CN107461193B - 碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法及实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法及实验装置，提炼了15种典型缝洞结构，最终获得14个缝洞组合模块化单元，通过分析不同的主控因素，结合实际的缝洞单元，总结出了25种缝洞组合模式，对上述碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法进行实验的缝洞型油藏驱替实验物理模型体系组合模块实验装置，包括原料储存系统、缝洞组合装置、压力供给装置、动力系统、计量系统、数据处理系统以及相关附件，如管线、阀门。本发明通过提出一系列新的实验用缝洞组合模式，并对实验方法所需的装置进行了整体的实验装置以及工艺流程的设计，最终形成了一整套缝洞型油藏驱替实验物理模型体系组合模块实验装置。

Description

碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法及实验装置

技术领域

本发明涉及缝洞型油藏开发技术领域，具体涉及一种碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法及实验装置。

背景技术

碳酸盐油藏之中，有约20％属于缝洞型油藏，与碎屑岩油藏不同的是，缝洞型油藏的流体在储层中的流动不满足达西渗流定律，导致常规油藏的开发方法并不能有效指导缝洞型油藏的开发。驱替实验是缝洞型油藏之中重要的实验类型，其主要包括注水驱、氮气驱、CO₂驱等，实验装置主要包括岩心类、有机玻璃类以及数字岩心等，其中由于缝洞型油藏岩心代表性差，因此有机玻璃类装置的是目前国内外主要采用的驱替实验装置类型，其核心是缝洞组合模式的确定，这是国内外缝洞型油藏研究的难点。

对于有机玻璃类装置的实验模型的目前主要有如下三种：(1)机理性研究。将溶洞简化为二维或者三维立体图形，进行缝洞驱替的基本规律的探索；(2)区块型研究。结合钻遇地震勘探资料，形成初步对缝洞分布的基本认识，在有机玻璃进行相似性缝洞的刻画，进一步进行驱替实验；(3)组合实验研究。充分利用现有的缝洞认识以及地面露头形状，对缝洞类形成相似的简化组合，进而开展实验研究。

以上三种方法主要存在如下的问题：(1)将不同形状、类别的溶洞简化为规则的球或者圆，导致后期的缝洞剩余油无法用模型完整地评价；(2)二维或者三维的区块缝洞模型，对缝洞的流动规律无法研究，难以精细评价溶洞的驱替规律，同时模型加工完成，便无法更改，后期的开发政策的调整无法用实验进行评价；(3)注采位置单一，实际的生产现场表明，生产井在基质、裂缝以及溶洞上的产量差异巨大，现有的模型在研究注采位置和注采关系方面严重不足，往往只是联通到一个位置，只能代表一种类型的地址状态，连通方式体现不完整；(4)断裂作为重要的连通手段，现有的模型并无涉及；(5)模型无法重复利用，不能针对不同地质背景的溶洞单元展开研究。

目前从公开文献上查阅到的内容，基本都存在上述问题，如申请号为201510518273.X的《缝洞型碳酸盐岩吞吐物理模拟实验装置》，其是采用的刻画裂缝，且未说明采用了哪些，从其图中无法判断其属于哪种类型，能够完成哪些实验；申请号为201310665277.1的《缝洞型油藏全三维仿真可视化驱替模拟实验系统》，其采用的是单块溶洞或裂缝模型，无法实现多种实验效果；申请号为201510712835.4的《缝洞型碳酸盐岩油藏物理模型、驱替模拟实验装置及系统》，其在同一个装置中设置了多种溶洞和裂缝，结构复杂，且只能满足这一个的实验效果。

发明内容

针对上述问题，本发明根据缝洞型油藏的实际特点，提出了碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法及实验装置。在充分调研和研究的基础之上，从连通方式的出发，系统地总结了15种典型缝洞的连通方式，形成碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法，结合实验的必要性，采用模块化设计思路，形成了14种缝洞组合实验单元模块，并结合实际生产区块的地质主控因素，设计了25种缝洞单元模块组合方式，为提高设备的实用性和多功能性，进行了整体的实验装置以及工艺流程的设计，最终形成了一整套缝洞型油藏驱替实验物理模型体系组合模块实验装置。

