CN107780911B - 采油实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采油实验装置，包括：筒体，筒体为圆柱状结构；注气结构，注气结构连通筒体的内部和外部；点火结构，点火结构部分地设置在筒体内，点火结构的一端穿出筒体，点火结构与注气结构相连通以实现筒体内部的点火；水平井，水平井部分地设置在筒体内，且水平井的一端穿出筒体，水平井连通筒体的内部和筒体的外部。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的采油实验装置承压能力较低，需要外置高压仓内置高压容器的问题。

Description

采油实验装置

技术领域

本发明涉及采油的技术领域，具体而言，涉及一种采油实验装置。

背景技术

火烧油层(ISC)，是最成功的油田热采方法之一。相对于注蒸汽采油技术，火烧地层对水和天然气的需求大幅降低，地面作业更少。目前，火驱主要分为直井火驱和水平井火驱(重力火驱)，重力火驱适用于粘度更高的稠油油藏，能有效的降低驱替压力。尽管存在明显的优势，对于火驱油层成功可行性的预测技术还不成熟。

通常，一个油田在应用火驱技术之前，先开展动力学反应池实验获取原油烧烤动力学参数，利用一维燃烧管及三维实验推断火驱在油藏中状态，估算氧气需求。再通过室内实验数据建立油藏火驱的多尺度数学模型。进一步开展燃烧池、一维、三维火驱实验，修正该模型。最后，以此修正后的模型为基础放大产生了一个油藏尺度的火驱数学模型。

目前，国内外动力学反应池实验技术和一维燃烧管实验技术和装置较为成熟，而三维火驱模型实验装置存在以下缺陷：

1、模型本体体积小，无法有效模拟油藏非均质效应及盖层影响，无法满足开展重力火驱实验对垂向距离和两翼扩展距离的要求；

2、模型本体承压低(方形结构最高0.2MPa)，无法满足超稠油高驱替压差的需求；

3、外置高压仓，操作困难，实验效率低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种采油实验装置，以解决现有技术中的采油实验装置承压能力较低，需要外置高压仓内置高压容器的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种采油实验装置，包括：筒体，筒体为圆柱状结构；注气结构，注气结构连通筒体的内部和外部；点火结构，点火结构部分地设置在筒体内，点火结构的一端穿出筒体，点火结构与注气结构相连通以实现筒体内部的点火；水平井，水平井部分地设置在筒体内，且水平井的一端穿出筒体，水平井连通筒体的内部和筒体的外部。

进一步地，点火结构包括连接套筒和加热棒，连接套筒的第一端与筒体连接，加热棒穿过连接套筒并穿入至筒体的内部。

进一步地，连接套筒和加热棒之间具有间隙，连接套筒的侧壁上设置有进气孔，注气结构包括注气管路，注气管路与进气孔相连通以使注气管路内的气体通过间隙进入至筒体内。

进一步地，水平井包括外管和内管，外管的第一端与筒体相连接，外管的第二端的侧壁具有过孔，内管穿过筒体并穿设在外管内。

进一步地，内管可相对外管移动以调整内管伸入外管的长度。

进一步地，采油实验装置还包括出气管，出气管部分地设置在筒体内，出气管的一端穿出筒体。

进一步地，筒体的第一端设置有连接梁，连接梁的两端与筒体的内壁相连，水平井和出气管均穿过连接梁并由连接梁支撑。

进一步地，采油实验装置还包括气液分离装置，气液分离装置与水平井相连通，气液分离装置包括气液分离器、称重结构和气体检测结构，称重结构与气液分离器相连以称量分离出的液体的重量，气体检测结构与气液分离器相连以检测分离出的气体成分。

进一步地，采油实验装置还包括出气管及气液分离装置，出气管部分地设置在筒体内，出气管的一端穿出筒体，气液分离装置与水平井相连通，采油实验装置还包括控制装置，控制装置与注气结构、出气管及气液分离装置相连，以控制注气结构的温度和压力、出气管的温度和压力及气液分离装置的温度和压力。

