CN105569624B - 一种物理模拟吞吐采油的实验方法及装置 - Google Patents

一种物理模拟吞吐采油的实验方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种物理模拟吞吐采油的实验方法及装置，其特征在于：1)将实验用的岩心模型内部抽真空；2)向岩心模型中吸入模拟地层水，直至岩心模型吸水达到饱和为止；3)向岩心模型中注入原油，直至岩心模型中不再排出模拟地层水为止；4)根据待测目标油田的溶解气油比数据和岩心模型产出模拟地层水体积，计算出需要注入岩心模型中的气体体积；5)向岩心模型中注入气体；6)向岩心模型中注入吞吐流体，并关闭岩心模型，模拟焖井过程；7)待达到实验时间后，打开岩心模型进行吞吐流体和原油的喷吐，完成一次物理模拟吞吐采油的实验。本发明可进行不同吞吐方式的实验，进而获得不同注入参数的影响结果或量化对比各参数之间的效果数据，为不同吞吐方式开发稠油油田提供了可靠地评价平台。

Description

一种物理模拟吞吐采油的实验方法及装置
技术领域
本发明涉及一种物理模拟吞吐采油的实验方法及装置，属于油田开发实验领域。
背景技术
吞吐采油是指在注入压力不超过地层破裂压力条件下，向油井中注入吞吐流体(如蒸汽、化学剂等)，然后关井、焖井一段时间，让注入流体尽可能的与地层流体和岩石充分作用，待焖井结束后开井生产，此时停留在地层中的注入流体混同原油一起流出井口，完成喷吐过程。吞吐采油过程中注入流体类型、流体注入量、焖井时间和流体注入速度等参数均会对油田的开发效果产生影响，因此需要确定合理的注入参数。目前注入参数的确定主要依靠理论计算、数值方法模拟、现场经验和吞吐模拟实验。其中，在进行吞吐模拟实验时，由于吞吐过程既要实现注入又要确保可以回吐，因此需要充足的弹性，而地层中水、原油和岩石本身的可压缩性很小，使得室内开展的吞吐物理模拟实验的模型通常较大，需借助足够大的空间来建立弹性能，因此完成一次吞吐实验即耗时又耗力且操作不方便。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种操作方便、不受实验模型体积限制且能够进行多种参数测定的物理模拟吞吐采油的实验方法及装置。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种物理模拟吞吐采油的实验方法，其包括以下步骤：
1)将实验用的岩心模型内部抽真空；
2)向岩心模型中吸入模拟地层水，直至岩心模型吸水达到饱和为止；
3)向吸入模拟地层水达到饱和的岩心模型中注入原油，直至岩心模型中不再排出模拟地层水为止；
4)根据待测目标油田的溶解气油比数据和岩心模型产出模拟地层水体积，计算出需要注入岩心模型中的气体体积；
5)向岩心模型中注入气体，直至岩心模型中的压力达到待测目标油藏压力；
6)向岩心模型中注入吞吐流体，并关闭岩心模型，模拟焖井过程；
7)待达到实验时间后，打开岩心模型进行吞吐流体和原油的喷吐，进而完成一次待测目标油田物理模拟吞吐采油的实验。
吞吐流体为热介质或化学剂。
注入岩心模型中的气体为氮气或天然气。
注入岩心模型中的气体为混合有甲烷、乙烷和丙烷的溶解气。
一种物理模拟吞吐采油的实验装置，其特征在于：它包括一增压泵，所述增压泵的输出端通过管路分别与一水中间容器、一油中间容器和一气体中间容器的进口连通；所述水中间容器、所述油中间容器和所述气体中间容器的出口分别通过管路与一第一阀门连通；所述第一阀门通过一管路与一设置在恒温箱内的第二阀门连通；所述第二阀门通过管路与设置在所述恒温箱内的至少一个岩心模型的进口连通，所述岩心模型的出口通过管路与一第三阀门连通；所述第三阀门通过管路与一蒸汽发生器和/或一化学中间容器连通。
所述第三阀门还通过管路与一接收器连通。
在所述第一阀门和所述第三阀门上均设置有压力表。
所述水中间容器与所述第一阀门之间的管路上、所述油中间容器与所述第一阀门之间的管路上、所述气体中间容器与所述第一阀门之间的管路上、所述第二阀门与所述岩心模型之间的管路上、所述岩心模型与所述第三阀门之间的管路上、所述第三阀门与所述蒸汽发生器和/或所述化学中间容器之间的管路上均设置有阀门。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明利用油藏中天然存在的溶解气，解决了因室内实验物理模型体积有限和液体(原油和水)压缩系数很小而导致的仅靠固体颗粒或液体压缩无法建立有效吞吐弹性能的问题，借助气体来增加弹性能，实现了小模型的“易注入、易开采”，同时吞吐采油过程不借助外加设备驱动，更加接近实际生产过程的压力衰竭开采。2、本发明可进行不同吞吐方式的实验，进而获得不同注入参数的影响结果或量化对比各参数之间的效果数据，为不同吞吐方式开发稠油油田提供了可靠地评价平台。3、本发明适用于不同体积大小的物理模型，且整个实验流程简单、操作灵活方便、实验用时更短。
