CN107152272A - 油藏顶水的运移参数的确定装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种油藏顶水的运移参数的确定装置和方法，其中，该装置包括：筒体、补水箱、磁场检测装置、第一管柱、第二管柱、蒸汽发生器、处理器，其中：筒体内设有目标油井所在区域的地层模型，地层模型中设有第一管柱、第二管柱，其中，第一管柱与蒸汽发生器相连；补水箱中盛放有磁流体溶液；磁场检测装置设置于筒体的侧壁上，用于实时检测并获取地层模型中的磁场强度数据；处理器与磁场检测装置相连，用于根据磁场强度数据确定油藏顶水的运移参数。由于该装置通过使用磁流体溶液来代替水，进而实时检测并获取注汽采油过程中的磁场强度以确定油藏顶水的运移参数，因而解决了现有方法中存在的无法实时监测油藏顶水运移情况的技术问题。

Description

油藏顶水的运移参数的确定装置和方法

技术领域

本申请涉及稠油热采技术领域，特别涉及一种油藏顶水的运移参数的确定装置和方法。

背景技术

在稠油开发的过程中，通常采用注汽采油的方法对稠油进行具体的开采。上述注汽采油具体可以是在稠油区域分别设置注汽井和生产井，通过注汽井向油层中注入高温蒸汽以降低稠油的粘度，以便于通过生产井采集原油。

但是，大多数油层的上部常常会存在一层水层，即油藏顶水。具体施工时，随着蒸汽的不断注入，地层中蒸汽腔逐渐发育，顶水会因为重力的作用向下流动，与蒸汽腔接触，从而降低蒸汽的热效率。当顶水下渗到生产井处，油井还会出现水淹情况，影响油井对稠油的正常开采。

为了确定油藏顶水具体的运移情况，可以通过模拟注汽采油的生产过程，并可以根据模拟结果对施工中的注汽采油进行较为有效的指导。现有方法通常是在不锈钢的筒体中模拟注汽采油的过程，根据模拟采油的结果，预测注汽采油的具体过程以及顶水的运移情况。但是，由于筒体是不锈钢制作的，整个实验过程是不可视的，对注汽采油过程中的顶水的流动方向及水淹状况无法进行实时的准确监测，顶水运移对蒸汽热效率具体的影响，以及具体的水淹情况也无法准确确定，进而导致根据模拟注汽采油的结果无法较好地对实际的稠油开发进行有效的指导。综上可知，现有方法具体实施时，往往存在无法实时监测油藏顶水运移情况的技术问题。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请提供了一种油藏顶水的运移参数的确定装置和方法，以解决现有方法中存在的无法实时监测油藏顶水运移情况的技术问题，达到通过模拟实验，实时、准确地确定注汽采油过程中油藏顶水的运移参数，进而可以指导改善具体施工现场稠油开采的技术效果

本申请提供了一种油藏顶水的运移参数的确定装置，包括：筒体、补水箱、磁场检测装置、第一管柱、第二管柱、蒸汽发生器、处理器，其中：

所述筒体内设有目标油井所在区域的地层模型，所述地层模型中设有第一管柱、第二管柱，所述第一管柱与所述蒸汽发生器相连；

所述补水箱设置于所述筒体的上方，所述补水箱中盛放有磁流体溶液，所述磁流体溶液的粘度与水的粘度之间的差值小于等于第一阈值，所述磁流体溶液的密度与水的密度之间的差值小于等于第二阈值；

所述磁场检测装置设置于所述筒体的侧壁上，用于实时检测并获取所述地层模型中的磁场强度数据；

所述处理器与所述磁场检测装置相连，用于根据所述磁场强度数据确定油藏顶水的运移参数。

在一个实施方式中，所述磁场检测装置包括：磁感应传感器、步进电机、连动装置，其中：

所述磁感应传感器设置于所述连动装置上，所述步进电机与所述连动装置相连；

所述步进电机用于通过所述连动装置控制所述磁感应传感器进行横向往复运动；

所述磁感应传感器用于实时检测并获取所述地层模型的磁场强度数据。

在一个实施方式中，所述装置还包括磁场屏蔽罩，所述磁场屏蔽罩套设于所述筒体外，用于屏蔽地磁场的干扰。

在一个实施方式中，所述装置还包括恒温箱，所述筒体置于所述恒温箱中，所述恒温箱用于将所述地层模型加温至预设温度。

在一个实施方式中，所述装置还包括加压装置，所述加压装置与所述筒体相连，所述加压装置用于为所述地层模型提供预设压强的围压。

本申请还提供了一种应用所述的装置确定油藏顶水的运移参数的方法，包括：

获取目标油井的参数数据、目标油井所在区域的地层数据；

根据所述目标油井的参数数据、目标油井所在区域的地层数据，在所述筒体中建立目标油井所在区域的地层模型，所述地层模型中包括顶水子模型，所述顶水子模型中设有磁流体溶液，所述磁流体溶液的粘度与水的粘度之间的差值小于等于第一阈值，所述磁流体溶液的密度与水的密度之间的差值小于等于第二阈值；