本发明的技术方案是：

碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法，通过系统地从储流关系、缝洞发育模式、地面露头、优势流动通道、剩余油分布模式、井间动态连通模式共六个方面进行了分析，最终充分考虑缝洞连通方式的基础之上，提炼了15种典型缝洞结构，这15种典型缝洞典型结构集中全面反映了缝洞型油藏主要的连通方式以及类型，其中主要分为三类：

(1)风化壳类，包括孤立溶洞、竖井、溶洞群、裂缝-孔洞；

(2)古河道类，包括干流洞、支流洞、干流洞-支流洞-干流洞、干流洞-裂缝-干流洞、支干流洞-裂缝-孔洞；

(3)断控类，包括干流洞-断裂、支流洞-断裂、断裂-裂缝-孔洞、相交断裂溶蚀洞、孤立溶洞内断裂、溶洞-断裂-溶洞；

实际的缝洞型油藏往往由不同的缝洞组合共同构成的，因此为了使缝洞物模实验更接近实际油藏，体现不同连通方式的影响下驱替效果，采用模块化的思路，将不同的缝洞典型结构分别使用机械加工成模块单元的形式，将缝洞的主要结构通过在有机玻璃材质上反映出来；结合室内实验的情况和条件，简化典型缝洞结构的基础之上，将其以单个模块的方式进行设计，形成单元模块化后的缝洞组合，最终获得14个缝洞组合模块化单元，分别为：

孤立溶洞模块、溶洞群模块、干流洞模块、支流洞模块、干流洞-支流洞-干流洞模块、干流洞-裂缝-干流洞模块、支流洞-断裂模块、断裂-裂缝-孔洞模块、支干流洞-裂缝-孔洞模块、相交断裂溶蚀洞、干流洞-断裂模块、溶洞-断裂-溶洞模块、裂缝-孔洞模块、孤立溶洞内断模块；

典型缝洞结构是开展物模实验设计的基础，其反映了在不同的地质背景条件下缝洞发育的特点，在实际的钻遇勘探中，溶洞的形状、充填情况千差万别，因此在本设计中，典型缝洞单元结构的选取和设计上主要体现反映缝洞的连通方式的差异，而不是把无法确定的形状、位置等因素作为考虑的重点，为缝洞典型结构的组合即形成缝洞组合模式，从认识上与传统理解有较大的突破，传统的物模主要集中在对某一个溶洞的外形、结构、发育情况等掌握清楚的基础之上进行研究，侧重点与具体溶洞的相似性，但对于未认识清晰的溶洞的开发和借鉴意义就失去了实验的指导意义。因此，从15种典型缝洞结构出发，以不同连通方式为核心，形成14种缝洞结构模块化单元，为实现不同的地质背景的溶洞组合打下了基础，也是与现有的缝洞型油藏物理模型的本质差别，其能够实现对不同地质背景的溶洞获得全方位的研究。

典型缝洞结构的提出与溶洞的发育地质背景密不可分，在实际的勘探、钻遇过程中，缝洞体实际上是由不同结构的缝洞结构共同构成的，因此缝洞组合模式的关键在把握缝洞地质背景中的关键因素即主控因素，通过研究分析，将主控因素分为风化壳、古河道、断控类、风化壳-断控、古河道-断控、裂缝参与类共6种类型，以形成的14种典型缝洞结构模块单元为基础，分析不同主控因素，结合实际的缝洞单元，系统地提出了25种缝洞组合方式，分别为：

风化壳：孤立溶洞、溶洞群。

古河道：干流洞、支流洞。

断控类：相交断裂溶蚀洞。

风化壳-断控：孤立溶洞内断裂；溶洞-断裂-溶洞；孤立溶洞-相交断裂溶蚀洞；孤立溶洞-孤立溶洞内断裂；孤立溶洞-溶洞-断裂-溶洞；溶洞群-相交断裂溶蚀洞；溶洞群-溶洞-断裂-溶洞。

古河道-断控：干流洞-断裂；支流洞-断裂；干流洞-断裂-相交断裂溶蚀洞；支流洞-断裂-相交断裂溶蚀洞；干流洞-断裂-支流洞-断裂-相交断裂溶蚀洞；干流洞-支流洞-断裂；支流洞-干流洞-断裂。

