CN104005742B - 一种用于实验室内模拟非均质性储层差异注水的方法以及装置 - Google Patents

Abstract

一种用于实验室内模拟非均质性储层差异注水的方法以及装置。主要为了解决目前缺乏一种有效的实验手段可以模拟对非均质性储层进行差异性注水实验的问题。其特征在于：装置由平流泵、多通阀、岩心夹持器以及若干流量控制阀和压力表连接后组成；岩心夹持器具有外壳、左紧固套筒、右紧固套筒、左固定套筒、右固定套筒、岩心左顶头、岩心右顶头以及橡胶筒；岩心左顶头为内部具有若干独立且互不连通的平行液流通道的圆柱体，在右端固定连接有与注水限位环等高的岩心夹紧环；岩心右顶头为中心处具有一根出液通道的实心圆柱体，阻水挡板的中央处开孔与出液通道贯穿，非均质岩心模型位于橡胶筒内的空腔中，两端通过岩心左、右顶头进行夹紧固定。

Description

一种用于实验室内模拟非均质性储层差异注水的方法以及装置

技术领域

本发明涉及一种应用于油气田开发领域中的实验室内模拟测试方法以及专用装置。

背景技术

在油田开发中，油层非均质性是影响油田开发的重要因素之一，由于储层非均质性的存在，储层各点处的渗透率并不完全相同，我国大部分油田油层的层间、层内渗流特性上存在着明显差异，在注水开发油藏中，注入水沿高孔隙度、高渗透带、大孔喉或裂缝窜流而使基质、低孔隙度、低渗透带中的油气采出程度低，甚至采不出，对于非均质性严重的储层，常规的注水开发方法驱油效果差、石油采收率低，需要针对储层具体的非均质状况进行差异性注水，均衡驱替剩余油。但是究竟怎样才能对非均质性储层进行差异注水，目前是困扰业界的难题，每确定并实施一次现场实验方案都需要投入大量的财力、物力和人力。所以如果有一种装置可以在实验室内模拟非均质性储层差异注水，并经过不断试验得到初步优选结果，将会大大减少现场试验的次数，降低现场试验的成本支出。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种用于实验室内模拟非均质性储层差异注水的方法以及装置，该种方法以及装置可以模拟对非均质性储层进行差异性注水实验，从而获得初步可行的注水方案。

本发明的技术方案是：该种用于实验室内模拟非均质性储层的装置，由平流泵、多通阀、可实现密集多点注入的岩心夹持器以及若干流量控制阀和压力表连接后组成，其中，

岩心夹持器具有外壳、左紧固套筒、右紧固套筒、左固定套筒、右固定套筒、岩心左顶头、岩心右顶头以及橡胶筒：

外壳为圆筒状，其上设有若干环压注入孔，并配有用于封闭该孔的相应丝堵；外壳的两端分别通过螺纹连接左固定套筒和右固定套筒的大径端，左固定套筒和右固定套筒的小径端则分别通过螺纹连接固定在橡胶筒的两端；由橡胶筒的外壁、所述左右固定套筒和外壳的内壁之间形成一个密闭的环形围压空间；橡胶筒与外壳具有相同的中心轴线；

左固定套筒和右固定套筒的内壁开有内螺纹，左紧固套筒和右紧固套筒上的缩径段在外壁上开有与其匹配的外螺纹，可分别实现与左固定套筒和右固定套筒之间的螺纹连接；

岩心左顶头为内部具有若干独立且互不连通的平行液流通道的圆柱体，所述平行液流通道的首端与进液管相连接并贯通，所述平行液流通道的尾端开口位于岩心左顶头的端面上，在所述尾端开口外覆盖一个由四片挡片组合而成的十字纹路出口，四片挡片的外缘连结成一个圆环压合在尾端开口的外侧端面上，在所述圆环的压合处固定有注水限位环，在岩心左顶头的右端固定连接有与注水限位环等高的岩心夹紧环；

