CN108717066B - 一种测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置及其工作方法与应用 - Google Patents

Abstract

一种测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置，包括蒸汽发生注入管路、辅助开采流体的注入管路和冷凝室；所述蒸汽发生注入管路和辅助开采流体的注入管路分别与冷凝室相连；所述蒸汽发生注入管路、辅助开采流体的注入管路并联为注入管路与所述冷凝室相连；在所述冷凝安装壁上设置有饱和地层水和稠油的实验岩心。本发明通过外界对冷凝安装壁的温度干扰实现控制实验岩心与所模拟的实际地层岩心温度一致；同时对所述冷凝室内的温度和压力进行控制，以模拟实际地层中的真实环境状况和环境参数；最后根据实验研究的要求，向所述冷凝室内单独注入蒸汽或混合注入蒸汽和一种或多种辅助开采流体，从而达到多种实验对比的技术效果。

Description

一种测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置及其工作 方法与应用

技术领域

本发明涉及一种测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置及其工作方法与应用，属于稠油油藏热采开发的技术领域。

背景技术

稠油是沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油，在原始油藏温度下脱气原油粘度大于100mPa.s。我国稠油资源分布广泛，陆上稠油资源约占石油资源总量的20％以上，探明地质资源量为79.8亿吨，年产量超2800万吨，占国内原油产量的14％，已成为我国原油生产的重要组成部分。进一步提高稠油产量是维持我国产油量稳定，维护国家能源安全的重要保障。

热力采油是一项大幅度提高稠油油藏采收率的技术，它始于上世纪初，经过几十年的攻关创新，目前的热力采油技术已发展成为包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、热水驱、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)、火烧油层等多种方法的综合性技术。其中蒸汽吞吐、蒸汽驱和SAGD是使用范围最广、生产规模最大的方法，这些方式均是通过注入蒸汽加热降粘稠油来改善稠油开发效果

蒸汽吞吐与蒸汽驱开发稠油油藏过程中，注入的蒸汽通过冷凝换热加热油藏，从而降低稠油粘度，改善稠油开发效果，因此认识蒸汽在稠油油藏内的冷凝换热规律对于稠油开发非常重要，但是由于稠油油藏组成复杂，包括岩石砂粒组成的多孔介质，多孔介质内饱和稠油和水，并且在稠油注蒸汽开发方式类型较多，蒸汽吞吐、蒸汽驱和SAGD中蒸汽的渗流特征差异较大。而且为了改善注蒸汽开发效果，在蒸汽内会加入气体(氮气、二氧化碳、烟道气)、降粘剂溶液、起泡剂溶液等。稠油油藏特征、注蒸汽开发方式、添加剂等因素都会影响蒸汽的冷凝规律，因此目前还没有测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置。

在《特种油气藏》2018上由王一平公开了一篇《氮气辅助蒸汽驱强化传热机理及成因探讨》中研究了氮气对蒸汽在黄铜冷却块表面冷凝传热过程的影响,但是蒸汽在稠油油藏内的冷凝传热更为复杂，首先蒸汽接触的固体表面是岩心砂粒，砂粒是由岩石矿物组成，与黄铜块的传热特征差别较大，另外砂粒之间发育有多孔介质，多孔介质内饱和稠油、地层水等流体，这些与黄铜块的差异也较大，并且油藏条件下压力和温度较高，由于这些条件的限制，《氮气辅助蒸汽驱强化传热机理及成因探讨》中的实验装置和方法很难用于测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置。

本发明还公开了上述实验装置的工作方法。

本发明还公开了利用上述实验装置的应用方法。

本发明的技术方案如下：

一种测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置，包括蒸汽发生注入管路、辅助开采流体的注入管路和冷凝室；所述辅助开采流体为：氮气、二氧化碳、烟道气、降粘剂溶液或起泡剂溶液等；

