CN102373918B - 低渗油藏油井间歇生产模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于模拟原油在油层渗流过程的低渗油藏油井间歇生产模拟实验装置。它研究油井周围地层渗流规律和井筒动液面变化规律。其技术方案：储油罐用管线联接智能阀，出口端联接高压泵，高压泵与稳压阀联接，稳压阀联接渗流板的入口端；渗流板下部安装凹型托盘，凹型托盘下部紧贴加热电阻，凹型托盘内嵌温度传感器；渗流板的上部有盖板，盖板安有等距离压力传感器，压力传感器旁有取样口，取样口与盖板间安截止阀；凹型托盘与盖板间为填沙槽，入口端有注液缝，出口端接智能阀；各传感器与数据采集卡连接，再与计算机、指令输出卡连接。本发明模拟过程全数字化监测并记录，能总结油井周围地层渗流规律和井筒动液面变化规律，用于低渗油藏研究。

Description

低渗油藏油井间歇生产模拟实验装置

技术领域

本发明涉及一种用于模拟原油在高温高压条件下的渗流过程与抽油机效率随油井动液面变化的低渗油藏油井间歇生产模拟实验装置。

背景技术

随着油气田勘探开发工作的不断深入，各种复杂油气藏已经成为目前甚至将来的主要勘探目标，低产、低渗、低压油气藏等已经成为世界各国重要的油气资源之一。美国的原油产量有13%～15%来自低渗透油气田，低渗透致密气田更是美国能源的一大支柱，被认为具有补偿常规气储量递减的前景。我国的“三低”油气资源也相当丰富，据统计，仅低渗透储层油气藏约占总储层的45%以上，已成为制约我国石油工业发展的主要地质因素之一。而且随着石油勘探规模的增大，在我国发现巨型整装特大型油田的几率越来越小，而高速发展的国民经济对石油的需求量不断增加，为适应当前经济形势，我国石油工业开发建设的目标逐渐转向低产、低压、低渗透油田。因此，提高低渗低产井的产量已经成为油田开发技术的关键性研究课题。

对于低压低渗油藏油井间歇生产的研究，需要研究油井周围地层渗流规律和油井井筒动液面的变化。在研究油井井筒动液面变化的技术中，申请号为201010572021.2的专利申请《油井动液面测试方法及装置》、申请号为201110135096.9的专利申请《一种油井动液面测量方法及其测量装置》和申请号为201110023689.6的专利申请《油井动液面深度连续测量和采出液连续计量装置及方法》主要侧重的是利用计量罐、回声仪等仪器对实际油井动液面的测量技术。申请号为201010602592.6的专利申请《油井动液面闭环控制系统》、申请号为200510010581.8的专利申请《抽油机智能增效控制器》和申请号为200710011796.0的专利申请《自动测量油井动液面改变抽油机运行速度的闭环控制系统》主要侧重的是通过对油井动液面测量数据的分析，控制抽油机运行的速度，以此提高抽油机采油效率。在研究油井周围地层渗流规律的技术中，申请号为200610021312.6的专利申请《潜水完整井抽水模拟装置》、申请号为200610022064.7的专利申请《承压完整井抽水模拟装置》和申请号为200510094555.8的专利申请《多功能自循环渗流教学实验装置》为以教学为主的模拟实验装置，其技术侧重于实现流体渗流过程的可视化。其缺点在于实验装置承压能力低，无法模拟真实油藏高温高压的具体情况。申请号为201010602592.6的专利申请《模拟二维岩芯的多级圆柱筒体填沙管装置》、申请号为201010602591.1的专利申请《模拟二维岩芯的填砂管组合装置》和申请号为201010602591.1的专利申请《模拟二维岩芯的填砂管组合装置》侧重于油田化学驱替。其技术用于研究油井周围地层渗流规律时，有以下缺点：装置的出口入口端均为细管线，在出入口处的渗流规律为三维球面径向渗流，且难以保证流体填砂管各截面流体压力一致，与装置计划模拟的二维平面径向渗流相差较大；装置未安装压力传感器，无法对流体渗流情况进行测量；装置未考虑温度对流体渗流条件的影响。

本发明通过模拟油在高温高压条件下的渗流过程与抽油机效率随油井动液面的变化，研究油井周围地层渗流规律和油井井筒动液面变化规律。为低渗油藏油井间歇生产制度的制定提供依据。

