CN106448421A - 致密油储层开采模拟装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种致密油储层开采模拟装置与方法，第一高压泵与流体容器连接后，经由原油管线、上游阀与岩心夹持器的输入端连接，岩心夹持器包括岩心、橡胶密封筒和密封钢筒，岩心套设在橡胶密封筒内，橡胶密封筒通过第二高压泵提供的压力压紧在岩心上，密封钢筒包裹在橡胶密封筒上，岩心夹持器的输出端与回压阀连接，回压阀通过测量管线与气体流量计连接，回压阀还与回压控泵连接。模拟致密油储层开发的过程中，通过第一高压泵将流体容器中的流体经由岩心夹持器的输入端压入岩心，通过回压控制泵控制回压阀，在岩心夹持器的上游和下游产生压力差，使得产出液从岩心夹持器的输入端产出，产出液经由测量管线流入至了气体流量计。由于测量管线能够精确测量产出液的体积，因此能够准备评估致密油储层的日产量即生产能力。

Description

致密油储层开采模拟装置与方法

技术领域

本发明实施例涉及油气田勘测和开发技术，尤其涉及一种致密油储层开采模拟装置与方法。

背景技术

致密油是指夹在或紧邻优质生油层的致密储层中，未经过大规模长距离运移而形成的石油聚集，是一种非常规石油资源，存储致密油的存储称之为致密油储层。由于致密油储层渗透率低、产出液少、勘探难度大，因此，开采之前需要评估以精确确定致密油储层产出液的能力，例如，产出液的体积的大小。

目前，为确定致密油储层产出液的体积的大小，常采用流量计量方法，如试管测体积法、试管称重法等。其中，试管称重法通过称量试管重量的变化，根据重量的变化换算出产出液的体积大小。试管测体法则是通过测量试管内产出液的体积的变化，根据体积变化确定出致密油储层能够产出的产出液的体积的大小。

然而，无论是试管测体法还是试管称重法，由于致密油时延计量时间较长，产出液易挥发，即使采取适当的措施来降低挥发，如在试管上贴保鲜膜，也难以消除误差。误差越大，则确定出的产出液的体积大小的精度越低，无法精确确定出致密油储层的能力，

发明内容

本发明提供一种致密油储层开采模拟装置与方法，实现精确确定出致密油储层能力的目的。

第一方面，本发明实施例提供一种致密油储层开采模拟装置与方法，包括：岩心夹持器、上游阀、流体容器、第一高压泵、第二高压泵、回压控制泵、回压阀、测量管线、气体流量计；其中，

所述岩心夹持器包括岩心、橡胶密封筒与密封钢筒，所述橡胶密封筒两端开口，所述岩心套设在所述橡胶密封筒内，所述密封钢筒包裹在所述橡胶密封筒上，所述岩心夹持器具有输入端和输出端，所述输入端与所述流体容器连接，所述流体容器与所述上游阀连接，所述输出端与所述回压阀连接，所述回压阀通过所述测量管线与所述气体流量计连接；

所述第一高压泵与所述流体容器连接，用于将所述流体容器中的流体经由所述岩心夹持器的输入端压入所述岩心；

所述第二高压泵与所述橡胶密封筒连接，用于将所述橡胶密封筒压紧在所述岩心上；

所述回压控制泵与所述回压阀连接，用于通过所述回压阀控制所述岩心夹持器内部的压力；

所述测量管线用于计量产出液，所述产出液为所述流体经过所述岩心夹持器流出的物质；

所述气体流量计用于盛放所述产出液，并测量所述产出液中气体的流量。

可选的，在本发明一实施例中，上述的致密油储层开采模拟装置还包括：恒温箱，所述恒温箱用于容纳所述岩心夹持器、所述流体容器、所述回压阀、所述测量管线、所述气体流量计。

