CN102434151B - 底水油藏开发中底水锥进动态模拟实验装置及模拟系统 - Google Patents

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本发明公开了一种底水油藏开发中底水锥进动态模拟实验装置及模拟系统。该模拟系统包括配合成一体的上箱体和下箱体，该上箱体和下箱体之间设有渗流隔板；所述上箱体上设有上盖，所述下箱体上设有下盖；所述上箱体的腔体内填充有储层砂体和水平放置的模拟水平井；所述上盖上设有管线入口，所述上箱体的侧壁上设有流体出口；所述下盖上设有流体入口。该实验装置包括驱替源、驱替泵、中间容器、上述的模拟系统、质量流量计和收集器皿。本发明提供的装置能准确地对水平井筒压降的影响以及底水的上升规律进行更加精确的实验研究，实验结果更真实可信，能更加直观地观察底水上升动态，对底水油藏的开发具有重要指导意义。

Description

底水油藏开发中底水锥进动态模拟实验装置及模拟系统
技术领域
本发明涉及一种底水油藏开发中底水锥进动态模拟实验装置及模拟系统，属于油气藏开发过程中的实验模拟装置。
背景技术
对于开发底水能量充足的底水油藏来说，在油田投产以后，随着原油的采出，地层压力逐渐降低，底水能量大于油层能量，同时由于油水粘度的差异，底水逐渐锥进至油层，使油井过早见水、产油量骤减和含水快速上升，严重地影响了油井的正常生产，并导致水处理费用增加和开发成本升高，油藏开采效益变差。底水锥进成为影响底水油藏开发效果的重要因素，因此监控底水油藏的油井底水锥进动态和研究见水规律显得尤为重要。
但是由于油层处于地层深部，研究人员不能对实际油井的底水锥进过程进行直观观察，因此只有通过室内实验的方式对底水锥进动态进行近似模拟，使底水锥进过程实现人为再现。通过物理模型对底水油藏的开发过程进行动态模拟，能更加真实地再现实际油藏或油井的渗流特征，为制定底水油藏开发策略、不同开发阶段应对措施及稳油控水方案提供重要依据。
目前底水锥进模拟实验装置主要为平板模型，此类物理模型由两块相同尺寸的有机玻璃板构成，它仅是一个二维模型，只能模拟均质油藏活塞式驱替时的状况，所模拟的水锥形态与真实的水锥形状还有较大的差别。因此，模拟油井底水锥进动态时，如何设计实验装置才能够更好地模拟真实地层在不同工作制度下油井见水规律，尽量减小实验的误差，成为十分关键的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种底水油藏开发中底水锥进动态模拟实验装置及模拟系统，观察油井开采底水油藏时底水锥进过程，研究水锥(脊)形成与发展机理、见水时间的变化规律。通过本发明可以对底水的上升规律进行更加精确的实验研究。
本发明提供的一种底水油藏开发中底水锥进动态模拟实验装置的模拟系统，包括配合成一体的上箱体和下箱体，该上箱体和下箱体之间设有渗流隔板；所述上箱体上设有上盖，所述下箱体上设有下盖；所述上箱体的腔体内填充有储层砂体和水平放置的模拟水平井；所述上盖上设有管线入口，所述上箱体的侧壁上设有流体出口；所述下盖上设有流体入口。
上述的模拟系统中，所述渗流隔板上可设有网状物，可保证流体能均匀地注入所述上箱体中。
上述的模拟系统中，所述上箱体和下箱体可通过螺母配合成一体。
上述的模拟系统中，所述上盖可通过上盖固定压帽与所述上箱体密封配合，所述下盖可通过下盖固定压盖与所述下箱体密封配合。
上述的模拟系统中，所述上盖固定压帽与所述上箱体之间和所述下盖固定压帽与所述下箱体之间均可设有密封圈。
上述的模拟系统中，所述上箱体的至少一个侧壁的材质为透明钢化玻璃，便于在实验过程中进行记录，以直观的分析研究。
本发明还提供了一种底水油藏开发中底水锥进动态模拟实验装置，包括驱替源、驱替泵、中间容器、模拟系统、质量流量计和收集器皿；所述模拟系统为上述模拟系统；所述驱替源的出口与所述驱替泵的入口相连通；所述驱替泵的出口通过管路A与至少一个所述中间容器相连通；所述管路A上设有压力表I；所述中间容器的出口通过管路B与所述模拟系统的流体入口相连通；所述模拟系统的流体出口依次与所述质量流量计和收集器皿相连通；所述实验装置还包括设于管路C和管路D上的压力表II和压力表III，所述管路C和管路D分别通过所述管线入口与所述模拟水平井的入口端和出口端相连接。