所述蒸汽发生注入管路和辅助开采流体的注入管路分别与冷凝室相连；

所述冷凝室包括冷凝安装壁、与所述冷凝安装壁相对设置的观察窗，在所述冷凝室的底部设置有冷凝液收集通道；

所述蒸汽发生注入管路、辅助开采流体的注入管路并联为注入管路与所述冷凝室相连；

在所述冷凝安装壁上设置有饱和地层水和稠油的实验岩心，此处实验岩心是从实际稠油地层中钻取得到的，在所述实验岩心上分布设置有温度检测装置。

本发明通过设计所述实验装置对饱和稠油和地层水的实验岩心进行冷凝实验，即将上述处理后的实验岩心固定在所述的冷凝安装壁上，通过外界对冷凝安装壁的温度干扰实现控制实验岩心与所模拟的实际地层岩心温度一致；同时对所述冷凝室内的温度和压力进行控制，以模拟实际地层中的真实环境状况和环境参数；最后根据实验研究的要求，向所述冷凝室内单独注入蒸汽或混合注入蒸汽和一种或多种辅助开采流体，从而达到多种实验对比的技术效果。

根据本发明优选的，所述注入管路与所述冷室的顶端连通。本发明设计从顶端连通，蒸汽从上部注入然后接触实验岩心，模拟蒸汽吞吐和蒸汽驱开发过程中蒸汽与岩心接触后冷凝现象。

根据本发明优选的，所述注入管路与所述冷凝室的底端连通。本发明设计从底端连通，蒸汽从下部注入然后接触实验岩心，模拟蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发过程中蒸汽与岩心接触后冷凝现象。

本发明分别采用ISCO泵高精度柱塞泵，以下简称：ISCO泵，通过蒸汽发生注入管路和辅助开采流体的注入管路分别向冷凝室内注入蒸汽冷凝的蒸汽和辅助开采流体。

根据本发明优选的，在所述观察窗上设置有加热装置。此处设计的作用在于，防止当冷凝室内由于蒸汽注入导致室内外温度不一致时出现冷凝雾面，进而影响实验结果的观测。

本发明还公开了上述实验装置的工作方法，包括：

实验前安装：根据要模拟的稠油地层环境选择实验岩心并饱和地层水和稠油；将上述处理后的实验岩心安装至所述冷凝室的冷凝安装壁上，同时在所述实验岩心中分布设置多个温度传感器用于监测所述实验岩心在冷凝过程中的温度分布和温度变化；

实验模拟调试：根据要模拟的稠油地层环境调整冷凝室内的压力，并通过所述冷凝安装壁对所述实验岩心进行模拟温度。此设计是通过冷凝安装壁对所述实验岩心进行热量传导进而实现模拟实际油藏温度的作用。在现有技术中，对实验岩心进行加热的方式是：对包括实验岩心在内的封闭实验空间进行大范围加热，利用空气的热量传导提升实验岩心的整体温度，然而此种方式却不能用于模拟蒸汽冷凝实验，技术原因在于：如要将实验岩心的温度提升到实验温度，其封闭实验空间内的温度会更高，由此进行蒸汽实验的效果会严重失真，科研效率和精确度都将大打折扣。而本发明采用热容比率较高的方式实现热量精确传递至实验岩心，不会对冷凝室内的整体温度造成波动干扰，完全避免了模拟环境温度对蒸汽冷凝的实验影响；

模拟实验：根据实验要求，选择单独向冷凝室内单独注入蒸汽或混合注入蒸汽与辅助开采流体；后续通过改变注入量、注入速度、注入时间和注入配比，分别进行对比实验；

观察冷凝情况和采集冷凝液体：通过可视窗观察岩心表面蒸汽冷凝情况，冷凝水从冷凝室底部出口产出进入储液罐内；

实验数据的采集和处理：采集上述冷凝情况下所述实验岩心的温度变化。

如上述实验装置进行测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的应用方法，包括：

利用线性拟合求算实验岩心凝结壁面的温度及凝结换热系数，通过计算不同实验条件和注入方式下的凝结换热系数，定量分析不同实验条件下蒸汽在稠油油藏内的冷凝规律：

T(y)＝ay+b (1)