岩心右顶头为中心处具有一根出液通道的实心圆柱体，所述出液通道的尾端与出液管相连接并贯通，岩心右顶头的左端固定连接有阻水挡板，阻水挡板的中央处开孔与出液通道贯穿；

岩心左顶头和岩心右顶头的外径与左紧固套筒和右紧固套筒上的缩径段外径相同，且均开有分别与左固定套筒和右固定套筒的内壁相匹配的外螺纹；非均质岩心模型位于橡胶筒内的空腔中，两端通过岩心左顶头和岩心右顶头进行夹紧固定；固定支架位于外壳的下方，外壳通过固定螺栓固定在所述固定支架上；平流泵、多通阀、可实现密集多点注入的岩心夹持器以及若干流量控制阀和压力表的具体连接方式为，平流泵的出口经管路连接至多通阀的入口，多通阀的若干出口分别经管路连接至岩心夹持器上的若干进液管上，在多通阀的出口至进液管的管路上均接入流量控制阀和压力表；岩心夹持器的出液管至液流回收容器的管路上接入一块压力表。

利用前述装置来实现实验室内模拟非均质性储层差异注水的方法如下：

第一步,按照待注水储层的实际地层状态模拟出具有不同渗透率和孔隙度的非均质岩心模型，使得该非均质岩心模型的形状与权利要求1中所述装置橡胶筒的内腔形状相吻合，即恰可使该非均质岩心模型被岩心左顶头和岩心右顶头夹紧固定在橡胶筒内；

第二步，将步骤一中所形成的非均质岩心模型放在恒温箱内高温80℃12小时，使其充分干燥；

第三步，对该非均质岩心模型进行饱和水的操作；

第四步，将经过饱和水后的非均质岩心模型封闭在该装置内，橡胶筒的内壁与该非均质岩心模型的外壁之间通过粘土层密封，然后进行饱和油的操作；

第五步，将权利要求1中所述的装置连接完毕，按照岩心的非均质性储层分布状态，对应性质相同的储层接通一根平行液流通道，即打开该平行液流通道所对应的进液管所连接的流量控制阀；

第六步，将所述非均质岩心模型上所对应的具有不同渗透率和孔隙度的区域分别对应接通不同的平行液流通道后，开启平流泵，泵入注入液；

第七步，调整经过环压注入孔注入环形围压空间内的围压，按比例模拟真实地质情况；

第八步，按照初步拟定的注水量选择方案，调整对应管路的流量控制阀开度，完成不同注入点的差异性注水；

第九步，利用压力表测定各注入点压力和出液口压力，若测定各注入点压力相同，则完成对流量的调整；否则，继续调整流量控制阀开度，直至测定的各注入点压力相同；

第十步，持续注水十天后，取出该非均质岩心模型，进行切片，以确定注水量对剩余油驱替的效果，从而调整步骤八中初步拟定的注水量选择方案；

第十一步，重复步骤一至步骤十，直至获得最佳剩余油驱替效果，对应该效果所选择的注水量选择方案为最佳差异性注水方案。

本发明具有如下有益效果：本发明所构建而成的装置，通过压力表与流量控制阀综合确定岩心左顶头各个进液口的流入液，形成针对岩心非均质性的岩心左顶头不同进液口流量的区别注入。通过岩心左顶头进液口的十字纹路扩大进液口的断面波及面积，通过进液口的环形钢圈圈定十字纹路最大范围，限定进液口注入液的最大断面波及范围，形成针对岩心各个非均质性区域的定点注入和差异注入。利用本发明所述的装置和方法可以在实验室内模拟对非均质性储层进行差异性注水实验，从而获得初步可行的注水方案，得到初步优选结果，将会大大减少现场试验的次数，降低现场试验的成本支出，最大限度地驱替剩余油。

