CN105717255A - 复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置与模拟开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置。该复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置包括复合溶剂配制系统、填砂模型系统、产出液收集控制系统和数据采集及控制系统，复合溶剂配制系统与填砂模型系统相连通，填砂模型系统与产出液收集控制系统相连通，数据采集及控制系统用于对浸泡、产油、产砂过程进行连续数据采集监控。本发明还提供了该实验装置模拟现场高压注复合溶剂浸泡后开采薄层超稠油的方法。通过该实验装置及模拟方法模拟不同气相单组份溶剂、气相多组份混合溶剂以及液相溶剂浸泡吞吐循环过程，能实现较为准确的测定溶剂注入量、溶剂产出量，即包括液相溶剂，也包括气相溶剂，以及原油产出量。

Description

复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置与模拟开采方法

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置及该实验装置模拟现场高压注复合溶剂浸泡后开采薄层超稠油的方法。

背景技术

世界范围内的稠油储量巨大，目前，稠油的主流开发技术是注蒸汽热力采油技术，如蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD及其改进方法。通过蒸汽将大量的热量带入油藏中，加热原油并大幅降低原油黏度。然而由于埋藏相对较深，管线沿程热损失大，井底蒸汽干度低，而有效加热油藏的是干蒸气，大量热水无效循环。此外，由于油层薄，注入蒸气上覆，大量蒸气在油层顶部与盖层结合部位冷凝，部分蒸气释放的潜热大部分被盖层吸收，无法有效加热油藏。从而对于埋藏深、油层薄的超稠油油藏而言，这些传统注蒸汽开发面临热损失大、油汽比低、开发成本高等问题。

而采用溶剂开采，可达到降低薄层超稠油开发能耗的目的，极大的降低能耗、减少温室气体排放。

以Vapex为代表的溶剂技术自概念提出至今受到了学术界的广泛关注，Vapex、csi等溶剂冷采技术，在低温下操作，不存在热损失问题，但由于溶剂降黏比加热降黏速度慢、幅度低，导致实际应用中产油速率、产出程度、开发效率低，不具有经济性，故目前还未得到推广应用，没有得以工业化。因此，需要开展技术攻关，优化适当的注采条件，以获得接近、甚至优于热采的开发效果。通常不同的目标油藏的储层条件、原油品质差异较大，与之适用的溶剂开采过程中涉及的浸泡压力、最佳溶剂组成是不同的。如果溶剂与油藏岩石或流体不配伍，可能导致整个溶剂过程失败。

因此需要通过室内物理模拟实验模拟注溶剂浸泡循环过程，评价潜在的溶剂组合及溶剂过程开发效果。包括单一液相溶剂、混合液相溶剂、单一气相溶剂和混合气相溶剂的优化筛选。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置。

本发明的目的还在于提供了上述装置模拟现场高压注复合溶剂浸泡降压生产开采薄层超稠油的方法，模拟不同气相单组份溶剂、气相多组份混合溶剂以及液相溶剂浸泡吞吐循环过程。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一种复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置，该实验装置包括复合溶剂配制系统、填砂模型系统、产出液收集控制系统和数据采集及控制系统。

所述复合溶剂配制系统包括氮气注入单元、丙烷压缩注入单元、二氧化碳注入单元、石油醚注入单元、二甲苯注入单元、混合气体贮存单元。

所述丙烷压缩注入单元与所述二氧化碳注入单元分别与所述混合气体贮存单元相连通；所述氮气注入单元、所述混合气体贮存单元、所述石油醚注入单元和所述二甲苯注入单元分别与所述填砂模型系统相连通。

所述填砂模型系统包括模型本体和多通阀A，所述模型本体包括一号填砂管、二号填砂管和三号填砂管，所述一号填砂管、二号填砂管和三号填砂管分别与所述多通阀A相连通；所述氮气注入单元、所述混合气体贮存单元、所述石油醚注入单元和所述二甲苯注入单元分别与所述填砂模型系统的多通阀A相连通；所述一号填砂管、二号填砂管和三号填砂管分别垂直放置且在三号填砂管外围设置围压，并于各自进出口处分别设置压力测点接口和控制阀，其中，三号填砂管的岩心管上沿轴向还布设有至少两个的压力测点接口(至少一个的压力测点接口设置于三号填砂管的岩心管壁的内侧，用于电连接压力传感器，通过压力传感器测试岩心管内的压力，至少一个的压力测点接口设置于三号填砂管的岩心管壁的外侧，用于电连接压力传感器，通过压力传感器测试围压，围压介质为水)。

所述产出液收集控制系统包括背压控制单元和油气分离单元；所述背压控制单元与所述油气分离单元相串接，所述背压控制单元与所述多通阀A相连通。

所述数据采集及控制系统包括数据采集单元和数据处理单元，所述数据采集单元与所述数据处理单元相电连接，所述数据采集单元与所述压力测点接口相电连接，所述数据采集单元与所述油气分离单元相连接。

