CN103032057B

CN103032057B - 稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统

Info

Publication number: CN103032057B
Application number: CN201110299179.1A
Authority: CN
Inventors: 蔡文斌; 刘冬青; 盖平原; 李增辉; 王善堂; 白艳丽; 曹嫣镔; 戴宇婷; 罗荣章
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Oil Production Technology Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Oil Production Technology Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Co
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: CN103032057A

Abstract

本发明提供一种稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统，注入系统向该模型本体中注入蒸汽、化学剂、气体和饱和油，测控系统对该注入系统和产出系统进行设置以及对模型本体内部各测温测压点进行数据采集，产出系统完成开井、关井和定压生产，该模型本体中具有试验油层、压力传感器、差压传感器和热电偶，以进行试验油层的模拟试验。该稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统解决了现有技术中压力低、测温点少，只能模拟直井条件下各参数和注采工艺方式对蒸汽驱效果的影响等问题，可模拟水平井和采用多种开发方式提高采收率的三维物理模拟实验，具有参数测点分布广、布置理论性强，系统安全可靠，易于实验室操作等优点。

Description

稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统

技术领域

本发明涉及石油热采注蒸汽工艺室内试验装置，特别是涉及到一种稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统。

背景技术

目前使用的蒸汽驱三维物理模拟系统多采用圆形结构，压力低、测温点少，只能模拟直井条件下的不同油藏地质参数（渗透率、含油饱和度、孔隙度、原油粘度、油层非均质性）对蒸汽驱效果的影响，无法评价水平井蒸汽驱适用的范围及具体油藏蒸汽驱的可行性。只能模拟直井条件下的不同注采工艺方式、参数(井网、井距、注汽温度、速度、干度、氮气泡沫剂注入方式与参数、射孔方式、参数等)对蒸汽驱效果的影响，对现场油藏管理指导作用小，无法为水平井的现场实施方案提供实验依据，也无法为数值模拟提供基础数据。无法深入探索水平井蒸汽驱驱油机理，直接影响了现场水平井蒸汽驱采油工艺的发展前景。为此我们发明了一种新的稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可模拟水平井和采用多种开发方式提高采收率的三维物理模拟实验的稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：

稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统，该稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统包括注入系统、测控系统、产出系统和模型本体，该注入系统向该模型本体中注入蒸汽、化学剂、气体和饱和油，该测控系统对该注入系统和该产出系统进行设置以及对该模型本体内部各测温测压点进行数据采集，该产出系统完成开井、关井和定压生产，该模型本体与该注入系统、该测控系统和该产出系统相连接，该模型本体包括试验油层、压力传感器、差压传感器和热电偶，该试验油层内布有模拟井，该热电偶在该试验油层内分上、中、下三层布置，该压力传感器位于该模拟井，该差压传感器位于该模拟井的出口位置，以进行试验油层的模拟试验。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该注入系统包括蒸汽注入单元、化学剂注入单元、气体注入单元和饱和油单元。

该蒸汽注入单元包括水泵、蒸汽发生器和配水泵，蒸汽是采用给该水泵给水，经过该蒸汽发生器，与该配水泵混合，调节该蒸汽的干度，注入该模型本体。

该化学剂注入单元包括恒速泵和第一中间容器，采用该恒速泵驱替，将驱替液从该第一中间容器下端打入，从而将该第一中间容器上端的介质顶出，进入该模型本体。

该气体注入单元包括高压气瓶、过滤器、减压阀和流量测控器，采用该高压气瓶提供气源，经该过滤器过滤，该减压阀减压，该流量测控器测量及控制流量，使气体进入该模型本体。

该饱和油单元包括恒速泵和第二中间容器，采用该恒速泵驱替，将驱替液从该第二中间容器下端打入，从而将该第二中间容器上端的饱和油顶出，进入该模型本体。

该测控系统包括数据采集处理系统，对采集的温度、压力、差压数据进行分析。

该产出系统包括空气压缩机、生产井回压控制单元和产出液收集单元，该空气压缩机为该生产井回压控制单元提供气动力，该生产井回压控制单元控制气动元件动作，驱动阀门的开启与关闭，该产出液收集单元进行对产出物的收集。

该模型本体还包括主体、上封盖、下压板和隔热层，该上封盖为方形结构，由螺栓与该主体相固定，该隔热层采用高温隔热保温涂料和四氟绝热板覆结该主体，该下压板通过螺杆与该主体相固定。