附图说明：

图1是本发明实施时组装完毕后的装置连接示意图

图2是本发明所述岩心夹持器的剖视结构示意图。

图3是图2中A-A剖面的剖面示意图。

图4是本发明所述岩心左顶头的立体结构示意图。

图5是本发明所述岩心右顶头的立体结构示意图。

图6本发明实施时所应用到的流量控制阀的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1所示，该种用于实验室内模拟非均质性储层的装置，由平流泵23、多通阀24、可实现密集多点注入的岩心夹持器27以及若干流量控制阀25和压力表26连接后组成，其中，

如图2至图5所示，岩心夹持器27具有外壳5、左紧固套筒2、右紧固套筒12、左固定套筒3、右固定套筒10、岩心左顶头4、岩心右顶头9以及橡胶筒7。

外壳5为圆筒状，其上设有若干环压注入孔6，并配有用于封闭该孔的相应丝堵；外壳5的两端分别通过螺纹连接左固定套筒3和右固定套筒10的大径端，左固定套筒3和右固定套筒10的小径端则分别通过螺纹连接固定在橡胶筒7的两端；由橡胶筒7的外壁、所述左右固定套筒和外壳5的内壁之间形成一个密闭的环形围压空间13；橡胶筒7与外壳5具有相同的中心轴线；

左固定套筒3和右固定套筒10的内壁开有内螺纹，左紧固套筒2和右紧固套筒12上的缩径段在外壁上开有与其匹配的外螺纹，可分别实现与左固定套筒3和右固定套筒10之间的螺纹连接；

岩心左顶头4为内部具有若干独立且互不连通的平行液流通道的圆柱体，所述平行液流通道的首端与进液管1相连接并贯通，所述平行液流通道的尾端开口15位于岩心左顶头4的端面上，在所述尾端开口外覆盖一个由四片挡片29组合而成的十字纹路出口16，四片挡片29的外缘连结成一个圆环压合在尾端开口15的外侧端面上，在所述圆环的压合处固定有注水限位环17，在岩心左顶头4的右端固定连接有与注水限位环17等高的岩心夹紧环28。

岩心右顶头9为中心处具有一根出液通道18的实心圆柱体，所述出液通道18的尾端与出液管11相连接并贯通，岩心右顶头9的左端固定连接有阻水挡板30，阻水挡板30的中央处开孔与出液通道18贯穿；岩心左顶头4和岩心右顶头9的外径与左紧固套筒2和右紧固套筒12上的缩径段外径相同，且均开有分别与左固定套筒3和右固定套筒10的内壁相匹配的外螺纹；非均质岩心模型8位于橡胶筒7内的空腔中，两端通过岩心左顶头4和岩心右顶头9进行夹紧固定；固定支架14位于外壳5的下方，外壳5通过固定螺栓固定在所述固定支架上。

平流泵23、多通阀24、可实现密集多点注入的岩心夹持器27以及若干流量控制阀25和压力表26的具体连接方式为，平流泵23的出口经管路连接至多通阀24的入口，多通阀24的若干出口分别经管路连接至岩心夹持器27上的若干进液管1上，在多通阀24的出口至进液管1的管路上均接入流量控制阀25和压力表26；岩心夹持器27的出液管11至液流回收容器的管路上接入一块压力表。

图6本实施时所应用到的流量控制阀的结构示意图，图中标号19为手动调节阀组，标号20为流量控制阀进液口，标号21为流量控制阀出液口，标号22为自动调节阀组。这种流量控制阀为自力式流量控制阀。该种自力式流量控制阀为双阀组合，即由一个设定流量的手动调节阀组和维持流量恒定的自动平衡阀组组成。手动调节阀组的每一个开度对应一个流量，开度和流量的关系由试验台试验标定，并配有开度的显示和锁定装置。使用该种流量控制阀既可按照要求设定流量，又可保持流量的稳定。

