的表面區域,由此阻止油相具有與孔表面的直接接觸。因此隨著地質時間,大孔保持親水。替代地,大孔的整個表面可能已經變得被油相涂覆,使得大孔是油潤濕的。通常,大孔表面部分地與水相和油相二者接觸,并且因此具有混合潤濕特性。傳統上,已經在實驗室中使用Amott或者美國礦物局(USBM)指數來表征潤濕性。然而通常用來確定這些指數的方法為入侵式并且很耗費時間。另外它們不能容易傳送到現場。已知核磁共振(NMR)技術可以用來斷定關于多孔介質內所含流體的信息。有利地,使用NMR技術提供一種用于確定儲集層巖石中的流體的原位(in situ)潤濕性的非入侵式手段,即NMR測量過程未干擾巖石的孔內的流體分布。因此NMR技術可以應用于監視包括潤濕性變更的正在進行中的動態過程,諸如老化和二次或者三次采油過程。質子(1H) NMR技術可以特別好地適合于研究多孔介質內的包含水相和烴相(hydrocarbon phase)(例如,水和油)的流體。NMR光譜學可以用來測量流體的自旋-晶格(縱向)弛豫時間(T1)和/或自旋-自 旋(橫向)弛豫時間(T2)。例如質子(1H)匪R光譜學測量用于流體內的質子的弛豫時間。根據這些測量,可以有可能闡明關于流體和/或多孔介質的某些信息。例如可以取得芯樣本用于使用基于陸地的NMR設備的后續分析。替代地,NMR測井(logging)工具可以有利地是向下打眼部署的。這樣的工具通常運用所謂的低場光譜學。然而NMR測井工具也遭受某些缺點。例如它們不能使用于加襯有金屬套管(casing)的井筒(wellbore)或者其截面中。當前工具通常也僅可以獲得接近井筒的區域中(例如通常在與井筒的約4英寸(10厘米)徑向距離內)的信息。然而設想將來幾代NMR測井工具可能能夠獲得涉及與井筒更遠的區域的信息??梢栽诳梢员环诸悶橐淮?、二次和三次階段的多種階段中從儲集層開采石油。在一次采油階段中,儲集層的自然能量足以無任何輔助地產油。然而在一次采集期間采集儲集層現存原始油的僅約百分之10至15。然而在一些儲集層中,自然儲集層壓力可能不足以無輔助地沿著生產井驅油上至表面。因此可能有必要人為提升采油量。就這一點而言,已知可以通過向儲集層中注入不混溶流體(諸如水或者氣體)從而維持儲集層壓力和/或朝著生產井轉移石油來輔助從儲集層的產油。注入這樣的不混溶流體一般開采現存原始油的約百分之20至40。當未修改流體(通常為海水或者其他容易獲取的水)時,這一過程可以被分類為二次采油過程(替代地為二次模式過程)。一般而言,這樣的二次采油過程可以稱為注水(water flood)或者水驅。當已經以某一方式對待流體以修改它的性質時,這一過程可以被分類為三次采油過程。例如三次采集過程可以包括低鹽度水驅,其中處理源水(諸如海水)以在向儲集層中注入之前減少它的鹽度,以及如下過程,在這些過程中,待注入的流體包括一個或者多個特殊選擇的添加劑,例如化學物和/或微生物。通過適當修改注入流體,三次采油過程可以用來提升來自儲集層的采油量和/或延長儲集層的開采壽命。通常,三次采油過程可以從儲集層轉移二次采油過程未轉移的石油。三次采集過程可以常稱為增強采油(EOR)過程。EOR技術賦予最終對現有原始油的百分之30至60或者更多的最終采集的前景。在儲集層的開采壽命期間可以運用不同采油方法。例如初始可以通過一次采集方法開采儲集層。然而在一段時間之后,儲集層壓力可能下降并且可能變得有必要利用二次采油過程。二次采油時段可以跟隨有EOR過程之一以便最大化從儲集層的開采。當然,本領域技術人員將理解其他序列是可能的例如情況可以是從未以一次采集開采儲集層,因為自然儲集層壓力不足夠高;替代地或者除此之外,可以恰在一次采集之后應用EOR時段而這一 EOR過程稱為二次模式EOR過程。對照而言,可以在完成二次采油過程之后執行EOR過程而這一 EOR過程稱為三次模式EOR過程。
    技術實現思路
    本專利技術的非排他目的是提供一種用于確定流體飽和多孔介質(諸如在其孔內具有存在的油相和水相的儲集層巖石)的潤濕性的改進方法。本專利技術的另一非排他目的是提供一種用于確定儲集層特別是在二次或者三次采油過程之前、期間和/或之后的潤濕性特性改變的方法。根據本專利技術的第一方面,提供一種比較二次采油過程與三次采油過程的方法,二 次采油過程和三次采油過程應用于包含油相和水相的基本上流體飽和多孔介質,該方法包括 Ca)提供多孔介質的第一樣本,該樣本在其孔內具有已知的初始體積的油相; (b)測量用于第一樣本內的流體的弛豫時間; (C)使第一樣本受到二次采油過程; Cd)在二次采油過程之后測量用于第一樣本內剩余本文檔來自技高網
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    【技術保護點】

    【技術特征摘要】