式(1)中，y为不同位置热电偶距离实验岩心凝结壁面的相对深度位置；T(y)为不同位置热电偶对应的实验温度，K；

利用线性拟合求得公式(1)的截距b，即得到y＝0时的实验岩心凝结壁面温度T(0)，K；

利用线性拟合求得公式(1)的斜率a，即得到热流密度q，kW.m^-2。

实验岩心凝结壁面过冷度ΔT为在测试压力条件下水蒸气的饱和温度与岩石冷凝壁面的温度T(0)差值：

凝结换热系数α为：

根据上述实验岩心凝结壁面过冷度ΔT分别与凝结换热系数α和热流密度q做出蒸汽在稠油岩心表面的凝结传热特征曲线和热流密度特征曲线。

本发明的技术优势在于：

1、本发明采用稠油油藏的真实岩心作为实验载体，提升实验的准确性。在背景技术的论文中是选用黄铜块作为冷凝载体，但是黄铜块与稠油油藏物性差异较大，并不能代替本发明所述实验岩心以发挥准确的实验作用。一是油藏岩石是由砂粒组成的，砂粒与黄铜的热物性明显不同，另外油藏内有多孔介质，多孔介质内饱和稠油和地层水，但在金属块，如黄铜块内没有饱和稠油和地层水的多孔介质，进而难以达到精确的实验效果。本发明将真实稠油取芯岩心作为蒸汽冷凝载体，并且在实验岩心内饱和稠油和地层水，从而模拟稠油油藏岩石和流体特征。

2、在稠油油藏开发过程中，蒸汽开发方式较为丰富，有蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD，不同开发方式蒸汽注入的部位不同，本发明正是为了满足上市多元一体化实验的要求，设计了整套装置及实验方法和应用方法。本发明通过研究不同蒸汽与岩心注入位置下的冷凝特征，来模拟蒸汽吞吐、蒸汽驱和SAGD不同开发方式下蒸汽冷凝特征。

3、本发明所述装置可以综合模拟地层压力和温度，以弥补现有实验装置的不足，通过在所述冷凝室内设置回压阀，使所述冷凝室内实验压力模拟为油藏压力，同时，在所述冷凝室内还通过冷凝安装壁间接调整所述实验岩心的实际温度，即在冷凝室模拟冷却温度设置为油藏温度，上述压力和温度的实验设置可以更好地模拟稠油油藏条件，完整地获知实验数据以便实验人员高效精确研究稠油油藏条件下的蒸汽冷凝规律。

附图说明

图1是本发明所述冷凝室顶部注入实验流程示意图；

图2是本发明所述冷凝室底部注入实验流程示意图；

图3是本发明中所述顶部注入冷凝室示意图；

图4是本发明中所述底部注入冷凝室示意图；

在图1-4中，1、第一ISCO泵；2、第二ISCO泵；3、开关阀；4、蒸汽发生器；5、中间容器；6、冷凝室；6-1、冷凝安装壁；7、实验岩心；8、冷却水喷射装置；9、回压阀；10、储液罐。

图5为实施例1、3中蒸汽在稠油岩心表面的凝结传热特征曲线；

图6为实施例1、3中蒸汽在稠油岩心表面的热流密度特征曲线；

图7为实施例1、3中实验岩心凝结在壁面形成冷凝水滴示意图；

图8为实施例2、4中蒸汽在稠油岩心表面的凝结传热特征曲线；

图9为实施例2、4中蒸汽在稠油岩心表面的热流密度特征曲线；

图10实施例3和实施例4冷凝换热系数的对比图；

图11为实施例5、6蒸汽在稠油岩心表面的凝结传热特征曲线；

图12为实施例5、6中蒸汽在稠油岩心表面的热流密度特征曲线；

图13为实施例3和实施例6冷凝换热系数的对比图；

图14是实施例6所述应用方法中实验岩心的壁面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

实施例1、

如图1、3所示。

一种测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置，包括蒸汽发生注入管路、辅助开采流体的注入管路和冷凝室；所述辅助开采流体为：氮气、二氧化碳、烟道气、降粘剂溶液或起泡剂溶液等；本实施例1中，只向所述冷凝室注入蒸汽；

所述蒸汽发生注入管路和辅助开采流体的注入管路分别与冷凝室相连；

所述冷凝室包括冷凝安装壁、与所述冷凝安装壁相对设置的观察窗，在所述冷凝室的底部设置有冷凝液收集通道；

所述蒸汽发生注入管路、辅助开采流体的注入管路并联为注入管路与所述冷凝室相连；

在所述冷凝安装壁上设置有饱和地层水和稠油的实验岩心，此处实验岩心是从实际稠油地层中钻取得到的，在所述实验岩心上分布设置有温度检测装置。

本实施例所述实验装置中，包括第一ISCO泵1与蒸汽发生器4入口端相连，第一ISCO泵1将蒸馏水以一定注入速度(以10ml/min)注入蒸汽发生器4内的出口端顶出；蒸汽发生器4的出口端和中间容器5的顶部出口端通过管线相连冷凝室6的入口，冷凝室6内部的一侧壁为冷凝安装壁6-1，实验时将所述实验岩心加工成方形并安装在所述冷凝安装壁6-1上，在所述实验岩心上钻多个用于安装热电偶的孔，每个所述热电偶的间距相同，均为2-5mm。在所述冷凝安装壁的背面设置有冷却水喷射装置8，本发明通过采用热容比较大的水对所述冷凝安装壁上的实验岩心进行定向冷却，使其在冷却室内维持在模拟地层温度。