附图说明
图1是本发明的实施例1的工作流程图；
图2是本发明的实施例2的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明的一种物理模拟吞吐采油的实验方法，其包括以下步骤：
1)将实验用的岩心模型内部抽真空；
2)向岩心模型中吸入模拟地层水，直至岩心模型吸水达到饱和为止，并记录吸入的模拟地层水体积V1；
3)向吸入模拟地层水达到饱和的岩心模型中注入原油，直至岩心模型中不再出水为止，完成束缚水建立并记录产出模拟地层水体积V2；
4)根据待测目标油田的溶解气油比数据R和产出模拟地层水体积V2，根据公式计算出目标油藏压力下需要注入岩心模型中的气体体积V3和岩心模型中剩余原油体积V4：
V2＝V3+V4；
R＝P2·V3/P1·V4；
上式中：V3为目标油藏压力下岩心模型中的气体体积，V4为目标油藏压力下岩心模型中剩余原油体积，P1为取值0.1MPa的标准大气压，P2为目标油藏压力；
5)向建立束缚水的岩心模型中注入V3体积的气体并记录产出原油体积V5，直至岩心模型中的压力达到目标油藏压力，注气停止，由此完成气体弹性能建立，此时岩心模型中的气体体积V3＝V5；
6)向建立气体弹性能的岩心模型中注入吞吐流体，并关闭岩心模型，模拟焖井过程；
7)待达到实验时间后，打开岩心模型进行吞吐流体和原油的喷吐，进而完成一次目标油田的物理模拟吞吐采油的实验。
上述实施例中，吞吐流体为热介质或化学剂。
上述实施例中，注入岩心模型中的气体为氮气、天然气或混合有甲烷、乙烷和丙烷的溶解气。
上述实施例中，岩心模型中饱和油体积V4＝V2-V5；束缚水体积＝V1-V2。
上式中，V1为模拟地层水吸入的体积，V2为产出水的体积，V4为饱和原油体积，V5为产出原油体积。
上述实施例中，岩心模型可为评价重力分异作用的相同渗透率岩心，也可为评价调剖性能的不同渗透率岩心。
本发明还包括实现上述实验方法的物理模拟吞吐采油的实验装置，该实验装置通过两个具体实施例说明。
实施例1
如图1所示，本实施例的实验装置包括一增压泵1，增压泵1的输出端通过管路分别与一水中间容器2、一油中间容器3和一气体中间容器4的进口连通，水中间容器2、油中间容器3和气体中间容器4的出口分别通过管路与一六通阀5连通。六通阀5通过一管路与一设置在恒温箱6内的四通阀7连通，四通阀7通过三条管路分别与设置在恒温箱6内的三个岩心模型8的进口连通，三个岩心模型8的出口分别通过管路与同一六通阀9连通。六通阀9通过三条管路分别与一蒸汽发生器10、一化学中间容器11和一接收器12连通。其中，在六通阀5和六通阀9上设置有压力表，在各管路上均设置有阀门。
本实施例装置在工作时，实验前各管路上的阀门均处于关闭状态，实验时将三个岩心模型8抽真空30min后，分别打开三个岩心模型8的进口管路上的阀门，然后打开水中间容器2的出口管路上的阀门并保持容器内压力为常压，使模拟地层水通过管路负压吸入到三个岩心模型8中，待三个岩心模型8吸水达到饱和后，关闭三个岩心模型8的进口管路上的阀门，并记录吸入水的总体积V1。
关闭水中间容器2的出口管路上的阀门，分别打开三个岩心模型8的进口管路和出口管路上的阀门，然后启动增压泵1并打开油中间容器3的出口管路上的阀门，使原油通过管路泵入到三个岩心模型8中，直至三个岩心模型8内的模拟地层水通过管路流入到接收器12中至不再出水为止，完成束缚水建立，然后关闭三个岩心模型8的进口管路和出口管路上的阀门，并记录产出水总体积V2。
关闭油中间容器3的出口管路上的阀门，分别打开三个岩心模型8的进口管路和出口管路上的阀门，启动增压泵1并打开气体中间容器4的出口管路上的阀门，根据目标油田的溶解气油比数据R和产出水总体积V2计算出泵入的气体量，将气体通过管路泵入到三个岩心模型8中并保持模型中最终压力为目标油藏压力，关闭三个岩心模型8的进口管路和气体中间容器4的出口管路上的阀门，进而完成三个岩心模型8内的气体弹性能建立，并记录产出原油体积。检查三个岩心模型8的气密性并开启恒温箱6，使三个岩心模型8达到后续实验所需的温度，并记录六通阀9的压力表的读数。