利用所述蒸汽发生器，通过所述第一管柱向所述地层模型进行注汽；通过所述第二管柱进行采油；通过所述磁场检测装置实时检测并获取所述地层模型的磁场强度数据；

通过所述处理器，根据所述磁场强度数据确定油藏顶水的运移参数。

在一个实施方式中，所述磁流体溶液包括：四氧化三铁纳米颗粒、水、活性剂。

在一个实施方式中，所述四氧化三铁纳米颗粒的粒径为50纳米。

在一个实施方式中，所述地层模型包括：盖层子模型、顶水子模型、油层子模型、底层子模型。

在一个实施方式中，在确定所述油藏顶水的运移参数后，所述方法还包括：

根据所述油藏顶水的运移参数，预测目标油井的水淹情况；

根据所述目标油井的水淹情况，指导对所述目标油井所处油藏进行石油开采。

在本申请实施方式中，通过使用与水的粘度、密度相近的磁流体溶液代替水，进而通过实时检测并获取注汽采油过程中的磁场强度以确定油藏顶水具体的运移参数。因此，解决了现有方法中存在的无法实时监测油藏顶水运移情况的技术问题，达到通过模拟实验，实时、准确地确定注汽采油过程中油藏顶水的运移参数，进而可以指导改善具体施工现场采油的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本申请实施方式提供的油藏顶水的运移参数的确定装置的整体组成结构示意图；

图2是根据本申请实施方式提供的油藏顶水的运移参数的确定装置中的筒体部分组成结构示意图；

图3是根据本申请实施方式提供的油藏顶水的运移参数的确定装置中的筒体部分的剖面示意图；

图4是本申请实施方式提供的应用油藏顶水的运移参数的确定装置的油藏顶水的运移参数的确定方法的流程示意图。

附图说明：

1、磁场屏蔽罩，2、检测台，3、信号传输电缆，4、电机控制箱，5、处理器(计算机)，6、补水箱，7、筒体上盖，8、螺母，9、筒体，10、步进电机，11、电机固定螺钉，12、电机固定板，13、滚动轴承固定板，14、滚动轴承，15、导轨，16、丝杆，17、滑动直线轴承，18、磁感应传感器固定点，19、丝杆螺母，20、筒体端面密封圈，21、磁感应传感器固定螺钉，22、磁感应传感器，23、第二管柱，24、支撑杆，25、输水管控制阀，26、输水管，27、第一管柱。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都应当属于本申请保护的范围。

考虑到现有方法在模拟注汽采油的过程时，由于筒体是不锈钢材质的，往往无法直接对注汽采油过程中顶水的运移情况进行准确地实时监测，导致现有方法具体实施时往往存在无法实时监测油藏顶水运移情况的技术问题。针对产生上述技术问题的根本原因，本申请考虑可以用磁流体溶液模拟顶层水，通过磁场检测装置检测磁流体溶液的流动过程来模拟确定油藏顶水的运移参数，从而解决现有方法中存在的无法实时监测油藏顶水运移情况的技术问题，达到通过模拟实验，实时、准确地确定注汽采油过程中油藏顶水的运移参数，进而可以指导改善具体施工现场采油的技术效果。

基于上述思考思路，本申请提供了一种油藏顶水的运移参数的确定装置。具体请综合参阅图1所示的根据本申请实施方式提供的油藏顶水的运移参数的确定装置的整体组成结构示意图、图2所示的根据本申请实施方式提供的油藏顶水的运移参数的确定装置中的筒体部分组成结构示意图以及图3所示的根据本申请实施方式提供的油藏顶水的运移参数的确定装置中的筒体部分的剖面示意图。本申请提供的油藏顶水的运移参数的确定装置，具体可以包括：筒体9、补水箱6、磁场检测装置、第一管柱27、第二管柱23、蒸汽发生器、处理器5，其中：

所述筒体9内设有目标油井所在区域的地层模型，所述地层模型中设有第一管柱27、第二管柱23，其中，所述第一管柱27与所述蒸汽发生器相连；

所述补水箱6设置于所述筒体9的上方，所述补水箱6中盛放有磁流体溶液，所述磁流体溶液的粘度与水的粘度之间的差值小于等于第一阈值，所述磁流体溶液的密度与水的密度之间的差值小于等于第二阈值；

所述磁场检测装置设置于所述筒体9的侧壁上，用于实时检测并获取所述地层模型中的磁场强度数据；

所述处理器5与所述磁场检测装置相连，用于根据所述磁场强度数据确定油藏顶水的运移参数。

在本实施方式中，所述油藏顶水具体可以是，但不限于是稠油油藏顶水。

在本实施方式中，为较好地模拟稠油开采现场的情况，具体实施时可以先获取目标油井的参考数据、目标油井所在区域的地层数据，并根据目标油井所在区域的地层数据在筒体9中布设相应的地层模型，及目标油井所在区域的地层模型。具体实施时，可以从模型的底层起，从下往上依次布设底层子模型、油层子模型、顶水子模型、盖层子模型。其中，上述顶水子模型中的水用磁流体溶液替代，以便可以通过检测磁流体溶液来获取模拟过程中顶水的运移参数。具体的，上述磁流体溶液的粘度与水的粘度之间的差值小于等于第一阈值，上述磁流体溶液的密度与水的密度之间的差值小于等于第二阈值。其中，所述第一阈值为5％，所述第二阈值为1％。如此，可以保证所使用的磁流体溶液的粘度、密度与水的粘度、密度相近，进而可以通过上述磁流体溶液较准确地模拟出顶水在模拟注气采油过程中的运移情况，获得准确度较高的油藏顶水运移参数。上述磁流体溶液存储于补水箱6中。通过补水箱6可以在注汽采油的过程中实时补充稠油开采过程中所需要的液体。再根据目标油井的参考数据，在上述地层模型的预设位置布设第一管柱27、第二管柱23以分别模拟注汽井、生产井。

