CN105134147A - 一种可以实现分质注采的层内非均质井网模型 - Google Patents

Abstract

一种可以实现分质注采的层内非均质井网模型。主要目的在于提供一种可以模拟聚驱分质注采的室内实验用层内非均质井网模型。其特征在于：非均质裸露复合岩心注、采两端被钻穿后下入相匹配的圆筒状密封胶圈，圈内嵌入电木筒，筒上开有进液孔，侧面开有出液孔，出液孔的从上到下对应非均质裸露复合岩心的低渗层、中渗层、高渗层和特高渗层的中间位置，进液孔与出液孔之间的液流通道直达非均质裸露复合岩心；非均质裸露复合岩心的注、采两端固定有一个方形的不锈钢封闭容器，容器内有液体挡板可以将容器内分隔成若干个单独隔离区；容器内固定有可实现对内部液体的流动进行控制的尖嘴螺栓和密封胶皮块；容器的底端出液孔与电木筒上的进液孔相连通。

Description

一种可以实现分质注采的层内非均质井网模型

技术领域

本发明涉及一种应用于实验室内的层内非均质井网模型。

背景技术

目前聚合物驱油已在各油田大规模应用，随着原油开采产量的要求，聚驱对象已经开始针对渗透率较低、储层物性较差的二类或三类储层。在这种情况下，如果采用笼统注入技术，会导致低渗层聚合物实际注入量较少，动用程度较低。此外，笼统注入也常会导致压力增幅过大，接近或超过破裂压力，导致其注入参数受到制约，影响注入效果。开发实践表明，层内层数太多，层间非均质性差造成驱替动用状况很不均衡。笼统注入时，渗透率高的好油层动用程度高；而渗透率低的差油层动用程度较低。聚驱后后续水驱阶段，因为薄差油层渗透率低，吸附捕集聚合物作用增加，残余阻力系数增大，使薄差油层渗流能力大幅度降低，动用程度低，也会影响了聚合物驱总体驱替效果，多层笼统注入合采合注开发效果较差。为了增加开采效果，目前的趋势是从笼统注聚转变为分层分质注聚，目前分层分质注入技术在大庆油田、吉林油田以及河南油田均进行矿场试验。即通过对渗透率级差大的注聚井实施分层分质注入，针对不同层系注入不同的聚合物溶液，分质分注的方式取得了比相对笼统注入更好地开采效果，考虑到了聚合物与分注储层的匹配性，单层开采状况大幅改善，有效的调节了注入压力，达到减少层间矛盾，提高纵向波及系数，从而增加开采效果。鉴于油田开发的不可重复性和考虑到对储层的保护，目前所有的矿场试验都需要首先进行针对性的室内实验，然而室内实验中关于分质注采的实验研究受到了模型与技术手段的限制，都是利用层间非均质岩心模型进行研究的，现阶段还无法解决在层内非均质条件下对岩心模型进行分质注采这一技术性难题，尤其是在分质分注过程中对驱替液进行分隔和驱替液进入岩心前阻隔其窜流这一关键性难题，因而无法探求层内非均质条件下其驱油效果和渗流规律等重要数据。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种可以实现分质注采的层内非均质井网模型，利用该种模型，可以连接驱替装置作为分层注入部分，连接量筒等计量装置作为分层采出部分，从而实现在实验室内模拟聚驱分质注采。

本发明的技术方案是：该种可以实现分质注采的层内非均质井网模型，包括一个至少由低渗层、中渗层、高渗层、特高渗透层构成的非均质裸露复合岩心，其独特之处在于：所述非均质裸露复合岩心为方形,其注、采两端分别被钻穿,形成注入井孔洞和采出井孔洞；在所述注入井孔洞和采出井孔洞内先分别下入相匹配的圆筒状密封胶圈，然后再在所述圆筒状密封胶圈内分别固定相应的电木筒，所述电木筒的上端面开有至少4个进液孔，侧面开有与进液孔数量相对应的出液孔，所述出液孔的位置从上到下依次对应所述非均质裸露复合岩心的低渗层、中渗层、高渗层和特高渗层的中间位置，每一个进液孔仅与一个出液孔相连通，形成液流通道；所述圆筒状密封胶圈对应每个出液孔开有一个贯穿筒壁直达所述非均质裸露复合岩心的过流孔；

