CN104405356B - 薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置，该实验装置包括有一模型本体，模型本体包括高温高压反应釜、贯通穿设于高温高压反应釜两端的水平注汽井和水平生产井；该高温高压反应釜内设置多个温度传感器；注汽井和生产井的两端分别设有压力传感器和相应阀门，压力传感器连接于压力数据采集箱，多个温度传感器连接于温度数据采集箱；注汽井跟端阀门连接于注入系统，生产井跟端阀门连接于产出系统。该实验装置能够模拟水平井排状井网下蒸汽驱二维蒸汽腔的发育过程，模拟井底压力变化过程以及产量动态过程，且模拟结果能够很好的反映实际生产过程。
Description
技术领域
本发明是关于石油开发领域中的一种实验设备，尤其涉及一种薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置。
背景技术
随着石油的快速开采，世界常规油气资源规模快速缩减，非常规油气资源的开发越来越重要，稠油作为非常规油气资源越来越受到重视，世界重油及沥青砂资源储量非常丰富，2013年全球可采储量约4000×108吨，而常规原油可采储量为1500×108吨，高效开发稠油油藏的重要性不言而喻。薄层稠油油藏的开发更是一项挑战，薄层稠油一般为3～5m，运用直井开发薄层稠油油藏面临的问题是单井产量低，经济效益差，而水平井与油藏接触面积大，单井产量高，经济效益好，是开发薄层稠油油藏的首选。由于油层内部地质条件复杂，注蒸汽开发稠油油藏时蒸汽腔发展规律难以掌握，因此有必要在实验室条件下研究薄层稠油油藏水平井蒸汽驱的开发规律，以指导现场开发。
稠油油藏热采线性物理模拟系统(申请号为201210115928.5)，通过恒速泵将蒸汽定流量注入到单管模型中实现驱替过程，而实际薄层稠油油藏纵向上厚度薄，平面上面积大，一维模型不能模拟蒸汽腔平面发育过程，因此，该技术不能代表薄层稠油油藏的开发过程。
稠油水平井蒸汽驱三维物理模拟系统(申请号为201110299179.1)的温度传感器在试验油层内分为上、中、下三层布置，能够测量纵向上的温度分布，模型纵向上厚度大，平面上面积相对较小，只适合于模拟厚层到巨厚层稠油油藏开发过程，而薄层稠油油层在纵向上可以相对较薄，平面上面积相对大，因此,三维模型也不能很好的模拟薄层稠油油藏注蒸汽开发过程。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置，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薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置，能够模拟水平井排状井网下蒸汽驱二维蒸汽腔的发育过程，模拟井底压力变化过程以及产量动态过程，且模拟结果能够很好的反映实际生产过程。
本发明的目的是这样实现的，一种薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置，该实验装置包括有一模型本体，所述模型本体包括高温高压反应釜、贯通穿设于高温高压反应釜两端的水平注汽井和水平生产井，该高温高压反应釜内部设置有模拟地层的石英砂；该高温高压反应釜内间隔、均匀设置多个温度传感器；所述注汽井和生产井的两端分别设有压力传感器，注汽井和生产井的两端对应所述压力传感器外侧分别设有注汽井跟端阀门、注汽井趾端阀门、生产井跟端阀门和生产井趾端阀门；所述压力传感器连接于压力数据采集箱，所述多个温度传感器连接于温度数据采集箱；所述注汽井跟端阀门连接于注入系统，生产井跟端阀门连接于产出系统。
在本发明的一较佳实施方式中，所述产出系统包括有一量筒；所述注入系统包括有由第一高压中间容器、第二高压中间容器和蒸汽发生器并联构成的注入装置，该注入装置的输出端连接于注汽井跟端阀门，该注入装置的输入端连接于一恒速/恒压泵出口，该恒速/恒压泵入口分别连接储水容器和气瓶；所述第一高压中间容器、第二高压中间容器和蒸汽发生器的两端分别设置进口阀门和出口阀门；第一高压中间容器内预装有底层水，第二高压中间容器内预装有稠油；所述模型本体和注入装置设置在一恒温箱内。
