[发明专利]测量页岩油二氧化碳吞吐过程中扩散系数的装置及方法

说明书

本发明公开了一种测量页岩油二氧化碳吞吐过程中扩散系数的装置及方法，径向岩心夹持器、围压泵和第一压力传感器均与第一三通接头相连，模拟油饱和泵、第三压力传感器和径向岩心夹持器均与第四三通接头相连，岩心夹持器和真空泵通过第三三通接头连通外界，岩心夹持器与CO₂高压容器相连，CO₂高压容器、第二压力传感器和CO₂储气罐通过第二三通接头相连；围压泵、CO₂高压容器、径向岩心夹持器、模拟油饱和泵、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第一三通接头、第二三通接头、第三三通接头、第四三通接头通过一个恒温箱控制温度；本发明考虑页岩对CO₂吸附溶解及原油膨胀条件下扩散系数，更接近实际，对现场开发方案设计有重要指导意义。

技术领域

本发明涉及石油工程领域，尤其是一种测量页岩油二氧化碳吞吐过程中扩散系数的装置及方法。

背景技术

随着常规油气资源的不断开发和消耗，世界石油工业正在从常规油气向非常规油气跨越。非常规油气主要为页岩系统油气，包括致密油和气、页岩油和气。致密油和气是储集在致密砂岩或灰岩等储集层中的石油和天然气，油气经历了短距离运移。页岩油和气是指富集在富有机质黑色页岩地层中的石油和天然气，油气基本未经历运移过程，目前页岩气已成为全球非常规天然气勘探开发的热点，页岩油的相关研究已经兴起。随着水平井钻井技术和大规模体积压裂技术的成熟，页岩油的商业开发也将逐步实现。

与常规油藏相比，页岩油藏富含有机质，孔隙类型多样，孔隙呈多尺度分布，空间结构复杂。流体在页岩中以多种形式存在，包括无机孔中的游离态和有机孔中的吸附互溶态，而后者相比于前者更加难以动用。基于以上特征，页岩油藏开发难度大，开发效果差，一次采收率一般低于15％。同时，页岩油藏具有低孔低渗的特点，毛管现象显著，注水开发难度大，储层的强非均质性会导致波及系数较低，粘土矿物的存在会导致水敏效应显著。因此，常规的水驱方式并不适用于页岩油藏开发。由于CO₂对原油的抽提能力和在有机质中的强吸附作用，CO₂注入技术成为具有潜力的高效开发页岩油藏的有效手段之一。

国外80年代注气混相和非混相驱油技术在低渗透油藏中已得到广泛的应用，并获得较好的经济效益。国内随着江苏、胜利吉林和等油田中小规模的CO₂气藏的发现，松辽盆地大型高含CO₂气藏频频发现，注CO₂驱油技术也开始在油田进行了现场应用。CO₂驱按作用机理可分为CO₂混相驱和CO₂非混相驱，其提高采收率的主要作用机理为促使原油膨胀、降低粘度、降低油水界面张力、改善储层渗透率、萃取和汽化原油中轻质烃和形成内部溶解气驱等。但是页岩储层强非均质性的特点决定了CO₂驱流度难以控制，提高采收率的程度难以预测和控制。