经文献调研，在模拟低渗油藏油井间歇生产方面未发现与低压低渗油藏油井间歇生产模拟实验装置相关的思路、产品、工艺设计方法和理论基础研究的报道。

发明内容

本发明的目的是：为了模拟原油在高温高压条件下的渗流过程与抽油机效率随油井动液面的变化，同时研究油井周围地层渗流规律和油井井筒动液面变化规律，特提供一种低渗油藏油井间歇生产模拟实验装置。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：低渗油藏油井间歇生产模拟实验装置，由智能阀、计算机、储油罐、高压泵、稳压阀和渗流板组成。其结构特征是：储油罐的入口端用管线联接智能阀，储油罐的出口端接高压泵，高压泵与稳压阀相联接，稳压阀再联接在渗流板的入口端，由智能阀、储油罐、高压泵、稳压阀、渗流板构成循环管路；渗流板水平横截面形状为圆心角为20°的扇形，渗流板与地面斜度可调，渗流板下部安装有凹型托盘，凹型托盘下部紧贴加热电阻，凹型托盘中部内嵌温度传感器；渗流板的上部有盖板，在盖板上安装有10个等距离排列的压力传感器，压力传感器旁安置有10个取样口，每个取样口与盖板之间均安装有截止阀；凹型托盘与盖板紧密结合，凹型托盘与盖板之间的空隙设置为填沙槽，填沙槽内填充超细石英砂，填沙槽入口端设置有注液缝，填沙槽出口端联接智能阀；各压力传感器与温度传感器分别用数据线与数据采集卡相连接，数据采集卡再与计算机连接。计算机用数据线与指令输出卡连接，指令输出卡再分别用数据线与智能阀、加热电阻连接。上述循环管路所用零部件是由耐腐蚀耐高温高压管材构成。

本发明的工作原理是：储油罐5用于储存实验用油，高压泵7将实验用油经稳压阀9泵入渗流板17，稳压阀9用于保持渗流板17的流入压力恒定。渗流板17水平横截面形状为圆心角为20°的扇形，模拟了360°井周围地层的1/18，实验用油在渗流板17的渗流规律与360°井中的渗流规律是一致的。渗流板17与地面斜度可调，用于模拟带有一定水力坡度的渗流条件。凹型托盘6之下紧贴加热电阻8，用于模拟油藏实际温度状况。盖板12上安装的压力传感器13用于监测渗流板17内温度压力情况。取样口14便于对渗流板17内各处的实验用油进行取样分析。渗流板17的凹型托盘6与盖板12之间空隙为填沙槽11，填沙槽11厚度可以调节，用于模拟不同地层厚度的油藏。填沙槽11内填充的是经过研磨的超细石英砂，用于模拟低渗油藏真实渗流介质。填沙槽11入口端注液缝10的用途是将实验用油平均分散于填沙槽11入口界面，使注入压力分布均匀，同时阻挡石英砂进入注油管线。填沙槽11出口端的智能阀2能够根据填沙槽11出口端的压力，自动调节智能阀2的开度，用于模拟油井动液面的变化，以及抽油机在不同动液面下工作效率的变化。各压力传感器13通过数据线与数据采集卡1相连，数据采集卡1将各压力传感器13输入的模拟信号转化为数字信号，再输入计算机3。计算机3与指令输出卡4以数据线相连，通过指令输出卡4控制智能阀2和加热电阻8。

本发明装置遵循相似模拟的原则。

（1）几何相似

本发明装置和自然界渗流区域中所有的长度元素成比例。即自然界渗流区域长度与渗流模型长度的比值、自然界渗流区域宽度与渗流模型宽度的比值，以及自然界渗流区域厚度与渗流模型厚度的比值相等。

（2）动力相似

本发明装置和自然界渗流中相应液体质点所受到的力的性质相同，且保持一定比例。由于自然界的渗流绝大部份为层流，模型中的渗流亦保持层流。

（3）边界条件一致

本发明装置的渗流板水平横截面形状为圆心角为20°的扇形，模拟了360°井周围地层的1/18，油在其中运动的规律是与在360°井中运动的规律是一致的，所测得的流量乘以20即可代表360°井的流量。

（4）运动规律相似

本发明装置和自然界渗流中相应液体质点的迹线相似，而且流体质点流经相应迹线段所需时间应成一定比例。本发明装置模拟了油从井的四周流入井内，根据平面径向渗流理论，当井的边界压力与井底流压恒定时，井的产油量达到稳定状态，同时在油井的周围也会形成有规则的稳定的压降漏斗。当井的边界压力与井底流压发生改变时，井的产油量及井周围的降落漏斗也会发生改变。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）真实模拟油在高温高压条件下的渗流过程与抽油机效率随油井动液面的变化，模拟低渗油藏间歇生产现象；（2）实现了实验用油的循环利用，节约了实验用油，降低了实验成本，保护环境；（3）模拟过程全数字化监测并记录，能总结油井周围地层渗流规律和油井井筒动液面变化规律。