分别打开蒸汽发生器10的出口管路和三个岩心模型8的出口管路上的阀门，用蒸汽发生器10分别向三个岩心模型8中注入不同条件的热介质后，关闭蒸汽发生器10的出口管路和三个岩心模型8的出口管路上的阀门，模拟吞吐采油的焖井过程，待达到指定时间后，分别打开三个岩心模型8的出口管路和接收器12进口管路上的阀门，使三个岩心模型8中的流体和原油喷吐，进而完成一轮注热吞吐物理模拟实验。
分别打开化学中间容器11的出口管路和三个岩心模型8的出口管路上的阀门，用增压泵13将化学中间容器11中的化学剂分别向三个岩心模型8中注入后，关闭化学中间容器11的出口管路和三个岩心模型8的出口管路上的阀门，模拟吞吐采油的焖井过程，待达到指定时间后，使三个岩心模型8中的化学剂和原油喷吐，进而完成一轮化学吞吐物理模拟实验。
其中，注热吞吐物理模拟实验或化学吞吐物理模拟实验可分别进行，亦可同步都进行。
实施例2
如图2所示，本实施例的实验装置包括一增压泵21，增压泵21的输出端通过管路分别与一水中间容器22、一油中间容器23和一气体中间容器24的进口连通，水中间容器22、油中间容器23和气体中间容器24的出口分别通过管路与一六通阀25连通。六通阀25通过一管路与一设置在恒温箱26内的四通阀27连通，四通阀27通过管路与设置在恒温箱26内的一岩心模型28的进口连通，岩心模型28的出口通过一管路与一六通阀29连通。六通阀29通过三条管路分别与一蒸汽发生器30、一化学中间容器31和一接收器32连通。其中，在六通阀25和六通阀29上设置有压力表，在各管路上均设置有阀门。
实施例2的工作原理与实施例1工作原理相近，固不在此赘述。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种物理模拟吞吐采油的实验方法，其包括以下步骤：
1)将实验用的岩心模型内部抽真空；
2)向岩心模型中吸入模拟地层水，直至岩心模型吸水达到饱和为止，并记录吸入的模拟地层水体积V1；
3)向吸入模拟地层水达到饱和的岩心模型中注入原油，直至岩心模型中不再排出模拟地层水为止，完成束缚水建立并记录产出模拟地层水体积V2；
4)根据待测目标油田的溶解气油比数据R和岩心模型产出模拟地层水体积V2，根据公式计算出目标油藏压力下需要注入岩心模型中的气体体积V3和岩心模型中剩余原油体积V4：
V2＝V3+V4；
R＝P2·V3/P1·V4；
上式中：V3为目标油藏压力下岩心模型中的气体体积，V4为目标油藏压力下岩心模型中剩余原油体积，P1为取值0.1MPa的标准大气压，P2为目标油藏压力；
5)向建立束缚水的岩心模型中注入V3体积的气体并记录产出原油体积V5，直至岩心模型中的压力达到目标油藏压力，注气停止，由此完成气体弹性能建立，此时岩心模型中的气体体积V3＝V5；
6)向建立气体弹性能的岩心模型中注入吞吐流体，并关闭岩心模型，模拟焖井过程；
7)待达到实验时间后，打开岩心模型进行吞吐流体和原油的喷吐，进而完成一次待测目标油田物理模拟吞吐采油的实验。
2.如权利要求1所述的一种物理模拟吞吐采油的实验方法，其特征在于：吞吐流体为热介质或化学剂。
3.如权利要求1所述的一种物理模拟吞吐采油的实验方法，其特征在于：注入岩心模型中的气体为氮气或天然气。
4.如权利要求1所述的一种物理模拟吞吐采油的实验方法，其特征在于：注入岩心模型中的气体为混合有甲烷、乙烷和丙烷的溶解气。
5.一种如权利要求1～4任一项所述的实验方法的物理模拟吞吐采油的实验装置，其特征在于：它包括一增压泵，所述增压泵的输出端通过管路分别与一水中间容器、一油中间容器和一气体中间容器的进口连通；所述水中间容器、所述油中间容器和所述气体中间容器的出口分别通过管路与一第一阀门连通；所述第一阀门通过一管路与一设置在恒温箱内的第二阀门连通；所述第二阀门通过管路与设置在所述恒温箱内的至少一个岩心模型的进口连通，所述岩心模型的出口通过管路与一第三阀门连通；所述第三阀门通过管路与一蒸汽发生器和/或一化学中间容器连通。
6.如权利要求5所述的一种物理模拟吞吐采油的实验装置，其特征在于：所述第三阀门还通过管路与一接收器连通。
7.如权利要求5所述的一种物理模拟吞吐采油的实验装置，其特征在于：在所述第一阀门和所述第三阀门上均设置有压力表。
8.如权利要求5所述的一种物理模拟吞吐采油的实验装置，其特征在于：所述水中间容器与所述第一阀门之间的管路上、所述油中间容器与所述第一阀门之间的管路上、所述气体中间容器与所述第一阀门之间的管路上、所述第二阀门与所述岩心模型之间的管路上、所述岩心模型与所述第三阀门之间的管路上、所述第三阀门与所述蒸汽发生器和/或所述化学中间容器之间的管路上均设置有阀门。
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