裂缝参与类：溶洞群-裂缝-孔洞；断裂-裂缝-孔洞；干流洞-裂缝-孔洞；裂缝-孔洞；干流洞-裂缝-干流洞；支干流洞-裂缝-孔洞。

现有模型中的溶洞类型未进行分类，断控类未进行系统的研究，其常被用裂缝替代，如相交断裂溶蚀洞以及反映其与风化壳、古河道两种地质背景的溶洞共同组合模式则被忽略，造成断控类物模研究的空白，因此在本方法的25种缝洞组合模式下，首先将溶洞按照地质背景划分为风化壳和古河道两个基本类型；其次，断裂和裂缝作为重要的连通方式，与风化壳和古河道一起形成了新的溶洞类型，反映了断裂和裂缝参与下新的组合连通方式，现有的模型均未考虑；以溶洞群-相交断裂溶蚀洞为例，实际断裂在溶蚀作用下能够形成相交断裂溶蚀洞，其在现场有大量的发现，同时伴有一系列不同尺度的溶洞群，因此本方法将相交断裂溶蚀洞作为断裂典型结构，采用模块化思路设计，与其他不同类型的溶孔洞以及裂缝进行了组合；

25种缝洞组合模式的功能中，注采进出口的设计是重要的部分，本发明中针对要实现注采关系和注采位置的差异，在每个模式下，分别对溶洞、断裂、裂缝上的注采位置进行了设计，保证缝洞模块单元实现高注高采、高注底采、低注高采、低注低采、缝注洞采、洞注缝采、洞注洞采等方面的研究功能，使每种模式下均能够对驱替效率进行系统对比评价，相比于现有的模型，实验人员能够根据每个模块设计的12个注采进出口灵活调节，研究不同的连通方式下缝洞型油藏的开发情况以及后期开发调整方案的评价；

25种缝洞组合方式，反映了6大类地质主控因素下，14种典型缝洞结构模块单元之间的组合方式，其设计的出发点是紧密结合实际的开发情况，系统地指出了缝洞如何组合的问题，其为驱替实验设计的核心。

对上述碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法进行实验的缝洞型油藏驱替实验物理模型体系组合模块实验装置，包括原料储存系统、缝洞组合装置、压力供给装置、动力系统、计量系统、数据处理系统以及相关附件，如管线、阀门；

所述原料储存系统由两个中间容器和一个储气瓶组成，两个中间容器分别作为储油中间容器和储水中间容器，储气瓶作为氮气瓶；

所述压力供给装置由50cm×50cm×50cm的有机玻璃材质的立方水箱以及相关的进出口管线构成，其在水箱的上部中间位置设置进口，在水箱的下部的水平管段设置有压力计，水箱下部可以设置多个管线，以方便在实验过程中对多个缝洞组合装置同时进行实验的时候，能够更好的进行同时注水；

所述动力系统由两台注入泵组成，注入泵为蠕动泵；

所述计量系统由两个液体流量计和一个气体流量计组成；根据实验的具体情况，液体流量计和气体流量计可以调整其数量以及安装的位置，满足不同的实验需求。

缝洞组合装置是从25种缝洞组合方式中，根据需要选择所需的组合方式，组合方式的每个模型，都是由两块矩形的有机玻璃组成，两块有机玻璃分为盖板玻璃和模块玻璃，模块玻璃内侧通过数字机床加工出对应底层条件下的缝洞体的实际形状，模块玻璃和盖板玻璃外边缘设有一圈小孔，小孔通过螺钉连接紧固，这一圈小孔的内设有密封槽，密封槽内设有橡胶圈，使得盖板玻璃和模块玻璃压紧并密封，模块玻璃的上下左右均设有三条流道，模块玻璃设有垂直的接头安装线，沿着接头安装线设置有流道和接头，并在流道末端的模块玻璃边缘处设置接头，通过接头连接到管线，所述接头还配有堵头，用于封堵不参加流通的部分接头；

氮气瓶、储水中间容器、储油中间容器的出口都设有管线并汇合到同一根管线上，再连接到缝洞组合装置，在汇合后的管线上设有液体流量计；储水中间容器和储油中间容器的入口也设有管线，入口管线上设有阀门，储水中间容器和储油中间容器出口的管线上均设有蠕动泵，蠕动泵前后均设有阀门，在两个蠕动泵之前设有一根连接储水中间容器和储油中间容器出口的管线，管线上设有阀门；氮气瓶出口管线上也设有阀门，此阀门后设有气体流量计；水箱的出口管线设有液体流量计和阀门，然后连接到缝洞组合装置，管线上还设有另一根带阀门的分支管线，再次连接到缝洞组合装置；缝洞组合装置出口端连接到驱替混合液容器上。

