高温高压微观可视化驱替实验技术

（武汉市鲁磨路388号中国地质大学宝谷创新创业中心 307-308，430074）

1.存在问题

致密砂岩油气开采难度主要源于低渗透率、复杂孔隙结构及强非均质性。现今，CO2提高采收率研究多依赖岩心实验，但无法直观获取研究信息，微观驱替可视化模型能清晰展示渗流机制。目前常用的依靠玻璃刻蚀与数字建模技术建立的模型因简化处理和缺乏天然岩石复杂性，降低了真实孔隙结构的还原度，影响了对真实油藏渗流机理的理解。因此，探明原始地层条件下不同性质流体在微纳米尺度通道中的流体运移特征及剩余油富集规律对油藏生产开发尤为重要。

2.解决问题的思路

针对以上问题，武汉市新生纪科技有限公司基于3项专利，研发了高温高压微观可视化驱替装置（图1），并形成了针对不同性质流体在微纳米尺度通道中的运移过程及剩余油富集规律的分析方法。本驱替装置主要由高温高压微观可视化组件、高清显微摄像系统、驱替系统及控制软件组成，通过各模块间的串联，可开展多相流体物理性质和渗流规律研究。此外，高温高压微观可视化驱替组件是基于真实岩心制作而成（图1），可以高度保留真实岩心的孔隙结构特征，这是研究原始地层条件下流体运移、赋存特征的关键所在。

图1 团队研发的高温高压微观可视化驱替实验仪器及封装的真实岩石样品

高温高压微观可视化驱替装置可进行油、气、水在真实岩石孔隙系统中的渗流过程及剩余油的赋存特征观察和分析，并结合透射荧光显微镜进行剩余油的分布特征直观观察，再通过图像分析软件进行定量化表征，可以在微观尺度上为致密砂岩油藏的有效开发提供理论和技术支撑。

3.实际案例分享

（1）驱替过程

在体视荧光显微镜下实时记录高温高压微观可视化驱替组件饱和原油、CO2驱油、水驱油的驱替过程，观察与分析水和油在真实岩石孔隙系统中的运移过程，并对气驱油、水驱油等驱替过程及赋存状态进行定量化分析。

图2 不同驱替状态下的图像。a为饱和油前的荧光图像，b为饱和油后的荧光图像，c为气驱油前的荧光图像，d为气驱油后荧光图像，e为水驱油前荧光图像，f为水驱油后荧光图像，g为某刻气体瞬时位置图像

通过该实验可以看出：对比图2a和图2b，饱和油后薄片在荧光下颜色由天蓝色变为青蓝色。对比图2c和图2d，气驱油后，薄片由青蓝色变为青色，并且颜色变化较为明显，表明油被驱替走较多，气驱油效果较好，通过图像分析软件提取的蓝白色点指示了气驱油的瞬时位置，从图2g中可以看出，气驱油的瞬时位置，从中可以看到气体流动存在优势通道，岩石薄片饱和油后，在气驱过程中，会形成高迂曲度的优势通道，在优势通道影响下，油被CO2气体较为充分的驱替。转为水驱后，对比图2e和图2f，薄片由较深的青色变为淡青色，表明大部分油被水驱替走，驱油效果较好。

（2）残余油观察

保压取下组件，在高倍透射荧光显微镜下观察残余油的赋存部位及状态。从图3看出，残余油含量较低，残余油主要赋存在亲油性的石英颗粒周缘的孔中。

4.结语

武汉市新生纪科技有限公司研发的高温高压微观可视化驱替实验仪器为不同相态流体运移及剩余油富集规律的研究提供了可视化的技术支撑，成为一种非常重要的实验技术手段。尤其是在面对低渗透、强非均质性及高含水油气藏等非常规资源时，能帮助油气地质学家理解油气的流动特征及剩余油的分布规律，提高资源的开发利用效率。