[发明专利]研究焦炭沉积对储层物性影响的装置及方法

说明书

本发明提供了一种研究焦炭沉积对储层物性影响的装置及方法，该装置包括用于对成焦前后岩心进行渗透率、孔隙度分布进行检测的测量系统，用于对岩心进行饱和油的饱和系统，用于使岩心成焦的焦化系统，焦化系统包括氧化成焦罐和高温热解成焦罐，以及清洗成焦后岩心的岩心清洗设备。通过测量岩心成焦前后的渗透率、孔隙度分布等岩心物性参数的改变，从微观和宏观的双重角度对其进行研究，得出不同成焦方式、岩心初始渗透率大小以及岩心组成对成焦后岩心物性参数的影响。相对于传统的填砂和燃烧管装置，其具有装置结构简单，实验过程简单易操作，实验准确性高、误差小等特点。

技术领域

本发明属于采油技术领域，具体涉及一种研究火烧油层过程中焦炭沉积对储层物性影响的装置及方法。

背景技术

世界稠油资源量十分丰富，并且稠油资源在全世界的分布极其广泛，世界上有超过3.3万亿桶的稠油和5.5万亿桶的沥青资源。稠油的开采开始于上个世纪60年代，经过几十年的发展，稠油的开采技术发生了飞速的进步。截止目前，对于稠油的开发，主要是以稠油热采技术(包括火烧油层，蒸汽吞吐，蒸汽驱等)和冷采(化学驱)的方式进行开发。热力采油是目前开发稠油油藏最为重要的方法，其中火烧油层技术相对于蒸汽驱和蒸汽吞吐等其他热力采油方式具有低排放、温度高、热损失小、作用范围广等特点，比较适合稠油油藏的开发。

火烧油层也被称为火驱采油法，其原理是向井下注入空气、氧气或富氧气体，利用井下点火装置点火燃烧，利用燃烧过程中产生的热开采未燃烧的石油。在火烧油层过程中，稠油中的沥青质成分会由于较高的温度被氧化进而生成焦炭，而焦炭由于具有较低的燃点可以轻易的被点燃，所以被认为是火烧油层采油法能够实现的关键因素。火烧油层过程中生成焦炭的方式多种，但目前普遍认为氧化生焦和热裂解生生焦是最主要的两种生焦机理。当地层温度低于350℃时，稠油会与氧气发生氧化反应生成焦炭；而当温度达到400℃以后，生焦机理逐渐由氧化生焦向热解生焦发生过渡。

火烧油层过程中两种方式生成的焦炭会对储层有一定的损害，焦炭在多孔介质中的沉积会影响储层的物性特征和渗流特性。并且焦炭沉积也会导致基质的导热性能发生改变，对燃烧前缘和地层导热能力产生影响。

目前国内外主要是采用物理模型实验来研究火烧油层中焦炭对储层孔渗特征的影响，由于在火驱中成焦反应的复杂性，因此在物理模型中无法明确不同成焦方式造成的焦炭沉积对储层物性的影响，从而不能定量描述不同成焦方式对储层孔渗特征和渗流能力的影响。

目前火驱中原油焦炭沉积后对储层的影响，国内还没有一种成熟完善的实验方法与处理装置能够系统的对油藏条件下焦炭沉积影响储层物性进行研究，借助传统的填砂和燃烧管装置来研究原油成焦后对物理模拟装置孔渗特性的影响。但是此类方法存在一些不足：1)采用火驱实验，实验过程较为复杂，不可控因素较多，成焦反应受多因素影响，实验偶然误差较大；2)原油反应后焦炭沉积对储层物性的影响，大多为定性的描述，更无法明确不同成焦方式对储层孔渗特性的影响，因此实验效果不佳，实验结果不准确；3)实验结束后焦炭在储层中沉积，没有从微观的角度进一步明确其分布特征，因此实验分析不全面。

发明内容

为解决前述问题，本发明提出了一种研究焦炭沉积对储层物性影响的装置，其结构简单，应用范围较广。

本发明的技术方案如下：一种研究焦炭沉积对储层物性影响的装置，包括

饱和系统，所述饱和系统包括岩心夹持器，所述岩心夹持器进口段并联设置有储油罐和水罐，所述岩心夹持器还连接有围压泵；

测量系统，所述测量系统主要用于测量岩心焦化前后的物性参数，所述的物性参数包括渗透率、孔隙度和岩心内部结构，测量系统包括岩心气体渗透率孔隙度测定仪、三维核磁成像分析仪、CT扫描仪；

焦化系统，所述焦化系统包括至少两个焦化反应罐，所述焦化反应罐为至少一个高温热解成焦罐和至少一个氧化成焦罐，所述高温热解成焦罐连接有氮气储罐，所述氧化成焦罐连接有空气储罐；以及，

岩心清洗设备。