CN108060918B - 评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置及方法，该装置包括二维可视化物理模型、蒸汽发生机构、摄像机构和产出液收集机构；该方法包括步骤：一、评价装置的安装及模拟油藏储层填充区的初始含水饱和度的获取；二、蒸汽辅助重力驱油；三、获取模拟油藏储层填充区蒸汽腔扩展图像；四、判断蒸汽辅助重力驱油是否结束。本发明能够实现初始水流动性的定量评价，从而全面地评价初始水流动性对蒸汽辅助重力驱油经济性的影响，同时为合理利用初始水流动性能来提高稠油油藏采收率提供重要的理论依据。
Description
技术领域
本发明属于初始水流动性对稠油油藏开采评价技术领域，具体涉及一种评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置及方法。
背景技术
稠油油藏中的原油由于具有较高的粘度，因此都需要用有效的降粘技术进行开采，如蒸汽吞吐法、蒸汽辅助重力驱油法、注降粘剂法、火烧油层法等。在众多的开采方法中，蒸汽辅助重力驱油技术由于具有采收率高、驱油效果好、采油速度高、地层接触面积大等优点，而成为目前应用最广泛、最成熟的开采方法。为了考察蒸汽辅助重力驱油技术的适用性，现有的蒸汽辅助重力驱油法多注重储层非均质性、原油粘度的非均质性、注入井分布位置、页岩夹层、顶水、底水和层内水等影响因素，且国内外研究人员的大量室内实验研究和数值模拟研究均应用了不可流动边界，没有考虑初始水的流动性对稠油油藏开采效果的影响，因此，现如今缺少一种评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置及方法，为评价蒸汽辅助重力驱油技术的适用范围提供技术支撑，从而实现稠油油藏的高效开发。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其设计新颖合理，能够实现初始水流动性的定量评价，从而全面地评价初始水流动性对蒸汽辅助重力驱油经济性的影响，同时为合理利用初始水流动性能来提高稠油油藏采收率提供重要的理论依据，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：包括用于模拟蒸汽辅助重力驱油的二维可视化物理模型、用于为所述二维可视化物理模型提供蒸汽的蒸汽发生机构、用于记录所述二维可视化物理模型中蒸汽腔动态变化过程的摄像机构和用于收集所述二维可视化物理模型中产出液的产出液收集机构，所述二维可视化物理模型包括透明容器以及设置在透明容器内用于将透明容器分为模拟油藏储层填充区和单相水填充区的渗透性分隔板，模拟油藏储层填充区内填充有玻璃微珠，单相水填充区内填充有粉砂，模拟油藏储层填充区靠近单相水填充区的一端设置有用于为模拟油藏储层填充区注入水及油的第一模拟水平井，模拟油藏储层填充区远离单相水填充区的一端设置有模拟注入井和模拟生产井，所述蒸汽发生机构与模拟注入井连通，所述产出液收集机构与模拟生产井连通，单相水填充区远离模拟油藏储层填充区的一端设置有用于输出水流的第二模拟水平井，第二模拟水平井与水流量控制机构连通。
上述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述蒸汽发生机构包括安装在供水管上的加热器和为加热器供水的柱塞泵，供水管穿过透明容器与模拟注入井连通，加热器与模拟注入井之间的供水管段上安装有蒸汽开关阀。
上述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述产出液收集机构包括储液瓶，储液瓶通过出液管与模拟生产井连通，所述出液管上安装有出液调节阀。
上述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述水流量控制机构包括与第二模拟水平井输液端配合的量筒和安装在第二模拟水平井输液端的出水阀；所述第一模拟水平井的进液端安装有进液阀。
上述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述摄像机构包括正对透明容器设置的摄像头和对摄像头获取的图像进行预处理的图像预处理装置，所述图像预处理装置包括控制器以及均与控制器相接的存储器和用于与计算机数据传输的通信模块，控制器的输入端接有数据处理电路，摄像头通过摄像头连接线与数据处理电路连接。