所述非均质裸露复合岩心的注、采两端分别固定有一个方形的不锈钢封闭容器，所述不锈钢封闭容器的内部中央固定有一个立方体胶皮柱，在所述不锈钢封闭容器的四个侧壁上开有挡板卡槽，穿过所述挡板卡槽插入液体挡板，所述液体挡板的一端插入立方体胶皮柱内，所述液体挡板的另一端位于所述不锈钢封闭容器外；由插入的所述液体挡板将所述不锈钢封闭容器内分隔成若干个单独隔离区；

在所述不锈钢封闭容器的顶部和顶部，对应每个单独隔离区，分别开有一个注入孔和一个流出孔以及一个尖嘴螺栓下入孔；其中，所述注入孔上固定连接钢管线，注入孔与单独隔离区的内腔相连通；所述流出孔的顶端固定有带有中央孔道的胶皮基座，在所述胶皮基座的上端固定密封胶皮块，所述密封胶皮块主体为正方体胶皮块，中心部位为漏斗形状凹槽，所述漏斗形状凹槽的中央通道与所述胶皮基座的中央孔道相连通；所述尖嘴螺栓下入孔内固定有一个带内螺纹的螺栓外套管，由旋转把手、螺栓主体和尖嘴连接后构成的尖嘴螺栓固定在所述螺栓外套管内；所述尖嘴与所述密封胶皮块的漏斗形状凹槽相配合，所述尖嘴旋入所述密封胶皮块的最深处后，两者可实现对液体的密封；

所述流出孔与所述电木筒上端面的进液孔之间相连通，在所述电木筒的上端面与不锈钢封闭容器之间固定有密封垫圈。

本发明具有如下有益效果：本种井网模型可以通过钢管线在注入口侧连接驱替装置作为分层注入部分，在采出口侧连接计量装置作为分层采出部分，本装置可以实现在分质分注过程中对驱替液进行分隔和驱替液进入岩心前阻隔其窜流，从而实现在实验室内模拟聚驱分质注采，由此解决了在层内非均质条件下对岩心模型进行分质注采这一技术性难题。本装置有助于科研人员探求层内非均质条件下其驱油效果和渗流规律，从而为室内实验对层内条件下分质注入技术的研究提供模型与技术支持。

附图说明：

图1是发明的整体结构示意图，图中所述不锈钢封闭容器显示的是展开结构。

图2是本发明所述不锈钢封闭容器的外观结构示意图。

图3是本发明所述不锈钢封闭容器插入液体挡板后的内部结构示意图。

图4是本发明所述不锈钢封闭容器的一个单独隔离区安装完尖嘴螺栓和密封胶皮块后的内部结构示意图。

图5是本发明所述电木筒的结构示意图。

图6是本发明所述非均质裸露复合岩心的结构示意图。

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至图6所示，该种可以实现分质注采的层内非均质井网模型，包括一个至少由低渗层24、中渗层25、高渗层26、特高渗透层27构成的非均质裸露复合岩心11，其独特之处在于：所述非均质裸露复合岩心为方形,其注、采两端分别被钻穿,形成注入井孔洞23和采出井孔洞22；在所述注入井孔洞和采出井孔洞内先分别下入相匹配的圆筒状密封胶圈，然后再在所述圆筒状密封胶圈内分别固定相应的电木筒8，所述电木筒的上端面开有至少4个进液孔9，侧面开有与进液孔数量相对应的出液孔10，所述出液孔的位置从上到下依次对应所述非均质裸露复合岩心的低渗层、中渗层、高渗层和特高渗层的中间位置，每一个进液孔仅与一个出液孔相连通，形成液流通道12；所述圆筒状密封胶圈对应每个出液孔开有一个贯穿筒壁直达所述非均质裸露复合岩心的过流孔。

所述非均质裸露复合岩心的注、采两端分别固定有一个方形的不锈钢封闭容器1，所述不锈钢封闭容器的内部中央固定有一个立方体胶皮柱6，在所述不锈钢封闭容器的四个侧壁上分别开有贯穿容器壁的挡板卡槽5，穿过所述挡板卡槽插入液体挡板2，所述液体挡板的一端插入立方体胶皮柱6上对应的嵌入槽内，所述液体挡板的另一端位于所述不锈钢封闭容器外，且可以外缘大于板体，以便于手动插拔。由插入的所述液体挡板将所述不锈钢封闭容器内分隔成若干个单独隔离区28。

