CN103452549A - 蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置及方法，所述实验装置包括有CT扫描舱和移动地设置于CT扫描舱内的高压舱，高压舱内竖直固定设置一圆柱形夹持器；圆柱形夹持器由筒形夹持器主体、夹持器底盖、夹持器顶盖构成；夹持器主体内下部填充取芯砂岩，上部填充取芯泥质夹层；夹持器主体底部一侧设有夹持器入口，另一侧设有夹持器出口；高压舱舱壁上设有一围压入口。本发明通过控制蒸汽的注入温度、注入压力与注入速度，并利用CT扫描成像分析泥质夹层形态变化，可以得到实际夹层发育油藏的注蒸汽过程中最佳的蒸汽注入温度、注入压力与注入速度、采液速度等关键参数，为改善夹层发育油藏的注蒸汽效果提供操作策略。
Description
技术领域
本发明是关于石油开发领域中一种用于评价岩石特征的实验装置及方法，尤其涉及一种可用于高温高压蒸汽对泥质夹层岩石的剥蚀特征进行可视化评价的实验装置及方法。
背景技术
受陆相沉积环境影响，我国稠油油藏储层非均质性普遍较强，储层内发育有大量的夹层，其中，泥质夹层指的是由部分泥岩与砂岩或者纯泥岩矿物成分组成的夹层，夹层内部具有一定的渗透性，通常渗透率为1～0.0001×10－3um2。在稠油油藏注蒸汽开发过程中，由于夹层渗透率很低，夹层对蒸汽腔的发育起到明显的遮挡影响，在一定程度上阻止蒸汽腔在储层内部的向上超覆和向外持续扩展，从而影响到夹层上部油层储量的有效动用、注蒸汽开发油藏的产量水平与最终采收率。
但由于泥质夹层具有遇水膨胀与溶解的特性，蒸汽从注入井到生产井驱油过程中，蒸汽的横向流动与纵向向上超覆使储层内部位于蒸汽主流线上部的夹层将不断受到下部蒸汽的冲刷与剥蚀，夹层的厚度越来越薄，被剥蚀掉的夹层溶解在蒸汽冷凝水里，与采出液一起从生产井采出，蒸汽的不断冲刷与剥蚀，最终将全部剥蚀掉一定厚度的夹层。
而注蒸汽过程中，注入蒸汽的速度、注入压力等关键参数均会对夹层的剥蚀速度产生重要影响，因此通过开展不同类型夹层在注蒸汽条件下的剥蚀室内实验，可以得到不同类型夹层、不同蒸汽注入速度/注入压力/注入干度等条件下的夹层被剥蚀速度，以及蒸汽对夹层剥蚀速度的垂向敏感性等重要参数，为指导油田现场注蒸汽方案设计过程中，注入井的垂向射孔位置、注入速度、注入压力等关键参数提供依据，对蒸汽剥蚀夹层、实现蒸汽腔快速均匀扩展与高效开采具有重要的意义。
目前尚未有系统的方法与装置用于蒸汽对不同类型泥质夹层岩石的剥蚀过程进行可视化评价。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置及方法，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置及方法，以用于高温高压蒸汽对不同类型泥质夹层岩石的剥蚀过程进行可视化评价。
本发明的目的是这样实现的，一种蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置，所述实验装置包括有CT扫描舱和移动地设置于CT扫描舱内的高压舱，所述高压舱内竖直固定设置一圆柱形夹持器；所述圆柱形夹持器由筒形夹持器主体、夹持器底盖、夹持器顶盖构成；所述夹持器主体内下部填充取芯砂岩，上部填充取芯泥质夹层；所述夹持器主体底部一侧设有夹持器入口，另一侧设有夹持器出口；所述高压舱舱壁上设有一围压入口。
在本发明的一较佳实施方式中，所述夹持器入口由入口管道密封导出高压舱；所述夹持器出口由出口管道密封导出高压舱。
在本发明的一较佳实施方式中，所述高压舱由一支架固定于CT移动实验平台上。
在本发明的一较佳实施方式中，所述夹持器顶盖、夹持器底盖分别与夹持器主体之间为螺纹密封连接。
在本发明的一较佳实施方式中，所述夹持器主体的高度为其直径的1/10～1/5。
在本发明的一较佳实施方式中，所述圆柱形夹持器和高压舱的材料为供CT透射扫描的耐温耐压醚醚酮；所述夹持器最高耐温250℃，所述夹持器和高压舱最高耐压12～13MPa。
本发明的目的还可以这样实现，一种蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验方法，所述实验方法包括以下步骤：
A、管线连接与夹持器封装；