上述实验装置中，多管并行的注入方式能够有利于筛选优化，且溶剂混合配制比单溶剂的效果好。复合溶剂配制系统与填砂模型系统相连通，完成复合溶剂配制后向填砂模型系统内注入混合溶剂。

上述实验装置中，将填砂管垂直放置，便于考察重力作用，在填砂管壁施加围压可以模拟地应力环境，对于再现注入流体卸载扩容、形成溶剂黏性指进的过程至关重要。

上述实验装置中，产出液收集控制系统用于控制填砂模型系统的油气混合物的产出量，并计量产出的油气混合物中的气体流量及产油量。

上述实验装置中，所述数据处理单元为能够进行数据处理的计算机等。数据处理单元可以对浸泡、产油、产砂过程进行连续数据采集监控，模拟间歇降压生产、连续恒定降压速率生产等产油过程，从而获得可靠的实验数据参数。

上述实验装置中，优选地，所述多通阀A为四通阀。

上述实验装置中，优选地，所述氮气注入单元包括氮气罐、第一减压阀、第一过滤器、第一干燥器和第一单向阀，所述氮气罐、第一减压阀、第一过滤器、第一干燥器和第一单向阀依次相连通；

所述丙烷压缩注入单元包括丙烷罐、第一压缩注入气活塞容器、第二压缩注入气活塞容器、第二过滤器、第二单向阀和多通阀B；

所述丙烷罐、第一压缩注入气活塞容器和第二压缩注入气活塞容器分别与多通阀B相连通，所述多通阀B与所述第一减压阀的出口端相连通，所述多通阀B还与一真空泵相连通，所述多通阀B、第二过滤器和第二单向阀依次相连通，所述第二压缩注入气活塞容器与所述第二过滤器相连通；

所述二氧化碳注入单元包括二氧化碳罐、第二减压阀、第三过滤器、第二干燥器和第三单向阀，所述二氧化碳罐、第二减压阀、第三过滤器、第二干燥器和第三单向阀依次相连通；

所述石油醚注入单元为石油醚活塞容器；

所述二甲苯注入单元为二甲苯活塞容器；

所述混合气体贮存单元为混合气体贮存活塞容器。

上述实验装置中，优选地，所述多通阀B为六通阀。

上述实验装置中，优选地，所述多通阀B还与所述第一过滤器的进入端相连通。

上述实验装置中，优选地，所述数据采集单元包括第一质量流量计、第二质量流量计、第三质量流量计、第四质量流量计、压力传感器和电信号连接器；

所述第一质量流量计设置在所述第一干燥器与所述第一单向阀之间；

所述第二质量流量计设置在所述第二过滤器与所述第二单向阀之间；

所述第三质量流量计设置在所述第二干燥器与所述第三单向阀之间；

所述第四质量流量计和所述电信号连接器分别与所述油气分离单元相连接；

所述压力传感器与所述压力测点接口相电连接，所述数据采集单元通过数据采集板与所述数据处理单元相电连接；

上述实验装置中，优选地，所述第一质量流量计、第二质量流量计和第三质量流量计的各自两端分别设置有压力表。

上述实验装置中，优选地，该实验装置还包括第一背压阀、第二背压阀和第三背压阀；所述第一背压阀设置在所述第一质量流量计与所述第一单向阀之间；所述第二背压阀设置在所述第二质量流量计与所述第二单向阀之间；所述第三背压阀设置在所述第三质量流量计与所述第三单向阀之间。

上述实验装置中，优选地，该实验装置还包括多通阀C；所述氮气注入单元、混合气体贮存单元、石油醚注入单元和二甲苯注入单元分别与所述多通阀C相连通；所述多通阀C与所述填砂模型系统的多通阀A相连通。

上述实验装置中，优选地，所述多通阀C为六通阀。

上述实验装置中，优选地，所述第一压缩注入气活塞容器、第二压缩注入气活塞容器、混合气体贮存活塞容器、石油醚活塞容器和二甲苯活塞容器分别在各自的尾端设置有ISCO泵。

上述实验装置中，优选地，所述第一压缩注入气活塞容器、第二压缩注入气活塞容器、混合气体贮存活塞容器、石油醚活塞容器和二甲苯活塞容器还分别在各自的两端设置有控制阀。

上述实验装置中，优选地，所述背压控制单元为编程控制背压阀，所述编程控制背压阀与一ISCO泵相连通；所述油气分离单元包括数字天平和气液分离锥形瓶；所述气液分离锥形瓶设置在所述数字天平上，所述气液分离锥形瓶的进口端与所述编程控制背压阀相连通，所述气液分离锥形瓶的出口端与所述第四质量流量计相连通，所述数字天平与所述电信号连接器相电连接。