进一步的，模块玻璃上下前后各自的三条流道连接到缝洞体上的位置不同，根据所选择的25种缝洞组合方式的不同，部分流道连接到缝洞体上的溶洞部分，部分流道连接到缝洞体上的裂缝部分，部分流道连接到缝洞体上的断裂部分，从而模拟出不同的注采情况。

进一步的，所述水箱设置有配套的可上下移动的支架，水箱挂在支架上方，根据需要的实验压力等级，移动水箱在支架上的位置，初始高度为2m，即提供0.02Mpa的压力。

进一步的，所述蠕动泵采用型号为BT100M，转速范围为0.1-100rpm，流速为0.0015-380ml/min，功率为22w，外接接口使用RS485通讯的蠕动泵，蠕动泵的数量为两个或两个以上，单独的蠕动泵功率较小，为确保精度，在单个蠕动泵功率不足的时候，可以根据实际的需求进行增减。

进一步的，所述缝洞组合装置下方设有固定支架，固定支架上部通过夹具夹紧有机玻璃，支架下方设有配重，确保缝洞组合装置放置稳定。

上述装置均通过数据处理系统进行控制和数据采集，如对阀门、蠕动泵、水箱在支架上的高度等的控制，以及液体流量计、气体流量计、压力计的数据采集。

本发明的有益效果是：

1、本发明针对缝洞型油藏驱替物模实验，系统地提出了典型缝洞结构，并将其模块化设计，在分析地质主控因素的基础之上，提出了25种缝洞组合模式，使其能够适应不同地质背景下的溶洞发育情况，进行实验、分析、制定和验证开发方案的合理性；

2、缝洞的组合模式设计过程中，摒弃了传统把溶洞外形、位置等作为依据，采取从连通方式和地质背景的角度，解决了困扰当前缝洞驱替物理模型实验的关键问题，即缝洞如何组合的问题，其中典型结构的用途不仅局限于本发明可实现的方式，凡涉及到缝洞驱替实验，皆有一定的参考价值；

3、采用管线分别连接到断裂、溶洞、裂缝，使其能够针对具体的情况进行处理，避免现有技术只注入溶洞或裂缝而无法实现全面分析的问题，从而模拟出不同的注采情况；

4、采用“快速接头和连接器”的方式，能够根据不同的缝洞地质主控因素，让典型缝洞结构模块单元组合到一起，使其组合方式能够更加灵活，且不妨碍实验效果，也更利于开发人员根据实际区块有选择性地进行组合实验，为其提供了更大的选择空间；

5、水箱的采用使得油藏边地水的模拟变成了现实，也让整个实验系统的功能得到了完善和丰富，且水箱通过设置水箱支架，让水箱的高度能够方便的调节，使其提供不同的压力，相比于目前通用的挂到不同高度的方式，其更加节约人力，加水也更方便；

6、实验装置系统将注气、注水结合起来整体考虑，使实验装置本身具有实现不同实验的类型的功能，同时多台注入泵，可以保证多组实验同时开展，能够提高实验的效率，节约实验的时间，同时采用有机玻璃，也方便实验现象的观察。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为缝洞结构模块单元的结构侧视图；

图3为缝洞组合装置的侧视图；

图4为模块化单元的结构示意图；

图5为15种典型缝洞结构示意图；

图6-图8为14个缝洞结构模块化单元示意图；

图9-图16为25种缝洞组合模式的结构示意图。

图中：

1为储油中间容器；2为储水中间容器；3、4为蠕动泵；5、6、9为压力计；7、10为液体流量计；8为水箱；11为边底水连接处；12为缝洞组合装置；13为驱替混合液容器；14为氮气瓶；15为气体流量计；

