CN105041281B - 一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统 - Google Patents

Abstract

一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，是一种评价过热蒸汽对储层物性影响的实验系统，由注入系统、蒸汽发生系统、油藏模型、采出系统组成——注入系统由平流泵及其频率调节器、压力调节器和流量调节器组成；蒸汽发生系统由电加热炉及其温度控制组件、蒸汽压力检测组件组成；油藏模型为填砂密闭三维结构，模型密封耐压、外表面隔热保温、内部安装5层5列热电偶、模型侧面安装测压设备以及温度压力数据采集系统；采出系统包括采出液的分离、冷却换热、油、水收集及伴生气收集。

Description

一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统

技术领域

本发明涉及一种实验评价系统，具体涉及过热蒸汽的产生及控制，储层温度场的模拟，采出产物的测试，属于采油技术领域。

背景技术

近年来，我国的石油消耗量逐年增加，对外依存度不断扩大，开展多方位的原油勘探开发具有重要的战略意义和社会效益。稠油超稠油开采是能源战略的重要组成部分，实践证明注蒸汽热力采油是行之有效的开采方式之一，而其中SAGD技术又是效率最好的热采方式。在国家节能减排、低碳生产、保护环境、原油价格等一系列政策、因素的要求背景下，需要探寻更高效、成本的稠油热采技术。现有SAGD技术注高干度湿蒸汽、非凝气体辅助蒸汽等一系列技术的应用证明，影响SAGD技术开发最大的因素依然是蒸汽的品质和热量，因而近年来提出了过热蒸汽SAGD技术。

一些研究者围绕过热蒸汽对地面管线热损失、井筒散热、井筒隔热油管、注汽管柱的热应力及抬升量、储层的开发效果等一系列问题展开了讨论和研究。但这些技术绝大部分基于理论的模拟计算，并未进行实质的完整的物理模型实验。现有的物模实验主要是湿蒸汽驱替的单双管实验，完整的过热蒸汽SAGD模拟系统很少，无法进行过热蒸汽对储层的影响评价实验。过热蒸汽发生系统在实验室内没有小型稳定的可靠设备，立方体油藏实验模型没有温度场及边界压力的测试，没有采出液的分离系统等问题，没有形成一套合理完整的过热蒸汽对储层影响的实验评价系统。

发明内容

本发明目的是提供一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，实现过热蒸汽的产生和注入，进行蒸汽腔发育的模拟以及采出液的处理，分析反应后的岩心得到过热蒸汽对储层的影响。

本发明提供一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，包括注入系统、蒸汽发生系统、油藏模型、采出系统。其中，注入系统包括平流泵及其频率调节、压力调节和流量调节三个环节，阀门、管线及管线保温等附属配件；蒸汽发生系统包括电加热炉及其温度控制组件、蒸汽压力检测组件；油藏模型为填砂密闭三维结构，模型密封耐压、外表面隔热保温、侧面安装测压设备以及温度压力数据采集系统；采出系统包括采出液的分离、冷却换热、油、水收集及伴生气收集装置。

本发明提供的一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，其特征在于：蒸汽发生系统中电加热炉的电阻丝有惰性气体保护系统，长久实验运行时开启惰性气体保护电阻丝减缓高温氧化；

本发明提供的一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，其特征在于：为保证注入的水完全气化并过热，注入系统提供的是0～30MPa，0～10mL/min的去离子水，蒸汽发生系统提供加热功率是0～6kW，通过温度的控制反馈加热炉的继电器，由蒸汽压力检测表与温度的值判断是否过热及过热度大小；

本发明提供的一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，其特征在于：油藏模型中充填含油砾岩或砂岩，分5层5次充填，每层敷设48个热电偶，排列在以各边中点为圆心，直径为1/3边长的半圆的四等分点上以及直径为2/3边长和边长的半圆的六等分点上，这五层热电偶排列相同，共计240个热电偶；

