CN104712295B - 一种可视化水平井油藏填砂物理模型及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油藏工程技术领域，提供一种可视化水平井油藏填砂物理模型及系统。该模型包括第一夹板、第二夹板和透明板；第一夹板的内部设有第一流体注入通道和第二流体注入通道，一侧开设有卡槽，在卡槽的一端设有多个通向第一流体注入通道和第二流体注入通道的第二流体注入孔和第一流体注入孔，多个第二流体注入孔和第一流体注入孔沿卡槽的宽度方向交错排列，在位于卡槽的长度方向的另一端设有排放口；透明板的一侧卡设在卡槽中，与卡槽相对的一侧设有腔槽，腔槽罩设在排放口以及多个第二流体注入孔和第一流体注入孔的上方；第二夹板压设在透明板的另一侧，第二夹板上开设有视窗。本发明能够更加真实地再现实际油藏或油井中流体的流动特征。

Description

一种可视化水平井油藏填砂物理模型及系统

技术领域

本发明涉及油藏工程技术领域，特别提供一种可视化水平井油藏填砂物理模型及系统。

背景技术

原始状态下，底水块状油、气藏的油水或气水按重力关系分布，驱替实验是在一定温度压力下，用油或水以一定的流量，利用渗透作用，置换水或油的实验。来测量岩石的孔隙度、测试采油性能的实验。

利用水平井物理模型进行底水油藏开采物理模拟实验，较之理论方法能够更加真实地再现实际油藏或油井中流体的流动特征。底水油藏的开采过程中，水平井往往很快见水甚至严重水淹。现有的水平井理论研究主要集中在如何布井、影响水平井产能的因素、水脊位置与形状等方面。关于对底水油藏水平井出水规律的影响国内主要以数值模拟研究较多，所参考的物理模型都较为简单。

例如，现有技术中进行底水油藏开采物理模拟实验，普遍采用一种填砂管，该填砂管包括护罩和设置于护罩两端的堵头，护罩本体上设置有视窗孔，视窗孔内设置有玻璃。驱替过程中可以通过视窗孔清楚地观察到驱替液及被驱替液在填砂管中的流动形态，通过填砂管的视窗孔在显微镜的观察下可以观察到泡沫流体在岩心中的流动规律以及泡沫形态，观察泡沫流体在岩心孔隙中的分布规律，可观察到剩余油的分布情况。在实验过程中将玻璃填砂管充实完全以后，连接好管线便可进行驱替实验。驱替过程中可以通过视窗孔清楚地观察到驱替液及被驱替液在填砂管中的流动形态，通过填砂管的视窗孔在显微镜的观察下可以观察到泡沫流体在岩心中的流动规律以及泡沫形态，观察泡沫流体在岩心孔隙中的分布规律，可观察到剩余油的分布情况。

但现有技术中以管为原型，流体流入通道单一，不能很好的模拟实际要求进行实验。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种能够更加真实地再现实际油藏或油井中流体的流动特征的一种可视化水平井油藏填砂物理模型及系统。

(二)技术方案

本发明提供了一种可视化水平井油藏填砂物理模型，包括第一夹板、第二夹板以及透明板；

所述第一夹板的内部设有第一流体注入通道和第二流体注入通道，一侧开设有卡槽，在位于所述卡槽的长度方向的一端设有多个通向所述第一流体注入通道的第二流体注入孔和多个通向所述第二流体注入通道的第一流体注入孔，多个所述第二流体注入孔和第一流体注入孔沿所述卡槽的宽度方向交错排列，在位于所述卡槽的长度方向的另一端设有排放口，所述排放口用于与收集装置连接；

所述透明板的一侧卡设在所述卡槽中，所述透明板与所述卡槽相对的一侧设有用于容纳实验用沙土的腔槽，所述腔槽罩设在所述排放口以及多个所述第二流体注入孔和第一流体注入孔的上方；