将所述夹持器的筒形主体竖立放置，其底端采用内螺纹与夹持器底盖的外螺纹密封连接；在夹持器主体内下部放入一定厚度取芯砂岩，在所述取芯砂岩的上部放入一定厚度取芯泥质夹层，所述砂岩与所述泥质夹层的厚度比根据研究需要可灵活调整，所述取芯砂岩和取芯泥质夹层的外径与所述夹持器主体内径相同；所述夹持器顶端采用内螺纹与夹持器顶盖的外螺纹密封连接，通过旋转螺纹压实所述砂岩与泥质夹层；将所述连接好的夹持器利用螺栓固定在高压舱内部，并关闭高压舱；
B、注入蒸汽；
从所述夹持器入口向夹持器内注入蒸汽；
C、围压控制；
在注蒸汽同时，从所述围压入口向高压舱内注入氮气，以对高压舱内部的夹持器产生围压，并对所述夹持器隔热；所述围压注入压力比所述蒸汽注入压力高0.5Mpa以内；
D、采出流体；
在注蒸汽同时，从所述夹持器出口采出夹持器内流体，夹持器出口的压力控制在小于夹持器入口压力的0.5Mpa以内，采出流体的质量流速与注入流体的质量流速之比控制在1：1～1.4：1之间。
E、岩心孔隙结构变化扫描与分析；
利用所述CT对夹持器内的模型进行扫描与成像，适时分析高温蒸汽环境下，不同的温度与压力条件下的蒸汽对泥质夹层岩石的剥蚀特征。
在本发明的一较佳实施方式中，在步骤E中，CT的扫描频率为0.5～1小时一次。
由上所述，本发明在夹持器下部放置砂岩，在所述砂岩的上部放置泥质夹层岩石，能真实的反映实际油藏条件的油层中部或者上部发育夹层的情形；从夹持器底部侧面注入蒸汽，在蒸汽的超覆作用下，蒸汽将从砂岩向上运移并剥蚀夹层岩石底部，并将其底部的泥质组分溶解；在重力作用下，夹层泥质组分将向下掉落进砂岩孔隙之间，部分溶于水以后与蒸汽冷凝水一起从夹持器出口端被采出，该剥蚀过程使得夹层厚度逐渐变薄，其变薄的形态以及变薄的速度可以通过CT扫描成像分析得到；通过控制蒸汽的注入温度、注入压力与注入速度，并利用CT扫描成像分析泥质夹层形态变化，可以得到实际夹层发育油藏的注蒸汽过程中最佳的蒸汽注入温度、注入压力与注入速度、采出速度等关键参数，为改善夹层发育油藏的注蒸汽效果提供操作策略。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1：为本发明蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置的剖面结构示意图；
图2：为本发明实验装置中泥质夹层被剥蚀的示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2所示，本发明提出一种蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置100，所述实验装置100包括有CT扫描舱3和移动地设置于CT扫描舱3内的高压舱2，在本实施方式中，所述高压舱2由一支架（图中未示出）固定于CT移动实验平台上；所述高压舱2内竖直固定设置一圆柱形夹持器1；所述圆柱形夹持器1由筒形夹持器主体11、夹持器底盖12、夹持器顶盖13构成，所述夹持器顶盖13、夹持器底盖12分别与夹持器主体11之间采用螺纹密封连接；所述夹持器主体11内下部填充取芯砂岩4，上部填充取芯泥质夹层5；所述夹持器主体11底部一侧设有用于注入蒸汽的夹持器入口111，另一侧设有用于采出流体的夹持器出口112；所述夹持器入口111由入口管道（图中未示出）密封导出高压舱2；所述夹持器出口112由出口管道（图中未示出）密封导出高压舱2；所述高压舱2舱壁上设有一围压入口21；由CT扫描舱扫描夹持器内部泥质夹层岩石被上覆蒸汽剥蚀的过程。
进一步，在本实施方式中，所述夹持器主体11的高度为其直径的1/10～1/5；以确保蒸汽从夹持器入口到夹持器出口之间有相对较长的主流线，并模拟其对泥质夹层岩石的剥蚀。
所述圆柱形夹持器1和高压舱2的材料为供CT透射扫描的耐温耐压醚醚酮（PEEK）；所述夹持器1最高耐温250℃，所述夹持器1和高压舱2最高耐压12～13MPa。
本发明还提供一种利用上述蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置100进行蒸汽剥蚀泥质夹层岩石实验的方法，所述实验方法包括以下步骤：
A、管线连接与夹持器封装；
将所述夹持器的筒形主体竖立放置，其底端采用内螺纹与夹持器底盖的外螺纹密封连接；在夹持器主体内下部放入一定厚度取芯砂岩，在所述取芯砂岩的上部放入一定厚度取芯泥质夹层（需要压实），所述砂岩与所述泥质夹层的厚度比根据研究需要可灵活调整，所述取芯砂岩和取芯泥质夹层的外径与所述夹持器主体内径相同；所述夹持器顶端采用内螺纹与夹持器顶盖的外螺纹密封连接，通过旋转螺纹压实所述砂岩与泥质夹层；将所述连接好的夹持器利用螺栓固定在高压舱内部，并关闭高压舱；