上述实验装置中，所述电信号连接器用于将数字天平测量数据传送至数据处理单元。

上述实验装置中，优选地，所述一号填砂管长度为0.5m，内径为2.5cm，内填40目石英砂；优选地，所述二号填砂管长度为0.3m，内径为2.5cm，内填100-200目石英砂；优选地，所述三号填砂管长度为0.712m，内径为3.8cm，内填140目石英砂。

上述实验装置中，优选地，所述三号填砂管的岩心管上沿轴向布设有6个所述的压力测点接口。

上述实验装置中，根据实际情况，在管路中还设置有多个的控制阀，用于控制管路。

本发明还提供了一种模拟现场高压注复合溶剂浸泡后开采薄层超稠油的方法，其使用上述的复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置，包括以下步骤：

步骤一，将所述石油醚注入单元中的石油醚注入到所述填砂模拟系统模型本体内；

将所述二甲苯注入单元中的二甲苯注入到所述填砂模拟系统模型本体内；

扩容浸泡；

步骤二，将所述丙烷压缩注入单元中丙烷经过两次压缩后注入到所述混合气体贮存单元内；

将所述二氧化碳注入单元中二氧化碳注入到所述混合气体贮存单元内；

在混合气体贮存单元内，混合二氧化碳和丙烷后，注入到所述填砂模拟系统模型本体内；

经过浸泡降压后，进行原油采出；

步骤三，产出的油气混合物进入到所述产出液收集控制系统，计量油气产出量；所述数据采集及控制系统在所述填砂模拟系统中对浸泡、产油、产砂过程进行连续数据采集监控，模拟间歇降压生产、连续恒定降压速率生产产油过程。

上述方法中，优选的，该方法包括步骤如下：

(1)将所述模型本体进行抽真空，直至模型本体内部压力为0-20Pa；

(2)对模型本体进行饱和水处理，通过饱和水的质量预估饱和水的体积，从而计算出有效孔隙度；

(3)测量模型本体的渗透率并对模型本体进行饱和油处理；

(4)将所述丙烷罐中的丙烷注入到所述第一压缩注入气活塞容器中，并进一步将所述第一压缩注入气活塞容器中丙烷注入到所述第二压缩注入气活塞容器中，直到所述第二压缩注入气活塞容器中的丙烷的量达到所需的量；将所述第二压缩注入气活塞容器中的丙烷进一步加压直至完全液化，注入到所述混合气体贮存活塞容器中；

(5)将所述二氧化碳罐中的二氧化碳注入到所述混合气体贮存活塞容器中；

(6)注入液体溶剂：将所述石油醚活塞容器中的石油醚、所述二甲苯活塞容器中的二甲苯分别注入到模型本体内，扩容浸泡1-2天；

(7)接着将步骤(5)中所述混合气体贮存活塞容器中的混合气体注入到模型本体内吞吐，经过一段时间浸泡降压后，进行原油采出；

(8)产出的油气混合物进入到所述产出液收集控制系统，经由数字天平、气液分离锥形瓶和所有质量流量计计量油气产出量。

本发明提供的复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置适用于实验室内模拟注溶剂浸泡开发薄层超稠油油藏的物理模拟研究。可以在实验室按要求配置多组份混合气体溶剂。模拟不同气相单组份溶剂、气相多组份混合溶剂以及液相溶剂浸泡吞吐循环过程。

本发明的有益效果：

本发明提供的复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置：

(1)能实现较为准确的测定溶剂注入量、溶剂产出量(即包括液相溶剂，也包括气相溶剂)以及原油产出量；

(2)可以回答所用溶剂对于该油田储层条件是否可行以及注入压力是否可以满足生产需要等问题，实验的模拟结果可作为现场生产所用溶剂以及施工压力参考标准；

(3)本发明针对气体溶剂浸泡产出过程中的出口压力采用逐渐降低的方式，该方法可以充分利用气体溶剂的溶解气能量，使得采用注气相溶剂浸泡时，即通过溶剂溶解在原油中降低原油粘度，同时产油过程中由于压力降低，气体从油中溶解后形成溶解气驱，相比直接降压开采的方法，单轮次可以采出更多的原油；

(4)模型本体填砂管采取垂直放置，便于液相溶剂考察重力作用；

(5)溶剂采取混合配制比单溶剂效果好；

(6)模型本体填砂管外围施加围压，可以模拟地应力环境，对于再现注入流体卸载扩容、形成溶剂黏性指的过程至关重要；

(7)模拟成藏过程，做带压饱和油，形成初始空隙压力；

(8)多管路并行利于筛选优化。

附图说明

图1为实施例复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置的结构示意图；

图2为实施例复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置带围压填砂管模型本体3号填砂管结构示意图；