上述的实验装置中，所述驱替泵的出口可与三个并联的中间容器的入口相连通，其作用是提供稳定的一定流体，使得测试过程中保证稳定的流体进入所述模型系统；所述中间容器可为圆柱形。
上述的实验装置中，所述管路A和管路B上均可设有截止阀，以调节流体的流速。
上述的实验装置中，所述装置还可包括显微摄像系统；所述显微摄像系统包括依次连接的显微镜、摄像机和计算机；所述显微镜设于近所述上箱体的透明钢化玻璃部分。
本发明提供的底水锥进动态模拟实验装置的模拟系统的上箱体可以充满模拟储层砂体，下箱体内可以充满模拟地层水；模拟水平井水平放置在上箱体中；驱替泵将驱替源内的流体通过中间容器均匀地注入下箱体的水体模型；实验装置测试水平井两端压力、流出水平井的流体流量，通过计算得到水平段压力降和流体流量的关系曲线；显微摄像系统实时记录实验全过程；本发明的装置能准确地对水平井筒压降的影响以及底水的上升规律进行更加精确的实验研究，实验结果更真实可信，能更加直观地观察底水上升动态，对底水油藏的开发具有重要指导意义。
附图说明
图1为本发明的底水锥进动态模拟实验装置的模拟系统的结构示意图。
图2为本发明的底水锥进动态模拟实验装置的结构示意图。
图中各标记如下：1驱替源、2驱替泵、3压力表I、4截止阀、5中间容器、6模拟系统、7质量流量计、8收集器皿、9管路A、10管路B、11压力表II、12压力表III、13管线入口、14密封圈、15上盖固定压帽、16上盖、17上箱体、18螺母、19流体出口、20下箱体、21下盖、22下盖固定压帽、23渗流隔板、24流体入口、25管路C、26管路D。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
本发明提供的底水锥进动态模拟实验装置的模拟系统包括配合在一起的上箱体17和下箱体20，两者通过螺母18相配合；上箱体17和下箱体20之间设有渗流隔板23，其上设有网状物(图中未示出)；上箱体17内填充有储层砂体和水平放置的模拟水平井(图中未示出)；上箱体17的上盖16通过上盖固定压帽15与上箱体17配合在一起，下箱体20的下盖21通过下盖固定压帽22配合在一起；上盖固定压帽16与上箱体17和下盖固定压帽22与下箱体20之间均设有密封圈14；上盖16上设有管线入口13，下盖21上设有流体入口24，上箱体17的一个侧壁上设有流体出口19；上箱体17的一个侧壁为透明光滑玻璃。
本发明提供的底水锥进动态模拟实验装置包括驱替源1、驱替泵2、中间容器5、模拟系统6、质量流量计7和收集器皿8；驱替源1的出口与驱替泵2的入口相连通；驱替泵2的出口通过管路A9与三个并联的圆柱形的中间容器5相连通；管路A9的主路上设有压力表I3，管路A9的三个并联的支路上各设有一个截止阀4；三个并联的中间容器5的出口均通过管路B10与流体入口24相连通，管路B10的三个支路上也分别各设有一个截止阀4；流体出口19与质量流量计7相连通，质量流量计7的出口与收集器皿8相连通，用于收集流出的流体；管路C25和管路D26分别穿过管线入口13与模拟水平井的入口端和出口端相连接，管路C25和管路D26上分别设有压力表II11和压力表III12，用于测定其入口端和出口端的压力。
上述的底水锥进动态模拟实验装置中，驱替泵2可以与多个并联的中间容器5相连通；该装置还可包括一个由显微镜、摄像机和计算机组成的显微摄像系统，显微镜可设于近上箱体17的透明钢化玻璃的侧壁处，可观察和记录底水上升过程。
使用上述实验装置时，将驱替泵2设定为一恒定的驱替流速，将驱替源1中的液体注进中间容器5，通过中间容器5后进入下箱体20，液体经过渗流隔板23，注入上箱体17中，待压力平衡后再开井生产；液体从上箱体17的流体出口19流出，并通过质量流量计7对流出物质进行计量；实验过程中，压力表I3测试注入端压力，压力表II11测试上箱体17中模拟水平井入口端的压力，压力表III12测试上箱体17中的水平井末端的压力，通过控制注入端压力，测量水平井端部压力和流量，就可模拟出不同工作制度下的底水上升规律，并计算出水平段压力降和流体流量的关系曲线。
利用本发明装置进行的实验，可以模拟不同水体流量、不同水平井管径、不同储层物性下油井的见水规律，为底水油藏开发方案的制定提供理论基础。