B、注入蒸汽；
从所述夹持器入口向夹持器内注入蒸汽；
C、围压控制；
在注蒸汽同时，从所述围压入口向高压舱内注入氮气，以对高压舱内部的夹持器产生围压，并对所述夹持器隔热；所述围压注入压力比所述蒸汽注入压力高0.5Mpa以内；
D、采出流体；
在注蒸汽同时，从所述夹持器出口采出夹持器内流体，夹持器出口的压力控制在小于夹持器入口压力的0.5Mpa以内，采出流体的质量流速与注入流体的质量流速之比控制在1：1～1.4：1之间。
E、岩心孔隙结构变化扫描与分析；
利用所述CT对夹持器内的模型进行扫描与成像，适时分析高温蒸汽环境下，不同的温度与压力条件下的蒸汽对泥质夹层岩石的剥蚀特征；CT的扫描频率为0.5～1小时一次。
由上所述，本发明在夹持器下部放置砂岩，在所述砂岩的上部放置泥质夹层岩石，能真实的反映实际油藏条件的油层中部或者上部发育夹层的情形；从夹持器底部侧面注入蒸汽，在蒸汽的超覆作用下，蒸汽将从砂岩向上运移并剥蚀夹层岩石底部，并将其底部的泥质组分溶解；在重力作用下，夹层泥质组分将向下掉落进砂岩孔隙之间，部分溶于水以后与蒸汽冷凝水一起从夹持器出口端被采出，该剥蚀过程使得夹层厚度逐渐变薄，被剥蚀掉的部分51（如图2所示），所述泥质夹层被剥蚀后变薄的形态以及变薄的速度可以通过CT扫描成像分析得到；通过控制蒸汽的注入温度、注入压力与注入速度，并利用CT扫描成像分析泥质夹层形态变化，可以得到实际夹层发育油藏的注蒸汽过程中最佳的蒸汽注入温度、注入压力与注入速度、采液速度等关键参数，为改善夹层发育油藏的注蒸汽效果提供操作策略。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置，其特征在于：所述实验装置包括有CT扫描舱和移动地设置于CT扫描舱内的高压舱，所述高压舱内竖直固定设置一圆柱形夹持器；所述圆柱形夹持器由筒形夹持器主体、夹持器底盖、夹持器顶盖构成；所述夹持器主体内下部填充取芯砂岩，上部填充取芯泥质夹层；所述夹持器主体底部一侧设有夹持器入口，另一侧设有夹持器出口；所述高压舱舱壁上设有一围压入口。
2.如权利要求1所述的蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置，其特征在于：所述夹持器入口由入口管道密封导出高压舱；所述夹持器出口由出口管道密封导出高压舱。
3.如权利要求1所述的蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置，其特征在于：所述高压舱由一支架固定于CT移动实验平台上。
4.如权利要求1所述的蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置，其特征在于：所述夹持器顶盖、夹持器底盖分别与夹持器主体之间为螺纹密封连接。
5.如权利要求1所述的蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置，其特征在于：所述夹持器主体的高度为其直径的1/10～1/5。
6.如权利要求1所述的蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置，其特征在于：所述圆柱形夹持器和高压舱的材料为供CT透射扫描的耐温耐压醚醚酮；所述夹持器最高耐温250℃，所述夹持器和高压舱最高耐压12～13MPa。
7.一种利用权利要求1～6任一项实验装置进行蒸汽剥蚀泥质夹层岩石实验的方法，所述方法包括以下步骤：
A、管线连接与夹持器封装；
将所述夹持器的筒形主体竖立放置，其底端采用内螺纹与夹持器底盖的外螺纹密封连接；在夹持器主体内下部放入一定厚度取芯砂岩，在所述取芯砂岩的上部放入一定厚度取芯泥质夹层，所述砂岩与所述泥质夹层的厚度比根据研究需要可灵活调整，所述取芯砂岩和取芯泥质夹层的外径与所述夹持器主体内径相同；所述夹持器顶端采用内螺纹与夹持器顶盖的外螺纹密封连接，通过旋转螺纹压实所述砂岩与泥质夹层；将所述连接好的夹持器利用螺栓固定在高压舱内部，并关闭高压舱；
B、注入蒸汽；
从所述夹持器入口向夹持器内注入蒸汽；
C、围压控制；
在注蒸汽同时，从所述围压入口向高压舱内注入氮气，以对高压舱内部的夹持器产生围压，并对所述夹持器隔热；所述围压注入压力比所述蒸汽注入压力高0.5Mpa以内；
D、采出流体；