在本实施方式中，所述第一管柱27用于模拟注汽采油过程中使用的注汽井。因此，具体布设时，可以将第一管柱27设置于地层模型中油层子模型的右上角，且与蒸汽生发器相连，利用蒸汽生发器通过第一管柱27向筒体9中的地层模型中注入热蒸汽，以降低地层模型中原油的粘度，便于开采。

在本实施方式中，所述第二管柱23用于模拟注汽采油过程中使用的生产井。因此，具体布设时，可以将第二管柱23设置于地层模型中油层子模型的左下角，用于从油层子模型中采集原油。

在本实施方式中，所述磁场检测装置具体可以包括步进电机10、连动装置、磁感应传感器22。具体的，磁感应传感器22可以固定于连动装置上，连动装置则设置在筒体9的侧壁上且与步进电机10相连。如此，可以通过步进电机10控制连动装置在横向上做往复运动，进而可以通过连动装置带动磁感应传感器22一同在横向上做往复运动，对地层模型进行实时扫描以实时检测并获取地层模型中的磁场强度数据。

在本实施方式中，所述处理器5具体可以是计算机，也可以是服务器，还可以是其他具有一定数据处理能力的智能电子设备。具体实施时，处理器5可以通过数据线与磁场检测转置相连，获取磁场检测装置所采集的实时的磁场强度数据，根据所述实时的磁场强度数据绘制实时的磁场强度分布度，从而可以根据实时的磁场强度分布图分析并确定在注汽采油过程中磁流体溶液的运移情况，即油藏顶水的运移情况。通常，在磁场强度分布图中磁场强度较高的区域为磁流体溶液分布较多的区域，即对应于油藏顶水所运移到的区域。

在应用上述油藏顶水的运移参数的确定装置进行具体的油藏顶水的运移参数的确定时，具体可以按照以下方式执行：按照要求组装并连接好上述油藏顶水的运移参数的确定装置；根据目标油井的参考数据、目标油井所在区域的地层数据，在筒体9中建立目标油井所在区域的地层模型，其中，地层模型中的顶水子模型中的水使用磁流体溶液替代，并在所述地层模型中的油层子模型中分别布设第一管柱27模拟注汽井，布设第二管柱23模拟生产井；利用蒸汽发生器通过第一管柱27向地层模型中模拟注入蒸汽，同时通过第二管柱23从所述地层模型中模拟开采原油，以模拟注汽采油的过程；在模拟注汽采油过程的同时，通过设置在筒体9的侧壁上的磁场检测装置实时检测并获取磁场强度数据，并将实时获取的磁场强度数据传输至处理器5；处理器5根据所获取的实时的磁场强度数据，绘制实时的磁场强度分布曲线，根据实时的磁场强度分布曲线，确定磁流体溶液实时的运移情况，进而确定油藏顶水的实时的运移参数。

在本申请实施方式中，相较于现有装置，通过在补水箱中使用与水的粘度、密度相近的磁流体溶液代替水，进而通过磁场检测装置实时检测并获取注汽采油过程中的磁场强度以确定磁流体溶液的运移情况，从而可以确定油藏顶水具体的运移参数。因此，解决了现有装置中存在的无法实时监测油藏顶水运移情况的技术问题，达到通过模拟实验，实时、准确地确定注汽采油过程中油藏顶水的运移参数，进而可以指导改善具体施工现场采油的技术效果。

在一个实施方式中，为了能实时地检测并获取注汽采油过程中地层模型中的磁场强度数据，具体实施时所述磁场检测装置具体可以包括：磁感应传感器22、步进电机10、连动装置，其中：所述磁感应传感器22设置于所述连动装置上，所述步进电机10与所述连动装置相连；所述步进电机10用于通过所述连动装置控制所述磁感应传感器22进行横向往复运动；所述磁感应传感器22用于实时检测并获取所述地层模型的磁场强度数据。具体实施时时，所述步进电机10通过信号传输电缆3与电机控制箱4相连。在进行检测并获取磁场强度数据时，电机控制箱4可以通过信号传输电缆3控制步进电机10在横向上做往复运动，进而可以通过连动装置带动磁感应传感器22在横向上做往复运动，以对地层模型进行实时扫描，进而可以实时检测并获取磁场强度数据。