可选的，在本发明一实施例中，所述测量管线上绘制有精细刻度，通过读取所述精细刻度以计量所述产出液。

可选的，在本发明一实施例中，上升的致密油储层开采模拟装置还包括：数显千分尺，用于配合所述测量管线以计量所述产出液。

可选的，在本发明一实施例中，上述的致密油储层开采模拟装置还包括：数显千分尺，用于配合所述测量管线以计量所述产出液。

可选的，在本发明一实施例中，上述的致密油储层开采模拟装置还包括下述传感器中的至少一个：第一压力传感器、第二压力传感器与温度传感器；

所述第一压力传感器与所述流体容器相连，用于获取所述流体容器的压力；

所述第二压力传感器用于所述橡胶密封筒的压力；

所述温度传感器用于获取所述岩心夹持器的温度。

可选的，在本发明一实施例中，上述的致密油储层开采模拟装置还包括：数据采集记录器，所述数据采集记录器与所述第一压力传感器、所述第二压力传感器或所述温度传感器连接。

可选的，在本发明一实施例中，所述流体容器中的流体为原油、煤油或原油与煤油的混合液。

可选的，在本发明一实施例中，所述岩样的渗透率最低为0.0017×10^-3μm²。

可选的，在本发明一实施例中，所述岩心夹持器的最大压力为100MPa，最高温度为160℃。

第二方面，本发明实施例提供一种基于如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式实现的致密油储层开采模拟装置的致密油储层开采模拟方法，包括：

开启所述第二高压泵以使得所述岩心夹持器的压力达到第一阈值，开启所述上游阀与所述回压阀，通过所述第一高压泵将所述流体容器内的流体经由所述岩心夹持器的输入端压入所述岩心；

当所述岩心夹持器中的压力上升时，提升所述第二高压泵的压力，使得第二高压泵提供的压力大于所述第一阈值，进而使得所述橡胶密封筒压紧所述岩心；

关闭所述上游阀与所述回压阀，以使得所述岩心内的压力平衡，从而模拟致密油原始储层压力；

开启所述回压阀进行衰竭式开采，以使得所述产出液经由所述岩心夹持器的输出端流入所述测量管线；

根据所述产出液的体积绘制生产曲线。

本发明实施例提供的致密油储层开采模拟装置与方法，第一高压泵与流体容器连接后，经由原油管线、上游阀与岩心夹持器的输入端连接，岩心夹持器包括岩心、橡胶密封筒和密封钢筒，岩心套设在橡胶密封筒内，橡胶密封筒通过第二高压泵提供的压力压紧在岩心上，密封钢筒包裹在橡胶密封筒上，岩心夹持器的输出端与回压阀连接，回压阀通过测量管线与气体流量计连接，回压阀还与回压控泵连接。模拟致密油储层开发的过程中，通过第一高压泵将流体容器中的流体经由岩心夹持器的输入端压入岩心，通过回压控制泵控制回压阀，在岩心夹持器的上游和下游产生压力差，使得产出液从岩心夹持器的输入端产出，产出液经由测量管线流入至了气体流量计。由于测量管线能够精确测量产出液的体积，因此能够准备评估致密油储层的日产量即生产能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明方法实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明方法的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明致密油储层开采模拟装置实施例一的结构示意图；

图2为本发明致密油储层开采模拟方法的流程图；

图3为本发明致密油储层开采模拟装置实施例二的结构示意图；

图4为本发明致密油储层开采模拟装置的实际应用举例示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下内容为结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效的详细说明。

首先，致密油储层开采模拟装置的结构。

具体的，可参见图1，图1为本发明致密油储层开采模拟装置实施例一的结构示意图，其包括：岩心夹持器1、上游阀2、流体容器3、第一高压泵4、第二高压泵5、回压控制泵6、回压阀7、测量管线8、气体流量计9；其中，所述岩心夹持器1包括岩心101、橡胶密封筒102与密封钢筒103，所述橡胶密封筒102两端开口，所述岩心101套设在所述橡胶密封筒内102，所述岩心夹持器1具有输入端和输出端，所述输入端与所述流体容器3连接，所述流体容器3与所述上游阀2连接，所述输出端与所述回压阀7连接，所述回压阀7通过所述测量管线8与所述气体流量计9连接；所述第一高压泵4与所述流体容器3连接，用于将所述流体容器3中的流体经由所述岩心夹持器1的输入端压入所述岩心101；所述第二高压泵5与所述橡胶密封筒12连接，用于将所述橡胶密封筒102压紧在所述岩心101上；所述回压控制泵6与所述回压阀7连接，用于通过所述回压阀7控制所述岩心夹持器1内部的压力；所述测量管线8用于计量产出液，所述产出液为所述流体经过所述岩心夹持器1流出的物质；所述气体流量计9用于盛放所述产出液，并测量所述产出液中气体的流量。