1201～1221为管线、1222为接头安装线、1223为快速接头、1224为注采井位、1225为缝洞模型、1226为盖板玻璃、1227为模块玻璃、1228为断裂、1229为溶洞、1230为裂缝。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法，通过系统地从储流关系、缝洞发育模式、地面露头、优势流动通道、剩余油分布模式、井间动态连通模式共六个方面进行了分析，最终充分考虑缝洞连通方式的基础之上，提炼了15种典型缝洞组合模式，如图5所示，其中主要分为三类：(1)风化壳类，包括孤立溶洞(图5中1)、竖井(图5中2)、溶洞群(图5中3)、裂缝-孔洞(图5中4)；(2)古河道类，包括干流洞(图5中5)、支流洞(图5中6)、干流洞-支流洞-干流洞(图5中7)、干流洞-裂缝-干流洞(图5中8)、支干流洞-裂缝-孔洞(图5中9)；(3)断控类，包括干流洞-断裂(图5中10)、支流洞-断裂(图5中11)、断裂-裂缝-孔洞(图5中12)、相交断裂溶蚀洞(图5中13)、孤立溶洞内断裂(图5中14)、溶洞-断裂-溶洞(图5中15)。

实际的缝洞型油藏往往由不同的缝洞组合共同构成的，因此为了使缝洞物模实验更接近实际油藏，体现不同连通方式的影响下驱替效果，采用模块化的思路，结合室内实验的情况，简化典型缝洞组合模式的基础之上，将其以单个模块的方式进行设计，形成单元模块化后的缝洞组合，最终获得14个缝洞组合模块化单元，构成缝洞组合装置12，如图6～图9所示，分别为：孤立溶洞模块、溶洞群模块、干流洞模块、支流洞模块、干流洞-支流洞-干流洞模块、干流洞-裂缝-干流洞模块、支流洞-断裂模块、断裂-裂缝-孔洞模块、支干流洞-裂缝-孔洞模块、相交断裂溶蚀洞、干流洞-断裂模块、溶洞-断裂-溶洞模块、裂缝-孔洞模块、孤立溶洞内断模块。

不同的缝洞体具有不同的缝洞组合方式，分析不同的主控因素，将其分为风化壳、古河道、断控类、风化壳-断控、古河道-断控、裂缝参与类共6种类型，通过实际的缝洞单元，总结出了25种缝洞组合模块化单元的二次组合方式，如图10～图16所示，分别为：孤立溶洞、溶洞群、干流洞、支流洞、相交断裂溶蚀洞、孤立溶洞内断裂、干流洞-断裂、支流洞-断裂、干流洞-裂缝-干流洞、断裂-裂缝-孔洞、干流洞-裂缝-孔洞、裂缝-孔洞、溶洞-断裂-溶洞、孤立溶洞-相交断裂溶蚀洞、孤立溶洞-孤立溶洞内断裂、孤立溶洞-溶洞-断裂-溶洞、溶洞群-相交断裂溶蚀洞、溶洞群-溶洞-断裂-溶洞、干流洞-断裂-相交断裂溶洞、支流洞-断裂-相交断裂溶洞、干流洞-支流洞-断裂、流洞-干流洞-断裂、洞群-裂缝-孔洞、干流洞-裂缝-孔洞、流洞-断裂-支流洞-断裂-相交断裂溶蚀洞。

25种缝洞组合模式是建立在14种缝洞结构模块单元的基础之上，在不同的地质主控因素和连通方式下，结合实际缝洞生产单元共同确定的，其中是15种典型缝洞结构是组合模式形成的基础，解决了缝洞如何组合的问题，并形成了缝洞组合研究的体系，方便现场根据实际情况进行有选择性地组合。在模块单元的设计过程中，考虑主要的因素连通方式和地质背景，以断裂-裂缝-孔洞(图5中12)为例，从连通方式的角度来看，其反映了孔洞通过断裂和裂缝进行相互连通，这是目前典型剩余油分布模式之一，其流动能力与溶洞相差甚远，因此孔洞内的原油的动用程度低；从地质背景来看，裂缝是沟通孔洞的关键，裂缝以及断裂是原油流动的通道，而其不论是风化壳、古河道以及断控类，均有孔洞发育，因此在地质背景的角度看，有必要单独提取出来，形成模块单元，与其他的地质背景类型共同构成不同的缝洞组合模式进行研究；又如孤立溶洞-相交断裂(图12)，其反映了风化壳与断控两种共同因素作用下的组合模式，在实际的现场中，风化壳是主要的连通方式，而断裂是溶蚀作用的重要因素。

