CN103867176A - 一种模拟多组分流体吞吐热采的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模拟多组分流体吞吐热采的实验装置，包括多组分注入系统（S1）、产出采集系统（S2）和模型系统（S3），多组分注入系统包括水蒸汽发生装置，氮气发生装置以及二氧化碳发生装置，多组分注入系统产生的多组分流体通过中间容器注入模型系统的井模型中，井模型的出口与产出采集系统中的产出收集装置相连接。根据本发明的模拟多组分流体吞吐热采的实验装置能准确地反映多组分流体注入工艺参数对稠油热采的影响，适用于油气田开发与开采工程中的实验模拟。

Description

一种模拟多组分流体吞吐热采的实验装置

技术领域

本发明涉及一种模拟多组分流体吞吐热采的实验装置，属于油气田开发与开采工程中的实验模拟装置。

背景技术

我国稠油资源分布广泛，然而，稠油胶质沥青质高，粘度大，流动性差，生产困难。为了解决稠油的高效开发问题，油田科技工作者开发出利用多组分流体吞吐技术高效开采稠油井的工艺。多组分流体是一种含有水（蒸汽）、氮气、二氧化碳及化学添加剂等多种组分，用于稠油油田提高采收率的高温流体。多组分流体中不同组分具有不同的增产机理：热水和水蒸汽对稠油具有加热降粘作用；二氧化碳对稠油具有溶解、溶胀降粘作用，溶解于水之后形成的碳酸对地层具有解堵作用；而氮气具有扩大多组分流体的地下波及范围、对地层增能保压、提高热采过程中回采水率的作用。

为了进一步评价多组分流体吞吐热采工艺的实施效果，需对注入参数，包括注入温度、注入量、注入速度、焖井时间等进行优化，通过室内模拟实验可以指导现场的工艺设计。多组分流体吞吐模拟实验包括“吞”和“吐”，即注入和采出阶段。目前有两种模型可实现模拟吞吐，一种由模型本体、注入系统、采出系统组成，另一种为模型本体、流体储能器、注入系统、采出系统组成。第一种模型由于模型都是刚性的，在注入阶段易存在注入压力高、流体难以注入的情况，无法达到实验的目的；第二种模型由于流体储能器的加入，可以较好的实现注入，但由于储能器在计量、压力恢复上存在的误差，在采出阶段无法真实模拟油藏的情况。

因此，需要一种针对多组分流体吞吐热采的模拟实验装置，为多组分流体吞吐采油提供科学的依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟多组分流体吞吐热采的实验装置，用于研究注入温度、注入量、注入速度、焖井时间及不同组分百分比等工艺参数的优化工作。

根据本发明的模拟多组分流体吞吐热采的实验装置，包括多组分注入系统、产出采集系统和模型系统，多组分注入系统包括水蒸汽发生装置，氮气发生装置以及二氧化碳发生装置，多组分注入系统产生的多组分流体通过中间容器注入模型系统的井模型中，井模型的出口与产出采集系统中的产出收集装置相连接。

优选地，模型系统包括圆柱筒体和与圆柱筒体两端密封配合的活塞，活塞与圆柱筒体动密封。优选地，活塞与圆柱筒体共同形成带围压稳定系统的模型系统，围压稳定的方式通过沿活塞杆的纵向布置的弹簧或通过液压来控制。

优选地，圆柱筒体由内而外依次由橡胶层与金属层围成，井模型延伸至圆柱筒体的腔体内。

优选地，水蒸汽发生装置包括水容器、蒸汽发生器及中间容器，水容器的出口通过泵与蒸汽发生器的进口连通，蒸汽发生器的出口与中间容器的进口连通，中间容器的出口与井模型的进口连通。氮气发生装置包括液氮容器、泵及中间容器，液氮容器的进口处设有泵，液氮容器的出口与中间容器的进口连通，中间容器的出口与井模型的进口连通。二氧化碳发生装置包括液体二氧化碳容器、泵及中间容器，液体二氧化碳容器的进口处设有泵，液体二氧化碳容器的出口与中间容器的进口连通，中间容器的出口与井模型的进口连通。

优选地，圆柱筒体设有数据采集接口，数据采集接口延伸至圆柱筒体的腔体内并与数据采集器相连接，数据采集器包括温度传感器、压力传感器及数据采集装置。

优选地，圆柱筒体置于恒温箱中。中间容器与井模型之间、井模型的出口与产出收集装置之间均可以设有截止阀和压力流量计。

利用本发明的实验装置进行实验能准确地反映多组分流体注入工艺参数对稠油热采的影响，实验结果真实可信，对改进多组分流体吞吐开采工艺有重要的指导意义。

附图说明

图1为本发明的模拟多组分流体吞吐热采的实验装置的示意图。

各附图标记如下：1水容器、2泵、3、（液体二氧化碳、液氮）容器、4截止阀、5中间容器、6压力流量计、7产出收集装置、8井模型、9数据采集接口、10金属层、11橡胶层、12活塞、13恒温箱、14蒸汽发生器、15圆柱筒体、S1多组分注入系统、S2产出采集系统、S3模型系统

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。如无特殊说明，下述实例所使用实验方法均为常规方法、所使用材料均可从商业用途得到。

如图1所示，其中显示了根据本发明提供的模拟多组分流体吞吐热采的实验装置，其包括多组分注入系统S1、产出采集系统S2和模型系统S3。多组分注入系统S1包括水蒸汽发生装置，氮气发生装置以及二氧化碳发生装置。多组分注入系统S1产生的多组分流体通过中间容器注入模型系统S3的井模型8中。井模型8的出口与产出采集系统S2中的产出收集装置7相连接。