进一步地，采油实验装置还包括温度检测器，温度检测器用以测量筒体内的温度。

进一步地，温度检测器为多个，多个温度检测器分别设置在筒体的端部和筒体的中部。

进一步地，采油实验装置还包括压力检测器，压力检测器用力测量筒体内的压力。

进一步地，压力检测器为多个，多个压力检测器分别设置在筒体的端部和筒体的中部。

进一步地，采油实验装置还包括保温加热结构，保温加热结构包裹在筒体的外部。

进一步地，筒体包括筒体主体和筒体盖，筒体盖设置在筒体主体的第一端，注气结构和点火结构从筒体主体的第二端进入筒体主体内，水平井的出口设置在筒体盖上。

进一步地，采油实验装置还包括隔板，隔板平行地设置在筒体的内部以将筒体的内部分隔为多个空间。

应用本发明的技术方案，首先，将砂层和油层填充在筒体内部，然后，将筒体密封。再向筒体内通入空气，然后通过点火结构将筒体内的可燃物点燃。这样筒体内部一方面具有较高的温度，另一方面筒体内的压力升高。油层在高温高压的环境下融化并通过水平井排出筒体。应用本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的采油实验装置承压能力较低，需要外置高压仓内置高压容器的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的采油实验装置的实施例的结构示意图；

图2示出了图1的筒体主体的剖视示意图；以及

图3示出了图1的点火结构的剖视示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、筒体；11、筒体主体；12、筒体盖；20、注气结构；21、注气管路；22、压缩机；23、输气阀门；30、点火结构；31、连接套筒；32、加热棒；40、水平井；50、出气管；60、气液分离装置；61、气液分离器；62、称重结构；63、气体检测结构；70、控制装置；80、保温加热结构。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本实施例的采油实验装置包括：筒体10、注气结构20、点火结构30和水平井40。筒体10为圆柱状结构。注气结构20连通筒体10的内部和外部。点火结构30部分地设置在筒体10内，点火结构30的一端穿出筒体10，点火结构30与注气结构20相连通以实现筒体10内部的点火。水平井40部分地设置在筒体10内，且水平井40的一端穿出筒体10，水平井40连通筒体10的内部和筒体10的外部。

应用本实施例的技术方案，首先，将砂层和油层填充在筒体10的内部，然后，将筒体密封。再向筒体内通入空气，然后通过点火结构30将筒体10内的可燃物点燃。这样筒体10内部一方面具有较高的温度，另一方面筒体10内的压力升高。油层在高温高压的环境下融化并通过水平井排出筒体10。应用本实施例的技术方案有效地解决了现有技术中的采油实验装置承压能力较低，需要外置高压仓内置高压容器的问题。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，点火结构30包括连接套筒31和加热棒32，连接套筒31的第一端与筒体10连接，加热棒32穿过连接套筒31并穿入至筒体10的内部。加热棒32与连接套筒31的第二端密封地连接，这样筒体10能够承受预定的压力。加热棒32的设置使得加热棒的周围温度升高，温度高有利于油层的燃烧，这样使得筒体10内部点火比较顺利。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，连接套筒31和加热棒32之间具有间隙，连接套筒31的侧壁上设置有进气孔，注气结构20包括注气管路21，注气管路21与进气孔相连通以使注气管路21内的气体通过间隙进入至筒体10内。这样空气在进入筒体10沿着加热棒32向内移动，这样有利于对空气升温。另外，进气管道和加热棒32设置在一起使得采油实验装置设置紧凑。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，水平井40包括外管和内管，外管的第一端与筒体10相连接，外管的第二端的侧壁具有过孔，内管穿过筒体10并穿设在外管内。上述结构使得外管对内管具有保护作用。过孔能够将实验中的油气等物质从水平井排出。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，内管可相对外管移动以调整内管伸入外管的长度。这样可以根据油层的情况对内管进行调整。当然，作为本领域技术人员知道，水平井40可以设置多根，并且水平井40的位置可以根据具体地位置进行调整。

如图1和图2所示，在本实施的技术方案中，采油实验装置还包括出气管50，出气管50部分地设置在筒体10内，出气管50的一端穿出筒体10。上述结构可以将筒体10内的油气排出。具体地，出气管50设置在水平井40的上侧位置，油气容易上升，这样油气能够从出气管50顺利排出筒体10。进一步具体地，水平井设置在筒体10的中部靠下侧位置，出气管50设置在筒体10的中心位置。