在本发明的一较佳实施方式中，所述高温高压反应釜呈长方体形状，由釜体和釜盖密封连接构成；所述高温高压反应釜内壁面粘贴有隔热硅胶层。
在本发明的一较佳实施方式中，所述水平注汽井和水平生产井平行间隔设置，且沿着反应釜的长度方向贯通穿设于高温高压反应釜的两端侧壁；所述水平注汽井和水平生产井位于反应釜内部的平行段管壁上设有多个割缝，所述割缝沿着水平段的长度均匀设置。
在本发明的一较佳实施方式中，所述多个温度传感器由釜体的底部向上密封插设于反应釜内的石英砂中，温度传感器的插设高度为反应釜高度的一半。
在本发明的一较佳实施方式中，所述温度传感器为48个，沿着反应釜宽度方向均匀分为四排设置。
在本发明的一较佳实施方式中，所述压力数据采集箱和温度数据采集箱与一计算机连接。
在本发明的一较佳实施方式中，所述生产井跟端阀门与生产井趾端阀门之间设有一连接管路。
由上所述，本发明的薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置，高压中间容器、蒸汽发生器位于恒温箱内并与恒速/恒压泵、模型本体中的注汽水平井连接；模型本体中的生产水平井与量筒连接，两口水平井均连接有压力传感器，模型本体中均匀分布多个温度传感器；温度、压力传感器分别和温度、压力数据采集箱连接，温度、压力数据采集箱与计算机连接；由量筒计量产出液；该装置能够模拟水平井排状井网蒸汽驱二维蒸汽腔的发育、井底压力变化以及产量动态过程，模拟结果和现场生产过程具有很高的相似性。
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：为本发明薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置的结构示意图。
图2：为本发明中模型本体的结构示意图。
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，本发明提出一种薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置100，该实验装置100包括有一模型本体1，所述模型本体1包括高温高压反应釜11、贯通穿设于高温高压反应釜11两端的水平注汽井12和水平生产井13，该高温高压反应釜11内部设置有模拟地层的石英砂(图中未示出)；该高温高压反应釜11内间隔、均匀设置多个温度传感器14；所述注汽井12两端分别设有第一压力传感器21和第二压力传感器22，所述生产井13的两端分别设有第三压力传感器23和第四压力传感器24；注汽井12两端对应所述第一压力传感器21和第二压力传感器22外侧分别设有注汽井跟端阀门31、注汽井趾端阀门32，生产井13两端对应所述第四压力传感器24和第三压力传感器23外侧分别设有生产井跟端阀门33、生产井趾端阀门34；所述各压力传感器连接于一压力数据采集箱91，所述多个温度传感器14连接于一温度数据采集箱92，所述压力数据采集箱91和温度数据采集箱92与一计算机9连接；所述注汽井跟端阀门31连接于注入系统4，生产井跟端阀门33连接于产出系统5；所述产出系统5包括有一量筒51；所述注入系统4包括有由第一高压中间容器41、第二高压中间容器42和蒸汽发生器43并联构成的注入装置，该注入装置的输出端连接于注汽井跟端阀门31，该注入装置的输入端连接于一恒速/恒压泵44出口，该恒速/恒压泵44入口分别连接储水容器45和气瓶46；第一高压中间容器41内预装有底层水，第二高压中间容器42内预装有稠油；所述第一高压中间容器41两端分别设置第一进口阀门411和第一出口阀门412，第二高压中间容器42两端分别设置第二进口阀门421和第二出口阀门422，蒸汽发生器43的两端分别设置第三进口阀门431和第三出口阀门432；所述模型本体1和注入装置设置在一恒温箱6内。
利用本发明的实验装置100进行薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验包括饱和地层水、饱和稠油、蒸汽驱替过程；恒温箱6可使模型本体和高压中间容器内原油、地层水的温度恒定在地层温度；恒速/恒压泵44通过高压中间容器、蒸汽发生器向模型本体1中注入定流量或定压的最高300℃的蒸汽、地层温度下的地层水、稠油；温度和压力传感器采集模型本体中的温度数据和水平井的压力数据并传送到温度和压力数据采集箱，最终传送到计算机；通过量筒计量产出液；