图3为实施例中浸泡过程中孔隙压力变化曲线图；

图4为实施例中复合溶剂浸泡吞吐循环生产曲线图。

附图符号说明：

101氮气罐102第一减压阀103第一过滤器104第一干燥器

105第一单向阀106第一质量流量计107第一背压阀

201丙烷罐202第一压缩注入气活塞容器203第二压缩注入气活塞容器

204第二过滤器205第二单向阀206第二质量流量计207第二背压阀

301二氧化碳罐302第二减压阀303第三过滤器304第二干燥器

305第三单向阀306第三质量流量计307第三背压阀

401混合气体贮存活塞容器402石油醚活塞容器403二甲苯活塞容器

501、502、503、504、505、506、507、508、509、510、511、512均为压力传感器601编程控制背压阀602气液分离锥形瓶603数字天平604第四质量流量计701、702、703、704、705、706、707、708、709均为压力表

801、802、803、804、805、806、807、808、809、810、811、812、813、814、815、816、817、818、819、820、821、822、823、824、825、826、827均为控制阀

901一号填砂管902二号填砂管903三号填砂管

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

实施例

本实施例提供一种复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置，如图1所示，该复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置包括复合溶剂配制系统、填砂模型系统、产出液收集控制系统和数据采集及控制系统。其中，复合溶剂配制系统与填砂模型系统相连通，完成复合溶剂配制后向填砂模型系统内注入混合溶剂；填砂模型系统与产出液收集控制系统相连通，产出液收集控制系统用于控制填砂模型系统的油气混合物的产出量，并计算产出的油气混合物中的气体流量及产油量；数据采集及控制系统中的数据采集单元与数据处理单元电连接，用于对浸泡、产油、产砂过程进行采集，采集模型本体内的压力、气体流量数据并实时监控和处理数据，从而获得更加真实可靠的实验数据参数。

所述复合溶剂配制系统包括氮气注入单元、丙烷压缩注入单元、二氧化碳注入单元、石油醚注入单元、二甲苯注入单元、混合气体贮存单元。

所述丙烷压缩注入单元与所述二氧化碳注入单元分别与所述混合气体贮存单元相连通；所述氮气注入单元、所述混合气体贮存单元、所述石油醚注入单元和所述二甲苯注入单元分别与所述填砂模型系统相连通。

所述氮气注入单元包括氮气罐101、第一减压阀102、第一过滤器103、第一干燥器104和第一单向阀105，所述氮气罐101、第一减压阀102、第一过滤器103、第一干燥器104和第一单向阀105依次相连通；

所述丙烷压缩注入单元包括丙烷罐201、第一压缩注入气活塞容器202、第二压缩注入气活塞容器203、第二过滤器204、第二单向阀205和六通阀B；

所述丙烷罐201、第一压缩注入气活塞容器202、第二压缩注入气活塞容器203分别与六通阀B相连通，所述六通阀B与所述第一减压阀102的出口端相连通，所述六通阀B还与一真空泵相连通，所述六通阀B、第二过滤器204和第二单向阀205依次相连通，所述第二压缩注入气活塞容器203与所述第二过滤器204相连通。所述六通阀B还与所述第一过滤器103的进入端相连通。

所述二氧化碳注入单元包括二氧化碳罐301、第二减压阀302、第三过滤器303、第二干燥器304和第三单向阀305，所述二氧化碳罐301、第二减压阀302、第三过滤器303、第二干燥器304和第三单向阀305依次相连通；

所述石油醚注入单元为100mL的石油醚活塞容器402；所述二甲苯注入单元为200mL的二甲苯活塞容器403；所述混合气体贮存单元为500mL的混合气体贮存活塞容器401。

所述第一压缩注入气活塞容器202、第二压缩注入气活塞容器203、混合气体贮存活塞容器401、石油醚活塞容器402和二甲苯活塞容器403分别在各自的尾端设置有ISCO泵；且所述第一压缩注入气活塞容器202在其两端设置有控制阀807和809，所述第二压缩注入气活塞容器203在其两端设置有控制阀808和810，所述混合气体贮存活塞容器401在其两端设置有控制阀813和814，所述石油醚活塞容器402在其两端设置有控制阀816和818，所述二甲苯活塞容器403在其两端设置有控制阀817和819。

所述填砂模型系统包括模型本体和四通阀A，所述模型本体包括一号填砂管901、二号填砂管902和三号填砂管903(三号填砂管结构如图2所示)，所述一号填砂管901、二号填砂管902和三号填砂管903分别与四通阀A相连通；所述氮气注入单元、所述混合气体贮存单元、所述石油醚注入单元和所述二甲苯注入单元分别与所述填砂模型系统的四通阀A相连通；在本实施例中，所述并联的氮气注入单元、混合气体贮存单元、石油醚注入单元和二甲苯注入单元分别与所述六通阀C相连通；所述六通阀C与所述填砂模型系统的四通阀A相连通。