所述注入管路与所述冷室的顶端连通。蒸汽从上部注入然后接触实验岩心，模拟蒸汽吞吐和蒸汽驱开发过程中蒸汽与岩心接触后冷凝现象。

在所述观察窗上设置有加热装置。为了防止蒸汽在可视窗表面凝结形成水珠，影响观察效果，在所述观察窗上安装云母加热片。

为了使冷凝室6能模拟油藏压力，在所述冷凝室6的底部出口安装回压阀9，回压阀9用于控制冷凝室6内压力，所述回压阀9与储液罐10相连，储液罐10与所述冷凝液收集通道相连，用于收集产出冷凝水，实验测试冷凝水的产出速度，实验结束后停止注入蒸汽，冷凝水的产出速度逐渐降低，当不再产出冷凝水后，停止收集冷凝水。

实施例2、

如图2、4所示。

如实施例1所述的一种测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置，其区别在于，所述注入管路与所述冷凝室6的底端连通，其中，所述蒸汽注入端置于实验岩心7端面下面，与所述实验岩心的下端面距离为3mm。本发明设计从底端连通，蒸汽从下部注入然后接触实验岩心，模拟蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发过程中蒸汽与岩心接触后冷凝现象。

本发明分别采用ISCO泵高精度柱塞泵通过蒸汽发生注入管路和辅助开采流体的注入管路分别向冷凝室内注入蒸汽冷凝的蒸汽和辅助开采流体。

实施例3、

如实施例1所述实验装置的工作方法，包括：

实验前安装：根据要模拟的稠油地层环境选择实验岩心并饱和地层水和稠油，其中，所述实验岩心为某稠油油藏地下取芯岩心，然后把取芯岩心通过岩心切割机切割成为20mm×20mm×24mm的方形实验岩心7；将实验岩心7抽真空，饱和地层水，测渗透率，渗透率为1.5μm²，饱和目标油藏稠油，初始含油饱和度为0.65；

将上述处理后的实验岩心安装至所述冷凝室的冷凝安装壁上，同时在所述实验岩心中分布设置多个温度传感器用于监测所述实验岩心在冷凝过程中的温度分布和温度变化，其中，在饱和稠油后的实验岩心7上钻5个小孔用于安装5个热电偶，5个所述热电偶的间距相同，均为4mm；

实验模拟调试：根据要模拟的稠油地层环境调整冷凝室内的压力，其中，通过设置回压阀9压力将冷却室内模拟油藏压力调整为1.5MPa；并通过所述冷凝安装壁对所述实验岩心进行模拟温度，其中，开启冷却水喷射装置8，对冷凝安装壁6-1进行喷射冷却处理至要模拟的油藏温度30℃。

模拟实验：根据实验要求，选择单独向冷凝室内单独注入蒸汽或混合注入蒸汽与辅助开采流体；后续通过改变注入量、注入速度、注入时间和注入配比，分别进行对比实验；

其中，注入蒸汽从冷凝室上部注入口注入，用于模拟该油藏蒸汽吞吐开发过程中蒸汽冷凝现象，第一ISCO泵1将蒸馏水以10ml/min注入蒸汽发生器4内，加热产生蒸汽，蒸汽通过管线进入冷凝室6上部入口，蒸汽到达在实验岩心7表面进行会冷凝，通过热电偶检测不同实验岩心位置处温度变化，并且可以通过观察窗观察实验岩心表面蒸汽冷凝情况，冷凝水从冷凝室底部出口产出进入储液罐10内；

观察冷凝情况和采集冷凝液体：通过可视窗观察岩心表面蒸汽冷凝情况，冷凝水从冷凝室底部出口产出进入储液罐内；

实验数据的采集和处理：采集上述冷凝情况下所述实验岩心的温度变化。

如上述实验装置进行测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的应用方法，包括：

利用线性拟合求算实验岩心凝结壁面的温度及凝结换热系数，通过计算不同实验条件和注入方式下的凝结换热系数，定量分析不同实验条件下蒸汽在稠油油藏内的冷凝规律：

T(y)＝ay+b (1)