上述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述渗透性分隔板背面设置有用于冷却模拟油藏储层填充区靠近单相水填充区区域的稠油的冷却机构，所述冷却机构为水循环冷却机构。
上述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述渗透性分隔板上设置有仅供水通过的亲水性薄膜；所述模拟注入井伸入至模拟油藏储层填充区内的井壁上、模拟生产井伸入至模拟油藏储层填充区内的井壁上、第一模拟水平井伸入至模拟油藏储层填充区内的井壁上和第二模拟水平井伸入至单相水填充区内的井壁上均开设有通孔，所述模拟注入井、模拟生产井、第一模拟水平井和第二模拟水平井外表面均覆盖着筛网。
上述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述粉砂的目数为140目～270目，所述玻璃微珠的直径为0.5mm～1mm。
同时，本发明还公开了一种步骤简单、设计合理的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、评价装置的安装及模拟油藏储层填充区的初始含水饱和度的获取，过程如下：
步骤101、利用振动填充方式，将干燥的玻璃微珠填充至模拟油藏储层填充区中，将干燥的粉砂填充至单相水填充区内；
步骤102、密封所述产出液收集机构、第一模拟水平井和所述水流量控制机构，通过高压氮气瓶向透明容器中注入高压氮气，检测透明容器的气密性，直至透明容器的气密性达到设计要求；
所述产出液收集机构包括储液瓶，储液瓶通过出液管与模拟生产井连通，所述出液管上安装有出液调节阀；
所述水流量控制机构包括与第二模拟水平井输液端配合的量筒和安装在第二模拟水平井输液端的出水阀；
所述第一模拟水平井的进液端安装有进液阀；
步骤103、利用真空泵将透明容器抽真空，关闭蒸汽发生机构，再将出水阀与装有水的量筒连接，缓慢地对透明容器饱和蒸馏水；
所述蒸汽发生机构包括安装在供水管上的加热器和为加热器供水的柱塞泵，供水管穿过透明容器与模拟注入井连通，加热器与模拟注入井之间的供水管段上安装有蒸汽开关阀；
步骤104、关闭出水阀，将饱和蒸馏水的透明容器放入50℃的烘箱内，打开出水阀并将出水阀与装有水的量筒连接，消除透明容器的热膨胀，记录升温过程中量筒内水的体积变化；再关闭出水阀，打开蒸汽开关阀，利用稠油通过安装在第一模拟水平井的进液端的进液阀驱替模拟油藏储层填充区中的水，记录驱替过程中从蒸汽开关阀流出的水的体积；
步骤105、关闭进液阀和蒸汽开关阀，将装有油水混合液的透明容器放置在50℃的烘箱内老化3天，使透明容器中的油水混合液均匀分布；
步骤106、打开进液阀和蒸汽开关阀，将稠油通过第一模拟水平井注入模拟油藏储层填充区中，降低油藏储层填充区靠近单相水填充区侧的稠油的流动性，同时测量注入稠油过程中从蒸汽开关阀产出的水和稠油的体积，再关闭进液阀和蒸汽开关阀；
步骤107、打开出水阀并将出水阀与装有水的量筒连接，消除透明容器的冷收缩，逐渐降低透明容器的温度，使透明容器的温度降至21℃，记录降温过程中量筒内水的体积变化，获取模拟油藏储层填充区的初始含水饱和度；
步骤二、蒸汽辅助重力驱油：打开加热器，将加热器的温度设定至所需温度，打开柱塞泵，通过供水管向加热器中提供水，加热器产生设定蒸汽压下的蒸汽，然后打开蒸汽开关阀向模拟油藏储层填充区注入蒸汽，模拟油藏储层填充区内形成蒸汽腔，同时打开出液调节阀和出水阀，产出加热的稠油和冷凝水进入储液瓶中，实时记录储液瓶中产出液的产出率，单相水填充区中的初始水通过第二模拟水平井以设定的平均流量产出；
根据公式Q＝vhd，控制出水阀的开度，调节第二模拟水平井的平均流量Q，其中，v为模拟油藏储层填充区中水的平均流速且pst为蒸汽腔内压力，pi为模拟油藏储层填充区内初始压力，Kw为模拟油藏储层填充区内水相有效渗透率，φ为模拟油藏储层填充区的孔隙度，c为水的压缩系数，μ为水的粘度，t为出水阀开启的时间，B为水的体积系数，h为模拟油藏储层填充区的高度，d为模拟油藏储层填充区的厚度；
步骤三、获取模拟油藏储层填充区蒸汽腔扩展图像：通过摄像机构拍摄蒸汽腔随时间的动态变化图像；
所述摄像机构包括正对透明容器设置的摄像头和对摄像头获取的图像进行预处理的图像预处理装置，所述图像预处理装置包括控制器以及均与控制器相接的存储器和用于与计算机数据传输的通信模块，控制器的输入端接有数据处理电路；