所述一号填砂管901、二号填砂管902和三号填砂管903分别垂直放置且在三号填砂管外围设置围压，并于各自进出口处分别设置压力测点接口和控制阀。其中，三号填砂管的岩心管上沿轴向还布设有6压力测点接口，分别连接压力传感器504、505、506、507、508、510。其中压力传感器504、505、506、507、508相电连接的压力测点接口设置于三号填砂管的岩心管壁的内侧，通过压力传感器504、505、506、507、508测试岩心管内的压力；压力传感器510相电连接的压力测点接口设置于三号填砂管的岩心管壁的外侧，通过压力传感器测试围压，围压介质为水。

所述一号填砂管长度为0.5m，内径为2.5cm，内填40目石英砂，两端分别设置有控制阀820、823，两端的压力测点接口分别连接压力传感器501、502；

所述二号填砂管长度为0.3m，内径为2.5cm，内填100-200目石英砂，两端分别设置有控制阀822、825，两端的压力测点接口分别连接压力传感器511、512；

所述三号填砂管长度为0.712m，内径为3.8cm，内填140目石英砂，两端分别设置有控制阀821、824，两端的压力测点接口分别连接压力传感器503、509。

所述数据采集及控制系统包括数据采集单元和数据处理单元，所述数据采集单元与所述数据处理单元相电连接，所述数据采集单元与所述压力测点接口相电连接，所述数据采集单元与所述油气分离单元相连接。

所述数据采集单元包括第一质量流量计106、第二质量流量计206、第三质量流量计306、第四质量流量计604、压力传感器和电信号连接器；

所述第一干燥器104与所述第一单向阀105之间依次设置有第一质量流量计106、第一背压阀107；所述第一质量流量计106两端设置有压力表701、702；

所述第二过滤器204与所述第二单向阀205之间依次设置有第二质量流量计206、第二背压阀207；所述第二质量流量计206两端设置有压力表703、704；

所述第二干燥器304与所述第三单向阀305之间依次设置有第三质量流量计306、第三背压阀307；所述第三质量流量计306两端设置有压力表705、706；

所述第四质量流量计604和所述电信号连接器分别与所述油气分离单元相连接；

所述压力传感器与所述压力测点接口相电连接，所述数据采集单元通过数据采集板与所述数据处理单元相电连接；

所述产出液收集控制系统包括背压控制单元和油气分离单元；所述背压控制单元与所述油气分离单元相串接，所述背压控制单元与所述四通阀A相连通；

所述背压控制单元为编程控制背压阀601，所述编程控制背压阀601与一ISCO泵相连通；

所述油气分离单元包括数字天平603和气液分离锥形瓶602；

所述气液分离锥形瓶602设置在所述数字天平603上，所述气液分离锥形瓶602的进口端与所述编程控制背压阀601相连通，所述气液分离锥形瓶602的出口端与所述第四质量流量计604相连通，所述数字天平603与所述电信号连接器相电连接。所述电信号连接器用于将数字天平测量数据传送至数据处理单元。所述数据处理单元为能够进行数据处理的计算机。

本实施例还提供一种模拟现场高压注复合溶剂浸泡后开采薄层超稠油的方法，其采用上述复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置，该实验方法包括以下步骤：

步骤1：对填砂管进行抽真空。首先将三号填砂管围压控制在1MPa，关闭所有填砂管出口阀门及轴向压力测点阀门，将每个阀门连接处封上真空泥。在常温下进行抽真空，抽真空时间不低于4h，直至所有填砂管内部压力在0-20Pa范围内视为抽真空过程结束，关闭进出口阀门，关闭真空泵及电源。

步骤2：对填砂管进行饱和水。连接好管线之后，称量量筒及水的质量，并估读量筒体积。打开与量筒相连接的阀门，进行饱和水，当内部不再吸水时视为饱和水过程结束，关闭所有填砂管进出口阀门。通过饱和水的质量Mp预估空隙体积Vp，结合填砂管的容积Vt，从而计算出有效孔隙度Ф＝Vp/Vt。

步骤3：对填砂管进行测量渗透率。在填砂管进出口分别连接压力传感器501、503、511和502、509、512，通过数据采集与处理系统对填砂管进出口压力值变化进行采集与记录，计算出压力差。通过压力差、填砂管横截面积、填砂管长度、流体黏度、流速拟合得出渗透率。测量结束关闭进出口阀门。