在一个实施方式中，为了能通过连动装置带动磁感应传感器22在横向上做往复运动，具体实施时，上述连动装置具体可以包括以下组成结构：滚动轴承固定板13、滚动轴承14、导轨15、丝杆16、滑动直线轴承17、磁感应传感器固定点18、丝杆螺母19、电机固定板12、电机固定螺钉11。具体实施时，可以按照图2所示的连接关系进行组装连接。在筒9相对的两个侧壁上分别焊接有电机固定板12与滚动滚动轴承固定板13。其中，步进电机10通过电机固定螺钉11固定于电机固定板12上，滚动轴承14设置于滚动滚动轴承固定板13上，步进电机10丝杠一端位于滚动轴承14内。导轨15具体可以是工字型导轨，可以通过螺钉固定于电机固定板12与滚动滚动轴承固定板13之间，滑动直线轴承17可以嵌于导轨15上。磁感应传感器固定点18通过螺钉固定于滑动直线轴承17上，磁感应传感器通过磁感应传感器固定螺钉21固定在磁感应传感器固定点18上。丝杠螺母19通过螺钉连接于磁感应传感器固定点18的侧面。如此，可以通过上述步进电机10，带动磁感应传感器22在横向上做往复运动，以实时、准确地检测并获取磁场强度数据。

在一个实施方式中，为了能较好、较准确地检测并获取磁场强度数据，具体实施时，可以上述磁场检测装置可以包括多组连动装置、多组磁感应传感器、多组步进电机。具体的，可以在筒体的侧壁纵向上划分出多个检测层，在每个检测层中布设一组磁场传感器、一组步进电机、一组连动装置。具体施工时，每一层的传感器控制连动装置在横向上做往复运动，通过连动装置，带动磁感应传感器在横向上做往复运动，以实时对该检测层范围内的地层模型进行扫描，实时采集该范围内的磁场强度数据。在检测到超过预设阈值的磁场强度时，认为该层范围内已经出现了磁流体溶液，电机控制箱控制该检测层的步进电机停止运动，进而磁感应传感器也停止做往复运动，实时检测并记录该层范围内各个位置坐标，以及各个位置坐标上的磁场强度和测得该位置坐标上的磁场强度所对应的时间点，从而相当于获取了该层的磁场强度数据。即，可以通过磁感应传感器自行寻找磁场强度的突变点，并在检测到磁场强度的突变点时，可以自行的记录并输出对应的坐标位置、磁场强度以及测的时间。按照上述方式，各层的磁感应传感器分别检测并获得了对应层的磁场强度数据，从而获得了整个地层模型的磁场强度数据。

在本实施方式中，需要说明的是，所述磁感应传感器具体可以是磁通门传感器，该类传感器包括多个磁通门探头。具体实施时，可以所述多个磁通门探头检测并获取磁场强度数据，即各个位置坐标各个时间的磁场强度，并且所测得到的各个坐标位置的磁场强度可以是一个三维数据，具体可以包括x、y、z三个方向上的磁场强度数值。所述电机控制箱，具体实施时，可以通过PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)系统控制步进电机在横向做往复运动，或者在测得超过预设阈值的磁场强度时，停止在横向上做往复运动。

在一个实施方式中，为了更加准确地检测并获取磁场强度数据，具体实施时也可以在筒体9的侧壁上布设一个磁场检测装置，其中，该磁场检测装置的扫面检测范围可以覆盖地层模型的整个剖面。如此，可以通过上述磁场检测装置实时检测并记录地层模型中各个坐标位置点的磁场强度数据和测得该磁场强度数据所对应的时间，从而可以实时检测并获取磁场强度数据。

在一个实施方式中，为了提高所采集的磁场强度数据的准确度，以减少误差、更好地确定油藏顶水的运移参数。具体实施时，所述装置还包括磁场屏蔽罩1，所述磁场屏蔽罩1具体可以套设于所述筒体9的外面，用于屏蔽地磁场等其他环境磁场的干扰，以便尽可能地减少检测磁场强度数据过程中的误差，更加准确地确定油藏顶水的运移参数。

在一个实施方式中，为了更好地模拟具体的稠油开采过程中目标油井所处的高温高压的环境，所述装置具体还可以包括恒温箱和加压装置。具体实施时，所述筒体9可以置于所述恒温箱中，所述恒温箱具体可以用于将所述地层模型加温至预设温度。所述加压装置与所述筒体9相连，所述加压装置具体可以用于为所述地层模型提供预设压强的围压。需要说明的是，具体实施时，可以根据目标油井的具体情况确定具体的温度值作为预设温度，确定具体的压强值作为预设压强。

在一个实施方式中，为了能实时测得筒体9中地层模型的具体温度和压强，在所述筒体9中还布设有温度传感器和压强传感器。通过所述温度传感器可以实时检测筒体9内的温度，通过压强传感器可以实时检测筒体9内的压强。进而，可以通过恒温箱和加压装置保证筒体9中的地层模型在模拟注汽采油的过程中一直处于所要求的高温高压的环境(即目标油井所在区域的地层环境)中。在本实施方式中，所述温度传感器具体可以是一种温度探头，用于监测并获取筒体9内的温度。具体实施时，可以将多个(例如25个)温度探头布设在筒体9的侧壁上，作为上述温度传感器。在本实施方式中，所述压强传感器具体可以是一种压强探头，用于监测并获取筒体9内的压强。

在一个实施方式中，为了配合为筒体9中的地层模型提供高压高温，所述装置还可以包括筒体上盖7。具体实施时，可以将筒体上盖7盖上，为筒体9中的地层模型提供一个密封的模拟环境，以获取更加准确的测试数据。