本发明的模型系统S3的围压由弹性压力维持装置提供，模型本体具有向外膨胀的空间，以容纳注入的流体。模型本体上外围层具有动密封，在注入阶段可根据注入流体的体积沿滑轨向外扩展；在回采阶段，在围压的作用下，沿滑轨向内压缩。另外，模型系统还可以具有保温层。

具体地，如图1所示，根据本发明的模型系统S3包括圆柱筒体15和与圆柱筒体两端密封配合的活塞12，共同形成带围压稳定系统的模型系统，围压稳定的方式通过沿活塞杆纵向布置的弹簧（压缩与伸长）或通过液压来控制，压力值由具体模拟油藏的压力确定。活塞12与圆柱筒体15动密封。圆柱筒体15由内而外依次由橡胶层11与金属层10围成，所述橡胶层与金属层形成环腔。圆柱筒体15至少设有4个数据采集接口9，所述数据采集接口9延伸至圆柱筒体的腔体内。圆柱筒体15设有至少一个流体进出口，所述流体进出口延伸至橡胶层11与金属层10围成环腔内。圆柱筒体15还可以设有井模型8，井模型8延伸至圆柱筒体15的腔体内，整个圆柱筒体15置于恒温箱13中。优选地，活塞12通过密封圈与圆柱筒体15的橡胶层11密封配合。

本发明的实验装置还提供了多组分注入系统S1和产出采集系统S2，多组分注入系统S1包括水蒸汽发生装置，氮气发生装置以及二氧化碳发生装置。参见图1，在多组分注入系统S1中，相同的构件用相同的图形绘出，但没有以重复的附图标记标识。水蒸汽发生装置包括水容器1、蒸汽发生器14及中间容器5。水容器出口通过泵2与蒸汽发生器14进口连通；蒸汽发生器14出口与中间容器5进口连通。氮气发生装置主要为液氮容器3、泵及中间容器，液氮容器进口处设有泵，为液氮容器3提供动力；液氮容器3出口与中间容器进口连通。二氧化碳发生装置主要为液体二氧化碳容器3、泵及中间容器，液体二氧化碳容器进口处设有泵，为液体二氧化碳容器3提供动力，液体二氧化碳容器3出口与中间容器进口连通。

上述水蒸汽发生装置、氮气发生装置和二氧化碳发生装置的中间容器5的出口与井模型8的进口连通，中间容器与井模型之间设有截止阀4、压力流量计6，以监测调节流体的压力、流量。数据采集接口9与数据采集器相连接，数据采集器包括温度传感器、压力传感器及数据采集装置。井模型出口与产出收集装置7相连接，之间也设有截止阀和压力流量计，以计量出口流体压力及流量。

在恒温箱13内将圆柱筒体模型充满模拟地层砂；井模型8放置在圆柱筒体内。实验进行时，根据不同组分比例，调节泵流速，将产生的多组分流体通过中间容器5注入井模型8中。随着注入流体的增加，模型系统内压力升高，推动活塞，使得腔体推动动密封向外扩展，容纳进入的流体。关闭井模型入口，焖井一段时间后，打开井模型出口，在弹簧弹性压力或液压压力的驱动下流体通过出口产出，利用压力流量计采集模型系统不同位置的压力、温度，以及流出井模型的流体压力、流量，进而得到多组分流体注入压力、注入温度、注入流速等注入参数对生产指标的影响。

利用本发明的实验装置，可以模拟不同注入参数对多组分流体热采的生产指标的影响，为稠油油藏多组分流体开发提供理论依据。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种模拟多组分流体吞吐热采的实验装置，其特征在于，包括多组分注入系统（S1）、产出采集系统（S2）和模型系统（S3），所述多组分注入系统包括水蒸汽发生装置，氮气发生装置以及二氧化碳发生装置，所述多组分注入系统产生的多组分流体通过中间容器注入所述模型系统的井模型（8）中，所述井模型的出口与所述产出采集系统中的产出收集装置（7）相连接。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述模型系统包括圆柱筒体（15）和与圆柱筒体两端密封配合的活塞（12），所述活塞与所述圆柱筒体动密封。

3.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述圆柱筒体由内而外依次由橡胶层（11）与金属层（10）围成，所述井模型延伸至所述圆柱筒体的腔体内。

4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述水蒸汽发生装置包括水容器（1）、蒸汽发生器（14）及中间容器，所述水容器的出口通过泵（2）与所述蒸汽发生器（14）的进口连通，所述蒸汽发生器（14）的出口与所述中间容器的进口连通，所述中间容器的出口与所述井模型的进口连通。

5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述氮气发生装置包括液氮容器（3）、泵及中间容器，所述液氮容器的进口处设有泵，所述液氮容器的出口与中间容器的进口连通，所述中间容器的出口与所述井模型的进口连通。

6.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述二氧化碳发生装置包括液体二氧化碳容器、泵及中间容器，所述液体二氧化碳容器的进口处设有泵，所述液体二氧化碳容器的出口与中间容器的进口连通，所述中间容器的出口与所述井模型的进口连通。

7.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述圆柱筒体设有数据采集接口（9），所述数据采集接口（9）延伸至圆柱筒体的腔体内并与数据采集器相连接，所述数据采集器包括温度传感器、压力传感器及数据采集装置。

8.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述圆柱筒体置于恒温箱（13）中。

9.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述中间容器与所述井模型之间、所述井模型的出口与所述产出收集装置之间均设有截止阀和压力流量计。

10.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述活塞与所述圆柱筒体共同形成带围压稳定系统的模型系统，围压稳定的方式通过沿所述活塞杆的纵向布置的弹簧或通过液压来控制。

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