将上述装置组装完毕后，应用该装置来实现实验室内模拟非均质性储层差异注水的方法，该方法由如下步骤组成：

第一步,按照待注水储层的实际地层状态模拟出具有不同渗透率和孔隙度的非均质岩心模型，使得该非均质岩心模型的形状与权利要求1中所述装置橡胶筒的内腔形状相吻合，即恰可使该非均质岩心模型被岩心左顶头和岩心右顶头夹紧固定在橡胶筒内；

第二步，将步骤一中所形成的非均质岩心模型放在恒温箱内高温80℃12小时，使其充分干燥；

第三步，对该非均质岩心模型进行饱和水的操作；

第四步，将经过饱和水后的非均质岩心模型封闭在该装置内，橡胶筒的内壁与该非均质岩心模型的外壁之间通过粘土层密封，然后进行饱和油的操作；

第五步，将权利要求1中所述的装置连接完毕，按照岩心的非均质性储层分布状态，对应性质相同的储层接通一根平行液流通道，即打开该平行液流通道所对应的进液管所连接的流量控制阀；

第六步，将所述非均质岩心模型上所对应的具有不同渗透率和孔隙度的区域分别对应接通不同的平行液流通道后，开启平流泵，泵入注入液；

第七步，调整经过环压注入孔注入环形围压空间内的围压，按比例模拟真实地质情况；

第八步，按照初步拟定的注水量选择方案，调整对应管路的流量控制阀开度，完成不同注入点的差异性注水；

第九步，利用压力表测定各注入点压力和出液口压力，若测定各注入点压力相同，则完成对流量的调整；否则，继续调整流量控制阀开度，直至测定的各注入点压力相同；

第十步，持续注水十天后，取出该非均质岩心模型，进行切片，以确定注水量对剩余油驱替的效果，从而调整步骤八中初步拟定的注水量选择方案；

第十一步，重复步骤一至步骤十，直至获得最佳剩余油驱替效果，对应该效果所选择的注水量选择方案为最佳差异性注水方案。

平流泵泵入注入流体，经过多通阀分成多股流体，每股流体流经流量控制阀，经由相应开通的进液口进入非均质岩心中，利用压力表测定岩心左顶头相应进液口处的压力和岩心右顶头出液口处的压力，根据压力表测得的压力计算调整后各进液口的注入流量，调整相应流量控制阀的开度，设定流量，使得各进液口的压力相同，即完成对各进液口流量的调整，最后，注入非均质岩心中的流体通过岩心右顶头中出液口汇聚流出。

Claims (1)

1.一种实现实验室内模拟非均质性储层差异注水的方法，该方法由如下步骤组成：

第一步,按照待注水储层的实际地层状态模拟出具有不同渗透率和孔隙度的非均质岩心模型，使得该非均质岩心模型的形状与用于实验室内模拟非均质性储层的装置中的橡胶筒的内腔形状相吻合，即恰可使该非均质岩心模型被岩心左顶头和岩心右顶头夹紧固定在橡胶筒内；

第二步，将步骤一中所形成的非均质岩心模型放在恒温箱内高温80℃12小时，使其充分干燥；

第三步，对该非均质岩心模型进行饱和水的操作；

第四步，将经过饱和水后的非均质岩心模型封闭在该用于实验室内模拟非均质性储层的装置内，橡胶筒的内壁与该非均质岩心模型的外壁之间通过粘土层密封，然后进行饱和油的操作；

第五步，将用于实验室内模拟非均质性储层的装置连接完毕，按照岩心的非均质性储层分布状态，对应性质相同的储层接通一根平行液流通道，即打开该平行液流通道所对应的进液管所连接的流量控制阀；