步骤4：对填砂管进行饱和油。连接好管线之后，将装有原油的活塞容器与所有填砂管裹上伴热带与保温棉，加热至90℃，过程中监测围压在5MPa，加热及保温时间不得低于2h；打开排空阀827，对管线进行排空；开始饱和油，饱和油过程控制流速在0-0.7mL/min，出口一旦开始出油，立即关闭出口阀门，停止饱和油，关闭ISCO泵，测量排出水的质量。

步骤5：根据目标区块油藏条件(地层温度、孔隙压力、原油黏度、地应力条件)及相图规律，优选溶剂组成，计算出需要的气体质量；具体为：根据本领域常规操作，首先根据地层温度和空隙压力，设计操作温度、压力；然后筛选合适的溶剂组成，计算出其对应的相图，筛选依据是设计的操作温度、压力处于相图中合适区域(两相区内)；最后再根据溶剂腔大小(由累计产油量估算)，结合设计的操作温度、压力条件，带入状态方程中，计算出各组分在气、液两相中的含量，最终得出注入的各组分的量。对于浅层油藏，乙烷、丙烷、丁烷及二氧化碳为潜在气体。

以下以丙烷和二氧化碳的混合为例说明。

步骤6：注入丙烷气体操作步骤：关闭所有阀门，打开控制阀809、810、814。打开ISCO泵将第一压缩注入气活塞容器202、第二压缩注入气活塞容器203、混合气体贮存活塞容器401下端注满水，待活塞被压缩到顶端后，关闭ISCO泵；打开第一减压阀102，减压至4MPa，使得第一压缩注入气活塞容器202、第二压缩注入气活塞容器203上端被氮气充满，同时活塞容器下端水通过控制阀809、810排出；关闭第一减压阀102、809、810，打开真空泵，将第一压缩注入气活塞容器202、第二压缩注入气活塞容器203抽真空(一般要求绝对压力达到10^-2托)；关闭真空泵，打开控制阀803，至压力表读数稳定；关闭所有阀门，打开控制阀804、控制阀807、808，打开ISCO泵，向第一压缩注入气活塞容器202中注水，使得第一压缩注入气活塞容器202中的丙烷在压力作用下进入第二压缩注入气活塞容器203；重复该过程，直到第二压缩注入气活塞容器203中的丙烷的量达到所需的量；将第二质量流量计206后端的第二背压阀207的压力设定到要求的压力(本流程中使用的质量流量计入口压力7MPa，出口压力5MPa)；关闭所有阀门，打开控制阀808、810、控制阀805、第二过滤器204、压力表703、压力表704、第二质量流量计206、第二背压阀207、第二单向阀205、控制阀806，将第二压缩注入气活塞容器203中的丙烷进一步加压直至完全液化，注入到混合气体贮存活塞容器401，控制ISCO注入泵的速率，同时检测第二质量流量计206的读数，保证流量在第二质量流量计206的计量范围内。当累计气体质量流量达到设计值Mp时停止注入。

步骤7：注入二氧化碳气体步骤：关闭所有阀门，打开控制阀811、812及二氧化碳注入单元管路上的第二减压阀302、第三过滤器303、第二干燥器304、压力表705和706、第三质量流量计306、第三背压阀307、第三单向阀305，调节二氧化碳气瓶出口的第二减压阀302，将压力降到第三质量流量计306规定的入口压力5.5MPa，再调节第三质量流量计306后端的第三背压阀307，将其压力控制在质量流量计规定的出口压力3MPa，接着设定第三质量流量计306的流量，打开出口阀门812，将气体注入混合气体贮存活塞容器401中。当累计质量流量达到设计值Mc时停止注入。

步骤8：注入液体溶剂步骤：打开控制阀815将石油醚活塞容器402、二甲苯活塞容器403以及管线中气体排空；关闭所有阀门，打开控制阀816和818，打开ISCO泵，将石油醚活塞容器402中的石油醚注入到模型本体中。注入二甲苯溶剂步骤同上。液体溶剂注入到模型本体中后，进行扩容浸泡1-2天。

步骤9：接着将步骤7中混合气体贮存活塞容器中的混合气体注入到模型本体中，待压力稳定后，开始浸泡吞吐；一段时间后，用水泵给背压阀加压，该压力值略高于多孔介质中的孔隙压力。打开控制阀820、821、822、823、824、825。通过泵的程序控制泵压随时间而下降。泵压从初始时刻压力下降至0，对比不同降压时间的产液量和产气量通过数字天平读取产液质量，通过流量计读取产出气体量。实验结果如图3和图4所示。由图3和图4可知：

(1)在高压浸泡过程中，随着溶剂溶解、扩散过程的进行，孔隙压力不断下降，说明溶剂有效溶于原油中，起到了降黏的作用。但后期压力下降幅度越来越小，表明该过程已达到平衡。