摄像头以时间T为周期，对透明容器进行拍照，获取不同时刻蒸汽腔图像，并将不同时刻的蒸汽腔图像传输至控制器并存储在存储器中，控制器通过通信模块以拍照时间为顺序将存储器中存储的不同时刻的蒸汽腔图像传输至计算机，计算机以接收到的蒸汽腔图像的时间为序对不同时刻的蒸汽腔图像进行处理，图像处理过程中，对不同时刻的蒸汽腔图像处理方法均相同；
对任意一张蒸汽腔图像进行图像处理时，过程如下：
步骤301、蒸汽腔图像灰度处理，得到蒸汽腔灰度图像；
步骤302、利用边缘检测方法对蒸汽腔灰度图像进行处理，提取蒸汽腔灰度图像中蒸汽腔边界，获取蒸汽腔边界处理图像；
步骤四、判断蒸汽辅助重力驱油是否结束：计算机根据蒸汽腔边界处理图像中蒸汽腔边界是否扩散至渗透性分隔板，判断蒸汽辅助重力驱油是否结束，当蒸汽腔边界处理图像中蒸汽腔边界未扩散至渗透性分隔板，循环步骤二；当蒸汽腔边界处理图像中蒸汽腔边界扩散至渗透性分隔板，模拟油藏储层填充区的单相水流边界被破坏，关闭加热器和柱塞泵，供水管停止向加热器中提供水，蒸汽辅助重力驱油结束。
上述的方法，其特征在于：步骤二中利用离心法分离产出液中的水和油，获取储液瓶中产出液的产出率。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用的评价装置通过设置二维可视化物理模型用于模拟稠油油藏中蒸汽辅助重力驱油的开采过程，利用摄像机构记录透明容器中蒸汽腔的形状随时间的动态变化过程，同时利用产出液收集机构记录产出液的产出效率，结合图像处理实现初始水流动性的定量评价，从而全面地评价初始水流动性对蒸汽辅助重力驱油经济性的影响，便于推广使用。
2、本发明采用的评价装置设置渗透性分隔板将二维可视化物理模型分为模拟油藏储层填充区和单相水填充区，渗透性分隔板采用仅可允许水通过的亲水性薄膜，单相水填充区远离模拟油藏储层填充区的一端设置有第二模拟水平井用于输出水流，调节第二模拟水平井的水流流量输出，进而调节初始水的流动性，为合理利用初始水流动性能来提高稠油油藏采收率提供重要的理论依据，使用效果好。
3、本发明采用的评价方法，步骤简单，在模拟油藏储层填充区中填充玻璃微珠，在单相水填充区内填充粉砂，玻璃微珠的直径和粉砂的目数均可根据调节，用于模拟不同稠油油藏的孔隙度，通过评价装置的安装获取模拟油藏储层填充区的初始含水饱和度，进而获取模拟油藏储层填充区的水相有效渗透率，根据不同水相有效渗透率设定第二模拟水平井不同的平均流量，通过图像处理观察蒸汽腔边界变化过程，获取初始水流动性对稠油油藏开采效果影响，便于推广使用。
综上所述，本发明设计新颖合理，能够实现初始水流动性的定量评价，从而全面地评价初始水流动性对蒸汽辅助重力驱油经济性的影响，同时为合理利用初始水流动性能来提高稠油油藏采收率提供重要的理论依据，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明评价装置的结构连接示意图。
图2为本发明采用的评价装置中摄像机构的电路原理框图。
图3a为本发明实施例1中摄像头工作10min时蒸汽腔边界处理图像。
图3b为本发明实施例1中摄像头工作20min时蒸汽腔边界处理图像。
图3c为本发明实施例1中摄像头工作40min时蒸汽腔边界处理图像。
图3d为本发明实施例1中摄像头工作60min时蒸汽腔边界处理图像。
图4a为本发明实施例2中摄像头工作10min时蒸汽腔边界处理图像。
图4b为本发明实施例2中摄像头工作20min时蒸汽腔边界处理图像。
图4c为本发明实施例2中摄像头工作40min时蒸汽腔边界处理图像。
图4d为本发明实施例2中摄像头工作60min时蒸汽腔边界处理图像。
图5a为本发明实施例3中摄像头工作10min时蒸汽腔边界处理图像。
图5b为本发明实施例3中摄像头工作20min时蒸汽腔边界处理图像。
图5c为本发明实施例3中摄像头工作40min时蒸汽腔边界处理图像。
图5d为本发明实施例3中摄像头工作60min时蒸汽腔边界处理图像。
图6为本发明评价方法的方法流程框图。
附图标记说明:
1—柱塞泵； 2—供水管； 3—加热器；
4—蒸汽开关阀； 5—透明容器；
6—模拟油藏储层填充区； 7—渗透性分隔板；
8—单相水填充区； 9—模拟注入井；
10—模拟生产井； 11—第一模拟水平井； 12—第二模拟水平井；
13—冷却机构； 14—摄像头； 15—出水阀；
16—量筒； 17—出液调节阀； 18—储液瓶；
19—进液阀； 20—数据处理电路； 21—控制器；