该模型本体还包括围压装置，该围压装置包括围压活塞和密封圈，通过该围压活塞的上下移动带动该上盖板的上下移动，对该模型内部施加覆压。

该模拟井为直井五点或九点、双水平井、平行错列式水平井或直井/水平井组合中的一种或者多种井网。

本发明中的稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统，采用方形三维模拟方式，利用相似理论研究控制和优化水平井井网，具有模拟直井九点、双水平井、平行错列式水平井、直井/水平井组合等多井网布局功能，研究蒸汽前缘平面推进和展布规律，对水平井蒸汽驱现场试验的动态油藏管理提供重要的指导作用。本发明中的稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统能够开展水平井蒸汽驱三维物理模拟实验，并且能够进行蒸汽驱、蒸汽泡沫驱、化学蒸汽驱、蒸汽复合气驱等多种开发方式提高采收率三维物理模拟实验。本发明中的稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统参数测点分布广、布置理论性强，不与模拟井的布置冲突，不影响油层内部流场分布，能够真实模拟三维蒸汽驱过程中实验油层的温度场。此外，本发明中的稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统安全可靠性强，能多次充填、重复使用、维护容易，易于实验室操作。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的工作流程示意图；

图3是图1中模型本体的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统的结构图。该稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统由注入系统10、测控系统11、产出系统12及模型本体13组成，整个模型置于可转动的模型支架上。注入系统10用于向模型本体13中注入蒸汽、化学剂、气体和饱和油，保证不同注入方式、不同注入参数的顺利实现，注入系统10由蒸汽注入单元101、化学剂注入单元102、气体注入单元103和饱和油单元104组成。所述蒸汽注入单元101采用蒸汽发生器和配水泵调节蒸汽干度，注入模型本体13。所述化学剂注入单元102主要由恒速泵、第一中间容器、阀门、管线等组成，采用恒速泵驱替，将驱替液从第一中间容器下端打入，从而将第一中间容器上端的介质顶出，进入模型本体13。所述气体注入单元104采用高压气瓶提供气源，经减压阀减压，流量测控器测量及控制流量，进入模型本体13。所述饱和油单元104主要由恒速泵、带加热第二中间容器、阀门、管线等组成，用于采用恒速泵驱替，将驱替液（如水）从第二中间容器下端打入，从而将第二中间容器上端的饱和油顶出，进入模型。

测控系统11包括热电偶、压力传感器、差压传感器、气体流量计、计算机接口线路等，用于实现对注入系统、产出系统、辅助系统的具体设置以及模型内部各测温测压点的数据采集。

产出系统12包括空气压缩机33、生产井回压控制单元34和产出液收集单元35，生产井回压控制单元34主要由高温阀门、气动元件、电磁阀、调节器、控制器、A/D模块、压力调节器等组成，用于完成开井、关井、定压生产等油藏管理功能。

模拟本体13与注入系统10、测控系统11和产出系统12相连接，包括主体及其固定为一体的上下封盖、隔热层、引压管、热电偶、支架、安装于主体内试验油层，模型本体采用方形结构，预埋注采水平井、直井、压力场测点、温度场传感器，进行试验油层的模拟试验。

如图2所示，图2为本发明的稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统的工作流程示意图。蒸汽注入单元包括水泵22、蒸汽发生器23和配水泵24，蒸汽是采用给水泵22给水，经过蒸汽发生器23，与配水泵2混合，调节蒸汽的干度，注入模型本体25的试验油层。化学剂注入单元或饱和油注入单元包括恒速泵26、第一中间容器（内装化学剂）27和第二中间容器（内装饱和油）28，化学剂是采用恒速泵26驱替，将驱替液从第一中间容器27下端打入，从而将第一中间容器27上端的药剂顶出，进入模型本体25的试验油层。饱和油是采用恒速泵26驱替，将驱替液从第二中间容器28下端打入，从而将第二中间容器28上端的原油顶出，进入模型本体25的试验油层。气体注入单元包括高压气瓶29、过滤器30、减压阀31和流量测控器32，气体采用高压气瓶29提供气源，经过滤器30过滤，减压阀31减压，流量测控器32测量及控制流量，进入模型本体25的试验油层。