(2)合理的注采方法能获得经济客观的但周期产油速率和最终采收程度。

综上所述，本实施例提供的本发明提供的复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置能实现较为准确的测定溶剂注入量、溶剂产出量(即包括液相溶剂，也包括气相溶剂)以及原油产出量；可以回答所用溶剂对于该油田储层条件是否可行以及注入压力是否可以满足生产需要等问题，实验的模拟结果可作为现场生产所用溶剂以及施工压力参考标准；本发明针对气体溶剂浸泡产出过程中的出口压力采用逐渐降低的方式，该方法可以充分利用气体溶剂的溶解气能量，使得采用注气相溶剂浸泡时，即通过溶剂溶解在原油中降低原油粘度，同时产油过程中由于压力降低，气体从油中溶解后形成溶解气驱，相比直接降压开采的方法，单轮次可以采出更多的原油；模型本体填砂管采取垂直放置，便于液相溶剂考察重力作用；溶剂采取混合配制比单溶剂效果好；模型本体填砂管外围施加围压，可以模拟地应力环境，对于再现注入流体卸载扩容、形成溶剂黏性指的过程至关重要；模拟成藏过程，做带压饱和油，形成初始空隙压力；多管路并行利于筛选优化。

Claims (10)

1.一种复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置，其特征在于：该实验装置包括复合溶剂配制系统、填砂模型系统、产出液收集控制系统和数据采集及控制系统；

所述复合溶剂配制系统包括氮气注入单元、丙烷压缩注入单元、二氧化碳注入单元、石油醚注入单元、二甲苯注入单元、混合气体贮存单元；

所述丙烷压缩注入单元与所述二氧化碳注入单元分别与所述混合气体贮存单元相连通；所述氮气注入单元、所述混合气体贮存单元、所述石油醚注入单元和所述二甲苯注入单元分别与所述填砂模型系统相连通；

所述填砂模型系统包括模型本体和多通阀A，所述模型本体包括一号填砂管、二号填砂管和三号填砂管，所述一号填砂管、二号填砂管和三号填砂管分别与所述多通阀A相连通；所述氮气注入单元、所述混合气体贮存单元、所述石油醚注入单元和所述二甲苯注入单元分别与所述填砂模型系统的多通阀A相连通；所述一号填砂管、二号填砂管和三号填砂管分别垂直放置且在三号填砂管外围设置围压，并于各自进出口处分别设置压力测点接口和控制阀，其中，三号填砂管的岩心管上沿轴向还布设有至少两个的压力测点接口；优选地，所述多通阀A为四通阀；

所述产出液收集控制系统包括背压控制单元和油气分离单元；所述背压控制单元与所述油气分离单元相串接，所述背压控制单元与所述多通阀A相连通；

所述数据采集及控制系统包括数据采集单元和数据处理单元，所述数据采集单元与所述数据处理单元相电连接，所述数据采集单元与所述压力测点接口相电连接，所述数据采集单元与所述油气分离单元相连接。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：

所述氮气注入单元包括氮气罐、第一减压阀、第一过滤器、第一干燥器和第一单向阀，所述氮气罐、第一减压阀、第一过滤器、第一干燥器和第一单向阀依次相连通；

所述丙烷压缩注入单元包括丙烷罐、第一压缩注入气活塞容器、第二压缩注入气活塞容器、第二过滤器、第二单向阀和多通阀B；

所述丙烷罐、第一压缩注入气活塞容器和第二压缩注入气活塞容器分别与多通阀B相连通，所述多通阀B与所述第一减压阀的出口端相连通，所述多通阀B还与一真空泵相连通，所述多通阀B、第二过滤器和第二单向阀依次相连通，所述第二压缩注入气活塞容器与所述第二过滤器相连通；优选地，所述多通阀B为六通阀；