22—通信模块； 23—计算机； 24—存储器。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，本发明所述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，包括用于模拟蒸汽辅助重力驱油的二维可视化物理模型、用于为所述二维可视化物理模型提供蒸汽的蒸汽发生机构、用于记录所述二维可视化物理模型中蒸汽腔动态变化过程的摄像机构和用于收集所述二维可视化物理模型中产出液的产出液收集机构，所述二维可视化物理模型包括透明容器5以及设置在透明容器5内用于将透明容器5分为模拟油藏储层填充区6和单相水填充区8的渗透性分隔板7，模拟油藏储层填充区6内填充有玻璃微珠，单相水填充区8内填充有粉砂，模拟油藏储层填充区6靠近单相水填充区8的一端设置有用于为模拟油藏储层填充区6注入水及油的第一模拟水平井11，模拟油藏储层填充区6远离单相水填充区8的一端设置有模拟注入井9和模拟生产井10，所述蒸汽发生机构与模拟注入井9连通，所述产出液收集机构与模拟生产井10连通，单相水填充区8远离模拟油藏储层填充区6的一端设置有用于输出水流的第二模拟水平井12，第二模拟水平井12与水流量控制机构连通。
本实施例中，所述粉砂的目数为140目～270目，所述玻璃微珠的直径为0.5mm～1mm。
需要说明的是，设置二维可视化物理模型的目的是提供模拟稠油油藏，结合蒸汽发生机构为所述二维可视化物理模型提供蒸汽用于模拟稠油油藏中蒸汽辅助重力驱油的开采过程，利用摄像机构记录透明容器5中蒸汽腔的形状随时间的动态变化过程，同时利用产出液收集机构记录产出液的产出效率，结合图像处理实现初始水流动性的定量评价，从而全面地评价初始水流动性对蒸汽辅助重力驱油经济性的影响，优选的二维可视化物理模型中的透明容器5的耐压范围为0～200kPa，透明容器5所能承受的温度为0～150℃，渗透性分隔板7将透明容器5分为模拟油藏储层填充区6和单相水填充区8，在模拟油藏储层填充区6中填充玻璃微珠，在单相水填充区8内填充粉砂，玻璃微珠的直径和粉砂的目数均可根据调节，用于模拟不同稠油油藏6的渗透率，渗透性分隔板7上设置仅可允许水通过的亲水性薄膜，蒸汽发生机构为模拟油藏储层填充区6提供蒸汽的同时将模拟油藏储层填充区6内的水驱使至单相水填充区8内，单相水填充区8远离模拟油藏储层填充区6的一端设置有第二模拟水平井12用于调节水流输出，调节第二模拟水平井12的水流流量输出，进而调节初始水的流动性，为合理利用初始水流动性能来提高稠油油藏采收率提供重要的理论依据，模拟油藏储层填充区6靠近单相水填充区8的一端设置有第一模拟水平井11是为模拟油藏储层填充区6注入水及油，完成二维可视化物理模型的建立，模拟油藏储层填充区6远离单相水填充区8的一端设置有模拟注入井9的目的是模拟高压蒸汽的通入，模拟油藏储层填充区6远离单相水填充区8的一端设置有模拟生产井10的目的是获取产出液，模拟稠油产出。
本实施例中，所述蒸汽发生机构包括安装在供水管2上的加热器3和为加热器3供水的柱塞泵1，供水管2穿过透明容器5与模拟注入井9连通，加热器3与模拟注入井9之间的供水管段上安装有蒸汽开关阀4。
需要说明的是，加热器3的作用是将水加热制成蒸汽，利用蒸汽开关阀4将加热器3制成的蒸汽输入至模拟注入井9，模拟蒸汽辅助重力驱油。
本实施例中，所述产出液收集机构包括储液瓶18，储液瓶18通过出液管与模拟生产井10连通，所述出液管上安装有出液调节阀17。
本实施例中，所述水流量控制机构包括与第二模拟水平井12输液端配合的量筒16和安装在第二模拟水平井12输液端的出水阀15；所述第一模拟水平井11的进液端安装有进液阀19。
本实施例中，所述摄像机构包括正对透明容器5设置的摄像头14和对摄像头14获取的图像进行预处理的图像预处理装置，所述图像预处理装置包括控制器21以及均与控制器21相接的存储器24和用于与计算机23数据传输的通信模块22，控制器21的输入端接有数据处理电路20，摄像头14通过摄像头连接线与数据处理电路20连接。
需要说明的是，摄像头14获取透明容器5的彩色图像，利用图像预处理装置将该彩色图像预处理后远程发送至计算机23，利用图像处理技术识别蒸汽腔边界，显示直观，效果好。
本实施例中，所述渗透性分隔板7背面设置有用于冷却模拟油藏储层填充区6靠近单相水填充区8区域的稠油的冷却机构13，所述冷却机构13为水循环冷却机构。
需要说明的是，冷却机构用于降低模拟油藏储层填充区6中靠近单相水填充区8位置的稠油流动能力，模拟实际油藏中稠油流动特点。