请参照图1，本发明实施例提供的致密油储层开采模拟装置包括岩心夹持器1，为扩大岩样空隙体积，提高实验精度，其例如为耐高温、耐高压的长岩心夹持器，长度可达1米，甚至更长。岩心夹持器1包括岩心101、橡胶密封筒102与密封钢筒103，岩心101的内部填充岩样，该岩样为充分饱和原油的岩样。岩心加持器1的两端分别为输入端和输出端，以下将岩心夹持器1靠近输入端的一端称之为上游，将岩心夹持器1靠近输出端的一端称之为下游，输入端和输出端由细小的管道组合而成，如图中横线填充部分所示，输入端与流体容器3通过原油管线连接，当将流体容器3中的流体输入岩心夹持器1的岩心101时，通过输入端到达岩心夹持器1内的岩心101，再经过输出端到达测量管线。岩心101例如为圆柱形、长方体等形状，其上包裹有橡胶密封筒102，也即岩心101套设在橡胶密封筒102内，橡胶密封筒102如图中方格填充部分所示，橡胶密封筒102通过第二高压泵5提供的压力，压紧岩心101，流入，橡胶密封筒102上有围压流体入口，第二高压泵5提供的压力通过围压流体入口压紧橡胶密封筒102。从而对岩心101建立如同致密油储层一样的岩石围压。由于橡胶密封筒102不受高压，因此，可以通过在橡胶密封筒102上设置密封钢筒103，可以使得橡胶密封筒102经受高压，密封钢筒103如图中以点填充部分所示。第一高压泵4与流体容器3连接，用于对流体容器3中的流体提供压力，从而将流体压入石油管线，进而注入岩心夹持器1内的岩心101中。通过控制回压阀6，在岩心夹持器1的输入端与输出端产生压差，从输出端流出产出液，该产出液经由测量管线8流入至气体流量计9。流经测量管线8时，可以根据测量管线计量产出液的体积等。例如，测量管线8上描绘有精细刻度，可以精确的计量产出液；再如，测量管线8上无需描绘精细刻度，而是对致密油储层开采模拟装置设置一个千分尺，如数显千分尺11，用数显千分尺11读取流经测量管线8的长度，而测量管线8的直径是预先知道的，例如，为1.6mm，因此，根据长度与测量管线8的长度，即可确定出产出液的体积的大小。一般来说，产出液是液体、气体或液体和气体的混合物等。

其次，致密油储层开采模拟装置的工作原理。

具体的，可参见图2，图2为本发明致密油储层开采模拟方法的流程图，包括：

101、开启所述第二高压泵以使得所述岩心夹持器的压力达到第一阈值，开启所述上游阀与所述回压阀，通过所述第一高压泵将所述流体容器内的流体经由所述岩心夹持器的输入端压入所述岩心。

本步骤在于建立原始的地层条件，即建立原始弹性能。具体的，将充分饱和原油的岩样放入耐高温、耐高压的岩心夹持器1中，首先开启第二高压泵5，使得岩心夹持器内的压力到达第一阈值，第一阈值例如为5Mpa；接着，开启上游阀2与下游的回压阀7，通过第一高压泵4将流体容器3中的流体经由岩心夹持器1的输入端压入岩心101。

102、当所述岩心夹持器中的压力上升时，提升所述第二高压泵的压力，使得第二高压泵提供的压力大于所述第一阈值，进而使得所述橡胶密封筒压紧所述岩心。

本步骤在于建立被模拟的致密油储层的压力条件。具体的，当岩心夹持器1内的流体的压力上升时，同步提升第二高压泵5输出的压力，使得第二高压泵5提供的压力高于岩心夹持器1内的压力，例如高于5Mpa，从而使得橡胶密封筒102压紧在岩心101上。

