CN104727788A - 一种缝洞型油藏三维单井注气替油模拟实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种缝洞型油藏三维单井注气替油模拟实验装置，其包括一注气系统，一连通注气系统的缝洞模拟系统，一用于采集、传输和处理缝洞模拟系统的图像、数据信息的图像采集与信息处理系统；其中，缝洞模拟系统包括若干溶洞模型，若干用于串联相邻两溶洞模型的裂缝模型，以及若干分别连通注气系统以及每一溶洞模型和裂缝模型的井筒模型；图像采集与信息处理系统包括若干内置于每一溶洞模型的粒子成像测试模块，以及设置在缝洞模拟系统外围的图像采集模块。本发明能够实时、准确且直观的监测溶洞、裂缝和井筒中油、气、水三相在重力分异过程中运移的速度、压力和时间，可广泛用于油气田的研究、开发和开采。
Description
技术领域
[0001] 本发明涉及油气田开发模拟领域，特别涉及一种缝洞型油藏三维单井注气替油模拟实验装置。
背景技术
[0002] 缝洞型碳酸盐岩油藏储层内含孔、洞、缝等多重介质，且结构复杂，此类油藏储层具有极强的非均质性，油气水分布于其间，流体流动特征复杂。
[0003] 在油藏开发中，为获得较高且稳定的采收率而进行注水采油，且对一些单井定容单元也进行了“注水替油”开发，并取得了较好的效果。但是，由于经过多轮次的注水替油后，次生油水界面不断被抬升，因此，导致位于井位以上部分的原油难以采出，形成了富集在局部构造上的“阁楼油”。注气采油指的是向油井地层注入氮气，由于氮气密度小于水和油，进入油藏储层后会因重力分异作用形成次生气顶，同时由于氮气的注入，补充了地层能量，最终将井底附近的原油抬升至地面，以达到提高油气采收率的目的。
[0004] 要获得最优的注气效果，弄清注气替油的开发过程和闷井后各相流体分异的规律至关重要。然而，实际油藏位于地表几千米以下，无法进行直观的研宄。故而，室内物理模拟对注气替油的开发过程和闷井后各相流体分异的规律是通常采用的方法。而现有的注气替油的物理模型还仅仅停留在长岩心上，这只是油藏局部形态特征的表现，不能满足实际油藏大尺度、全三维的要求。
[0005] 至今，并没有专门针对注气替油开发过程和焖井后各相流体分异规律的完备的物理实验模型，现有装置并不能对相界面进行实时的追踪，不能对停注焖井过程进行模拟研宄，不能准确的测量各个相间界面。
发明内容
[0006] 针对上述技术问题，本发明提供一种结构简单的缝洞型油藏三维单井注气替油模拟实验装置，以实时、准确且直观的监测溶洞、裂缝和井筒中油、气、水三相在重力分异过程中运移的速度、压力和时间。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种缝洞型油藏三维单井注气替油模拟实验装置，其特征在于:其包括一注气系统，一连通所述注气系统的缝洞模拟系统，一用于采集、传输和处理所述缝洞模拟系统的图像、数据信息的图像采集与信息处理系统；其中，所述缝洞模拟系统包括若干溶洞模型，若干用于串联相邻两所述溶洞模型的裂缝模型，以及若干分别连通所述注气系统以及每一所述溶洞模型和裂缝模型的井筒模型；所述图像采集与信息处理系统包括若干内置于每一所述溶洞模型的粒子成像测试模块，以及设置在所述缝洞模拟系统外围的图像采集模块。
[0008] 所述注气系统包括一氮气储存罐，一通过第一节流阀连通所述储存罐输出端的压缩机，一连通所述压缩机底端的放空阀，一连通所述压缩机输出端的管路，所述管路上从所述压缩机的输出端开始依次设置一第二节流阀、一流量计和一第三节流阀，所述第三节流阀输出端的所述管路上分为若干第一支路，每一所述第一支路上均通过一第四节流阀连通每一所述井筒模型，且在每一所述第四节流阀输出端并联一压力计；所述第二节流阀两端的所述管路上并联一净化器，所述净化器的输入端和输出端均设置一第五节流阀和第六节流阀，所述第五节流阀输入端前以及所述第六节流阀输出端后均设置有排水过滤器，所述第五流阀的输入端和所述第六节流阀的输出端之间设置一第二支路，所述第二支路上设置一第七节流阀。
[0009] 所述缝洞模拟系统放置在一水槽内，所述水槽为采用透明有机玻璃制成的立方体结构，其顶壁能够打开，且顶壁上开设若干通孔，每一所述井筒模型均通过所述通孔与所述溶洞模型和裂缝模型相连。
[0010] 所述水槽其中一侧壁的外侧设置一滑竿，所述图像采集模块紧固连接在所述滑竿上。