本实施例中，所述渗透性分隔板7上设置有仅供水通过的亲水性薄膜；所述模拟注入井9伸入至模拟油藏储层填充区6内的井壁上、模拟生产井10伸入至模拟油藏储层填充区6内的井壁上、第一模拟水平井11伸入至模拟油藏储层填充区6内的井壁上和第二模拟水平井12伸入至单相水填充区8内的井壁上均开设有通孔，所述模拟注入井9、模拟生产井10、第一模拟水平井11和第二模拟水平井12外表面均覆盖着筛网。
需要说明的是，所述模拟注入井9、模拟生产井10、第一模拟水平井11和第二模拟水平井12外表面均覆盖着筛网的目的是遮挡模拟注入井9、模拟生产井10、第一模拟水平井11和第二模拟水平井12上的通孔，避免玻璃微珠或粉砂穿过通孔流入至模拟注入井9、模拟生产井10、第一模拟水平井11或第二模拟水平井12内，避免模拟注入井9、模拟生产井10、第一模拟水平井11或第二模拟水平井12的阻塞，延长模拟注入井9、模拟生产井10、第一模拟水平井11或第二模拟水平井12的使用寿命。
如图6所示的一种评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的方法，包括以下步骤：
步骤一、评价装置的安装及模拟油藏储层填充区的初始含水饱和度的获取，过程如下：
步骤101、利用振动填充方式，将干燥的玻璃微珠填充至模拟油藏储层填充区6中，将干燥的粉砂填充至单相水填充区8内；
步骤102、密封所述产出液收集机构、第一模拟水平井11和所述水流量控制机构，通过高压氮气瓶向透明容器5中注入高压氮气，检测透明容器5的气密性，直至透明容器5的气密性达到设计要求；
所述产出液收集机构包括储液瓶18，储液瓶18通过出液管与模拟生产井10连通，所述出液管上安装有出液调节阀17；
所述水流量控制机构包括与第二模拟水平井12输液端配合的量筒16和安装在第二模拟水平井12输液端的出水阀15；
所述第一模拟水平井11的进液端安装有进液阀19；
步骤103、利用真空泵将透明容器5抽真空，关闭蒸汽发生机构，再将出水阀15与装有水的量筒16连接，缓慢地对透明容器5饱和蒸馏水；
所述蒸汽发生机构包括安装在供水管2上的加热器3和为加热器3供水的柱塞泵1，供水管2穿过透明容器5与模拟注入井9连通，加热器3与模拟注入井9之间的供水管段上安装有蒸汽开关阀4；
步骤104、关闭出水阀15，将饱和蒸馏水的透明容器5放入50℃的烘箱内，打开出水阀15并将出水阀15与装有水的量筒16连接，消除透明容器5的热膨胀，记录升温过程中量筒16内水的体积变化；再关闭出水阀15，打开蒸汽开关阀4，利用稠油通过安装在第一模拟水平井11的进液端的进液阀19驱替模拟油藏储层填充区6中的水，记录驱替过程中从蒸汽开关阀4流出的水的体积；
步骤105、关闭进液阀19和蒸汽开关阀4，将装有油水混合液的透明容器5放置在50℃的烘箱内老化3天，使透明容器5中的油水混合液均匀分布；
步骤106、打开进液阀19和蒸汽开关阀4，将稠油通过第一模拟水平井11注入模拟油藏储层填充区6中，降低油藏储层填充区6靠近单相水填充区8侧的稠油的流动性，同时测量注入稠油过程中从蒸汽开关阀4产出的水和稠油的体积，再关闭进液阀19和蒸汽开关阀4；
步骤107、打开出水阀15并将出水阀15与装有水的量筒16连接，消除透明容器5的冷收缩，逐渐降低透明容器5的温度，使透明容器5的温度降至21℃，记录降温过程中量筒16内水的体积变化，获取模拟油藏储层填充区6的初始含水饱和度；
步骤二、蒸汽辅助重力驱油：打开加热器3，将加热器3的温度设定至所需温度，打开柱塞泵1，通过供水管2向加热器3中提供水，加热器3产生设定蒸汽压下的蒸汽，然后打开蒸汽开关阀4向模拟油藏储层填充区6注入蒸汽，模拟油藏储层填充区6内形成蒸汽腔，同时打开出液调节阀17和出水阀15，产出加热的稠油和冷凝水进入储液瓶18中，实时记录储液瓶18中产出液的产出率，单相水填充区8中的初始水通过第二模拟水平井12以设定的平均流量产出；
根据公式Q＝vhd，控制出水阀15的开度，调节第二模拟水平井12的平均流量Q，其中，v为模拟油藏储层填充区6中水的平均流速且pst为蒸汽腔内压力，pi为模拟油藏储层填充区6内初始压力，Kw为模拟油藏储层填充区6内水相有效渗透率，φ为模拟油藏储层填充区6的孔隙度，c为水的压缩系数，μ为水的粘度，t为出水阀15开启的时间，B为水的体积系数，h为模拟油藏储层填充区6的高度，d为模拟油藏储层填充区6的厚度；
步骤三、获取模拟油藏储层填充区蒸汽腔扩展图像：通过摄像机构拍摄蒸汽腔随时间的动态变化图像；