具体的实验步骤如下(在本实施例中，实验运行温度为80℃，蒸汽注入流量为水当量2ml/min。)：
一、饱和地层水过程：
1.开启恒温箱6，关闭所有阀门，将恒温箱温度设定到80℃；
2.开启温度数据采集箱92、压力数据采集箱91、计算机9，运行温度数据处理软件、压力处理软件，获取模型内温度、压力数据；
3.打开第一进口阀门411、第一出口阀门412、注汽井跟端阀门31和生产井跟端阀门33，安装上量筒51，开启恒速/恒压泵44，设定为恒速工作模式，流量为5ml/min，使预装有地层水的第一高压中间容器41中的地层水以定流量5ml/min注入到模型本体1中，恒温箱6中的温度恒定在80℃，温度数据采集箱92、压力数据采集箱91、计算机9保持开启记录状态，直到饱和地层水过程结束；
4.关闭恒速/恒压泵44，关闭恒温箱6，关闭第一进口阀门411、第一出口阀门412、注汽井跟端阀门31和生产井跟端阀门33，关闭温度数据采集箱、压力数据采集箱、计算机，整理量筒51产液数据，计算饱和水体积、模型孔隙度。
二、饱和稠油过程：
1.开启恒温箱6，关闭所有阀门，将恒温箱温度设定到80℃；
2.开启温度数据采集箱92、压力数据采集箱91、计算机9，运行温度数据处理软件、压力处理软件，获取模型内温度、压力数据；
3.打开第二进口阀门421、第二出口阀门422、注汽井跟端阀门31和生产井跟端阀门33，安装上量筒51，开启恒速/恒压泵44，设定为恒速工作模式，流量为1ml/min，使预装有稠油的第二高压中间容器42中的稠油以定流量1ml/min注入到模型本体1中，恒温箱6中的温度恒定在80℃，温度数据采集箱92、压力数据采集箱91、计算机9保持开启记录状态，直到饱和稠油过程结束；
4.关闭恒速/恒压泵44，关闭恒温箱6，关闭第二进口阀门421、第二出口阀门422、注汽井跟端阀门31和生产井跟端阀门33，关闭温度数据采集箱、压力数据采集箱、计算机，整理量筒51产液数据，计算饱和油体积、含油饱和度。
三、蒸汽驱替过程：
1.开启恒温箱6，关闭所有阀门，将恒温箱温度设定到80℃；
2.开启温度数据采集箱92、压力数据采集箱91、计算机9，运行温度数据处理软件、压力处理软件，获取模型内温度、压力数据；
3.开启蒸汽发生器43，将加热温度设定在200℃；
4.打开第三进口阀门431、第三出口阀门432、注汽井跟端阀门31和生产井跟端阀门33，安装上量筒51，开启恒速/恒压泵44，设定为恒速工作模式，流量为2ml/min，使蒸馏水进入蒸汽发生器43产生200℃的蒸汽，并以当量水流量2ml/min注入到模型本体1中，恒温箱6中的温度恒定在80℃，温度数据采集箱92、压力数据采集箱91、计算机9保持开启记录状态，直到蒸汽驱替过程结束；
5.关闭恒速/恒压泵44，关闭恒温箱6，闭蒸汽发生器43，关闭第三进口阀门431、第三出口阀门432、注汽井跟端阀门31和生产井跟端阀门33，关闭温度数据采集箱、压力数据采集箱、计算机，整理量筒51产液数据，计算产油量、产水量。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1.通过恒速/恒压泵，以定流量/定压向模型本体中注入地层水、稠油、高温蒸汽，能够很好的模拟油层原始状态和现场注入过程；
2.双水平井排状井网可进行同侧注采、异侧注采，不同蒸汽温度、不同蒸汽注入速度、不同蒸汽注入压力下的蒸汽驱替实验，同时也可进行蒸汽吞吐实验、多元热流体吞吐实验；
3.压力传感器采集到压力数据后，实时地在计算机上绘制注汽水平井、生产水平井跟端和趾端的压力曲线；温度传感器采集到温度数据后，实时地在计算机上通过软件插值绘制出模型本体内的二维温度场图；
4.通过量筒计量产出液，结合生产时间，可计算累计产油量、累计产水量、采出程度、产油速度、产液速度、含水率等动态生产过程；
5.整个实验装置结构紧凑，自动记录温度和压力数据，操作简便，实验结果与现场生产过程具有很高的相似性。
进一步，在本实施方式中，所述高温高压反应釜11呈长方体形状，高温高压反应釜11由金属材料制成的釜体和釜盖(图中未示出)密封连接构成，釜盖边沿和釜体边沿相对应部分钻有连接用的孔，釜盖与釜体之间以螺栓连接，并以耐高温高压石墨垫片确保其密封性；所述高温高压反应釜内壁面粘贴有隔热硅胶层(图中未示出)，以减少模型本体内部对外界的散热。