所述第二夹板与所述第一夹板连接，并压设在所述透明板的另一侧，使所述透明板与所述卡槽的底面形成密封，所述第二夹板上开设有视窗，所述视窗用于使所述透明板的部分露出。

优选的，所述排放口为沿所述油藏空间的宽度方向开设的槽状。

优选的，所述第二流体注入孔与所述第一流体注入孔的数量相同。

优选的，所述透明板与所述卡槽的底面之间设有密封垫。

优选的，还包括固定基体，所述第一夹板或第二夹板铰接于所述固定基体。

优选的，所述卡槽为长方体状。

优选的，所述透明板为有机玻璃板。

优选的，所述第一夹板和第二夹板螺栓连接。

优选的，多种所述透明板设有不同大小的所述卡槽。

一种包括上述任一项所述的一种可视化水平井油藏填砂物理模型的一种可视化水平井油藏填砂物理系统，包括：

供水容器，所述供水容器较所述可视化水平井油藏填砂物理模型的位置高，所述供水容器通过输水管路与所述第一流体注入通道连接，所述输水管路上设有第一阀门；

供油容器，所述供油容器通过输油管路与所述第二流体注入通道连接，所述输油管路上设有第二阀门；

第一排放管，所述第一排放管的一端与所述排放口连接，所述第一排放管上设有第三阀门；

真空泵，所述真空泵通过抽真空管连接在所述第一排放管上，所述抽真空管的连接位置位于所述排放口与所述第三阀门之间，所述抽真空管上设有第四阀门；

油水分离器，所述油水分离器竖直设置，顶部设有通气口和气阀，所述气阀用于控制所述通气口的敞口大小，所述第一排放管的另一端插设在所述油水分离器的内部；

第二排放管，所述第二排放管的一端插设在所述油水分离器的内部，所述第二排放管的插入端较所述第一排放管的插入端低，所述第二排放管上设有第五阀门；

称量器，所述称量器与所述第二排放管的另一端连接，所述称量器较所述油水分离器低；以及

称重装置，所述称重装置用于称量所述称量器的重量。

(三)有益效果

本发明提供的一种可视化水平井油藏填砂物理模型，包括第一夹板、第二夹板以及透明板；第一夹板的内部设有第一流体注入通道和第二流体注入通道，一侧开设有卡槽，在位于卡槽的长度方向的一端设有多个通向第一流体注入通道的第二流体注入孔和多个通向第二流体注入通道的第一流体注入孔，多个第二流体注入孔和第一流体注入孔沿卡槽的宽度方向交错排列，可以保证油水两相在进入油藏空间时可以被单独控制、互不干扰、在油藏中均匀分布；在位于卡槽的长度方向的另一端设有排放口，排放口用于与收集装置连接；透明板的一侧卡设在卡槽中，透明板与卡槽相对的一侧设有用于容纳实验用沙土的腔槽，腔槽罩设在排放口以及多个第二流体注入孔和第一流体注入孔的上方；第二夹板与第一夹板连接，并压设在透明板的另一侧，使透明板与卡槽的底面形成密封，第二夹板上开设有视窗，视窗用于使透明板的部分露出，油藏实验水驱油可视化，驱替过程中可以通过有机玻璃能清楚地观察到驱替液及被驱替液在填砂模型中的流动形态，从而更直观的在实验条件下观察到油气在地下的运移情况，为油气田进一步增产开采提供依据。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种可视化水平井油藏填砂物理模型的第二夹板的示意图；

图2是本发明实施例的第二流体注入孔、第一流体注入孔、第一流体注入通道及第二流体注入通道的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种油藏开采实验系统的示意图。

附图标记：

1、供水容器；2、输水管路；3、一种可视化水平井油藏填砂物理模型；4、第一阀门；5、真空泵；6、抽真空管；7、第四阀门；8、第三阀门；9、第一排放管；10、第二阀门；11、输油管路；12、供油容器；13、气阀；14、油水分离器；15、第五阀门；16、第二排放管；17、称量器；18、称重装置；31、第二夹板；32、卡槽；33、第一流体注入孔；34、第二流体注入孔；35、排放口；36、螺栓孔；37、第一流体注入通道；38、第二流体注入通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，术语″上″、″下″、″顶部″、″底部″、″纵向″等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中需要说明的是，除非另有明确的规定和限定术语″连接″应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例一提供了一种可视化水平井油藏填砂物理模型，包括钢制的第一夹板和第二夹板31，以及由有机玻璃制成的透明板，第一夹板、第二夹板31以及透明板均为长方体状；第一夹板的内部设有第一流体注入通道37和第二流体注入通道38，分别用于注入实验用水和实验用油，或是其他性状的流体，如气体等；第一夹板的一侧开设有卡槽32，卡槽32优选为矩形；透明板的一侧卡设在卡槽32中，透明板与卡槽32相对的一侧设有用于容纳实验用沙土的腔槽，实验用沙土优选为石英砂，石英砂具有一定的透光性，便于观测；第一夹板和第二夹板31上的周边对应设有多个螺栓孔36，第二夹板31与第一夹板通过螺栓紧固连接，使第二夹板31压设在透明板的另一侧，进而使透明板与卡槽32的底面形成密封，透明板与卡槽32的底面之间优选设有密封垫，这样密封效果更好。