103、关闭所述上游阀与所述回压阀，以使得所述岩心内的压力平衡，从而模拟致密油原始储层压力；

本步骤中，关闭上游阀2与回压阀7，使得岩心夹持器1中岩心101达到压力平衡，该平衡压力即为被模拟的致密油储层的原始压力。

104、开启所述回压阀进行衰竭式开采，以使得所述产出液经由所述岩心夹持器的输出端流入所述测量管线；

本步骤中，缓慢打开回压阀7，在岩心夹持器1的上游与下游之间产生压差，产出液从岩心夹持器1的下游产出；然后，逐渐降低回压控制泵6提供给回压阀7的压力，使得岩心夹持器1上下游的压力逐渐降低，从而模拟实际的衰竭式致密油储层开采过程。该过程中，通过回压控制泵6控制回压阀7的压力，相当于为回压阀7提供弹性能量的过程。

105、根据所述产出液的体积绘制生产曲线。

本步骤中，用能够精密计量体积的测量管线8计量产出液的体积，从而获得压力、产出液等随时间变化的生产曲线。例如，绘制出产出液的体积随时间变化的曲线，即累计产量-时间曲线；再如，根据回压控制泵6提供给回压阀7的压力随时间变化的曲线；又如，根据气体流量计中气体的体积随时间的变化，绘制出流量-时间曲线。

本发明实施例提供的致密油储层开采模拟装置，第一高压泵与流体容器连接后，经由原油管线、上游阀与岩心夹持器的输入端连接，岩心夹持器包括岩心、橡胶密封筒和密封钢筒，岩心套设在橡胶密封筒内，橡胶密封筒通过第二高压泵提供的压力压紧在岩心上，密封钢筒包裹在橡胶密封筒上，岩心夹持器的输出端与回压阀连接，回压阀通过测量管线与气体流量计连接，回压阀还与回压控泵连接。模拟致密油储层开发的过程中，通过第一高压泵将流体容器中的流体经由岩心夹持器的输入端压入岩心夹持器的岩心中，通过回压控制泵控制回压阀，在岩心夹持器的上游和下游产生压力差，使得产出液从岩心夹持器的输入端产出，产出液经由测量管线流入至了气体流量计。由于测量管线能够精确测量产出液的体积，因此能够准备评估致密油储层的日产量即生成能力。同时，岩心夹持器耐高温、耐高压，因此，可以满足高温高压条件下、弹性能量作用下致密油储层的开采模拟过程。

图3为本发明致密油储层开采模拟装置实施例二的结构示意图，请参照图3，本发明实施例提供的致密油储层开采模拟装置，在上述图1所示致密油储层开采模拟装置的基础上，进一步的，还包括：

恒温箱10，所述恒温箱10用于容纳所述岩心夹持器1、所述流体容器3、所述回压阀7、所述测量管线8、所述气体流量计9。

具体的，由于橡胶密封筒102、密封钢筒103均为导热材质，无法保证岩心夹持器1处于如被模拟的致密油储层的恒温状态，因此，可以通过设置一个恒温箱，将致密油储层开采模拟装置的部件都容纳在该恒温箱10中，从而更加精确的模拟出致密油储层的环境。其中，恒温箱10也可以理解为恒温室等。

再请参照图3，在本发明一实施例中，上述的致密油储层开采模拟装置还可以包括下述传感器中的至少一个：第一压力传感器12、第二压力传感器13与温度传感器14；其中，所述第一压力传感器12与所述流体容器3相连，用于获取所述流体容器3的压力；所述第二压力传感器13用于获取所述橡胶密封筒102的压力。

具体的，第一压力传感器12、第二压力传感器13与温度传感器14均设置在恒温箱10的内部，第一压力传感器12用于获取第一高压泵4提供给流体容器3的压力，第二压力传感器用于获取第二高压泵5提供给橡胶密封筒102的压力。由于恒温箱10可能会被打开能原因，导致恒温箱10的温度与岩心夹持器1的温度不一致，因此，设置温度传感器14，通过温度传感器获取密封钢筒103的温度，由于密封钢筒103与橡胶密封筒102相贴合，橡胶密封筒102与岩心101相贴合，密封钢筒103、橡胶密封筒102、岩心101的温度是一直的，获取到密封钢筒103的温度，相当于获取到岩心101的温度。需要注意的是，之所以不直接获取岩心101的温度，是为了避免设置温度传感器14时不穿透橡胶密封筒，避免产出液侧漏。

再请参照图3，在本发明一实施例中，上述的致密油储层开采模拟装置还可以包括数据采集记录器15，所述数据采集记录器15与所述第一压力传感器12、所述第二压力传感器13或所述温度传感器14连接。