测控系统实现温度、压力、差压的测量与控制，并由数据采集处理系统36进行分析。

产出系统包括空气压缩机33、生产井回压控制单元34和产出液收集单元35，空气压缩机33为回压控制单元提供气动力，生产井回压控制单元34根据设定的压力参数，压力传感器测得的产出井压力值，经过运算比较，上位计算机调整压力调节器，控制气动元件动作，驱动阀门的开启与关闭。产出液收集单元35实现对产出物的收集。

模型本体25内的试验油层共计布置147支热电偶，分上、中、下三层均匀布置，每层布置49支；压力传感器15支，位于模拟井；压差传感器3支，分别布置在模拟生产井的出口位置，能够实现油层不同部位温度、压力、压差的动态精确测量，经数据采集系统传输到计算机37，对数据进行处理。

图3为本发明的稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统中模型本体的结构图。所述模型本体由主体7、上封盖2、下压板5、隔热层4、围压装置、螺杆6、热电偶、填装的试验油层等组成。所述上封盖2为方形结构，由螺栓与主体7相固定，利用上封盖2的围压装置对模型内部施加覆压，模拟真实油层压力。所述隔热层4采用高温隔热保温涂料和四氟绝热板覆结主体7，其厚度为10mm。所述围压装置由围压活塞1、密封圈3组成，通过围压活塞1的上下移动带动上封盖2的上下移动，实现对模型内部施加覆压。下压板5通过螺杆6与主体7相固定。主体7中有填装的试验油层，所述热电偶在试验油层内分上、中、下三层布置，每层布置49支，共147个测温热电偶。模拟井安装有差压传感器3-6支，压力传感器15-20支。所述试验油层内布有直井五点或九点、双水平井、平行错列式水平井或直井/水平井组合中的一种或者多种井网。

Claims

1.稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统，其特征在于，该稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统包括注入系统、测控系统、产出系统和模型本体，该注入系统向该模型本体中注入蒸汽、化学剂、气体和饱和油，该测控系统对该注入系统和该产出系统进行设置以及对该模型本体内部各测温测压点进行数据采集，该产出系统完成开井、关井和定压生产，该模型本体与该注入系统、该测控系统和该产出系统相连接，该模型本体包括试验油层、压力传感器、差压传感器和热电偶，该试验油层内布有模拟井，该热电偶在该试验油层内分上、中、下三层布置，该压力传感器位于该模拟井，该差压传感器位于该模拟井的出口位置，以进行试验油层的模拟试验；该注入系统包括蒸汽注入单元、化学剂注入单元、气体注入单元和饱和油单元；该气体注入单元包括高压气瓶、过滤器、减压阀和流量测控器，采用该高压气瓶提供气源，经该过滤器过滤，该减压阀减压，该流量测控器测量及控制流量，使气体进入该模型本体；该饱和油单元包括恒速泵和第二中间容器，采用该恒速泵驱替，将驱替液从该第二中间容器下端打入，从而将该第二中间容器上端的饱和油顶出，进入该模型本体；该产出系统包括空气压缩机、生产井回压控制单元和产出液收集单元，该空气压缩机为该生产井回压控制单元提供气动力，该生产井回压控制单元控制气动元件动作，驱动阀门的开启与关闭，该产出液收集单元进行对产出物的收集；该模型本体还包括主体、上封盖、下压板和隔热层，该上封盖为方形结构，由螺栓与该主体相固定，该隔热层采用高温隔热保温涂料和四氟绝热板覆结该主体，该下压板通过螺杆与该主体相固定；该模型本体还包括围压装置，该围压装置包括围压活塞和密封圈，通过该围压活塞的上下移动带动上封盖上下移动，对模型内部施加覆压。

2.根据权利要求1所述的稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统，其特征在于，该蒸汽注入单元包括水泵、蒸汽发生器和配水泵，蒸汽是采用给该水泵给水，经过该蒸汽发生器，与该配水泵混合，调节该蒸汽的干度，注入该模型本体。

3.根据权利要求1所述的稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统，其特征在于，该化学剂注入单元包括恒速泵和第一中间容器，采用该恒速泵驱替，将驱替液从该第一中间容器下端打入，从而将该第一中间容器上端的介质顶出，进入该模型本体。

4.根据权利要求1所述的稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统，其特征在于，该测控系统包括数据采集处理系统，对采集的温度、压力、差压数据进行分析。

5.根据权利要求1所述的稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统，其特征在于，该模拟井为直井五点或九点、双水平井、平行错列式水平井或直井/水平井组合中的一种或者多种井网。