式(1)中，y为不同位置热电偶距离实验岩心凝结壁面的相对深度位置；T(y)为不同位置热电偶对应的实验温度，K；

利用线性拟合求得公式(1)的截距b，即得到y＝0时的实验岩心凝结壁面温度T(0)，K；

利用线性拟合求得公式(1)的斜率a，即得到热流密度q，kW.m^-2。

实验岩心凝结壁面过冷度ΔT为在测试压力条件下水蒸气的饱和温度与岩石冷凝壁面的温度T(0)差值：

凝结换热系数α为：

根据上述实验岩心凝结壁面过冷度ΔT分别与凝结换热系数α和热流密度q做出蒸汽在稠油岩心表面的凝结传热特征曲线和热流密度特征曲线。

其中，图5为蒸汽在稠油岩心表面的凝结传热特征曲线；图6为蒸汽在稠油岩心表面的热流密度特征曲线；

从凝结换热系数曲线可以看出，随着过冷度的增大，凝结换热系数逐渐降低。当蒸汽初始时刻注入到冷凝室内后，岩心凝结壁面的过冷度较大，水蒸气迅速冷凝形成水滴，如图6所示，水滴会在蒸汽与岩心凝结壁面之间形成隔热带，因此冷凝换热系数较低，而随着实验的进行，岩心凝结壁面的过冷度逐渐降低，水滴在重力作用下逐渐脱落，水滴形成的隔热层逐渐消失，因此冷凝换热系数逐渐增大。

实施例4、

如实施例2所述实验装置的工作方法，包括：

实验前安装：根据要模拟的稠油地层环境选择实验岩心并饱和地层水和稠油，其中，所述实验岩心为某稠油油藏地下取芯岩心，然后把取芯岩心通过岩心切割机切割成为20mm×20mm×24mm的方形实验岩心7；将实验岩心7抽真空，饱和地层水，测渗透率，渗透率为2.5μm²，饱和目标油藏稠油，初始含油饱和度为0.72；

将上述处理后的实验岩心安装至所述冷凝室的冷凝安装壁上，同时在所述实验岩心中分布设置多个温度传感器用于监测所述实验岩心在冷凝过程中的温度分布和温度变化，其中，在饱和稠油后的实验岩心7上钻5个小孔用于安装5个热电偶，5个所述热电偶的间距相同，均为4mm；

实验模拟调试：根据要模拟的稠油地层环境调整冷凝室内的压力，其中，通过设置回压阀9压力将冷却室内模拟油藏压力调整为1.5MPa；并通过所述冷凝安装壁对所述实验岩心进行模拟温度，其中，开启冷却水喷射装置8，对冷凝安装壁6-1进行喷射冷却处理至要模拟的油藏温度30℃。

模拟实验：根据实验要求，选择单独向冷凝室内单独注入蒸汽或混合注入蒸汽与辅助开采流体；后续通过改变注入量、注入速度、注入时间和注入配比，分别进行对比实验；

其中，可以注入蒸汽，蒸汽从冷凝室6的底部入口注入，模拟SAGD开发过程。第一ISCO泵1将蒸馏水以10ml/min注入蒸汽发生器4内，加热产生蒸汽，蒸汽通过管线进入冷凝室6下部入口，底部入口管线要深入冷凝室内，置于实验岩心7端面下面，距离为3mm，蒸汽到达在实验岩心7表面进行会冷凝，通过热电偶检测不同岩心位置处温度变化，并且可以通过可视窗观察实验岩心表面蒸汽冷凝情况，冷凝水从冷凝室底部出口产出进入储液罐10内。

观察冷凝情况和采集冷凝液体：通过可视窗观察岩心表面蒸汽冷凝情况，冷凝水从冷凝室底部出口产出进入储液罐内；

实验数据的采集和处理：采集上述冷凝情况下所述实验岩心的温度变化。

如上述实验装置进行测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的应用方法，包括：

利用线性拟合求算实验岩心凝结壁面的温度及凝结换热系数，通过计算不同实验条件和注入方式下的凝结换热系数，定量分析不同实验条件下蒸汽在稠油油藏内的冷凝规律：

T(y)＝ay+b (1)