如图2所示，在本实施例的技术方案中，筒体10的第一端设置有连接梁，连接梁的两端与筒体10的内壁相连，水平井40和出气管50均穿过连接梁并由连接梁支撑。上述结构对水平井40和出气管50形成较稳固的支撑作用。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，采油实验装置还包括气液分离装置60，气液分离装置60与水平井40相连通，气液分离装置60包括气液分离器61、称重结构62和气体检测结构63，称重结构62与气液分离器61相连以称量分离出的液体的重量，气体检测结构63与气液分离器61相连以检测分离出的气体成分。上述结构使得从水平井40出来的油气进行分离、测量，通过检测出的数据对本实验进行分析，这样有利于对检测试验的可靠性。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，采油实验装置还包括出气管50及气液分离装置60，出气管50部分地设置在筒体10内，出气管50的一端穿出筒体10，气液分离装置60与水平井40相连通，采油实验装置还包括控制装置70，控制装置70与注气结构20、出气管50及气液分离装置60相连，以控制注气结构20的温度和压力、出气管50的温度和压力及气液分离装置60的温度和压力。上述结构有利于通过测得的温度和压力对试验进行调整。进一步具体地，本实施例的注气结构还包括注气管路21、压缩机22和输气阀门23，控制装置70通过采集的温度、压力等参数指标控制输气阀门23的开度。这样有利于综合控制试验的各项参数以保证试验进行的更加顺利。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，采油实验装置还包括温度检测器，温度检测器用以测量筒体10内的温度。温度检测器能够检测出筒体10内部的温度，这样可以知道筒体10内的燃烧情况。具体地，温度检测器为多个，多个温度检测器分别设置在筒体10的端部和筒体10的中部。上述结构可以检测筒体10内部、筒体10的筒壁的温度以更好的控制筒体10内部的燃烧情况。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，采油实验装置还包括压力检测器，压力检测器用力测量筒体10内的压力。上述结构一方面保证了筒体10内的压力在安全的范围内，另一方面能够检测出筒体10内在具体地压力下油气从筒体10内排出的情况。具体地，压力检测器为多个，多个压力检测器分别设置在筒体10的端部和筒体10的中部。上述结构使得压力检测器能够检测出筒体10不同部位处的压力，这样能够更好地监测筒体10内的压力和温度的关系，压力和筒体10内的油气排出情况的联系。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，采油实验装置还包括保温加热结构80，保温加热结构80包裹在筒体10的外部。保温加热结构80包括加热结构和保温结构，加热结构为加热电阻丝，加热丝缠绕在筒体10的外壁上以对筒体10进行保温。保温结构包裹在筒体10的外侧，加热结构在保温结构的内部，这样使得筒体10的热量不易散失，进而有利于对筒体10的保温。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，筒体10包括筒体主体11和筒体盖12，筒体盖12设置在筒体主体11的第一端，注气结构20和点火结构30从筒体主体11的第二端进入筒体主体11内，水平井40的出口设置在筒体盖12上。筒体主体11和筒体盖12为可拆卸结构，这样使得实验能够可重复地进行。水平井40的尾部和点火结构30的下端具有一定的距离。水平井40设置在筒体盖12上的结构保证了水平井40和筒体盖12配合出现问题时，可以仅仅对筒体盖12进行更换，这样有利于节省采油实验装置的成本。当然，作为本领域技术人员知道，水平井40也可以设置在筒体主体11的侧壁上，或者与筒体盖12相对侧的封头处。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中采油实验装置还包括隔板，隔板平行地设置在筒体10的内部以将筒体10的内部分隔为多个空间。上述结构保证了筒体10内砂层和油层的分层，这样能够更好的模拟现实中采油的现场情况。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：。

本申请的装置可实现快速高效的三维火驱物理模拟实验,具备大燃烧空间(大于60L)，本体承压高(5MPa),操作简便(单次实验3天)，布井方式多(可布双水井)的物点，能开展直井火驱，水平井火驱在内的多重物模实验，可测定温度场变化和注采压差变化。

本申请的三维火驱模拟装置部件主有筒体10，注气结构20，点火结构30，水平井40(同心双水平井管：内管可带压移动)，气液分离装置60。

主要技术参数：

筒体：尺寸：内径φ400×776mm；最大承压：5MPa；密封方式：密封法兰盘根及自膨胀自紧平衡密封机构；材料：N10276材质。

注气点火井具有三段结构：加热棒32(独杆超高温电热管)、连接套筒31(注气连接器)、套管井。耐温：1000℃；功率：500W。

同心双水平井管：外管：φ10不锈钢割缝管；内管：φ6不锈钢管，耐高温动密封接头。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种采油实验装置，其特征在于，包括：

筒体(10)，所述筒体(10)为圆柱状结构；

注气结构(20)，所述注气结构(20)连通所述筒体(10)的内部和外部；

点火结构(30)，所述点火结构(30)部分地设置在所述筒体(10)内，所述点火结构(30)的一端穿出所述筒体(10)，所述点火结构(30)与所述注气结构(20)相连通以实现所述筒体(10)内部的点火；

