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岩心流动实验在油气储层评价中的应用研究

2026-09-29
   油气储层内部流体的渗流规律,是资源开发方案制定的重要基础,岩心流动实验可以借助取自地层的岩心样品,在室内复刻地下环境,观测流体在多孔介质当中的运动状态,以此获取储层相关的基础信息。这项实验属于室内物理模拟手段,能够搭建起微观孔隙结构与宏观开发效果之间的联系,为储层特征识别、流体作用机理分析提供可参考的实验依据。
  开展岩心流动实验,首先要完成岩心样品的前期处理工作。第一步是岩心筛选,从现场取回的岩柱需要做外观检查,剔除存在明显裂缝、破碎严重的样品,保证样品的完整性能够匹配实验目标。第二步是样品清洗,采用适配的溶剂去除岩心孔隙内残留的原油、地层水等杂质,消除原有流体对后续实验结果带来的干扰。第三步是干燥处理,将清洗完成的岩心放置在恒温环境下静置,待到样品质量保持稳定,再开展基础物性测定,记录孔隙相关基础信息。整个样品制备流程需要保持操作的连续性,任何一个环节的偏差,都会改变岩心内部孔隙的原始状态,进而影响后续实验数据的可靠性。
  样品准备完成之后,进入实验装置组装阶段。将处理好的岩心放入岩心夹持器内部,做好密封处理,防止流体从岩心外壁发生窜流。按照实验方案接入流体管路,检查各个连接位置的密封情况,确认管路通畅无堵塞。装置调试阶段,逐步施加围压,模拟地层环境当中岩石受到的应力状态,围压的调节节奏需要平缓,避免压力骤变造成岩心结构损伤。压力稳定之后,向岩心内部通入实验流体,按照预设流程开展驱替过程,同步记录驱替过程当中产生的各类数据。
  实验过程当中,流体驱替可以分为多个阶段。第一阶段为饱和流体阶段,向岩心内部持续通入润湿相流体,逐步排净孔隙当中留存的气体,完成岩心饱和。这个阶段需要持续观测出口端流体产出情况,直到不再有气体溢出,判定饱和操作完成。第二阶段是一次驱替阶段,通入非润湿相流体,推动孔隙内原有流体向外产出,记录压力变化与流体产出量。第三阶段为反向驱替阶段,更换流体通入方向,开展新一轮驱替,用于分析孔隙内流体的滞留特征。不同驱替阶段的数据组合在一起,能够反映出两种流体在多孔介质当中的分布变化规律。
  实验数据采集与解读,是岩心流动实验的核心环节。在驱替全程,系统持续采集进出口压力、流体产出体积等信息,形成连续的数据序列。数据整理阶段,需要剔除装置启停阶段产生的异常点,保留稳定驱替区间的数据用于分析。基于采集得到的数据,可以绘制对应的变化曲线,直观呈现流体渗流特征。通过对曲线形态、拐点位置的解读,能够判断流体在孔隙当中的流动阻力变化,分析孔隙结构对流体运移产生的影响。
  这项实验在油气开发领域拥有多个应用场景。在储层损害评价方向,借助实验模拟外来工作液侵入储层的过程,观察流体接触岩心之后,孔隙通道发生的变化,判断工作液对储层产生的影响程度,为工作液体系筛选提供参考。在提高采收率相关研究当中,可以模拟不同驱替介质在储层孔隙中的推进效果,对比不同介质作用下流体的产出特征,辅助筛选合适的开发技术思路。在储层相渗规律研究方面,依托多组岩心样品开展平行实验,获取储层流体相对渗透能力的变化特征,为数值模拟模型的参数标定提供室内实验支撑。
  实验过程存在不少容易被忽略的影响因素。岩心非均质性会带来明显影响,同一块岩心不同位置孔隙分布存在差异,取样位置不同,最终得到的实验结果会出现波动,因此研究当中通常会选取多块同源岩心开展平行实验,降低样品个体差异带来的不确定性。流体性质随环境发生的改变同样需要关注,实验环境温度变化会改变流体黏度,进而改变流动特征,实验期间需要维持环境条件稳定。此外,实验过程当中的毛管效应,会影响孔隙内流体的分布状态,数据解读时需要结合储层地质背景综合考量,不能单独依靠一组实验数据直接推导地层条件下的实际情况。
  在技术发展层面,不断和其他检测手段结合。将这项实验与微观成像技术联动,可以在流体驱替的同时,实时观测岩心孔隙内部流体分布的动态变化,把宏观驱替数据和微观孔隙变化图像对应起来,加深对流体渗流机理的理解。自动化采集系统的普及,减少人工读数带来的误差,提升数据采集的连续性。多组岩心并行实验方案的应用,可以提升实验效率,在同一套环境条件下完成多组对照实验,增强实验结论的可信度。
  总体来看,岩心流动实验是储层物理模拟体系当中重要的手段,依托可控的室内环境复刻地层渗流场景,获取流体与岩石相互作用的相关信息。实验工作不只是简单完成驱替操作,样品制备、装置调试、过程监测、数据解读每一环都需要严谨把控。实验所得结果不能直接等同于地下储层真实状态,但可以作为基础依据,和地质资料、现场生产数据相互印证,支撑油气储层的评价与开发方案研究。随着配套检测技术持续迭代,这项实验能够获取的信息维度还会持续拓展,在储层机理研究领域持续发挥作用。