在注蒸汽同时，从所述夹持器出口采出夹持器内流体，夹持器出口的压力控制在小于夹持器入口压力的0.5Mpa以内，采出流体的质量流速与注入流体的质量流速之比控制在1：1～1.4：1之间；
E、岩心孔隙结构变化扫描与分析；
利用所述CT对夹持器内的模型进行扫描与成像，适时分析高温蒸汽环境下，不同的温度与压力条件下的蒸汽对泥质夹层岩石的剥蚀特征。
8.如权利要求7所述的蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验方法，其特征在于：在步骤E中，CT的扫描频率为0.5～1小时一次。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106801603A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-06-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 物理模拟非均质油藏的方法和装置 |
| CN111794726A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-10-20 | 中国石油大学(华东) | 一种基于ct原位实验的蒸汽吞吐储层岩石孔隙结构变化精确表征的装置和方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102095740A (zh) * | 2010-12-17 | 2011-06-15 | 中国石油天然气股份有限公司 | Ct扫描非均质模型试验系统 |
| CN102809528A (zh) * | 2012-08-03 | 2012-12-05 | 中国石油天然气股份有限公司 | 基于ct扫描的三相相对渗透率测试系统 |
| CN102954978A (zh) * | 2012-11-13 | 2013-03-06 | 中国地质大学（北京） | 一种煤岩裂缝发育过程的核磁共振成像观测装置及方法 |
| CN203441483U (zh) * | 2013-08-09 | 2014-02-19 | 中国石油天然气股份有限公司 | 蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置 |
-
2013
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102095740A (zh) * | 2010-12-17 | 2011-06-15 | 中国石油天然气股份有限公司 | Ct扫描非均质模型试验系统 |
| CN102809528A (zh) * | 2012-08-03 | 2012-12-05 | 中国石油天然气股份有限公司 | 基于ct扫描的三相相对渗透率测试系统 |
| CN102954978A (zh) * | 2012-11-13 | 2013-03-06 | 中国地质大学（北京） | 一种煤岩裂缝发育过程的核磁共振成像观测装置及方法 |
| CN203441483U (zh) * | 2013-08-09 | 2014-02-19 | 中国石油天然气股份有限公司 | 蒸汽剥蚀泥质夹层岩石的实验装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 昝成等: "高温高压三维物理模型热损失控制", 《热科学与技术》 * |
| 昝成等: "高温高压注蒸汽采油三维比例物理模拟新技术", 《石油勘探与开发》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106801603A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-06-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 物理模拟非均质油藏的方法和装置 |
| CN111794726A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-10-20 | 中国石油大学(华东) | 一种基于ct原位实验的蒸汽吞吐储层岩石孔隙结构变化精确表征的装置和方法 |
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