所述摄像机构包括正对透明容器5设置的摄像头14和对摄像头14获取的图像进行预处理的图像预处理装置，所述图像预处理装置包括控制器21以及均与控制器21相接的存储器24和用于与计算机23数据传输的通信模块22，控制器21的输入端接有数据处理电路20；
摄像头14以时间T为周期，对透明容器5进行拍照，获取不同时刻蒸汽腔图像，并将不同时刻的蒸汽腔图像传输至控制器21并存储在存储器24中，控制器21通过通信模块22以拍照时间为顺序将存储器24中存储的不同时刻的蒸汽腔图像传输至计算机23，计算机23以接收到的蒸汽腔图像的时间为序对不同时刻的蒸汽腔图像进行处理，图像处理过程中，对不同时刻的蒸汽腔图像处理方法均相同；
对任意一张蒸汽腔图像进行图像处理时，过程如下：
步骤301、蒸汽腔图像灰度处理，得到蒸汽腔灰度图像；
步骤302、利用边缘检测方法对蒸汽腔灰度图像进行处理，提取蒸汽腔灰度图像中蒸汽腔边界，获取蒸汽腔边界处理图像；
如图3a至图3d所示，本实施例中，将模拟油藏储层填充区6的初始含水饱和度调节至束缚水饱和度，该实施例中模拟油藏储层填充区6内的水相有效渗透率为0，进而第二模拟水平井12中水的平均流速为0，同时第二模拟水平井12的平均流量为0，摄像头14记录不同时间的蒸汽腔图像，通过计算机23对蒸汽腔图像进行图像处理，本实施例优选的采用摄像头14工作10min、20min、40min和60min时的蒸汽腔图像，获取不同时间的蒸汽腔边界处理图像。
步骤四、判断蒸汽辅助重力驱油是否结束：计算机23根据蒸汽腔边界处理图像中蒸汽腔边界是否扩散至渗透性分隔板7，判断蒸汽辅助重力驱油是否结束，当蒸汽腔边界处理图像中蒸汽腔边界未扩散至渗透性分隔板7，循环步骤二；当蒸汽腔边界处理图像中蒸汽腔边界扩散至渗透性分隔板7，模拟油藏储层填充区6的单相水流边界被破坏，关闭加热器3和柱塞泵1，供水管2停止向加热器3中提供水，蒸汽辅助重力驱油结束。
实施例2
如图4a至图4d所示，本实施例与实施例1不同的是，由于模拟油藏储层填充区6中水的平均流速与蒸汽腔内压力、模拟油藏储层填充区6内初始压力、模拟油藏储层填充区6内水相有效渗透率、模拟油藏储层填充区6的孔隙度、水的压缩系数、水的粘度和水的体积系数有关，其中，对于同一地区的稠油油藏，模拟油藏储层填充区6内的水相有效渗透率对模拟油藏储层填充区6中水的平均流速影响最显著，模拟油藏储层填充区6的渗透率与初始含水饱和度相关，因此，本实施例中，调节模拟油藏储层填充区6的初始含水饱和度大于束缚水饱和度，根据本实施例中的调节模拟油藏储层填充区6的初始含水饱和度计算本实施例中模拟油藏储层填充区6内的水相有效渗透率、第二模拟水平井12中水的平均流速和第二模拟水平井12的平均流量，摄像头14记录不同时间的蒸汽腔图像，通过计算机23对蒸汽腔图像进行图像处理，本实施例优选的采用摄像头14工作10min、20min、40min和60min时的蒸汽腔图像，获取不同时间的蒸汽腔边界处理图像。
实施例3
如图5a至图5d所示，本实施例与实施例2不同的是，调节模拟油藏储层填充区6的初始含水饱和度大于实施例2中模拟油藏储层填充区6的初始含水饱和度，根据本实施例中的调节模拟油藏储层填充区6的初始含水饱和度计算本实施例中模拟油藏储层填充区6中的水相有效渗透率、第二模拟水平井12中水的平均流速和第二模拟水平井12的平均流量，摄像头14记录不同时间的蒸汽腔图像，通过计算机23对蒸汽腔图像进行图像处理，本实施例优选的采用摄像头14工作10min、20min、40min和60min时的蒸汽腔图像，获取不同时间的蒸汽腔边界处理图像。
本发明能够实现初始水流动性的定量评价，从而全面地评价初始水流动性对蒸汽辅助重力驱油经济性的影响，同时为合理利用初始水流动性能来提高稠油油藏采收率提供重要的理论依据。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：包括用于模拟蒸汽辅助重力驱油的二维可视化物理模型、用于为所述二维可视化物理模型提供蒸汽的蒸汽发生机构、用于记录所述二维可视化物理模型中蒸汽腔动态变化过程的摄像机构和用于收集所述二维可视化物理模型中产出液的产出液收集机构，所述二维可视化物理模型包括透明容器(5)以及设置在透明容器(5)内用于将透明容器(5)分为模拟油藏储层填充区(6)和单相水填充区(8)的渗透性分隔板(7)，模拟油藏储层填充区(6)内填充有玻璃微珠，单相水填充区(8)内填充有粉砂，模拟油藏储层填充区(6)靠近单相水填充区(8)的一端设置有用于为模拟油藏储层填充区(6)注入水及油的第一模拟水平井(11)，模拟油藏储层填充区(6)远离单相水填充区(8)的一端设置有模拟注入井(9)和模拟生产井(10)，所述蒸汽发生机构与模拟注入井(9)连通，所述产出液收集机构与模拟生产井(10)连通，单相水填充区(8)远离模拟油藏储层填充区(6)的一端设置有用于输出水流的第二模拟水平井(12)，第二模拟水平井(12)与水流量控制机构连通。