本发明提供的一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，其特征在于：油藏模型的四个侧面安装压力表，压力表的内侧接口处用300目钢丝网隔离砂体防止堵塞压力表导压管，最后通过螺杆加压器压实，密封；

本发明提供的一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，其特征在于：采出液经过冷凝器换热后分离气液，气体经采样袋采集后进行气相色谱检测，液体进入澄清池重力分离油水，并测试含水率。

附图说明

1—水池，2—平流泵，3—第一旋拧阀门，4—电加热炉，5—继电器，6—数显温度仪，7—测温热电偶，8—压力传感器，9—针阀，10—包裹隔热保温材料的输汽管线，11—油藏模型，12—温度数据采集器，13—采出液输送管道，14—第二旋拧阀门，15—水冷式冷却器，16—风冷式冷却器，17—集气袋，18—澄清池，19—第三旋拧阀门，注入系统—001，蒸汽发生系统—002，油藏模型系统—003，采出系统—004。

其中，注入系统001由水池1、平流泵2和第一旋拧阀门3组成，蒸汽发生系统002由电加热炉4、继电器5、数显温度仪6、测温热电偶7和压力传感器组成8；油藏模拟系统003由针阀9、包裹隔热保温材料的输汽管线10、油藏模型11和温度数据采集器12组成；采出系统004由采出液输送管道13、第二旋拧阀门14、水冷式冷却器15、风冷式冷却器16、集气袋17、澄清池18和第三旋拧阀门19组成。

图1是本发明提供的一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统示意图；

图2是油藏模型的热电偶分布俯视图；

图3是A组热电偶第一层等温线图；

图4是A组热电偶第二层等温线图；

图5是A组热电偶第三层等温线图；

图6是A组热电偶第四层等温线图；

图7是A组热电偶第五层等温线图；

图8是B组热电偶第一层等温线图；

图9是B组热电偶第二层等温线图；

图10是B组热电偶第三层等温线图；

图11是B组热电偶第四层等温线图；

图12是B组热电偶第五层等温线图。

具体实施方式

下面结合附图来详细描述本发明：

附图1所示为本发明提供的一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，包括注入系统001，蒸汽发生系统002，油藏模拟系统003，采出系统004。其中，注入系统001由水池1、平流泵2和第一旋拧阀门3组成，蒸汽发生系统002由电加热炉4、继电器5、数显温度仪6、测温热电偶7和压力传感器组成8；油藏模拟系统003由针阀9、包裹隔热保温材料的输汽管线10、油藏模型11和温度数据采集器12组成；采出系统004由采出液输送管道13、第二旋拧阀门14、水冷式冷却器15、风冷式冷却器16、集气袋17、澄清池18和第三旋拧阀门19组成；

其具体工艺流程为：从水池1中由平流泵2将水经第一旋拧阀门3加入到电加热炉4中，调节第一旋拧阀门3来控制流量；先设定电加热炉4的试验温度，由继电器5、数显温度仪6和热电偶7来保证加热炉温度稳定在给定温度误差范围内；打开电源使炉子开始加热，通过压力传感器8实时检测蒸汽的压力，保证蒸汽为过热蒸汽；打开针阀9，将过热蒸汽通过包裹有保温材料的管线10注入到油藏模型11中，通过在模型中放置的热电偶12以及压力传感设备(未画出)检测蒸汽在模型中的扩展过程；由采出管13将采出液从模型中采出(类似于生产井)，通过第二旋拧阀14和水冷式冷却器15将采出液降压降温，再向上的管线来收集采出液中的气体成分至集气袋17，风冷式冷却器16进一步冷却气体，保证气体中不含有液体，而油水混合的采出液将在澄清池18中进行分离，油在上层，水在下层，打开第三旋拧阀19将水排空，收集产出油，测量油的含量；将集气袋17中的气体做气相色谱分析，取出油藏模型中的岩心或油砂做XRD分析和XRF分析，以此分析过热蒸汽对油藏储层的影响；

