[发明专利]一种原油在页岩中流动速度的测量方法及其应用

说明书

本发明公开了一种原油在页岩中流动速度的测量方法及其应用，属于石油、天然气勘探开发技术领域。包括以下步骤：(1)制作页岩油藏的柱塞样，测量其长度L；(2)保持进口端压力为P’，使用原油驱替页岩样品，记录开始驱替到页岩样品出口端见油时间T；(3)根据以下公式计算页岩原油流动速度V：V＝L/T/P’，V为流动速度，cm/天；L为页岩样品长度，cm；P’为驱替压差，MPa；T为见油时间，天。本发明的测量方法测量结果与生产实际吻合度高，可以为页岩油藏的产能预测和完井方案制定提供基础参数。

技术领域

本发明属于石油、天然气勘探开发技术领域，具体涉及一种原油在页岩中流动速度的测量方法及其应用，具体涉及一种基于启动压力实验和原油突破饱和水页岩的流动速度实验的测量方法及其应用。

背景技术

原油在页岩中的流动速度定量表征原油在页岩基质(相对层理缝和压裂裂缝)中的流动能力，是压裂前、压裂后页岩油藏的产能预测和完井方案(如确定是否压裂或者压裂段簇数量等)制定的重要参数。

由于页岩储层渗透率较低，大约在10^-7 10^-3μm²～10^-3 10^-3μm²，使用原油基于渗透率装置的测试流量计算得到原油流速的难度极大，尚没有可行的实验室测量方法。目前，主要采用数值模拟手段估算流动速度。中国专利申请CN 201910444322.8提供了一种垂向注气裂缝油气水微观渗流规律的预测方法及系统。该垂向注气裂缝油气水微观渗流规律的预测方法包括：根据各个裂缝物性参数建立重力模型、毛细管力模型、注入压力模型和粘滞阻力模型；根据重力模型、毛细管力模型、注入压力模型和粘滞阻力模型推导得到流体的流动速度模型；根据实际的裂缝物性参数基于流动速度模型获得流体的流动速度，流动速度用于预测垂向注气裂缝油气水微观渗流规律，可以为油田注气开发提供参考依据，有助于设计合理的注气开发方案，进一步有效指导碳酸盐岩油气藏的开发过程，提高油田采收率。此外，王森(页岩油微尺度流动机理研究，中国石油大学，2016)在分子和孔隙尺度上开展页岩油的微观流动机理研究。首先利用分子动力学模拟(Molecular dynamics，MD)方法研究了液态烷烃在富有机质页岩孔隙内的赋存状态，揭示了烷烃密度分布的周期性波动特征。在靠近固体壁面处烷烃会形成“类固体层”，其密度为游离态流体密度的1.5～3倍，且主要发生多层吸附，吸附层的数目受缝宽和流体组分影响，每个吸附层的厚度与烷烃分子的宽度一致。重质组分在有机质表面的吸附能力更强。基于MD所得到的每个吸附层的厚度和平均密度，考虑原油在储层中赋存状态的不同，将吸附态和游离态原油分离开来，建立了页岩油资源量估算的岩石物理模型和数学模型。

不过，由于实际流体运移特征与力学理论存在显著差异，计算参数设置受人为影响大，预测流速结果与实际生产吻合情况差，难以推广应用。因此，客观上需要建立一种原油在页岩中流动速度的实验测量方法，为页岩油藏的产能预测和完井方案(如确定是否压裂或者压裂段簇数量等)制定提供基础参数。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种原油在页岩中流动速度的实验测量方法及其应用，选用来自页岩油藏的代表性柱塞样，基于启动压力实验确定原油在页岩中的启动压力，设定原油突破饱和水页岩实验的进口压力大于启动压力以确保原油可以在页岩基质孔隙中流动，通过记录原油开始驱替的时刻以及页岩出口端见油的时间得到原油在岩样中走行的时间，应用页岩长度除以该时间以及进口压力(出口是大气压)得到单位驱替压差下的原油流动速度。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一方面，本发明提供一种原油在页岩中流动速度的测量方法，包括以下步骤：

(1)制作页岩油藏的柱塞样，测量其长度L；

(2)保持进口端压力为P’，使用原油驱替页岩样品，记录开始驱替到页岩样品出口端见油时间T；

(3)根据以下公式计算页岩原油流动速度V：