2.按照权利要求1所述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述蒸汽发生机构包括安装在供水管(2)上的加热器(3)和为加热器(3)供水的柱塞泵(1)，供水管(2)穿过透明容器(5)与模拟注入井(9)连通，加热器(3)与模拟注入井(9)之间的供水管段上安装有蒸汽开关阀(4)。
3.按照权利要求1所述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述产出液收集机构包括储液瓶(18)，储液瓶(18)通过出液管与模拟生产井(10)连通，所述出液管上安装有出液调节阀(17)。
4.按照权利要求1所述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述水流量控制机构包括与第二模拟水平井(12)输液端配合的量筒(16)和安装在第二模拟水平井(12)输液端的出水阀(15)；所述第一模拟水平井(11)的进液端安装有进液阀(19)。
5.按照权利要求1所述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述摄像机构包括正对透明容器(5)设置的摄像头(14)和对摄像头(14)获取的图像进行预处理的图像预处理装置，所述图像预处理装置包括控制器(21)以及均与控制器(21)相接的存储器(24)和用于与计算机(23)数据传输的通信模块(22)，控制器(21)的输入端接有数据处理电路(20)，摄像头(14)通过摄像头连接线与数据处理电路(20)连接。
6.按照权利要求1所述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述渗透性分隔板(7)背面设置有用于冷却模拟油藏储层填充区(6)靠近单相水填充区(8)区域的稠油的冷却机构(13)，所述冷却机构(13)为水循环冷却机构。
7.按照权利要求1所述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述渗透性分隔板(7)上设置有仅供水通过的亲水性薄膜；所述模拟注入井(9)伸入至模拟油藏储层填充区(6)内的井壁上、模拟生产井(10)伸入至模拟油藏储层填充区(6)内的井壁上、第一模拟水平井(11)伸入至模拟油藏储层填充区(6)内的井壁上和第二模拟水平井(12)伸入至单相水填充区(8)内的井壁上均开设有通孔，所述模拟注入井(9)、模拟生产井(10)、第一模拟水平井(11)和第二模拟水平井(12)外表面均覆盖着筛网。
8.按照权利要求1所述的评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置，其特征在于：所述粉砂的目数为140目～270目，所述玻璃微珠的直径为0.5mm～1mm。
9.一种利用如权利要求1所述装置评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、评价装置的安装及模拟油藏储层填充区的初始含水饱和度的获取，过程如下：
步骤101、利用振动填充方式，将干燥的玻璃微珠填充至模拟油藏储层填充区(6)中，将干燥的粉砂填充至单相水填充区(8)内；
步骤102、密封所述产出液收集机构、第一模拟水平井(11)和所述水流量控制机构，通过高压氮气瓶向透明容器(5)中注入高压氮气，检测透明容器(5)的气密性，直至透明容器(5)的气密性达到设计要求；
所述产出液收集机构包括储液瓶(18)，储液瓶(18)通过出液管与模拟生产井(10)连通，所述出液管上安装有出液调节阀(17)；
所述水流量控制机构包括与第二模拟水平井(12)输液端配合的量筒(16)和安装在第二模拟水平井(12)输液端的出水阀(15)；
所述第一模拟水平井(11)的进液端安装有进液阀(19)；
步骤103、利用真空泵将透明容器(5)抽真空，关闭蒸汽发生机构，再将出水阀(15)与装有水的量筒(16)连接，缓慢地对透明容器(5)饱和蒸馏水；