在所述不锈钢封闭容器的顶部和顶部，对应每个单独隔离区28，分别开有一个注入孔4和一个流出孔7以及一个尖嘴螺栓下入孔3。其中，所述注入孔上固定连接钢管线21，注入孔与单独隔离区28的内腔相连通；所述流出孔的顶端固定有带有中央孔道的胶皮基座14，在所述胶皮基座的上端固定密封胶皮块15，所述密封胶皮块主体为正方体胶皮块，中心部位为漏斗形状凹槽，所述漏斗形状凹槽的中央通道与所述胶皮基座的中央孔道相连通；所述尖嘴螺栓下入孔内固定有一个带内螺纹的螺栓外套管18，由旋转把手20、螺栓主体17和尖嘴16连接后构成的尖嘴螺栓固定在所述螺栓外套管内；所述尖嘴与所述密封胶皮块的漏斗形状凹槽相配合，所述尖嘴旋入所述密封胶皮块的最深处后，两者可实现对液体的密封。

所述流出孔与所述电木筒上端面的进液孔之间相连通，在所述电木筒的上端面与不锈钢封闭容器1之间固定有密封垫圈13。

下面给出一个带有尺寸及材质选择的实施例：

不锈钢容器主体为外长50mm的正方体，壁厚为5mm，容器主体被4个挡板卡槽平均分成4个小区域，卡槽尺寸为高45mm，宽度0.7mm，4个卡槽末端分别固定在一个立方体形状胶皮的4个侧面上，胶皮长度与宽度都为0.7mm。液体注入孔、液体流出孔的直径均为3mm。尖嘴螺栓下入孔直径为7mm，液体挡板可以由推拉把手与挡板主体构成，推拉把手长度为20mm，高度为60mm，厚度为15mm，挡板主体总长度为35mm，厚度为0.7mm，高度为45mm，制作材料采用耐腐蚀耐高温的锰钢薄片。

密封胶皮块主体为长度为10mm的正方体胶皮块，中心部位为底部直径为8mm的漏斗形状凹槽，凹槽底部直径为3mm。基座为高度5mm、直径5mm不锈钢圆型管住体，中心位置的环形通道直径为3mm，在基座液侧面也有一个直径为3mm的孔道，该孔道与内部环形通道相通，尖嘴螺栓整体长度为55mm，主体部分带有螺纹，头部为锥体形状，锥体体积大小与密封胶皮块漏斗形状大小一致，密封胶皮圈内直径为10mm，壁厚为2m，高度为10mm。圆柱体电木筒长度为130mm，端面直径为10mm，上端面有4个进液孔，侧面有4个出液孔，直径均为3mm，出液孔的位置从上到下依次对应岩心模型的低渗层、中渗层、高渗层和特高渗层中间位置。每一个液体流入孔分别与一个液体流出孔对应，形成液流通道，通道之间彼此不连通。上述组件按照如下方式组装：

一、在各尖嘴螺栓下入孔正下方将4个胶皮基座下端面分别焊接在容器底部，各胶皮基座的环形通道的圆心与各尖嘴螺栓下入孔的圆心正对齐，且胶皮基座的孔道分别指向各小区域内的流出孔。

二、将基座上端面圆环和胶皮块下端面涂抹环氧树脂，将胶皮块粘在基座上，烘干固定，基座上端面环形通道与胶皮块下端面直径为3mm小通道严格对齐，连接处用环氧树脂密封，此时需要注意各通道和孔不要被环氧树脂堵死。

三、将4个尖嘴螺栓分别拧入尖嘴螺栓下入孔，将四根钢管线分别焊接在容器上端的4个流入孔。

四、在电木筒上端面涂抹环氧树脂，将其粘在不锈钢容器中心部位并烘干固定，注意电木筒上端面进液孔与分别与容器底部各流出孔严格对齐并密封。

五、取4根钢管线，并将钢管线两端分别焊接在各区域的基座孔道上和容器底部流出孔上，使其相通。

六、将密封胶垫分别装在电木筒各出液孔之间。

七、将4个液体挡板分别插入挡板卡槽中，然后根据容器上端钢管线外接的仪器将该仪器分为分层注入部分与分层采出部分，即连接驱替装置即为分层注入部分，连接量筒等计量装置即为分层采出部分，此时分注分采装置组装完毕。