如图2所示，在本实施方式中，所述水平注汽井12和水平生产井13平行间隔设置，且沿着反应釜11的长度方向贯通穿设于高温高压反应釜的两端侧壁；所述水平注汽井12和水平生产井13位于反应釜11内部的平行段管壁上设有多个割缝，所述割缝沿着水平段的长度均匀设置。
所述多个温度传感器14是由釜体的底部垂直向上密封插设于反应釜11内的石英砂中，温度传感器14的插设高度为反应釜高度的一半。在本实施方式中，如图2所示，所述温度传感器为48个，沿着反应釜11宽度方向均匀分为四排设置，每排设置12个温度传感器；各排温度传感器之间的距离相等；靠近釜体内侧面的一排温度传感器与釜体内侧面之间的距离为相邻两排温度传感器之间距离的一半。
在本实施方式中，所述生产井跟端阀门33与生产井趾端阀门34之间设有一连接管路7；由此，可以通过关闭阀门33或阀门34变更生产井趾端和跟端的位置，以方便进行相应的实验。
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 (7)
1.一种薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置，其特征在于：该实验装置包括有一模型本体，所述模型本体包括高温高压反应釜、贯通穿设于高温高压反应釜两端的水平注汽井和水平生产井，该高温高压反应釜内部设置有模拟地层的石英砂；该高温高压反应釜内间隔、均匀设置多个温度传感器；所述注汽井和生产井的两端分别设有压力传感器，注汽井和生产井的两端对应所述压力传感器外侧分别设有注汽井跟端阀门、注汽井趾端阀门、生产井跟端阀门和生产井趾端阀门；所述压力传感器连接于压力数据采集箱，所述多个温度传感器连接于温度数据采集箱；所述注汽井跟端阀门连接于注入系统，生产井跟端阀门连接于产出系统；
所述产出系统包括有一量筒；所述注入系统包括有由第一高压中间容器、第二高压中间容器和蒸汽发生器并联构成的注入装置，该注入装置的输出端连接于注汽井跟端阀门，该注入装置的输入端连接于一恒速/恒压泵出口，该恒速/恒压泵入口分别连接储水容器和气瓶；所述第一高压中间容器、第二高压中间容器和蒸汽发生器的两端分别设置进口阀门和出口阀门；第一高压中间容器内预装有底层水，第二高压中间容器内预装有稠油；所述模型本体和注入装置设置在一恒温箱内。
2.如权利要求1所述的薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置，其特征在于：所述高温高压反应釜呈长方体形状，由釜体和釜盖密封连接构成；所述高温高压反应釜内壁面粘贴有隔热硅胶层。
3.如权利要求2所述的薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置，其特征在于：所述水平注汽井和水平生产井平行间隔设置，且沿着反应釜的长度方向贯通穿设于高温高压反应釜的两端侧壁；所述水平注汽井和水平生产井位于反应釜内部的平行段管壁上设有多个割缝，所述割缝沿着水平段的长度均匀设置。
4.如权利要求3所述的薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置，其特征在于：所述多个温度传感器由釜体的底部向上密封插设于反应釜内的石英砂中，温度传感器的插设高度为反应釜高度的一半。
5.如权利要求4所述的薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置，其特征在于：所述温度传感器为48个，沿着反应釜宽度方向均匀分为四排设置。
6.如权利要求1所述的薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置，其特征在于：所述压力数据采集箱和温度数据采集箱与一计算机连接。
7.如权利要求1所述的薄层稠油油藏水平井蒸汽驱二维物理模拟实验装置，其特征在于：所述生产井跟端阀门与生产井趾端阀门之间设有一连接管路。
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