所述蒸汽发生机构包括安装在供水管(2)上的加热器(3)和为加热器(3)供水的柱塞泵(1)，供水管(2)穿过透明容器(5)与模拟注入井(9)连通，加热器(3)与模拟注入井(9)之间的供水管段上安装有蒸汽开关阀(4)；
步骤104、关闭出水阀(15)，将饱和蒸馏水的透明容器(5)放入50℃的烘箱内，打开出水阀(15)并将出水阀(15)与装有水的量筒(16)连接，消除透明容器(5)的热膨胀，记录升温过程中量筒(16)内水的体积变化；再关闭出水阀(15)，打开蒸汽开关阀(4)，利用稠油通过安装在第一模拟水平井(11)的进液端的进液阀(19)驱替模拟油藏储层填充区(6)中的水，记录驱替过程中从蒸汽开关阀(4)流出的水的体积；
步骤105、关闭进液阀(19)和蒸汽开关阀(4)，将装有油水混合液的透明容器(5)放置在50℃的烘箱内老化3天，使透明容器(5)中的油水混合液均匀分布；
步骤106、打开进液阀(19)和蒸汽开关阀(4)，将稠油通过第一模拟水平井(11)注入模拟油藏储层填充区(6)中，降低油藏储层填充区(6)靠近单相水填充区(8)侧的稠油的流动性，同时测量注入稠油过程中从蒸汽开关阀(4)产出的水和稠油的体积，再关闭进液阀(19)和蒸汽开关阀(4)；
步骤107、打开出水阀(15)并将出水阀(15)与装有水的量筒(16)连接，消除透明容器(5)的冷收缩，逐渐降低透明容器(5)的温度，使透明容器(5)的温度降至21℃，记录降温过程中量筒(16)内水的体积变化，获取模拟油藏储层填充区(6)的初始含水饱和度；
步骤二、蒸汽辅助重力驱油：打开加热器(3)，将加热器(3)的温度设定至所需温度，打开柱塞泵(1)，通过供水管(2)向加热器(3)中提供水，加热器(3)产生设定蒸汽压下的蒸汽，然后打开蒸汽开关阀(4)向模拟油藏储层填充区(6)注入蒸汽，模拟油藏储层填充区(6)内形成蒸汽腔，同时打开出液调节阀(17)和出水阀(15)，产出加热的稠油和冷凝水进入储液瓶(18)中，实时记录储液瓶(18)中产出液的产出率，单相水填充区(8)中的初始水通过第二模拟水平井(12)以设定的平均流量产出；
根据公式Q＝vhd，控制出水阀(15)的开度，调节第二模拟水平井(12)的平均流量Q，其中，v为模拟油藏储层填充区(6)中水的平均流速且pst为蒸汽腔内压力，pi为模拟油藏储层填充区(6)内初始压力，Kw为模拟油藏储层填充区(6)内水相有效渗透率，φ为模拟油藏储层填充区(6)的孔隙度，c为水的压缩系数，μ为水的粘度，t为出水阀(15)开启的时间，B为水的体积系数，h为模拟油藏储层填充区(6)的高度，d为模拟油藏储层填充区(6)的厚度；
步骤三、获取模拟油藏储层填充区蒸汽腔扩展图像：通过摄像机构拍摄蒸汽腔随时间的动态变化图像；
所述摄像机构包括正对透明容器(5)设置的摄像头(14)和对摄像头(14)获取的图像进行预处理的图像预处理装置，所述图像预处理装置包括控制器(21)以及均与控制器(21)相接的存储器(24)和用于与计算机(23)数据传输的通信模块(22)，控制器(21)的输入端接有数据处理电路(20)；
摄像头(14)以时间T为周期，对透明容器(5)进行拍照，获取不同时刻蒸汽腔图像，并将不同时刻的蒸汽腔图像传输至控制器(21)并存储在存储器(24)中，控制器(21)通过通信模块(22)以拍照时间为顺序将存储器(24)中存储的不同时刻的蒸汽腔图像传输至计算机(23)，计算机(23)以接收到的蒸汽腔图像的时间为序对不同时刻的蒸汽腔图像进行处理，图像处理过程中，对不同时刻的蒸汽腔图像处理方法均相同；
对任意一张蒸汽腔图像进行图像处理时，过程如下：
步骤301、蒸汽腔图像灰度处理，得到蒸汽腔灰度图像；
步骤302、利用边缘检测方法对蒸汽腔灰度图像进行处理，提取蒸汽腔灰度图像中蒸汽腔边界，获取蒸汽腔边界处理图像；
步骤四、判断蒸汽辅助重力驱油是否结束：计算机(23)根据蒸汽腔边界处理图像中蒸汽腔边界是否扩散至渗透性分隔板(7)，判断蒸汽辅助重力驱油是否结束，当蒸汽腔边界处理图像中蒸汽腔边界未扩散至渗透性分隔板(7)，循环步骤二；当蒸汽腔边界处理图像中蒸汽腔边界扩散至渗透性分隔板(7)，模拟油藏储层填充区(6)的单相水流边界被破坏，关闭加热器(3)和柱塞泵(1)，供水管(2)停止向加热器(3)中提供水，蒸汽辅助重力驱油结束。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤二中利用离心法分离产出液中的水和油，获取储液瓶(18)中产出液的产出率。
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