Claims (9)

1.一种底水油藏开发中底水锥进动态模拟实验装置的模拟系统，其特征在于：所述模拟系统包括配合成一体的上箱体和下箱体，该上箱体和下箱体之间设有渗流隔板；所述上箱体上设有上盖，所述下箱体上设有下盖；所述上箱体的腔体内填充有储层砂体和水平放置的模拟水平井；所述上盖上设有管线入口，所述上箱体的侧壁上设有流体出口；所述下盖上设有流体入口；
所述上箱体的至少一个侧壁的材质为透明钢化玻璃。
2.根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于：所述渗流隔板上设有网状物。
3.根据权利要求1或2所述的模拟系统，其特征在于：所述上箱体和下箱体通过螺母配合成一体。
4.根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于：所述上盖通过上盖固定压帽与所述上箱体密封配合，所述下盖通过下盖固定压盖与所述下箱体密封配合。
5.根据权利要求4所述的模拟系统，其特征在于：所述上盖与所述上箱体之间和所述下盖与所述下箱体之间均设有密封圈。
6.一种底水油藏开发中底水锥进动态模拟实验装置，其特征在于：所述实验装置包括驱替源、驱替泵、中间容器、模拟系统、质量流量计和收集器皿；所述模拟系统为权利要求1-5中任一所述模拟系统；所述驱替源的出口与所述驱替泵的入口相连通；所述驱替泵的出口通过管路A与至少一个所述中间容器相连通；所述管路A上设有压力表Ⅰ；所述中间容器的出口通过管路B与所述模拟系统的流体入口相连通；所述模拟系统的流体出口依次与所述质量流量计和收集器皿相连通；所述实验装置还包括设于管路C和管路D上的压力表Ⅱ和压力表Ш，所述管路C和管路D分别通过所述管线入口与所述模拟水平井的入口端和出口端相连接。
7.根据权利要求6所述的实验装置，其特征在于：所述驱替泵的出口与三个并联的中间容器的入口相连通；所述中间容器为圆柱形。
8.根据权利要求6或7所述的实验装置，其特征在于：所述管路A和管路B上均设有截止阀。
9.根据权利要求6所述的实验装置，其特征在于：所述装置还包括显微摄像系统；所述显微摄像系统包括依次连接的显微镜、摄像机和计算机；所述显微镜设于近所述上箱体的透明钢化玻璃部分。
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