在一个实施方式中，为了提高筒体9的密封性，在所述筒体9和所述筒体上盖7之间还设有筒体断面密封圈，以提高筒体9的密封性，使得所模拟的地层模型更加的准确、真实。

在一个实施方式中，为了实时向地层模型中的顶水子模型补充水分，以更好地模拟真实的地层环境。具体实施时，所述装置还包括输水管26和输水管控制阀25。其中，所述输水管26与所述补水箱6相连，且在所述输水管26上还设有输水管控制阀25。具体实施时，可以根据具体情况和施工要求，通过控制输水管控制阀25以控制所述补水箱6中的液体流进筒体9中的流量。

在一个实施方式中，为了更好地设置所述补水箱6，具体实施时，可以在所述补水箱6和所述筒体上盖7之间设置补水箱支撑杆24，用于将所述补水箱6设置在所述筒体9的上方，便于所述补水箱6中的液体可以顺利地流入筒体9中。

从以上的描述中，可以看出，本申请实施方式提供的油藏顶水的运移参数的确定装置，通过在补水箱中使用与水的粘度、密度相近的磁流体溶液代替水，进而通过磁场检测装置实时检测并获取注汽采油过程中的磁场强度以确定磁流体溶液的运移情况，从而可以确定油藏顶水具体的运移参数。因此，解决了现有装置中存在的无法实时监测油藏顶水运移情况的技术问题，达到通过模拟实验，实时、准确地确定注汽采油过程中油藏顶水的运移参数，进而可以指导改善具体施工现场采油的技术效果；又通过在上述装置外套设磁场屏蔽装置，以去除地磁场等其他环境磁场的干扰，提高了所确定的油藏顶水的运移参数的准确度；还通过利用恒温箱、加压装置为筒体中的模型提供与目标油井所在区域的地层相近的高温高压环境，进一步改善了所确定的油藏顶水的运移参数的准确度。

基于同一发明构思，本发明实施方式中还提供了一种油藏顶水的运移参数的确定方法，如下面的实施方式所述。由于方法解决问题的原理与油藏顶水的运移参数的确定装置相似，因此油藏顶水的运移参数的确定方法的实施可以参见油藏顶水的运移参数的确定装置的实施，重复之处不再赘述。具体请参阅图4所示的本申请实施方式提供的应用油藏顶水的运移参数的确定装置的油藏顶水的运移参数的确定方法的流程示意图。本申请提供的一种应用油藏顶水的运移参数确定油藏顶水运移情况，即一种油藏顶水的运移参数的确定方法，具体可以包括以下内容。

S401：获取目标油井的参数数据、目标油井所在区域的地层数据。

S402：根据所述目标油井的参数数据、目标油井所在区域的地层数据，在筒体中建立目标油井所在区域的地层模型，其中，所述地层模型中包括顶水子模型，所述顶水子模型中设有磁流体溶液，所述磁流体溶液的粘度与水的粘度之间的差值小于等于第一阈值，所述磁流体溶液的密度与水的密度之间的差值小于等于第二阈值。

在一个实施方式中，为了建立与目标油井所在区域相符的地层模型，具体实施时可以根据目标油井所在区域的地层数据，在所述筒体中自下往上分别布设以下四组子模型：底层子模型、油层子模型、顶水子模型、盖层子模型。其中，在布设顶水子模型时，使用磁流体溶液来代替水。为了较为准确地模拟出水的效果，要求上述所使用磁流体溶液的粘度与水的粘度之间的差值小于等于第一阈值，磁流体溶液的密度与水的密度之间的差值小于等于第二阈值。其中，上述第一阈值具体可以是5％，上述第二阈值具体可以是1％。如此，可以较好利用上述磁流体溶液来模拟水的运移情况。此外，补水箱中也可以存储有相同的磁流体溶液，如此，在进行注汽采油的过程中，可以根据具体情况或施工要求，通过补水箱实时补充地层模型中顶水子模型中的溶液。在布设完上述四个子模型后，为了模拟注汽采油，在所述油层子模型的右上角布设第一管柱，以模拟注汽井；在油层子模型的左下角布设第二管柱，以模拟生产井。其中，所述第一管柱与蒸汽发生器相连。

在本实施方式中，为了更加准确地模拟真实的施工现场中目标油井所处的地层环境，具体实施时，在所述筒体中建立的地层模型从下往上依次可以包括：底层子模型、油层子模型、顶水子模型、盖层子模型。其中，具体的，上述底层子模型具体可以包括一定厚度的泥层，用以模拟施工现场中目标油井所在地层中的底部的泥层。上述油层子模型具体可以包括一定厚度的油砂层，用以模拟地层中的含油层。上述顶水子模型具体可以包括一定厚度的含磁流体溶液的水层，用以模拟油藏顶水。上述盖层子模型具体可以包括一定厚度的泥层，用以模拟地层中的上部的泥层。如此，可以建立与真实的施工现场中目标油井所处的地层环境相似的地层模型，从而可以提高所测结果的准确度。

在一个实施方式中，为了使得所使用的磁流体溶液在重力、电、磁场的作用下能稳定存在，且不会产生沉淀和凝聚，影响所模拟的地层模型，所述磁流体溶液具体可以包括：四氧化三铁纳米颗粒、水、活性剂。具体实施时，可以根据具体情况或具体施工要求，按照一定的比例，利用四氧化三铁纳米颗粒、水、活性剂作为原料配置相应的磁流体溶液，达到模拟注汽采油中的使用要求。