如图1～图3所示，对上述碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法进行实验的缝洞型油藏驱替实验物理模型体系组合模块实验装置，包括原料储存系统、缝洞组合装置、压力供给装置、动力系统、计量系统、数据处理系统以及相关附件；所述原料储存系统由两个中间容器和一个储气瓶组成，两个中间容器分别作为储油中间容器1和储水中间容器2，储气瓶作为氮气瓶14；所述压力供给装置由50cm×50cm×50cm的有机玻璃材质的立方水箱8以及相关的进出口管线构成，水箱8设置有配套的可上下移动的支架，水箱8挂在支架上方，根据需要的实验压力等级，移动水箱8在支架上的位置，初始高度为2m，即提供0.02Mpa的压力，在水箱8的上部中间位置设置进口，在水箱8的下部的水平管段设置有压力计9；所述动力系统由两台注入泵组成；注入泵为蠕动泵3、4，所述蠕动泵采用型号为BT100M，转速范围为0.1-100rpm，流速为0.0015-380ml/min，功率为22w，外接接口使用RS485通讯的蠕动泵，蠕动泵的数量为两个或两个以上，根据实际的实验数量进行增减所述计量系统由两个液体流量计和一个气体流量计组成；

缝洞组合装置12是从25种缝洞组合模块化单元的二次组合方式中，根据需要选择所需的组合方式，组合方式的每个模型，都是由两块矩形的有机玻璃组成，两块有机玻璃分为盖板玻璃1226和模块玻璃1227，模块玻璃1227内侧通过数字机床加工出对应底层条件下的缝洞体的实际形状，模块玻璃1227和盖板玻璃1226外边缘设有一圈小孔，小孔通过螺钉连接紧固，这一圈小孔的内设有密封槽，密封槽内设有橡胶圈，使得盖板玻璃1226和模块玻璃1227压紧并密封，模块玻璃1227的上下左右均设有三条流道，模块玻璃1227设有垂直的接头安装线1222，沿着接头安装线设置有流道和接头1223，并在流道末端的模块玻璃1227边缘处设置接头1223，通过接头1223连接到管线，所述接头1223还配有堵头，用于封堵不参加流通的部分接头1223；缝洞组合装置12下方设有固定支架，固定支架上部通过夹具夹紧两块有机玻璃，支架下方设有配重，确保缝洞组合装置12放置稳定。

氮气瓶14、储水中间容器2、储油中间容器1的出口都设有管线并汇合到同一根管线上，再连接到缝洞组合装置12，在汇合后的管线上设有液体流量计7；储水中间容器2和储油中间容器1的入口也设有管线，入口管线上设有阀门，储水中间容器2和储油中间容器1出口的管线上均设有蠕动泵3、4，蠕动泵3、4前后均设有阀门，在两个蠕动泵3、4之前设有一根连接储水中间容器2和储油中间容器1出口的管线，管线上设有阀门；氮气瓶14出口管线上也设有阀门，此阀门后设有气体流量计15；水箱8的出口管线设有液体流量计10和阀门，然后连接到缝洞组合装置12，管线上还设有另一根带阀门的分支管线，再次连接到缝洞组合装置12；缝洞组合装置12出口端连接到驱替混合液容器13上。

现有技术所提供的缝洞实验装置都是单一的结构，且其没有明确的区分管线的注入点位是在溶洞1229，裂缝1230，还是断裂1228的位置，事实上，现有的模型往往是将断裂1228视为裂缝1230，其实验结果与真实情况存在一定误差，本发明所采用的缝洞组合装置12，每一个缝洞模型1225都设有十二个管线作为入口和出口使用，如针对溶洞群进行实验的时候，如图9中2所示，其入口管线和出口管线分别处于溶洞1229、裂缝1230上，能更真实的模拟出溶洞群之间的的注采关系，采用不同的管线作为入口和出口使用，可以满足不同的注采情况的功能测试，其具体组合如表1所示：

