CN103375155A - 稠油油藏热采线性物理模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种稠油油藏热采线性物理模拟系统，该稠油油藏热采线性物理模拟系统包括注入系统、模型主体、数据采集及控制系统和产出系统，注入系统向模型主体中注入蒸汽、药剂和气体，数据采集及控制系统进行参数设置、数据控制以及模型主体内部各测温测压点的数据采集，产出系统完成开井、关井和定压生产，模拟主体包括模型管、温度传感器、压力传感器和差压传感器，温度传感器和压力传感器分别测量温度和压力数据，差压传感器位于模型管两端，以测量该模型管两端的压差。

Description

稠油油藏热采线性物理模拟系统

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油藏热采线性物理模拟系统。

背景技术

目前使用的稠油热采线性物理模拟装置多采用单管结构，压力低、测温点少，只能模拟单一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，无法评价多因素蒸汽驱的可行性。只能模拟单一注采工艺方式对热采效果的影响，对现场油藏管理指导作用小，无法为热采井的实施方案提供实验依据。无法深入探索水驱后转蒸汽驱、蒸汽吞吐后转蒸汽驱、化学蒸汽驱、强水敏稠油蒸汽驱及化学辅助SAGD等开发方式的驱油机理，直接影响了现场新开采工艺的应用前景。为此我们发明了一种新的稠油油藏热采线性物理模拟系统，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有模拟单一渗透率，复杂渗透率，不同原油粘度等多参数功能，可进行稠油不同驱替方式蒸汽驱、气驱、水驱、化学驱、复合驱模拟的稠油油藏热采线性物理模拟系统。   

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：

稠油油藏热采线性物理模拟系统，该稠油油藏热采线性物理模拟系统包括注入系统、模型主体、数据采集及控制系统和产出系统，该注入系统向该模型主体中注入蒸汽、药剂和气体，该数据采集及控制系统对该注入系统和该产出系统进行参数设置、数据控制以及该模型主体内部各测温测压点的数据采集，该产出系统完成开井、关井和定压生产，该模拟主体与该注入系统、该数据采集及控制系统和该产出系统相连接，包括模型管、温度传感器、压力传感器和差压传感器，该温度传感器和该压力传感器位于该模型管上，以分别测量温度和压力数据，该差压传感器位于该模型管两端，以测量该模型管两端的压差。

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、药剂注入单元和气体注入单元。

该蒸汽注入单元包括恒速泵和蒸汽发生器，蒸汽是采用该恒速泵给水，经过该蒸汽发生器，通过设置该蒸汽发生器的功率调节蒸汽的干度，以注入该模型主体。

该药剂注入单元包括恒速泵和中间容器，药剂是采用该恒速泵驱替，将驱替液从该中间容器下端打入，从而将该中间容器上端的药剂顶出，进入该模型主体。

该气体注入单元包括高压气瓶、滤器、增压泵、储气罐、减压阀、流量测控器和缓冲罐，气体采用该高压气瓶提供气源，经过该滤器过滤，该增压泵增压，该储气罐和该减压阀减压，该流量测控器测量及控制，再经过该缓冲罐进入该模型主体。

该数据采集及控制系统包括参数设置单元、数据控制单元和数据采集单元，该参数设置单元完成蒸汽注入速度、药剂注入速度、气体注入速度和压力参数的设置，该数据控制单元根据该参数设置单元完成该蒸汽注入单元、该药剂注入单元和该气体注入单元各部件的开启关闭，该数据采集单元采集温度、压力、差压、气体流量、注入流量参数，并传输给上位计算机进行数据处理。

该产出系统包括压风机、生产井回压控制单元和产出液收集单元，该压风机为该生产井回压控制单元提供气动力，该上位计算机比较设置的该压力参数和该压力传感器测得的该压力数据，以使该生产井回压控制单元调整压力调节器，控制阀门的开启与关闭，该产出液收集单元对产出物进行收集。

该压风机为该气体注入单元提供动力源。

该模型主体还包括引温管、引压管和支架，该支架用于安放该模型管，该模型管上具有该引压管和该引温管，该引压管和该引温管分别与该模型主体内壁相连，该引压管和该引温管上分别安装该压力传感器和该温度传感器。

该模型主体为不锈钢材质，其内壁的粗糙度与储层岩心粒度相匹配。

该模型管为单管模型，该单管模型上均匀排布5只温度传感器和5只压力传感器。

该模型管为多管模型，该多管模型采用多根单管并联。

该多管模型采用3根单管并联，3根并联管上安装15只温度传感器和15只压力传感器，3组差压传感器测量微压差，在注入端共用温度压力传感器和压力传感器，出口端分别设置温度传感器和压力传感器，在该多管模型上共设置19只温度传感器和19只压力传感器。