腔槽与卡槽32底面通过密封即形成油藏空间，第二夹板31上开设有矩形的视窗，视窗用于使透明板的部分露出，至少应将由此空间露出；再结合图2所示，在位于卡槽32的长度方向的一端设有多个通向第一流体注入通道37的第二流体注入孔34和多个通向第二流体注入通道38的第一流体注入孔33，在位于卡槽32的长度方向的另一端设有排放口35，所述排放口35与多个所述第二流体注入孔34和第一流体注入孔33设置在所述腔槽的下方，排放口35用于与收集装置连接；多个第二流体注入孔34和第一流体注入孔33沿卡槽32的宽度方向交错排列，即多个第二流体注入孔34与多个第一流体注入孔33排列成一排，一排中，若第一个为第二流体注入孔34，则第二个为第一流体注入孔33，第三个为第二流体注入孔34......，以此类推，第二流体注入孔34的数量优选为与第一流体注入孔33的数量相同，这样的排布可以保证两种流体在进入油藏空间时可以被单独控制、互不干扰、在油藏中均匀分布。

通过第二流体注入通道38向所述油藏空间内注入预定量的第二流体后，再通过第一流体注入通道37注入第一流体，由此进行驱替实验，油藏空间内的第二流体逐渐被第一流体所驱替而由排放口35排出，排放口35优选为沿油藏空间的宽度方向开设的槽状，这样可以更均匀的使油藏空间整个宽度方向上的流体通过。本装置可以在不同粘度、不同驱替压差、不同井型注水、不同注水位置、不同油柱高度条件下进行水驱油实验的底水油藏水平井物理模拟模型。油藏实验水驱油可视化，驱替过程中可以通过有机玻璃能清楚地观察到驱替液及被驱替液在填砂模型中的流动形态，从而更直观的在实验条件下观察到油气在地下的运移情况，为油气田进一步增产开采提供依据。

上述透明板优选为可更换的多种，多种透明板具有不同大小的卡槽32，例如可通过改变透明板的厚度来改变油藏空间的厚度，以研究不同体积大小的油藏空间对出油状况的影响。

优选的，本装置还包括固定基体，固定基体可以是实验床或相对于底面固定的支架，第一夹板铰接于固定基体，使本实验装置的长度方向可以旋转，当旋转至竖直状态时，可进行底水油藏的驱替实验；当旋转至水平状态时，可进进行边水油藏的躯体实验。

如图3所示，本实施例还提供了一种包括如上所述的油藏采集实验装置3的油藏开采实验系统，以底水油藏的驱替实验为例，该系统中的油藏采集实验装置3竖直设置，第二流体注入孔34和第一流体注入孔33位于底端，排放口35位于顶端，该系统包括：

供水容器1，供水容器1较油藏采集实验装置3的位置高，供水容器1通过输水管路2与第一流体注入通道37连接输水管路2上设有第一阀门4；

供油容器12，供油容器12通过输油管路11与第二流体注入通道38连接，输油管路11上设有第二阀门10；

第一排放管9，第一排放管9的一端与排放口35连接，第一排放管9上设有第三阀门8；

真空泵5，真空泵5通过抽真空管6连接在第一排放管9上，抽真空管6的连接位置位于排放口35与第三阀门8之间，抽真空管6上设有第四阀门7；

油水分离器14，油水分离器14竖直设置，顶部设有通气口和气阀13，气阀13用于控制通气口的敞口大小，第一排放管9的另一端插设在油水分离器14的内部；

第二排放管16，第二排放管16的一端插设在油水分离器14的内部，第二排放管16的插入端较第一排放管9的插入端低；

称量器17，称量器17与第二排放管16的另一端连接，称量器17较油水分离器14低，第二排放管上设有第五阀门15；以及

称重装置18，称重装置18用于称量称量器17的重量。称重装置18优选为天平，设置预定重量的砝码，当出水用容器达到预定重量后即可停止实验。

操作过程：

S1、关闭第一阀门4和第四阀门8，打开第二阀门10和第三阀门8，启动真空泵5，在油藏采集实验装置3的顶端形成负压，将供油容器12中的油吸入到油藏采集实验装置3中；

S2、关闭第二阀门10、第三阀门8以及真空泵5，打开第一阀门4和第四阀门8，调节油水分离器14的气阀13，由于供水容器1中的水的高度高于油藏采集实验装置3和油水分离器14，因此供水容器1中的水在压力的作用下逐渐进入到油藏采集实验装置3中，油藏采集实验装置3中的油逐渐被压入到油水分离器14中，在此程中，通过视窗观测油藏空间内的驱替过程，通过调整注水容器的高度调整驱替压差；

S3、待油水分离器14中开始有水注入，且水位达到一定的高度时，关闭油水分离器14的气阀13，打开第五阀门15，油和水在油水分离器14中形成上下分层，底层的水通过第二排放管16排放到称量器17中，待油藏采集实验装置3中不再出油，关闭所有阀门，通过称重装置18称取称量器17中的水的重量。