表1溶洞群不同注采关系以及注采位置的实验设计功能

表1只是针对其中一种的缝洞注采进出口的设置，不同的缝洞组合模式的注采进出口因为溶洞、裂缝和断裂的位置的差异而不同。

对所述的溶洞群进行缝洞单元组合模式的实验方案如表2所示：

表2实验方案类型及内容

如上所述，本发明提出了全面系统研究不同的缝洞模式下的驱替规律的物理模型设计的方法及全套的实验装置，从缝洞驱替实验的角度，对25种缝洞组合模式下的进出口进行了设计，为保证实验方案的实现提供了路径，提出了一整套体系装置工艺流程系统，满足对模拟注水、注气、气水混注等不同流体介质和注入方式的要求，从实验的内容、条件确定、参数设计等进行了实验方案的确定，对实验的实现方式进行了有效的探索。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法，其特征在于，通过系统地从储流关系、缝洞发育模式、地面露头、优势流动通道、剩余油分布模式、井间动态连通模式共六个方面进行了分析，最终充分考虑缝洞连通方式的基础之上，提炼了15种典型缝洞结构，这15种典型缝洞典型结构集中全面反映了缝洞型油藏的连通方式以及类型，将缝洞型油藏分为三类：

(1)风化壳类，包括孤立溶洞、竖井、溶洞群、裂缝-孔洞；

(2)古河道类，包括干流洞、支流洞、干流洞-支流洞-干流洞、干流洞-裂缝-干流洞、支干流洞-裂缝-孔洞；

(3)断控类，包括干流洞-断裂、支流洞-断裂、断裂-裂缝-孔洞、相交断裂溶蚀洞、孤立溶洞内断裂、溶洞-断裂-溶洞；

实际的缝洞型油藏往往由不同的缝洞组合共同构成的，因此为了使缝洞物模实验更接近实际油藏，体现不同连通方式的影响下驱替效果，采用模块化的思路，从15种典型缝洞结构出发，以不同连通方式为核心，将不同的缝洞典型结构分别使用机械加工成模块单元的形式，将缝洞的主要结构通过在有机玻璃材质上反映出来；结合室内实验的情况和条件，简化典型缝洞结构的基础之上，将其以单个模块的方式进行设计，形成单元模块化后的缝洞组合，最终获得14个缝洞组合模块化单元，分别为：

孤立溶洞模块、溶洞群模块、干流洞模块、支流洞模块、干流洞-支流洞-干流洞模块、干流洞-裂缝-干流洞模块、支流洞-断裂模块、断裂-裂缝-孔洞模块、支干流洞-裂缝-孔洞模块、相交断裂溶蚀洞、干流洞-断裂模块、溶洞-断裂-溶洞模块、裂缝-孔洞模块、孤立溶洞内断裂模块；

典型缝洞结构的提出与溶洞的发育地质背景密不可分，在实际的勘探、钻遇过程中，缝洞体实际上是由不同结构的缝洞结构共同构成的，因此缝洞组合模式的关键在把握缝洞地质背景中的关键因素即主控因素，通过研究分析，将主控因素分为风化壳、古河道、断控类、风化壳-断控、古河道-断控、裂缝参与类共6种类型，以形成的14种典型缝洞结构模块单元为基础，分析不同主控因素，结合实际的缝洞单元，系统地提出了25种缝洞组合方式，分别为：

风化壳：孤立溶洞、溶洞群；

古河道：干流洞、支流洞；

断控类：相交断裂溶蚀洞；

风化壳-断控：孤立溶洞内断裂；溶洞-断裂-溶洞；孤立溶洞-相交断裂溶蚀洞；孤立溶洞-孤立溶洞内断裂；孤立溶洞-溶洞-断裂-溶洞；溶洞群-相交断裂溶蚀洞；溶洞群-溶洞-断裂-溶洞；

古河道-断控：干流洞-断裂；支流洞-断裂；干流洞-断裂-相交断裂溶蚀洞；支流洞-断裂-相交断裂溶蚀洞；干流洞-断裂-支流洞-断裂-相交断裂溶蚀洞；干流洞-支流洞-断裂；支流洞-干流洞-断裂；

裂缝参与类：溶洞群-裂缝-孔洞；断裂-裂缝-孔洞；干流洞-裂缝-孔洞；裂缝-孔洞；干流洞-裂缝-干流洞；支干流洞-裂缝-孔洞；

在本方法的25种缝洞组合模式下，首先将溶洞按照地质背景划分为风化壳和古河道两个基本类型；其次，断裂和裂缝作为重要的连通方式，与风化壳和古河道一起形成了新的溶洞类型，反映了断裂和裂缝参与下新的组合连通方式；以溶洞群-相交断裂溶蚀洞为例，实际断裂在溶蚀作用下能够形成相交断裂溶蚀洞，其在现场有大量的发现，同时伴有一系列不同尺度的溶洞群，因此本方法将相交断裂溶蚀洞作为断裂典型结构，采用模块化思路设计，与其他不同类型的溶孔洞以及裂缝进行了组合；