    【國外來華專利技術】2009.12.16 EP 09252811.6;2010.05.06 GB 1007694.11.一種比較二次采油過程與三次采油過程的方法,所述二次采油過程和所述三次采油過程應用于包含油相和水相的基本上流體飽和的多孔介質,所述方法包括 (a)提供所述多孔介質的第一樣本,所述樣本在其孔內具有已知初始體積的所述油相; (b)測量用于所述第一樣本內的所述流體的弛豫時間; (C)使所述第一樣本受到所述二次采油過程; Cd)在所述二次采油過程之后測量用于所述第一樣本內剩余的所述流體的弛豫時間; (e)提供所述多孔介質的第二樣本,所述第二樣本在其孔內具有基本上相似的已知初始體積的所述油相; Cf)測量用于所述第二樣本內的所述流體的弛豫時間; (g)使所述第二樣本受到所述三次采油過程或者在步驟(d)之后并且未執行步驟(e)和(f)就使所述第一樣本受到所述三次采油過程; (h)在所述三次采油過程之后測量用于所述第二樣本或者所述第一樣本內剩余的所述流體的弛豫時間;并且 (i)在計算用于所述油相或者所述水相的潤濕性指數修改因子中使用弛豫時間測量,由此比較所述三次采油過程與所述二次采油過程。2.如權利要求I所述的方法,其中對于所述油相和/或所述水相進行所述弛豫時間測量。3.如權利要求I或者2所述的方法,其中所述基本上流體飽和的多孔介質是儲集層巖石或者其復制物并且包含從活原油和與所述儲集層巖石關聯的地面脫氣原油中選擇的油相以及從原生水和與所述儲集層巖石關聯的地層水中選擇的水相。4.如任一前述權利要求所述的方法,其中所述二次采油過程包括利用從海水、微咸水、蓄水層水、采出水、原生水、地層水和實驗室準備的其復制物中選擇的鹽水溶液的水驅和/或鹽水吸取。5.如權利要求4所述的方法,其中所述鹽水溶液包含從桿菌、梭菌、假單胞菌、烴降解細菌和反硝化細菌中選擇的微生物。6.如權利要求4所述的方法,其中所述鹽水溶液是低鹽度水,所述低鹽度水具有在500至5000 ppm的范圍中的總溶解固體含量,并且所述低鹽度水的多價陽離子含量與所述原生水或者地層水的多價陽離子含量之比小于I、優選地小于O. 9。7.如任一前述權利要求所述的方法,其中所述弛豫時間測量是使用NMR光譜學來產生的自旋-自旋(橫向)弛豫時間(T2)。8.如任一前述權利要求所述的方法,其中通過參照對由單個水相飽和的所述多孔介質的樣本和/或對由單個油相飽和的所述多孔介質的樣本和/或對所述水相和/或所述油相的總試樣進行的弛豫時間測量來歸一化所述測量。9.一種評價包圍井筒的區域中的多孔和可滲透含油氣地層的潤濕性改變的方法,所述井筒穿透所述地層,所述方法包括 (i)在與所述含油氣地層的間隔對應的深度在所述井筒內定位NMR測井工具; (ii)測量用于位于所述含油氣地層內的流體的弛豫時間; (iii)可選地從所述井筒移開所述NMR測井工具;(iv)向所述含油氣地層內注入二次或者三次采集過程流體或者EOR過程流體持續一段時間,使得向所述地層中注入已知孔體積或者分數孔體積的所述流體; (V)可選地關井持續一段時間; (vi)使所述井返回到開采并且開采并且可選地采集注入的流體; (vii)在已經開采注入的流體之后,如果必要則在與以前基本上相同的深度在所述井筒內重新定位所述NMR測井工具;并且 (viii)測量位于所述含油氣地層內的所述流體的弛豫時間; (ix)可選地用與在步驟(iV)中原先使用的采集流體不同的采集流體重復步驟號(iV)至(viii)。10.如權利要求9所述的方法,其中在一個或者多個時機重復所述方法以測量所述地層在二次和/或三次采油過程之前、期間和/或之后的所述潤濕性特性的改變。11.如權利要求9或者10所述的方法,其中所述方法與單井化學示蹤劑(SWCT)測試組合,其中在步驟(iv)中向所述含油氣地層中注入的所述二次或者三次采集流體是劃分成次要部分和主要部分的水流體,其中所述次要部分由反應化學示蹤劑標注,所述化學反應示蹤劑與水反應以形成在所述地層的所述烴相中不可溶的產物示蹤劑,并且其中 在步驟(iv)中,在水相的所述主要部分之前向所述地層中注入由所述反應化學示蹤劑標注的水流體的所述次要部分,并且所述水流體的所述主要部分的量足以從所述井筒將水流體的所述次要部分推動至少5英尺的徑向距離; 在步驟(V)中,關井持續用于所述反應化學示蹤劑與水反應以形成可檢測量的所述產物示蹤劑的充分時間段; 在步驟(Vi )中,從所述含油氣地層回采所述水流體并且針對反應化學示蹤劑含量和產物示蹤劑含量分析所述水流體,并且根據在所述產物示蹤劑與反應化學示蹤劑的峰濃度之間的分析的間距確定殘留油飽和度;并且 使用在步驟(viii)中確定的所述弛豫時間測量來計算的在所述二次或者三次采油過程之后的所述潤濕性指數改變與根據所述SWCT...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:Q陳,IR科林斯
    申請(專利權)人:英國石油勘探運作有限公司,
    類型:
    國別省市:

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