所述二氧化碳注入单元包括二氧化碳罐、第二减压阀、第三过滤器、第二干燥器和第三单向阀，所述二氧化碳罐、第二减压阀、第三过滤器、第二干燥器和第三单向阀依次相连通；

所述石油醚注入单元为石油醚活塞容器；

所述二甲苯注入单元为二甲苯活塞容器；

所述混合气体贮存单元为混合气体贮存活塞容器。

3.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于：

所述数据采集单元包括第一质量流量计、第二质量流量计、第三质量流量计、第四质量流量计、压力传感器和电信号连接器；

所述第一质量流量计设置在所述第一干燥器与所述第一单向阀之间；

所述第二质量流量计设置在所述第二过滤器与所述第二单向阀之间；

所述第三质量流量计设置在所述第二干燥器与所述第三单向阀之间；

所述第四质量流量计和所述电信号连接器分别与所述油气分离单元相连接；

所述压力传感器与所述压力测点接口相电连接，所述数据采集单元通过数据采集板与所述数据处理单元相电连接；

优选的，所述第一质量流量计、第二质量流量计和第三质量流量计的各自两端分别设置有压力表。

4.根据权利要求3所述的实验装置，其特征在于：该实验装置还包括第一背压阀、第二背压阀和第三背压阀；

所述第一背压阀设置在所述第一质量流量计与所述第一单向阀之间；

所述第二背压阀设置在所述第二质量流量计与所述第二单向阀之间；

所述第三背压阀设置在所述第三质量流量计与所述第三单向阀之间；

优选的，所述多通阀B还与所述第一过滤器的进入端相连通。

5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：该实验装置还包括多通阀C；

所述氮气注入单元、混合气体贮存单元、石油醚注入单元和二甲苯注入单元分别与所述多通阀C相连通；所述多通阀C与所述填砂模型系统的多通阀A相连通；优选地，所述多通阀C为六通阀。

6.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于：

所述第一压缩注入气活塞容器、第二压缩注入气活塞容器、混合气体贮存活塞容器、石油醚活塞容器和二甲苯活塞容器分别在各自的尾端设置有ISCO泵；优选的，所述第一压缩注入气活塞容器、第二压缩注入气活塞容器、混合气体贮存活塞容器、石油醚活塞容器和二甲苯活塞容器还分别在各自的两端设置有控制阀。

7.根据权利要求3所述的实验装置，其特征在于：

所述背压控制单元为编程控制背压阀，所述编程控制背压阀与一ISCO泵相连通；

所述油气分离单元包括数字天平和气液分离锥形瓶；

所述气液分离锥形瓶设置在所述数字天平上，所述气液分离锥形瓶的进口端与所述编程控制背压阀相连通，所述气液分离锥形瓶的出口端与所述第四质量流量计相连通，所述数字天平与所述电信号连接器相电连接。

8.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：

所述一号填砂管长度为0.5m，内径为2.5cm，内填40目石英砂；

所述二号填砂管长度为0.3m，内径为2.5cm，内填100-200目石英砂；

所述三号填砂管长度为0.712m，内径为3.8cm，内填140目石英砂；

优选地，所述三号填砂管的岩心管上沿轴向布设有6个压力测点接口。

9.一种模拟现场高压注复合溶剂浸泡后开采薄层超稠油的方法，其使用权利要求1-8任意一项所述的复合溶剂浸泡吞吐循环实验装置，包括以下步骤：

步骤一，将所述石油醚注入单元中的石油醚注入到所述填砂模拟系统模型本体内；

将所述二甲苯注入单元中的二甲苯注入到所述填砂模拟系统模型本体内；

扩容浸泡；

步骤二，将所述丙烷压缩注入单元中丙烷经过两次压缩后注入到所述混合气体贮存单元内；

将所述二氧化碳注入单元中二氧化碳注入到所述混合气体贮存单元内；

在混合气体贮存单元内，混合二氧化碳和丙烷后，注入到所述填砂模拟系统模型本体内；

经过浸泡降压后，进行原油采出；

步骤三，产出的油气混合物进入到所述产出液收集控制系统，计量油气产出量；所述数据采集及控制系统在所述填砂模拟系统中对浸泡、产油、产砂过程进行连续数据采集监控，模拟间歇降压生产、连续恒定降压速率生产产油过程。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：该方法包括步骤如下：

(1)将所述模型本体进行抽真空，直至模型本体内部压力为0-20Pa；

(2)对模型本体进行饱和水处理，通过饱和水的质量预估饱和水的体积，从而计算出有效孔隙度；

(3)测量模型本体的渗透率并对模型本体进行饱和油处理；

(4)将所述丙烷罐中的丙烷注入到所述第一压缩注入气活塞容器中，并进一步将所述第一压缩注入气活塞容器中丙烷注入到所述第二压缩注入气活塞容器中，直到所述第二压缩注入气活塞容器中的丙烷的量达到所需的量；将所述第二压缩注入气活塞容器中的丙烷进一步加压直至完全液化，注入到所述混合气体贮存活塞容器中；

(5)将所述二氧化碳罐中的二氧化碳注入到所述混合气体贮存活塞容器中；

(6)注入液体溶剂：将所述石油醚活塞容器中的石油醚、所述二甲苯活塞容器中的二甲苯分别注入到模型本体内，扩容浸泡1-2天；

(7)接着将步骤(5)中所述混合气体贮存活塞容器中的混合气体注入到模型本体内吞吐，经过一段时间浸泡降压后，进行原油采出；

(8)产出的油气混合物进入到所述产出液收集控制系统，经由数字天平、气液分离锥形瓶和所有质量流量计计量油气产出量。