第六步，将所述非均质岩心模型上所对应的具有不同渗透率和孔隙度的区域分别对应接通不同的平行液流通道后，开启平流泵，泵入注入液；

第七步，调整经过环压注入孔注入环形围压空间内的围压，按比例模拟真实地质情况；

第八步，按照初步拟定的注水量选择方案，调整对应管路的流量控制阀开度，完成不同注入点的差异性注水；

第九步，利用压力表测定各注入点压力和出液口压力，若测定各注入点压力相同，则完成对流量的调整；否则，继续调整流量控制阀开度，直至测定的各注入点压力相同；

第十步，持续注水十天后，取出该非均质岩心模型，进行切片，以确定注水量对剩余油驱替的效果，从而调整步骤八中初步拟定的注水量选择方案；

第十一步，重复步骤一至步骤十，直至获得最佳剩余油驱替效果，对应该效果所选择的注水量选择方案为最佳差异性注水方案；

本方法中所应用的用于实验室内模拟非均质性储层的装置，按照如下结构构造：

由平流泵（23）、多通阀（24）、可实现密集多点注入的岩心夹持器（27）以及若干流量控制阀（25）和压力表（26）连接后组成，其中，

岩心夹持器（27）具有外壳（5）、左紧固套筒（2）、右紧固套筒（12）、左固定套筒（3）、右固定套筒（10）、岩心左顶头（4）、岩心右顶头（9）以及橡胶筒（7）：

外壳（5）为圆筒状，其上设有若干环压注入孔（6），并配有用于封闭该孔的相应丝堵；外壳（5）的两端分别通过螺纹连接左固定套筒（3）和右固定套筒（10）的大径端，左固定套筒（3）和右固定套筒（10）的小径端则分别通过螺纹连接固定在橡胶筒（7）的两端；由橡胶筒（7）的外壁、所述左右固定套筒和外壳（5）的内壁之间形成一个密闭的环形围压空间（13）；橡胶筒（7）与外壳（5）具有相同的中心轴线；

左固定套筒（3）和右固定套筒（10）的内壁开有内螺纹，左紧固套筒（2）和右紧固套筒（12）上的缩径段在外壁上开有与其匹配的外螺纹，可分别实现与左固定套筒（3）和右固定套筒（10）之间的螺纹连接；

岩心左顶头（4）为内部具有若干独立且互不连通的平行液流通道的圆柱体，所述平行液流通道的首端与进液管（1）相连接并贯通，所述平行液流通道的尾端开口（15）位于岩心左顶头（4）的端面上，在所述尾端开口外覆盖一个由四片挡片（29）组合而成的十字纹路出口（16），四片挡片（29）的外缘连结成一个圆环压合在尾端开口（15）的外侧端面上，在所述圆环的压合处固定有注水限位环（17），在岩心左顶头（4）的右端固定连接有与注水限位环（17）等高的岩心夹紧环（28）；

岩心右顶头（9）为中心处具有一根出液通道（18）的实心圆柱体，所述出液通道（18）的尾端与出液管（11）相连接并贯通，岩心右顶头（9）的左端固定连接有阻水挡板（30），阻水挡板（30）的中央处开孔与出液通道（18）贯穿；

岩心左顶头（4）和岩心右顶头（9）的外径与左紧固套筒（2）和右紧固套筒（12）上的缩径段外径相同，且均开有分别与左固定套筒（3）和右固定套筒（10）的内壁相匹配的外螺纹；

非均质岩心模型（8）位于橡胶筒（7）内的空腔中，两端通过岩心左顶头（4）和岩心右顶头（9）进行夹紧固定；

固定支架（14）位于外壳（5）的下方，外壳（5）通过固定螺栓固定在所述固定支架上；

平流泵（23）、多通阀（24）、可实现密集多点注入的岩心夹持器（27）以及若干流量控制阀（25）和压力表（26）的具体连接方式为，

平流泵（23）的出口经管路连接至多通阀（24）的入口，多通阀（24）的若干出口分别经管路连接至岩心夹持器（27）上的若干进液管（1）上，在多通阀（24）的出口至进液管（1）的管路上均接入流量控制阀（25）和压力表（26）；岩心夹持器（27）的出液管（11）至液流回收容器的管路上接入一块压力表。