式(1)中，y为不同位置热电偶距离实验岩心凝结壁面的相对深度位置；T(y)为不同位置热电偶对应的实验温度，K；

利用线性拟合求得公式(1)的截距b，即得到y＝0时的实验岩心凝结壁面温度T(0)，K；

利用线性拟合求得公式(1)的斜率a，即得到热流密度q，kW.m^-2。

实验岩心凝结壁面过冷度ΔT为在测试压力条件下水蒸气的饱和温度与岩石冷凝壁面的温度T(0)差值：

凝结换热系数α为：

根据上述实验岩心凝结壁面过冷度ΔT分别与凝结换热系数α和热流密度q做出蒸汽在稠油岩心表面的凝结传热特征曲线和热流密度特征曲线。

其中，图8为蒸汽在稠油岩心表面的凝结传热特征曲线；图9为蒸汽在稠油岩心表面的热流密度特征曲线；

如图10所示，为实施例3和4冷凝换热系数，可以看出实施例4的冷凝换热系数要高于实施例3，这是由于实施例4是在冷凝室底部注入，蒸汽扩散到岩心冷凝面后形成的水滴更容易在重力作用下脱落，因此实施例4的冷凝换热系数更高。实施例4模拟的蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发下蒸汽注入方式，实施例3模拟蒸汽吞吐和蒸汽驱开发下蒸汽注入方式，也就是说相对于蒸汽吞吐和蒸汽驱，SAGD开发蒸汽冷凝换热系数更高。

实施例5、

如实施例1所述一种测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置，其区别在于，本实施例中，同时向冷凝室内注入蒸汽和二氧化碳气体。

实施例6、

利用实施例5所述实验装置，进行测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验方法，包括步骤如下：

实验前安装：根据要模拟的稠油地层环境选择实验岩心并饱和地层水和稠油，其中，所述实验岩心为某稠油油藏地下取芯岩心，然后把取芯岩心通过岩心切割机切割成为20mm×20mm×24mm的方形实验岩心7；将实验岩心7抽真空，饱和地层水，测渗透率，渗透率为1.8μm²，饱和目标油藏稠油，初始含油饱和度为0.6；

将上述处理后的实验岩心安装至所述冷凝室的冷凝安装壁上，同时在所述实验岩心中分布设置多个温度传感器用于监测所述实验岩心在冷凝过程中的温度分布和温度变化，其中，在饱和稠油后的实验岩心7上钻5个小孔用于安装5个热电偶，5个所述热电偶的间距相同，均为4mm

实验模拟调试：根据要模拟的稠油地层环境调整冷凝室内的压力，其中，通过设置回压阀9压力将冷却室内模拟油藏压力调整为1.5MPa；并通过所述冷凝安装壁对所述实验岩心进行模拟温度，其中，开启冷却水喷射装置8，对冷凝安装壁6-1进行喷射冷却处理至要模拟的油藏温度30℃。

模拟实验：根据实验要求，选择单独向冷凝室内混合注入蒸汽与辅助开采流体，此处所述辅助开采流体为二氧化碳，将CO2置于中间容器5内；后续通过改变注入量、注入速度、注入时间和注入配比，分别进行对比实验；

上述步骤完成后，可以注入蒸汽和CO2，蒸汽和CO2从冷凝室6的顶部入口注入，研究CO2对蒸汽在稠油岩心冷凝特征的影响。第一ISCO泵1将蒸馏水以10ml/min注入蒸汽发生器4内，加热产生蒸汽，蒸汽通过管线进入冷凝室6顶部入口，第二ISCO泵2以5ml/min将CO2注入冷凝室6顶部入口，蒸汽到达在实验岩心7表面进行会冷凝，通过热电偶检测不同岩心位置处温度变化，并且可以通过可视窗观察岩心表面蒸汽冷凝情况，冷凝水从冷凝室底部出口产出进入储液罐10内。

观察冷凝情况和采集冷凝液体：通过可视窗观察岩心表面蒸汽冷凝情况，冷凝水从冷凝室底部出口产出进入储液罐内；

实验数据的采集和处理：采集上述冷凝情况下所述实验岩心的温度变化。

如上述实验装置进行测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的应用方法，包括：

利用线性拟合求算实验岩心凝结壁面的温度及凝结换热系数，通过计算不同实验条件和注入方式下的凝结换热系数，定量分析不同实验条件下蒸汽在稠油油藏内的冷凝规律：

T(y)＝ay+b (1)