具体的，数据采集记录器15设置在恒温箱10的外部，第一压力传感器12、第二压力传感器13或温度传感器14设置在恒温箱10的内部，第一压力传感器12、第二压力传感器13或温度传感器14与数据采集记录器15连接，方便数据采集记录器15采集数据。

可选的，上述各实施例中，所述流体容器3中的流体为原油、煤油或原油与煤油的混合液。

可选的，上述各实施例中，所述岩样的渗透率最低为0.0017×10^-3μm²。

可选的，上述各实施例中，所述岩心夹持器1的最大压力为100MPa，最高温度为160℃。

图4为本发明致密油储层开采模拟装置的实际应用举例示意图，其中的各个部件的位置、功能等可参见图1与图3，此处不再赘述。另外，图4所示的致密油储层开采模拟装置还可以包括加热棒，用于在岩心的温度不满足被模拟的致密油储层时，对岩心进行加热，使得模拟的环境与实际环境更加吻合。

另外，需要说明的是，上述图1、图3与图4中所示的岩心夹持器为剖视图。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种致密油储层开采模拟装置，其特征在于，包括：岩心夹持器、上游阀、流体容器、第一高压泵、第二高压泵、回压控制泵、回压阀、测量管线、气体流量计；其中，

所述岩心夹持器包括岩心、橡胶密封筒与密封钢筒，所述橡胶密封筒两端开口，所述岩心套设在所述橡胶密封筒内，所述密封钢筒包裹在所述橡胶密封筒上，所述岩心夹持器具有输入端和输出端，所述输入端与所述流体容器连接，所述流体容器与所述上游阀连接，所述输出端与所述回压阀连接，所述回压阀通过所述测量管线与所述气体流量计连接；

所述第一高压泵与所述流体容器连接，用于将所述流体容器中的流体经由所述岩心夹持器的输入端压入所述岩心；

所述第二高压泵与所述橡胶密封筒连接，用于将所述橡胶密封筒压紧在所述岩心上；

所述回压控制泵与所述回压阀连接，用于通过所述回压阀控制所述岩心夹持器内部的压力；

所述测量管线用于计量产出液，所述产出液为所述流体经过所述岩心夹持器流出的物质；

所述气体流量计用于盛放所述产出液，并测量所述产出液中气体的流量。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

恒温箱，所述恒温箱用于容纳所述岩心夹持器、所述流体容器、所述回压阀、所述测量管线、所述气体流量计。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，

所述测量管线上绘制有精细刻度，通过读取所述精细刻度以计量所述产出液。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括：

数显千分尺，用于配合所述测量管线以计量所述产出液。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括下述传感器中的至少一个：第一压力传感器、第二压力传感器与温度传感器；

所述第一压力传感器与所述流体容器相连，用于获取所述流体容器的压力；

所述第二压力传感器用于所述橡胶密封筒的压力；

所述温度传感器用于获取所述岩心夹持器的温度。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：数据采集记录器，所述数据采集记录器与所述第一压力传感器、所述第二压力传感器或所述温度传感器连接。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，

所述流体容器中的流体为原油、煤油或原油与煤油的混合液。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述岩样的渗透率最低为0.0017×10^-3μm²。

9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述岩心夹持器的最大压力为100MPa，最高温度为160℃。

10.一种基于权利要求1～9任一项所述的致密油储层开采模拟装置的致密油储层开采模拟方法，其特征在于，包括：

开启所述第二高压泵以使得所述岩心夹持器的压力达到第一阈值，开启所述上游阀与所述回压阀，通过所述第一高压泵将所述流体容器内的流体经由所述岩心夹持器的输入端压入所述岩心；

当所述岩心夹持器中的压力上升时，提升所述第二高压泵的压力，使得第二高压泵提供的压力大于所述第一阈值，进而使得所述橡胶密封筒压紧所述岩心；

关闭所述上游阀与所述回压阀，以使得所述岩心内的压力平衡，从而模拟致密油原始储层压力；

开启所述回压阀进行衰竭式开采，以使得所述产出液经由所述岩心夹持器的输出端流入所述测量管线；

根据所述产出液的体积绘制生产曲线。