水平井(40)，所述水平井(40)部分地设置在所述筒体(10)内，且所述水平井(40)的一端穿出所述筒体(10)，所述水平井(40)连通所述筒体(10)的内部和所述筒体(10)的外部；

所述点火结构(30)包括连接套筒(31)和加热棒(32)，所述连接套筒(31)的第一端与所述筒体(10)连接，所述加热棒(32)穿过所述连接套筒(31)并穿入至所述筒体(10)的内部；

所述连接套筒(31)和所述加热棒(32)之间具有间隙，所述连接套筒(31)的侧壁上设置有进气孔，所述注气结构(20)包括注气管路(21)，所述注气管路(21)与所述进气孔相连通以使所述注气管路(21)内的气体通过所述间隙进入至所述筒体(10)内；

所述采油实验装置还包括隔板，所述隔板平行地设置在所述筒体(10)的内部以将所述筒体(10)的内部分隔为多个空间，保证所述筒体(10)内砂层和油层的分层，以更好的模拟现实中采油的现场情况。

2.根据权利要求1所述的采油实验装置，其特征在于，所述水平井(40)包括外管和内管，所述外管的第一端与所述筒体(10)相连接，所述外管的第二端的侧壁具有过孔，所述内管穿过所述筒体(10)并穿设在所述外管内。

3.根据权利要求2所述的采油实验装置，其特征在于，所述内管可相对所述外管移动以调整所述内管伸入所述外管的长度。

4.根据权利要求1所述的采油实验装置，其特征在于，所述采油实验装置还包括出气管(50)，所述出气管(50)部分地设置在所述筒体(10)内，所述出气管(50)的一端穿出所述筒体(10)。

5.根据权利要求4所述的采油实验装置，其特征在于，所述筒体(10)的第一端设置有连接梁，所述连接梁的两端与所述筒体(10)的内壁相连，所述水平井(40)和所述出气管(50)均穿过所述连接梁并由所述连接梁支撑。

6.根据权利要求1所述的采油实验装置，其特征在于，所述采油实验装置还包括气液分离装置(60)，所述气液分离装置(60)与所述水平井(40)相连通，所述气液分离装置(60)包括气液分离器(61)、称重结构(62)和气体检测结构(63)，所述称重结构(62)与所述气液分离器(61)相连以称量分离出的液体的重量，所述气体检测结构(63)与所述气液分离器(61)相连以检测分离出的气体成分。

7.根据权利要求1所述的采油实验装置，其特征在于，所述采油实验装置还包括出气管(50)及气液分离装置(60)，所述出气管(50)部分地设置在所述筒体(10)内，所述出气管(50)的一端穿出所述筒体(10)，所述气液分离装置(60)与所述水平井(40)相连通，所述采油实验装置还包括控制装置(70)，所述控制装置(70)与所述注气结构(20)、所述出气管(50)及所述气液分离装置(60)相连，以控制所述注气结构(20)的温度和压力、所述出气管(50)的温度和压力及所述气液分离装置(60)的温度和压力。

8.根据权利要求1所述的采油实验装置，其特征在于，所述采油实验装置还包括温度检测器，所述温度检测器用以测量所述筒体(10)内的温度。

9.根据权利要求8所述的采油实验装置，其特征在于，所述温度检测器为多个，多个所述温度检测器分别设置在所述筒体(10)的端部和所述筒体(10)的中部。

10.根据权利要求1所述的采油实验装置，其特征在于，所述采油实验装置还包括压力检测器，所述压力检测器用力测量所述筒体(10)内的压力。

11.根据权利要求10所述的采油实验装置，其特征在于，所述压力检测器为多个，多个所述压力检测器分别设置在所述筒体(10)的端部和所述筒体(10)的中部。

12.根据权利要求1所述的采油实验装置，其特征在于，所述采油实验装置还包括保温加热结构(80)，所述保温加热结构(80)包裹在所述筒体(10)的外部。

13.根据权利要求1所述的采油实验装置，其特征在于，所述筒体(10)包括筒体主体(11)和筒体盖(12)，所述筒体盖(12)设置在所述筒体主体(11)的第一端，所述注气结构(20)和所述点火结构(30)从所述筒体主体(11)的第二端进入所述筒体主体(11)内，所述水平井(40)的出口设置在所述筒体盖(12)上。

Images