在一个实施方式中，为了获得符合要求的磁流体溶液，在利用上述四氧化三铁纳米颗粒、水、活性剂作为原料配置相应的磁流体溶液配置所述磁流体溶液时，具体实施时还可以利用超声波对溶液中的磁粉(四氧化三铁纳米颗粒等)进行超声波震荡分散，以使得溶液中的磁粉可以分布均匀，进而可以保证所配置的磁流体溶液的磁场强度相对较为均匀、一致，如此，可以减少由于磁粉分布不均产生的误差。

在一个实施方式中，为了更好地模拟水，同时也为了后续可以更加准确地通过检测磁场强度检测磁流体的运移情况。所述四氧化三铁纳米颗粒的粒径具体可以为50纳米。所述磁流体溶液中四氧化三体纳米颗粒的浓度具体可以为33％。所述四氧化三铁纳米颗粒的磁感应强度具体可以为1000MT。所述活性剂是一种表面活性剂，具体可以是季安碱。当然需要补充的是，具体实施时，也可以根据具体情况或施工要求，选择使用其他粒径大小的四氧化三铁纳米颗粒，和/或，使用其他物质作为活性剂制作所述磁流体溶液。

S403：利用蒸汽发生器，通过第一管柱向所述地层模型进行模拟注汽；通过第二管柱进行模拟采油；同时通过磁场检测装置实时检测并获取模拟注汽采油过程中所述地层模型中的磁场强度数据。

在一个实施方式中，为了模拟目标油井在进行稠油开采时的注汽采油过程，具体实施时，可以利用蒸汽发生器，通过第一管柱(模拟注汽井)向所述地层模型中注入高温干燥氮蒸汽；同时，通过第二管柱(模拟采油井)从地层模型中采集稠油。如此，可以较为准确地模拟出目标油井进行稠油开采时的注汽采油的具体过程。

S404：通过处理器，根据所述磁场强度数据确定油藏顶水的运移参数。

在一个实施方式中，在按照上述方法模拟注气采油的过程同时，通过磁场检测装置实时检测并记录筒体中各个坐标位置上的磁场强度值和测得该磁场强度值的时间，将上述数据作为所述磁场强度数据。

在一个实施方式中，通过数据线，处理器可以获得磁场检测装置实时检测并采集的磁场强度数据。处理器可以根据实时采集的磁场强度数据，绘制实时磁场强度分布图。根据实时磁场强度分布图，可以确定磁流体的具体运移情况，所述磁流体相当于顶水，进而可以确定出顶水的运移参数。通常，在磁场强度分布图中，磁场强度较高的区域，磁流体分布较多，即顶水分布较多，可以认为顶水在这一个时间运移到该区域。

在一个实施方式中，在通过模拟实验，确定出所述油藏顶水的运移参数后，为了可以根据模拟实验的数据，有效地指导石油开采，例如指导如何更好地应用注汽采油对目标油井所处油藏进行石油开采，改善开发效果，所述方法具体还可以包括以下内容。

S405：根据所述油藏顶水的运移参数，预测目标油井的水淹情况。

S406：根据所述目标油井的水淹情况，指导对目标油井所处油藏进行石油开采。

在本实施方式中，具体实施时，可以将所预测的水淹情况作为指导的参考依据，进而指导并调整注汽量、注汽速度、注汽干度等，减小水淹情况对具体的稠油开采过程的影响，从而可以更好地对目标油井所处油藏进行注汽采油，改善开采效果。其中，所述目标油井具体可以是施工现场油田的油井。需要说明的是，利用本申请实施方式所提供油藏顶水的运移参数的确定装置可以通过模拟实验，较为准确地模拟出实际施工现场中目标油井的注汽采油过程，并模拟获得模拟注汽采油过程中油藏顶水的运移参数，进而可以通过该装置模拟并预测出目标油井在进行注汽采油时可能出现的水淹情况。在对实际的施工现场中的目标油井所处油藏进行稠油开采时，可以将上述装置得到的模拟实验过程中注汽采油时测得的顶水运移参数和水淹情况作为参考数据，指导对具体施工现场中的目标油井所处油藏中的稠油进行具体的开采。具体实施时，可以根据上述参考数据调整施工现场中的注汽井、生产井的部署；调节注汽井的注汽量、注汽速度、注汽干度等等，从而可以较好地避免在对实际的施工现场中的目标油井进行注汽采油过程中产生水淹等情况，较好地进行石油开采。

在一个实施方式中，为了减少所获取的磁场强度数据的误差，在利用磁场检测装置检测并获取注汽采油过程中的磁场强度数据之前，还可以先在不进行注汽采油的情况下，利用磁场检测装置对筒体中地层模型进行磁场强度的检测，作为初始磁场强度数据，后续处理时，可以利用上述初始磁场强度数据对注汽采油情况下的采集的磁场强度数据进行标定，从而可以较少误差，提高所获取的磁场强度数据的质量。具体实施时，可以按照以下方式执行：