本发明中的稠油油藏热采线性物理模拟系统，采用单管、复杂多管组合模拟方式，具有模拟单一渗透率，复杂渗透率，不同原油粘度等多参数功能，开展稠油不同驱替方式蒸汽驱、气驱、水驱、化学驱、复合驱驱替效率，热复合化学体系渗流机理，稠油热采注采参数优化等研究。本发明与现有技术相比较具有如下优点：

1、能模拟复杂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，评价多因素蒸汽驱的可行性。

2、能模拟蒸汽驱、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实验，评价驱替效率及注入参数优化。

3、高温高压汽驱过程中油水相对渗透率的变化、热化学体系渗流机理研究。

4、参数测点分布广、布置理论性强，不影响油层内部流场分布，能够真实模拟蒸汽驱过程中实验油层的温度场。

 

附图说明

图1为本发明的稠油油藏热采线性物理模拟系统的一具体实施例的结构图；

图2为本发明的稠油油藏热采线性物理模拟系统的一具体实施例的工作流程示意图；

图3为本发明的稠油油藏热采线性物理模拟系统中模型主体的一具体实施例的结构图；

图4为本发明的稠油油藏热采线性物理模拟系统中模型主体的另一具体实施例的结构图。

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为本发明的稠油油藏热采线性物理模拟系统的结构图。该稠油油藏热采线性物理模拟系统包括注入系统2、模型主体1、产出系统4、数据采集及控制系统3四部分。

注入系统2连接于该模型主体1，向模型主体1中注入蒸汽、药剂和气体，保证不同注入方式、不同注入参数的顺利实现，注入系统2由蒸汽注入单元21、药剂注入单元22和气体注入单元23三部分组成。蒸汽注入单元21采用恒速泵和蒸汽发生器调节蒸汽的干度，注入模型主体1。药剂注入单元22主要由恒速泵、中间容器、阀门、管线等组成，采用恒速泵驱替，将驱替液从中间容器下端打入，从而将中间容器上端的介质顶出，进入模型主体1。气体注入单元23采用高压气瓶提供气源，经流量测控器测量及控制流量，进入模型主体1。

数据采集及控制系统3用于实现对注入系统2、产出系统4的参数设置、数据控制以及模型主体1内部各测温测压点的数据采集。包括参数设置单元31、数据控制单元32和数据采集单元33。参数设置单元31用于完成蒸汽注入速度、药剂注入速度、气体注入速度、压力等参数的设置。数据控制单元32用于根据参数设置单元31该蒸汽注入单元21、该药剂注入单元22和该气体注入单元23各部件的开启关闭，例如，完成恒速泵、气体流量测控器、控制阀门的开启关闭。数据采集单元33主要采集温度、压力、气体流量、注入流量等参数，并传输给上位计算机进行数据处理。

产出系统4用于完成开井、关井、定压生产等油藏管理功能。包括压风机35、生产井回压控制单元29和产出液收集单元30，压风机35为生产井回压控制单元29提供气动力，生产井回压控制单元29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30实现对产出物的收集。

模拟主体1与注入系统2、数据采集及控制系统3和产出系统4相连接，包括模型管、温度传感器、压力传感器、差压传感器、引温管、引压管、支架，支架用于安放模型管，模型管上分别均有引压管、引温管与模型主体1内壁相连，引压管和引温管用于安装温度传感器、压力传感器。模型管安装有压力传感器5-15支，温度传感器5-15支。模型主体1采用不锈钢材质，内壁采取打磨措施，使其粗糙度与储层岩心粒度相匹配，防止流体在岩心管内壁窜流，根据使用方式主要分单管和多管两种。模型管可以为单管模型或多管模型。在一实施例中，单管模型长度为100～1000mm，直径25mm～38mm，单管均匀排布5只温度传感器和5只压力传感器。多管可采用1-3根单管并联，3根并联管上安装15只温度传感器和15只压力传感器，3组差压传感器测量微压差，也就是3根并联管上每一根两端的压差。

如图2所示，图2为本发明的稠油油藏热采线性物理模拟系统的一具体实施例的工作流程示意图。蒸汽注入单元包括第一恒速泵5、第一蒸汽发生器7、第二恒速泵6和第二蒸汽发生器8，蒸汽是采用第一恒速泵5和第二恒速泵6给水，经过第一蒸汽发生器7和第二蒸汽发生器8，通过设置蒸汽发生器的功率调节蒸汽的干度，注入模型主体1。药剂是采用第三恒速泵39驱替，将驱替液从第一中间容器9、第二中间容器10和第三中间容器11下端打入，从而将容器上端的药剂顶出，进入模型主体1。气体采用第一高压气瓶12和第二高压气瓶13提供气源，经过第一滤器14和第二滤器15过滤，第一增压泵16和第二增压泵17增压，第一增压泵16和第二增压泵17增压由压风机35提供动力源，第一储气罐18和第二储气罐19，第一减压阀20和第二减压阀24减压，第一流量测控器25和第二流量测控器26测量及控制，第一缓冲罐27和第二缓冲罐28进入模型主体1。试验产出物由模拟井产出，通过压风机35、回压控制单元29和产出液收集单元30实现调节。在本实施例中，模型主体包括三根模型管，分别为第一模型管36、第二模型管37和第三模型管38。压风机35为生产井回压控制单元29提供气动力，生产井回压控制单元29根据设定的压力参数，压力传感器测得的产出井压力值，上位计算机对这两个压力值运算比较，生产井回压控制单元29调整压力调节器，控制阀门的开启与关闭。产出液收集单元30实现对产出物的收集。