附图2详细给出了在油藏模型中热电偶的排布方式，这样分布热电偶可以有效地检测出该层油藏模型温度分布情况。这样排布的方式尚无人设计，而且相比于平均分布的方式排列热电偶时所需要的热电偶的数量比图2设计的方式要多。

附图3-附图12是依据A、B两组实验测得的实际温度画出的等温线分布图，可分析出油藏模型蒸汽发育情况。

本发明技术可以实现的效果：

1)在实验室中，过热蒸汽的产生不需专门的大型过热蒸汽发生器，合理布置油藏模型温度场检测，可以准确直观的得到温度值；

2)通过测试油藏模型中压力温度随过热蒸汽注入后的变化，可以得到过热蒸汽在油藏模型中蒸汽腔的扩展效果；

3)通过岩心分析可以得到过热蒸汽对储层影响；

4)该实验系统能够实现对过热蒸汽SAGD技术效果的实验室评价。

举个例子来具体说明本专利带来的实际效果：

以辽河油田兴6区块试观6井为例，来详细介绍本发明，将试观6井的岩心充满油藏模型，选择两种工况的过热蒸汽分别为压力为5.6MPa，温度为300℃的过热蒸汽A和压力为3.06MPa，温度为250℃的过热蒸汽B，通过直径为2mm的保温管线注入到油藏模型(50cm×50cm×50cm)中，反应时间为72小时，打开采出管阀门将采出液进行气液分离，最后在澄清池中进行油水分离；对气体做色谱分析，测量出采出液中油的含量；取出油藏模型中的岩心进行XRD分析和XRF分析，并对分离出的水进行XRF分析。

1、A组和B组实验油藏模型中温度分布如图3～图12所示，从这十张图对比可知，A组过热蒸汽在油藏模型中扩展的范围比B组的大，同一位置处A组温度高于B组；

2、采出液经分离后得到油的含量，称重后比较得到，A组的产油量比B组多出9.6％。

Claims (6)

1.一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，包括注入系统、蒸汽发生系统、油藏模型、采出系统——注入系统由水池、平流泵和第一旋拧阀门组成，蒸汽发生系统由电加热炉、继电器、数显温度仪、测温热电偶和压力传感器组成；油藏模拟系统由针阀、包裹隔热保温材料的输汽管线、油藏模型和温度数据采集器组成；采出系统由采出液输送管道、第二旋拧阀门、水冷式冷却器、风冷式冷却器、集气袋、澄清池和第三旋拧阀门组成；所述油藏模型中充填含油砾岩或砂岩，分5层5次充填，每层敷设48个热电偶，排列在以各边中点为圆心，直径为1/3边长的半圆的四等分点上以及直径为2/3边长和边长的半圆的六等分点上，这五层热电偶排列相同，共计240个热电偶。

2.根据权利要求1所述的一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，其特征在于：蒸汽发生系统中电加热炉的电阻丝有惰性气体保护系统，长久实验运行时开启惰性气体保护电阻丝减缓高温氧化。

3.根据权利要求1所述的一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，其特征在于：为保证注入的水完全气化并过热，注入系统提供的是0～30MPa，0～10mL/min的去离子水，蒸汽发生系统提供加热功率是0～6kW，通过温度的控制反馈加热炉的继电器，由蒸汽压力检测表与温度的值判断是否过热及过热度大小。

4.根据权利要求1所述的一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，其特征在于：油藏模型的四个侧面安装压力表，压力表的内侧接口处用300目钢丝网隔离砂体防止堵塞压力表导压管，最后通过螺杆加压器压实，密封。

5.根据权利要求1所述的一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，其特征在于：采出液经过冷凝器换热后分离气液，气体经采样袋采集后进行气相色谱检测，液体进入澄清池重力分离油水，并测试含水率。

6.根据权利要求1所述的一种过热蒸汽对储层影响的实验评价系统，其特征在于：过热蒸汽的产生不需专门的大型过热蒸汽发生器，油藏模型设置温度场检测和边界压力测试以及产出液的处理收集系统。