通过磁场检测装置测得的初始磁场强度在x、y、z三个方向的值分别记为：B_X2、B_Y2、B_Z2。在模拟注汽采油过程中通过磁场检测装置获取的同一个坐标位置的磁场强度在x、y、z三个方向的值分别记为：B_X1、B_Y1、B_Z1。进而，可以按照以下公式，利用初始磁场强度对注汽采油过程中测得的磁场强度需要进行标定，以消除误差：

上式中，B为标定后的该坐标位置处的注汽采油过程中测得磁场强度。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，上述实施方式阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，在本说明书中，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

此外，在本说明书中，诸如第一和第二这样的形容词仅可以用于将一个元素或动作与另一元素或动作进行区分，而不必要求或暗示任何实际的这种关系或顺序。在环境允许的情况下，参照元素或部件或步骤(等)不应解释为局限于仅元素、部件、或步骤中的一个，而可以是元素、部件、或步骤中的一个或多个等。

从以上的描述中，可以看出，本申请实施方式提供的油藏顶水的运移参数的确定方法，通过使用与水的粘度、密度相近的磁流体溶液代替水，进而可以实时检测并获取注汽采油过程中的磁场强度以确定磁流体溶液的运移情况，从而可以根据磁流体溶液的运移情况确定油藏顶水具体的运移参数。因此，解决了现有装置中存在的无法实时监测油藏顶水运移情况的技术问题，达到通过模拟实验，实时、准确地确定注汽采油过程中油藏顶水的运移参数，进而可以指导具体施工现场稠油开采的技术效果；又通过在具体施工的过程中使用磁场屏蔽装置，以去除地磁场等其他环境磁场的干扰，提高了所确定的油藏顶水的运移参数的准确度；还通过利用恒温箱、加压装置为筒体中的地层模型提供与目标油井所在区域的地层相近的高温高压环境，进一步改善了所确定的油藏顶水的运移参数的准确度。

在一个具体实施场景，应用本申请提供油藏顶水的运移参数的确定装置/方法对某一区域中的应用注气采油进行稠油开采过程中的油藏顶水的运移情况进行具体确定。具体实施过程可以参阅以下内容。

S1：制备磁流体溶液。

根据实验所需可选择不同粒径四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米颗粒、活性剂与水的按比例来配置所需要的一定浓度的磁流体液体。例如，在本实施方式中，可以选用粒径为50nm，浓度33％的四氧化三铁纳米颗粒与水溶液在表面活性剂季安碱的混合下配制出在重力、电、磁场的作用下能稳定存在，不产生沉淀和凝聚的符合要求的纳米四氧化三铁(Fe₃O₄)磁流体，作为所述磁流体溶液，其中，所述磁流体溶液的密度与水相近，粘度与水相近。

S2：材料的准备。

根据施工要求，根据目标油井的参考数据、目标油井所在区域的地层数据，按照相似准则选取合适粒径且满足渗透率要求的石英砂，作为建立地层模型的材料；获取与目标油井所在区域特征数据(包括：密度、粘度)相近的原油作为构建地层模型中油层子模型的材料；检查磁通门探头(即磁感应传感器)，保证其处于良好状态，必要时要进行重新标定。

S3：在筒体中建立地层模型。

用S2中所选的材料在筒体中由下往上依次建立底层子模型、油层子模型、顶水子模型、盖层子模型。从而完成目标地层模型的建立。其中，所述油层子模型利用S2获取的石英砂和原油建立，在充填过程中同时把生产井模拟管，即第二管柱安装到指定的接口，将注汽井模拟管，即第一管柱安装在该层子模型中另一个指定接口，并根据需要在设计好的位置布设热电偶温度探头。需要补充的是，在油层子模型上部选择粒径略大于油砂层砂子粒径的砂子进行充填，以建立盖层子模型。并在该第一泥层中布设饱和磁流体溶液，通过渗透率差异用以平衡重力差，保证溶液在自然状态下不会向下流，同时顶水子模型上部连接一补水箱，顶水子模型可以通过补水箱进行补给供水。所述补水箱中可以存储有磁流体溶液。

S4：对地层模型进行封装并加压。

地层模型建立结束后，盖上承压筒体上盖进行封装，并通过固定螺钉、端面密封圈、M12锁紧螺母进行密封。模型封装好以后，利用加压装置用氮气向模型的上、下盖层和油层打压。具体实施时，要保持内部压强稳定在预设压强值。在模型各个引出端口用表面活性剂检测是否有漏气现象。如有泄漏，及时更换密封接头。

S5：建立初始温度场。

将地层模型本体连同筒体放进恒温箱中，设定恒温箱加热温度，对地层模型本体加热。通过测控系统对模型内部各个测温点的温度进行监测。具体实施时，一般加热48小时以上，等到地层模型内部各个测温点温度达到地层温度，即预设温度左右时，将恒温箱的温度也控制在地层温度，直到模型内部各点温度处处稳定后，然后用泵以低流量向模型内注入原油，使油藏压力达到预设要求。

S6：模拟注汽。

在向模型注入蒸汽前调试蒸汽发生器，使注汽速度、注汽干度和注入压力能满足方案设计要求。接着可以按具体情况或试验方案要求通过蒸汽发生器和第一管柱向地层模型注入一定质量流速和一定干度的蒸汽。