图3为本发明的稠油油藏热采线性物理模拟系统中模型主体的一具体实施例的结构图,图3中采用了单管的模型管，从图3可以看出，模型管上均匀排布5个温度传感器（位于测温点上）和5个压力传感器（位于测压点上），用于测量模型管不同位置的温度、压力。

图4为本发明的稠油油藏热采线性物理模拟系统中模型主体的另一具体实施例的结构图，图4中采用了三根模型管，注入端共用温度、压力传感器，出口端分别设置温度、压力传感器，三根并联管共需要19只温度传感器、19只压力传感器。同时，在每根模型管的两端有差压传感器用于测量压差。差压传感器分别布置在每根模型管的进出口位置，所有温度、压力、差压信号经数据采集系统传输到计算机进行处理。

Claims (10)

1.稠油油藏热采线性物理模拟系统，其特征在于，该稠油油藏热采线性物理模拟系统包括注入系统、模型主体、数据采集及控制系统和产出系统，该注入系统向该模型主体中注入蒸汽、药剂和气体，该数据采集及控制系统对该注入系统和该产出系统进行参数设置、数据控制以及该模型主体内部各测温测压点的数据采集，该产出系统完成开井、关井和定压生产，该模拟主体与该注入系统、该数据采集及控制系统和该产出系统相连接，包括模型管、温度传感器、压力传感器和差压传感器，该温度传感器和该压力传感器位于该模型管上，以分别测量温度和压力数据，该差压传感器位于该模型管两端，以测量该模型管两端的压差。

2.根据权利要求1所述的稠油油藏热采线性物理模拟系统，其特征在于，该注入系统包括蒸汽注入单元、药剂注入单元和气体注入单元。

3.根据权利要求2所述的稠油油藏热采线性物理模拟系统，其特征在于，该蒸汽注入单元包括恒速泵和蒸汽发生器，蒸汽是采用该恒速泵给水，经过该蒸汽发生器，通过设置该蒸汽发生器的功率调节蒸汽的干度，以注入该模型主体。

4.根据权利要求2所述的稠油油藏热采线性物理模拟系统，其特征在于，该药剂注入单元包括恒速泵和中间容器，药剂是采用该恒速泵驱替，将驱替液从该中间容器下端打入，从而将该中间容器上端的药剂顶出，进入该模型主体。

5.根据权利要求2所述的稠油油藏热采线性物理模拟系统，其特征在于，该气体注入单元包括高压气瓶、滤器、增压泵、储气罐、减压阀、流量测控器和缓冲罐，气体采用该高压气瓶提供气源，经过该滤器过滤，该增压泵增压，该储气罐和该减压阀减压，该流量测控器测量及控制，再经过该缓冲罐进入该模型主体。

6.根据权利要求2所述的稠油油藏热采线性物理模拟系统，其特征在于，该数据采集及控制系统包括参数设置单元、数据控制单元和数据采集单元，该参数设置单元完成蒸汽注入速度、药剂注入速度、气体注入速度和压力参数的设置，该数据控制单元根据该参数设置单元完成该蒸汽注入单元、该药剂注入单元和该气体注入单元各部件的开启关闭，该数据采集单元采集温度、压力、差压、气体流量、注入流量参数，并传输给上位计算机进行数据

处理。

7.根据权利要求6所述的稠油油藏热采线性物理模拟系统，其特征在于，该产出系统包括压风机、生产井回压控制单元和产出液收集单元，该压风机为该生产井回压控制单元提供气动力，该上位计算机比较设置的该压力参数和该压力传感器测得的该压力数据，以使该生产井回压控制单元调整压力调节器，控制阀门的开启与关闭，该产出液收集单元对产出物进行收集。

8.根据权利要求7所述的稠油油藏热采线性物理模拟系统，其特征在于，该压风机为该气体注入单元提供动力源。

9.根据权利要求1所述的稠油油藏热采线性物理模拟系统，其特征在于，该模型主体还包括引温管、引压管和支架，该支架用于安放该模型管，该模型管上具有该引压管和该引温管，该引压管和该引温管分别与该模型主体内壁相连，该引压管和该引温管上分别安装该压力传感器和该温度传感器。

10.根据权利要求1所述的稠油油藏热采线性物理模拟系统，其特征在于，该模型主体为不锈钢材质，其内壁的粗糙度与储层岩心粒度相匹配。

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