式(1)中，y为不同位置热电偶距离实验岩心凝结壁面的相对深度位置；T(y)为不同位置热电偶对应的实验温度，K；

利用线性拟合求得公式(1)的截距b，即得到y＝0时的实验岩心凝结壁面温度T(0)，K；

利用线性拟合求得公式(1)的斜率a，即得到热流密度q，kW.m^-2。

实验岩心凝结壁面过冷度ΔT为在测试压力条件下水蒸气的饱和温度与岩石冷凝壁面的温度T(0)差值：

凝结换热系数α为：

根据上述实验岩心凝结壁面过冷度ΔT分别与凝结换热系数α和热流密度q做出蒸汽在稠油岩心表面的凝结传热特征曲线和热流密度特征曲线。

如图13对比了实施例3和实施例6冷凝换热系数，可以看出，实施例6的冷凝换热系数明显低于实施例3，这是由于实施例6内加入CO2后，经研究发现CO2会在蒸汽与岩心凝结壁面之间形成隔热层，因此实施例6冷凝换热系数。也就是说蒸汽开发稠油过程中加入CO2后，会抑制蒸汽与岩心的冷凝换热，从而保留更多蒸汽热量加热深部地层。

Claims (4)

1.一种测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置，其特征在于，该实验装置包括蒸汽发生注入管路、辅助开采流体的注入管路和冷凝室；

所述蒸汽发生注入管路和辅助开采流体的注入管路分别与冷凝室相连；

所述冷凝室包括冷凝安装壁、与所述冷凝安装壁相对设置的观察窗，在所述冷凝室的底部设置有冷凝液收集通道；

所述蒸汽发生注入管路、辅助开采流体的注入管路并联为注入管路与所述冷凝室相连；

在所述冷凝安装壁上设置有饱和地层水和稠油的实验岩心，在所述实验岩心上分布设置有温度检测装置；

所述注入管路与所述冷凝室的顶端连通；

或，所述注入管路与所述冷凝室的底端连通。

2.如权利要求1所述的一种测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置，其特征在于，在所述观察窗上设置有加热装置。

3.如权利要求1-2任意一项所述实验装置的工作方法，其特征在于，包括：

实验前安装：根据要模拟的稠油地层环境选择实验岩心并饱和地层水和稠油；将上述处理后的实验岩心安装至所述冷凝室的冷凝安装壁上，同时在所述实验岩心中分布设置多个温度传感器用于监测所述实验岩心在冷凝过程中的温度分布和温度变化；

实验模拟调试：根据要模拟的稠油地层环境调整冷凝室内的压力，并通过所述冷凝安装壁对所述实验岩心进行模拟温度；

模拟实验：根据实验要求，选择单独向冷凝室内单独注入蒸汽或混合注入蒸汽与辅助开采流体；后续通过改变注入量、注入速度、注入时间和注入配比，分别进行对比实验；

观察冷凝情况和采集冷凝液体：通过观察窗观察岩心表面蒸汽冷凝情况，冷凝水从冷凝室底部出口产出进入储液罐内；

实验数据的采集和处理：采集上述冷凝情况下所述实验岩心的温度变化。

4.如权利要求3所述实验装置的工作方法进行测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的应用方法，包括：

利用线性拟合求算实验岩心凝结壁面的温度及凝结换热系数，通过计算不同实验条件和注入方式下的凝结换热系数，定量分析不同实验条件下蒸汽在稠油油藏内的冷凝规律：

T(y)＝ay+b (1)

式(1)中，y为不同位置热电偶距离实验岩心凝结壁面的相对深度位置；T(y)为不同位置热电偶对应的实验温度，K；

利用线性拟合求得公式(1)的截距b,即得到y＝0时的实验岩心凝结壁面温度T(0)，K；

利用线性拟合求得公式(1)的斜率a，即得到热流密度q，kW.m^-2；

实验岩心凝结壁面过冷度ΔT为在测试压力条件下水蒸气的饱和温度与岩石冷凝壁面的温度T(0)差值：

凝结换热系数α为：

根据上述实验岩心凝结壁面过冷度ΔT分别与凝结换热系数α和热流密度q做出蒸汽在稠油岩心表面的凝结传热特征曲线和热流密度特征曲线。