S4、称重装置18中的水倒回供水容器1中循环利用，打开油水分离器14的气阀13，将油水分离器14中的油排入到称量器17中，通过称重装置18称取油的质量，通过观测以及称量数据，研究不同粘度、不同驱替压差、不同井型注水、不同油柱高度条件对产油比例和产油时间的影响。

利用本油藏开采实验系统的油藏实验水驱油可视化，驱替过程中可以通过有机玻璃能清楚地观察到驱替液及被驱替液在填砂模型中的流动形态，从而更直观的在实验条件下观察到油气在地下的运移情况，为油气田进一步增产开采提供依据。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可视化水平井油藏填砂物理模型，其特征在于，包括第一夹板、第二夹板(31)以及透明板；

所述第一夹板的内部设有第一流体注入通道(37)和第二流体注入通道(38)，一侧开设有卡槽(32)，在所述卡槽(32)的长度方向的一端设有多个通向所述第一流体注入通道(37)的第二流体注入孔(34)和多个通向所述第二流体注入通道(38)的第一流体注入孔(33)，多个所述第二流体注入孔(34)和第一流体注入孔(33)沿所述卡槽(32)的宽度方向交错排列，在位于所述卡槽(32)的长度方向的另一端设有排放口(35)，所述排放口(35)用于与收集装置连接；

所述透明板的一侧卡设在所述卡槽(32)中，所述透明板与所述卡槽(32)相对的一侧设有用于容纳实验用沙土的腔槽，所述腔槽罩设在所述排放口(35)以及多个所述第二流体注入孔(34)和第一流体注入孔(33)的上方；

所述第二夹板(31)与所述第一夹板连接，并压设在所述透明板的另一侧，使所述透明板与所述卡槽(32)的底面形成密封，所述第二夹板(31)上开设有视窗，所述视窗用于使所述透明板的部分露出；

所述腔槽与所述卡槽(32)底面通过密封即形成油藏空间，所述排放口(35)为沿所述油藏空间的宽度方向开设的槽状；

所述第二流体注入孔(34)与所述第一流体注入孔(33)的数量相同。

2.根据权利要求1所述的一种可视化水平井油藏填砂物理模型，其特征在于，所述透明板与所述卡槽(32)的底面之间设有密封垫。

3.根据权利要求1所述的一种可视化水平井油藏填砂物理模型，其特征在于，还包括固定基体，所述第一夹板或第二夹板(31)铰接于所述固定基体。

4.根据权利要求1所述的一种可视化水平井油藏填砂物理模型，其特征在于，所述卡槽(32)为长方体状。

5.根据权利要求1所述的一种可视化水平井油藏填砂物理模型，其特征在于，所述透明板为有机玻璃板。

6.根据权利要求1所述的一种可视化水平井油藏填砂物理模型，其特征在于，所述第一夹板和第二夹板(31)螺栓连接。

7.根据权利要求1所述的一种可视化水平井油藏填砂物理模型，其特征在于，多种所述透明板设有不同大小的所述卡槽(32)。

8.一种包括权利要求1-7任一项所述的一种可视化水平井油藏填砂物理模型的一种可视化水平井油藏填砂物理系统，其特征在于，包括：

供水容器(1)，所述供水容器(1)较所述一种可视化水平井油藏填砂物理模型的位置高，所述供水容器(1)通过输水管路(2)与所述第一流体注入通道(37)连接，所述输水管路(2)上设有第一阀门(4)；

供油容器(12)，所述供油容器(12)通过输油管路(11)与所述第二流体注入通道(38)连接，所述输油管路(11)上设有第二阀门(10)；

第一排放管(9)，所述第一排放管(9)的一端与所述排放口(35)连接，所述第一排放管(9)上设有第三阀门(8)；

真空泵(5)，所述真空泵(5)通过抽真空管(6)连接在所述第一排放管(9)上，所述抽真空管(6)的连接位置位于所述排放口(35)与所述第三阀门(8)之间，所述抽真空管(6)上设有第四阀门(7)；

油水分离器(14)，所述油水分离器(14)竖直设置，顶部设有通气口和气阀(13)，所述气阀(13)用于控制所述通气口的敞口大小，所述第一排放管(9)的另一端插设在所述油水分离器(14)的内部；

第二排放管(16)，所述第二排放管(16)的一端插设在所述油水分离器(14)的内部，所述第二排放管(16)的插入端较所述第一排放管(9)的插入端低，所述第二排放管(16)上设有第五阀门(15)；

称量器(17)，所述称量器(17)与所述第二排放管(16)的另一端连接，所述称量器(17)较所述油水分离器(14)低；以及

称重装置(18)，所述称重装置(18)用于称量所述称量器(17)的重量。