附图说明

图1 为本发明低压低渗油藏油井间歇生产模拟实验装置的结构示意图。

图2 为图1中渗流板的A向视图。

图中：1、数据采集卡，2、智能阀，3、计算机，4、指令输出卡，5、储油罐，6、凹型托盘，7、高压泵，8、加热电阻，9、稳压阀，10、注液缝，11、填沙槽，12、盖板，13、压力传感器，14、取样口，15、截止阀，16、温度传感器，17、渗流板。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明。参阅图1与图2。低渗油藏油井间歇生产模拟实验装置，由智能阀2、计算机3、储油罐5、高压泵7、稳压阀9和渗流板17组成。其结构特征是：储油罐5的入口端用管线联接智能阀2，储油罐5的出口端接高压泵7，高压泵7与稳压阀9相联接，稳压阀9再联接在渗流板17的入口端，由智能阀2、储油罐5、高压泵7、稳压阀9、渗流板17构成循环管路；渗流板17水平横截面形状为圆心角为20°的扇形，渗流板17与地面斜度可调，渗流板17下部安装有凹型托盘6，凹型托盘6下部紧贴加热电阻8，凹型托盘6中部内嵌温度传感器16；渗流板17的上部有盖板12，在盖板12上安装有10个等距离排列的压力传感器13，压力传感器13旁安置有10个取样口14，每个取样口14与盖板12之间均安装有截止阀15；凹型托盘6与盖板12紧密结合，凹型托盘6与盖板12之间的空隙设置为填沙槽11，填沙槽11内填充超细石英砂，填沙槽11入口端设置有注液缝10，填沙槽11出口端联接智能阀2；各压力传感器13与温度传感器16分别用数据线与数据采集卡1相连接，数据采集卡1再与计算机3连接。计算机3用数据线与指令输出卡4连接，指令输出卡4再分别用数据线与智能阀2、加热电阻8连接。上述循环管路所用零部件是由耐腐蚀耐高温高压管材构成。

启动设备前，检查设备软硬件无误，根据实际油藏平均渗透率选择石英砂的粒径，将石英砂填入装置的填沙槽11，直至填沙槽11厚度达到实验要求。合上盖板12，固定盖板12于凹型托盘6之上。根据实际油藏倾斜程度调节渗流板17与地面斜度。打开计算机3，调节稳压阀9的打开压力，将智能阀2设为完全打开，关闭所有取样口14的截止阀15。向储油罐5注入实验用油，打开高压泵7，待观察到有实验用油经循环管线流入储油罐5后，开启计算机3对智能阀2和加热电阻8的控制。模拟过程中，通过调节高压泵7功率，保持实验用油在循环管线内流动工作。计算机3记录实验开始至结束时间段内各个压力传感器13和温度传感器16的测量值。

Claims (1)

1.低渗油藏油井间歇生产模拟实验装置，其包括智能阀、计算机、储油罐、高压泵、稳压阀和渗流板，其特征是：储油罐（5）的入口端用管线联接智能阀（2），储油罐（5）的出口端接高压泵（7），高压泵（7）与稳压阀（9）相联接，稳压阀（9）再联接渗流板（17）的入口端，由智能阀（2）、储油罐（5）、高压泵（7）、稳压阀（9）、渗流板（17）构成循环管路；渗流板（17）水平横截面形状为圆心角为20°的扇形，渗流板（17）与地面斜度可调，渗流板（17）下部安装有凹型托盘（6），凹型托盘（6）下部紧贴加热电阻（8），凹型托盘（6）内嵌温度传感器（16）；渗流板（17）的上部安有盖板（12），在盖板（12）上安装有10个等距离排列的压力传感器（13），压力传感器（13）旁安置有10个取样口（14），每个取样口（14）与盖板（12）之间均安装有截止阀（15）；凹型托盘（6）与盖板（12）紧密结合，凹型托盘（6）与盖板（12）的空隙设置为填沙槽（11），填沙槽（11）内填充超细石英砂，填沙槽（11）入口端设置有注液缝（10），填沙槽（11）出口端联接智能阀（2）；各压力传感器（13）与温度传感器（16）分别用数据线与数据采集卡（1）相连接，数据采集卡（1）再与计算机（3）连接；计算机（3）用数据线与指令输出卡（4）连接，指令输出卡（4）再分别用数据线与智能阀（2）、加热电阻（8）连接。

Images