[發明專利]一種模擬致密油藏微觀模型制作方法

有效

• 申請號: 201810839747.4
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN109025983B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 梁天博;周福建;蘇航;姚二冬;許江文;李根生;羅兆;劉雄飛;李福遠
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京);中國石油天然氣股份有限公司;北京科麥仕油田化學劑技術有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;孫乳筍

本發明提供了一種模擬致密油藏微觀模型制作方法，包括：清洗硅片，將清洗后的硅片進行修飾、甩膠；對甩膠后的硅片進行曝光、顯影，將油藏模型的孔隙圖案轉移到硅片上；在硅片上孔喉圖形鍵合納米管的位置進行刻槽形成硅片槽；對刻槽后的硅片進行修飾，將納米管放置于所述硅片槽內；將PDMS材料澆鑄到硅片并進行干燥、冷卻，得到PDMS模型；將PDMS模型與PDMS蓋片進行鍵合，獲得微觀油藏模型。本發明的方法結合微流控模型材料和納米圓管材料的優勢，提供一種能夠穩定、容易潤濕改性的新型微觀油藏模型。

技術領域

本發明涉及油氣開發技術，具體的講是一種模擬致密油藏微觀模型制作方法。

背景技術

隨著世界油氣需求的持續增長以及常規油氣資源開發難度的不斷加大，具有較大潛力的非常規油氣資源是世界石油工業的必然趨勢。致密油氣資源作為非常規油氣資源中的一員，其低孔低滲特征非常明顯，北美致密油儲集層孔隙度10％-13％，中國致密油孔隙度一般小于10％、滲透率一般小于0.1×10^-3μm²。

致密油儲層孔喉比較大，滲透率主要受到喉道尺寸的限制而不是孔，且其滲流規律偏移傳統理論，出現非線性滲流特征。流固相互作用對流動的影響不可忽略不計，流體流動的喉道內存在流體邊界層，其粘度、機械強度不同于體相流體。邊界層的厚度受到流體的極性、粘度、孔喉半徑等因素影響較大，目前沒有通過實驗測定邊界層性質，也沒有得出邊界層厚度與流動之間的定量關系。微納米級別孔喉連通儲層體系導致了強大的毛管壓力，且油藏的混合潤濕性會對毛管力方向產生影響，使得問題更為復雜。對于致密油藏，由于原油聚集于滲透率小于0.1mD的巖石孔隙結構中，其經濟與高效的開發需要依靠水平鉆井與多級水力壓裂技術。在對水平井進行水力壓裂作業時，數以萬方的壓裂液以高排量被泵入地層，以創造人工裂縫網絡而增大致密油藏的泄流面積，通過壓裂作業和燜井處理能夠將儲層的原油置換出來。但其開發過程中的置換采油現象的機理尚不明確，受到了越來越多的重視。

現有技術中，針對致密儲層置換采油的相關研究主要以實驗室巖心為研究對象。常規實驗方法難以直觀的呈現出流體在微納尺度的喉道中的流動行為，而旨在直觀認識巖心內部的滲流機理的核磁共振方法和CT掃描方法通過核磁共振信號和X射線衰減值來分析致密孔喉中多種力作用得到的實驗結果，顯然無法定量計算出邊界層效應與流體和流動的關系以及微納尺度喉道毛管力在置換采油中發揮的作用，且無法避免地受到實驗巖心差異而帶來的誤差。另外，致密巖心實驗周期可能長達數月時效性差，實驗結果誤差大導致機理認識不清。通過微流控技術，能夠將生物、化學等實驗室的基本功能微縮到一個幾平方厘米的模型上，在微納米尺度空間對流體進行操作。其實驗過程消耗量小、試驗速度快、安全性高、熱量質量傳遞速率高且直觀可視化等優勢已經得到學術界和產業界的認可。但使用微流控技術設計的微型油藏模型在研究致密儲層過程中，暴露出巨大的問題，即微流控模型通道儲存無法有效的達到納米尺度。石油工程領域微流控模型常用的4種材料分別是硅、玻璃、PDMS (Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)與PMMA(Polymethylmecrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)。硅材料可實現納米尺度的通道，但潤濕性控制較難，鍵合強度差無法達到納通道驅替壓力要求，且造價昂貴，制作成本極高；玻璃材料通過現有的濕法刻蝕、干法刻蝕無法達到納米尺度級別，另外玻璃和硅質地較硬且脆性大，無法很好的與納米圓管鍵合在一起。PDMS與PMMA聚合物材料，雖可形成納米通道，但潤濕改性難，材料本身穩定性差，遇油容易膨脹，質地較軟導致通道容易閉合，實驗誤差較大。

發明內容

為了使微觀油藏模型能夠達到致密油藏中的喉道尺度，從而研究納米級喉道特有的邊界層效應，滲吸置換以及評價增強致密儲層滲吸過程的納米乳液或表活劑等，結合微流控模型材料和納米圓管材料的優勢，提供一種能夠穩定、容易潤濕改性的新型微觀油藏模型，本發明提供一種模擬致密油藏微觀模型制作方法，方法包括：

清洗硅片，將清洗后的硅片進行修飾、甩膠；

對甩膠后的硅片進行曝光、顯影，將油藏模型的孔隙圖案轉移到硅片上；