25种缝洞组合方式，反映了6大类地质主控因素下，14种典型缝洞结构模块单元之间的组合方式，其设计的出发点是紧密结合实际的开发情况，系统地指出了缝洞如何组合的问题，其为驱替实验设计的核心。

2.采用如权利要求1所述碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法进行实验的装置，其特征在于，包括原料储存系统、缝洞组合装置、压力供给装置、动力系统、计量系统、数据处理系统以及相关附件，如管线、阀门；

所述原料储存系统由两个中间容器和一个储气瓶组成，两个中间容器分别作为储油中间容器和储水中间容器，储气瓶作为氮气瓶；

所述压力供给装置由50cm×50cm×50cm的有机玻璃材质的立方水箱以及相关的进出口管线构成，其在水箱的上部中间位置设置进口，在水箱的下部的水平管段设置有压力计，水箱下部设有多个连接口；

所述动力系统由两台注入泵组成，注入泵为蠕动泵；

所述计量系统由两个液体流量计和一个气体流量计组成；

缝洞组合装置是从25种缝洞组合方式中，根据需要选择所需的组合方式，组合方式的每个模型，都是由两块矩形的有机玻璃组成，两块有机玻璃分为盖板玻璃和模块玻璃，模块玻璃内侧通过数字机床加工出对应底层条件下的缝洞体的实际形状，模块玻璃和盖板玻璃外边缘设有一圈小孔，小孔通过螺钉连接紧固，这一圈小孔的内设有密封槽，密封槽内设有橡胶圈，使得盖板玻璃和模块玻璃压紧并密封，模块玻璃的上下左右均设有三条流道，模块玻璃设有垂直的接头安装线，沿着接头安装线设置有流道和接头，并在流道末端的模块玻璃边缘处设置接头，通过接头连接到管线，所述接头还配有堵头或开关阀，用于封堵不参加流通的部分接头；

氮气瓶、储水中间容器、储油中间容器的出口都设有管线并汇合到同一根管线上，再连接到缝洞组合装置，在汇合后的管线上设有液体流量计；储水中间容器和储油中间容器的入口也设有管线，入口管线上设有阀门，储水中间容器和储油中间容器出口的管线上均设有蠕动泵，蠕动泵前后均设有阀门，在两个蠕动泵之前设有一根连接储水中间容器和储油中间容器出口的管线，管线上设有阀门；氮气瓶出口管线上也设有阀门，此阀门后设有气体流量计；水箱的出口管线设有液体流量计和阀门，然后连接到缝洞组合装置，管线上还设有另一根带阀门的分支管线，再次连接到缝洞组合装置；缝洞组合装置出口端连接到驱替混合液容器上。

3.如权利要求2所述的碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法进行实验的装置，其特征在于，模块玻璃上下前后各自的三条流道连接到缝洞体上的位置不同，根据所选择的25种缝洞组合方式的不同，部分流道连接到缝洞体上的溶洞部分，部分流道连接到缝洞体上的裂缝部分，部分流道连接到缝洞体上的断裂部分，从而模拟出不同的注采情况。

4.如权利要求3所述的碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法进行实验的装置，其特征在于，所述水箱设置有配套的可上下移动的支架，水箱挂在支架上方，根据需要的实验压力等级，移动水箱在支架上的位置，初始高度为2m，即提供0.02Mpa的压力。

5.如权利要求3所述的碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法进行实验的装置，其特征在于，所述蠕动泵采用型号为BT100M，转速范围为0.1-100rpm，流速为0.0015-380ml/min，功率为22w，外接接口使用RS485通讯的蠕动泵，蠕动泵的数量为两个或两个以上，根据实际的实验数量进行增减。

6.如权利要求2所述的碳酸盐岩缝洞型油藏驱替物理模型组合方法进行实验的装置，其特征在于，所述缝洞组合装置下方设有固定支架，固定支架上部通过夹具夹紧有机玻璃，支架下方设有配重，确保缝洞组合装置放置稳定。