[0011] 所述溶洞模型和裂缝模型均为根据地震测试资料还原的油藏储层三维模型，所述溶洞模型中填充沙粒，所述裂缝模型中填充有机颗粒，用以模拟实际的油藏储层充填情况以及所述溶洞模型和裂缝模型的渗透率。
[0012] 本发明由于采用以上技术方案，其达到的技术效果为:1、本发明的溶洞模型、裂缝模型和井筒模型均为根据地震测试资料还原的、与油藏储层的实际轮廓相符的三维模型，通过本发明能够准确地模拟和监测出实际油藏储层中溶洞、裂缝和井身中油、气、水三相在重力分异过程中运移的速度、压力和时间。另外，可以通过向溶洞模型和裂缝模型中填充沙粒或者有机颗粒的方式，模拟实际油藏储层的充填情况和渗透率。因此，本发明对油田的研宄、开发以及生产具有直接的指导意义。2、由于本发明的溶洞模型、裂缝模型和井筒模型均采用透明材料制成，因此，能够直观地观测到油、气、水在复杂的油藏储层中的真实流动状态，而且还可以实时监测油藏储层中各点的压力变化和井口产量变化。3、由于本发明的井筒模型、溶洞模型和裂缝模型的内部均安装有粒子成像测试系统，因此，能够准确地记录在注气替油过程中油、气、水界面稳定的时间，实时追踪油、气、水三相界面以及准确测量油、气、水三相流体的运移流速。4、由于本发明的井筒模型、溶洞模型和缝洞模型可以根据实际油藏储层而制成不同形态、不同尺度，可满足缝洞油藏储层具有的空间随机分布、形状尺度多样化的特点，因此具有广泛的适用性。
附图说明
[0013] 下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0014] 图1是本发明的整体结构示意图；
[0015] 图2是本发明的溶洞模型和裂缝模型的局部放大示意图。
具体实施方式
[0016] 如图1所示，本发明涉及的缝洞型油藏三维单井注气替油模拟实验装置包括一注气系统，一连通注气系统的缝洞模拟系统以及一图像采集与信息处理系统。其中，注气系统包括一氮气储存罐100，一通过一节流阀101连通储存罐100输出端的压缩机102，一连通压缩机102底端的放空阀103，一连通压缩机102输出端的管路104，管路104上从压缩机102的输出端开始依次设置一节流阀105、一流量计106和一节流阀107，节流阀107输出端的管路上分为三个支路108，每一支路108上均通过一节流阀109连通缝洞模拟系统，且在每一节流阀109输出端并联一压力计110。节流阀105两端的管路104上并联一净化器111，净化器111的输入端和输出端均设置一节流阀112和节流阀113，节流阀112输入端前以及节流阀113输出端后均设置有排水过滤器114，节流阀112的输入端和节流阀113的输出端之间设置一支路115，支路115上设置一节流阀116。
[0017] 缝洞模拟系统包括两溶洞模型200，一连通两溶洞模型200的裂缝模型201，以及分别连通两溶洞模型200和裂缝模型201的井筒模型202，每一井筒模型202分别连通与之对应的支路108。缝洞模拟系统放置在水槽3内。
[0018] 如图1、图2所示，图像采集与信息处理系统包括内置于溶洞模型200的粒子成像测试模块400，安装在滑竿5上的图像采集模块401，滑竿5设置在水槽3其中一侧壁的外侦U。粒子成像测试模块400和图像采集模块401分别将采集的数据和图像信息通过数据线传输至电脑(图中未示出)。其中，粒子成像测试模块400用于实时侦测溶洞模块200内部的油、气、水三相的界面分布情况以及各相流体的流速；图像采集模块401用于实时传递缝洞模拟系统整体的油水界面分布情况。
[0019] 在上述实施例中，水槽3为采用透明有机玻璃制成的立方体结构，其顶壁能够打开，且顶壁上开设若干通孔(图中未示出)，每一井筒模型202均通过通孔与溶洞模型200和裂缝模型201相连。
[0020] 在上述实施例中，溶洞模型200和裂缝模型201均为根据地震测试资料还原的油藏储层三维模型，溶洞模型200中填充沙粒，裂缝模型201中填充有机颗粒，用以模拟实际的油藏储层充填情况以及溶洞模型200和裂缝模型201的渗透率。
[0021] 下面详细说明本发明的使用方法:
[0022] I)模拟实验装置的组装与检测，根据具体实验要求对两溶洞模型200进行的填砂，将粒子成像测试模块400竖直且等间距的固定于两溶洞模型200中，根据实际的油藏储层不同的渗透率对裂缝模型201进行有机物填充，将填充好的裂缝模型201连通两溶洞模型200并密封后放于水槽3中，用支撑物固定、连接，将三个井筒模型202分别连通两溶洞模型200和裂缝模型201，完成缝洞模拟系统的组装。向组装好的缝洞模拟系统注入占溶洞模型200体积的5%〜15%的油量，该量可根据实际模拟需要调节。最后，按照图1组装注气系统并将其与缝洞模拟系统连通，图像采集与信息处理系统安装在相应的位置。检查并确保注气系统的正常工作。
[0023] 2)初始化溶洞模型200，切断注气系统和缝洞模拟系统的连接，向溶洞模型200加入占其体积3%〜8%的水量后接通注气系统和缝洞模拟系统的连接。完成注水后静置溶洞模型200，直至油水重力分异完成为止。静置过程开启粒子成像测试模块400，用于测量溶洞模型200中重力分异过程的油气水相界面的位置和各相流体流动速度以及油水分异时间。
[0024] 3)模拟注入氮气过程，首先，确保注气系统正常工作，然后，开启注气系统并向缝洞模拟系统中注入氮气，直至缝洞模拟系统中的油、气、水位置不再发生改变为止，完成注气过程。利用粒子成像测试模块400实时监测注气过程中各相界面的位置以及各相的流动速度。
[0025] 需要说明的是:该过程可以模拟不同的注采模式，比如:井筒模型202在裂缝模型201上或井筒模型202在溶洞模型200上，其组合可以根据模拟需要进行灵活调整。
[0026] 4)模拟焖井过程，完成步骤3)的注气过程后立即关闭注气系统中的所有进气阀门，静置缝洞模拟系统，直至油、气、水三相的界面不再移动为止。利用粒子成像测试模块400监测停止注气到三相界面不再移动的这个时间段内各相界面的位置以及各相的流动速度。
[0027] 5)整个实验过程中，各个支路108上的压力通过压力计110实时监测；粒子成像测试系统400监测溶洞模型200内部油气水三相界面的位置和各相的流动速度以及重力分异的时间；图像采集模块401用于实时传递缝洞模拟系统整体的油水界面分布情况。实验中所得到的数据和图像均传输到电脑中。
[0028] 上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种缝洞型油藏三维单井注气替油模拟实验装置，其特征在于:其包括一注气系统，一连通所述注气系统的缝洞模拟系统，一用于采集、传输和处理所述缝洞模拟系统的图像、数据信息的图像采集与信息处理系统；其中，所述缝洞模拟系统包括若干溶洞模型，若干用于串联相邻两所述溶洞模型的裂缝模型，以及若干分别连通所述注气系统以及每一所述溶洞模型和裂缝模型的井筒模型；所述图像采集与信息处理系统包括若干内置于每一所述溶洞模型的粒子成像测试模块，以及设置在所述缝洞模拟系统外围的图像采集模块。
2.如权利要求1所述的缝洞型油藏三维单井注气替油模拟实验装置，其特征在于:所述注气系统包括一氮气储存罐，一通过第一节流阀连通所述储存罐输出端的压缩机，一连通所述压缩机底端的放空阀，一连通所述压缩机输出端的管路，所述管路上从所述压缩机的输出端开始依次设置一第二节流阀、一流量计和一第三节流阀，所述第三节流阀输出端的所述管路上分为若干第一支路，每一所述第一支路上均通过一第四节流阀连通每一所述井筒模型，且在每一所述第四节流阀输出端并联一压力计；所述第二节流阀两端的所述管路上并联一净化器，所述净化器的输入端和输出端均设置一第五节流阀和第六节流阀，所述第五节流阀输入端前以及所述第六节流阀输出端后均设置有排水过滤器，所述第五流阀的输入端和所述第六节流阀的输出端之间设置一第二支路，所述第二支路上设置一第七节流阀。
3.如权利要求2所述的缝洞型油藏三维单井注气替油模拟实验装置，其特征在于:所述缝洞模拟系统放置在一水槽内，所述水槽为采用透明有机玻璃制成的立方体结构，其顶壁能够打开，且顶壁上开设若干通孔，每一所述井筒模型均通过所述通孔与所述溶洞模型和裂缝模型相连。
4.如权利要求3所述的缝洞型油藏三维单井注气替油模拟实验装置，其特征在于:所述水槽其中一侧壁的外侧设置一滑竿，所述图像采集模块紧固连接在所述滑竿上。
5.如权利要求1或2或3或4所述的缝洞型油藏三维单井注气替油模拟实验装置，其特征在于:所述溶洞模型和裂缝模型均为根据地震测试资料还原的油藏储层三维模型，所述溶洞模型中填充沙粒，所述裂缝模型中填充有机颗粒，用以模拟实际的油藏储层充填情况以及所述溶洞模型和裂缝模型的渗透率。
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