S7：模拟采油。

在模型模拟的生产井出口设置有维压装置，由于稠油流动的阻力较大，可以使用大口径快开阀的维压装置，通过测控系统设定开启压力，实现开井、关井、恒定压力下生产等油藏管理，进而可以通过第二管柱进行模拟采油。

S8：检测并获取磁场强度数据。

利用电机控制箱通过PLC系统控制连有丝杠的步进电机定时正反转，从而带动各层的磁通门探头(即磁感应传感器)进行往返扫描检测；通过恒流源供电使得磁通门探头开始检测探头附近的磁场强度。在注汽采油的过程中，顶水，即混有磁流体溶液的溶液在实验过程中开始向下流动，各排磁通门探头依次显示出读数，检测得到具体的磁场强度。具体实施时，可以通过高电平感应触发控制电机停转，当检测到超过预设阈值的磁感应强度时，各排磁通门探头依次停转，并记录停转位置坐标及磁感应强度，并通过数据传输线将采集到的实时的磁场强度数据发送至计算机，通过计算机记录下数据采集器上面显示的各磁通门探头停转的位置及显示出的磁场强度的数值，即实时的磁场强度数据，并导入到计算机软件中以便进一步分析处理。

S9：分析处理磁场强度数据。

计算机测控系统可以对磁通门探头测量出的磁场强度数值进行实时监测记录，并根据磁场强度数据绘制出实时的磁场强度分布图，从而可以根据磁场强度分布图来分析得到顶水的运移情况，即确定油藏顶水的运移参数。其中，在具体分析处理时，在磁场强度分布图中，磁场强度高的地区一般为磁流体溶液分布较多的地区，即顶水运移到的地区。进而可以根据油藏顶水的运移参数，判断地层模型内部油砂层中的水淹状况。

通过上述场景示例，验证了本申请提供的油藏顶水的运移参数的确定装置/方法确实可以解决现有装置中存在的无法实时监测油藏顶水运移情况的技术问题，达到实时、准确地确定注汽采油过程中油藏顶水的运移参数的技术效果。

尽管本申请内容中提到不同的具体实施方式，但是，本申请并不局限于必须是行业标准或实施例所描述的情况等，某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、处理、输出、判断方式等的实施例，仍然可以属于本申请的可选实施方案范围之内。

虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。

上述实施例阐明的装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请。

Claims (10)

1.一种油藏顶水的运移参数的确定装置，其特征在于，包括：筒体、补水箱、磁场检测装置、第一管柱、第二管柱、蒸汽发生器、处理器，其中：

所述筒体内设有目标油井所在区域的地层模型，所述地层模型中设有第一管柱、第二管柱，所述第一管柱与所述蒸汽发生器相连；

所述补水箱设置于所述筒体的上方，所述补水箱中盛放有磁流体溶液，所述磁流体溶液的粘度与水的粘度之间的差值小于等于第一阈值，所述磁流体溶液的密度与水的密度之间的差值小于等于第二阈值；

所述磁场检测装置设置于所述筒体的侧壁上，用于实时检测并获取所述地层模型中的磁场强度数据；

所述处理器与所述磁场检测装置相连，用于根据所述磁场强度数据确定油藏顶水的运移参数。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁场检测装置包括：磁感应传感器、步进电机、连动装置，其中：

所述磁感应传感器设置于所述连动装置上，所述步进电机与所述连动装置相连；

所述步进电机用于通过所述连动装置控制所述磁感应传感器进行横向往复运动；

所述磁感应传感器用于实时检测并获取所述地层模型的磁场强度数据。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括磁场屏蔽罩，所述磁场屏蔽罩套设于所述筒体外，用于屏蔽地磁场的干扰。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括恒温箱，所述筒体置于所述恒温箱中，所述恒温箱用于将所述地层模型加温至预设温度。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括加压装置，所述加压装置与所述筒体相连，所述加压装置用于为所述地层模型提供预设压强的围压。

6.一种应用权利要求1至5中任意一项所述的装置确定油藏顶水的运移参数的方法，其特征在于，包括：

获取目标油井的参数数据、目标油井所在区域的地层数据；

根据所述目标油井的参数数据、目标油井所在区域的地层数据，在所述筒体中建立目标油井所在区域的地层模型，其中，所述地层模型中包括顶水子模型，所述顶水子模型中设有磁流体溶液，所述磁流体溶液的粘度与水的粘度之间的差值小于等于第一阈值，所述磁流体溶液的密度与水的密度之间的差值小于等于第二阈值；

利用所述蒸汽发生器，通过所述第一管柱向所述地层模型进行注汽；通过所述第二管柱进行采油；通过所述磁场检测装置实时检测并获取所述地层模型的磁场强度数据；

通过所述处理器，根据所述磁场强度数据确定油藏顶水的运移参数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述磁流体溶液包括：四氧化三铁纳米颗粒、水、活性剂。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述四氧化三铁纳米颗粒的粒径为50纳米。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述地层模型包括：盖层子模型、顶水子模型、油层子模型、底层子模型。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在确定所述油藏顶水的运移参数后，所述方法还包括：

根据所述油藏顶水的运移参数，预测目标油井的水淹情况；

根据所述目标油井的水淹情况，指导对所述目标油井所处油藏进行石油开采。