下面给出所使用的非均质裸露复合岩心的制作过程：非均质裸露复合岩心模型尺寸为4层，尺寸为600*600*100mm：模具由底板、压力机及侧板组成，其内部腔室尺寸为650*650*100mm，材料为碳钢；选择大庆某采油厂某区块储层物性为参照，岩心模型渗透率从低到高依次为50md、150md、250、350md。根据不同渗透率岩心制作配方分别按照一定比例将石英砂、环氧树脂系胶结物、次纳米级粉术胶结物均匀搅拌；将搅拌均匀的不同渗透率的石英砂、环氧树脂系胶结物、次纳米级粉术胶结物的混合物分别装入模具，并分别用压力机对其加压，加压完毕后各层厚度皆为25mm，然后按照渗透率从高到底依次放入同一个模具内，然后再次加压；将加压完毕的岩心放入恒温箱中加热12个小时，温度为80-85℃，使胶结物充分固化；将岩心取出，冷却至室温，利用切割机将岩心模型多余部分切除。得到尺寸为600*600*100mm的4层非均质裸露岩心模型，设定注采方式均为一注一采，选用直径为10mm钻头在注、采端分别将岩心模型钻穿。将各密封胶圈外侧涂抹环氧树脂，分别迅速下入裸露岩心模型的注入孔河采出孔中，使密封胶圈与岩心紧密接触从而胶结密封，将各层间打断分离。此时将分注分采装置安装完毕后，将岩心模型整体表层用环氧树脂两次刮胶，厚度为0.3mm，每次刮胶后常温下放置8-12小时，直至胶面固化，然后将刮胶结束的岩心放置方形模具中浇铸封装成型，岩心外树脂厚度在6-10mm之间，确保岩心具有一定的承压能力。

利用本发明提供的井网模型可以实现对矿场试验的分注分注实验的有效模拟，解决了室内实验与矿场试验有效连接的问题，采用本模型进行层内分注分采实验研究不仅可以了解层内条件下分注分采宏观开采情况，还可以了解到单层开采状况，根据实验结果可以有效地调节分层注采方案设计是否合理，是否需要优化，从而为矿场试验提供有力的实验保证。

Claims (1)

1.一种可以实现分质注采的层内非均质井网模型，包括一个至少由低渗层（24）、中渗层（25）、高渗层（26）、特高渗透层（27）构成的非均质裸露复合岩心（11），其特征在于：所述非均质裸露复合岩心为方形,其注、采两端分别被钻穿,形成注入井孔洞（23）和采出井孔洞（22）；在所述注入井孔洞和采出井孔洞内先分别下入相匹配的圆筒状密封胶圈，然后再在所述圆筒状密封胶圈内分别固定相应的电木筒(8)，所述电木筒的上端面开有至少4个进液孔（9），侧面开有与进液孔数量相对应的出液孔（10），所述出液孔的位置从上到下依次对应所述非均质裸露复合岩心的低渗层、中渗层、高渗层和特高渗层的中间位置，每一个进液孔仅与一个出液孔相连通，形成液流通道（12）；所述圆筒状密封胶圈对应每个出液孔开有一个贯穿筒壁直达所述非均质裸露复合岩心的过流孔；

所述非均质裸露复合岩心的注、采两端分别固定有一个方形的不锈钢封闭容器(1)，所述不锈钢封闭容器的内部中央固定有一个立方体胶皮柱（6），在所述不锈钢封闭容器的四个侧壁上开有挡板卡槽（5），穿过所述挡板卡槽插入液体挡板（2），所述液体挡板的一端插入立方体胶皮柱（6）内，所述液体挡板的另一端位于所述不锈钢封闭容器外；由插入的所述液体挡板将所述不锈钢封闭容器内分隔成若干个单独隔离区（28）；

在所述不锈钢封闭容器的顶部和顶部，对应每个单独隔离区（28），分别开有一个注入孔（4）和一个流出孔（7）以及一个尖嘴螺栓下入孔（3）；其中，所述注入孔上固定连接钢管线（21），注入孔与单独隔离区（28）的内腔相连通；所述流出孔的顶端固定有带有中央孔道的胶皮基座（14），在所述胶皮基座的上端固定密封胶皮块（15），所述密封胶皮块主体为正方体胶皮块，中心部位为漏斗形状凹槽，所述漏斗形状凹槽的中央通道与所述胶皮基座的中央孔道相连通；所述尖嘴螺栓下入孔内固定有一个带内螺纹的螺栓外套管（18），由旋转把手（20）、螺栓主体（17）和尖嘴（16）连接后构成的尖嘴螺栓固定在所述螺栓外套管内；所述尖嘴与所述密封胶皮块的漏斗形状凹槽相配合，所述尖嘴旋入所述密封胶皮块的最深处后，两者可实现对液体的密封；

所述流出孔与所述电木筒上端面的进液孔之间相连通，在所述电木筒的上端面与不锈钢封闭容器(1)之间固定有密封垫圈（13）。