CN109113692B - 基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置及评价吞吐过程采收率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气田开发工程领域，公开了一种基质‑裂缝双重介质吞吐物理模拟装置及评价吞吐过程采收率的方法。所述物理模拟装置包括注入系统(Ⅰ)、基质‑裂缝双重介质系统(Ⅱ)、恒压边界系统(Ⅲ)、采出系统(Ⅳ)和压力采集系统(Ⅴ)。能够较好地模拟低渗透、致密储层基质‑裂缝双重介质，储层远端‑双重介质周围储层‑双重介质的渗流过程，以及现场吞吐实际工况。通过所述物理装置各个系统之间的相互配合能够评价吞吐过程的采收率，为低渗透、致密油藏开发现场提供参考。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发工程领域，具体涉及一种基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置及评价吞吐过程采收率的方法。
背景技术
随着油气开发的不断深入和世界范围内对油气资源需求量的急剧增加，非常规油气资源的开发备受重视，尤其是低渗透、致密油气已成为常规油气资源最具现实意义的战略性接替资源。低渗透、致密油气开发面临着储集层发育微-纳米级孔喉，渗透率低，压力衰减快，补充地层能量难度大，储层动用程度低等难题。低渗透、致密油储层一般伴有天然或人工压裂缝网，作为主要的渗流通道，储层流体渗流规律极为复杂。在低渗透、致密油气开发初期，一般采用单井吞吐的开发方式：钻井/压裂结束后，首先依靠地层能量进行衰竭开采，然后进行水、气或化学剂吞吐，提高单井采出程度。
CN106978995A公开了一种致密油表面活性剂驱替吞吐实验在线计量装置及方法，在线计量装置包括分离室，分离室具有流入口和流出口。分离室的内部设有筛网，筛网将分离室的内部分隔成上下排列的隔离空间；分离室设有与隔离空间连通的注入口；流出口连接原油计量装置；注入口用于向隔离空间注入破乳剂；筛网用于将原油与破乳剂分离；原油经过破乳剂的破乳及筛网过滤后从流出口进入原油计量装置进行计量。
CN105569624A公开了一种物理模拟吞吐采油的实验方法及装置，包括：(1)将实验用的岩心模型内部抽真空；(2)向岩心模型中吸入模拟地层水，直至岩心模型吸水达到饱和为止；(3)向岩心模型中注入原油，直至岩心模型中不再排出模拟地层水为止；(4)根据待测目标油田的溶解汽油比数据和岩心模型产出模拟地层水体积，计算出需要注入岩心模型中的气体体积；(5)向岩心模型中注入气体；(6)向岩心模型中注入吞吐流体，并关闭岩心模型，模拟焖井过程；(7)待达到实验时间后，打开岩心模型进行吞吐流体和原油的喷吐，完成一次物理模拟吞吐采油的实验。
CN201811952U公开了一种模拟油井化学吞吐的实验装置，包括注入阀门和模拟岩心管，将注入阀门、模拟岩心管和压力储集器用管线连接，在模拟岩心管与压力储集器之间的管线上安装压力表。进行化学吞吐实验时，向模拟岩心管中注入液体化学药剂或气体，模拟岩心管中的压力增大到一定值后，管中流体通过管线进入压力储集器中，模拟岩心管中的压力得到缓冲，使得室内实验能够正常进行。
CN105201467A公开了一种高温高压底水油藏注气协同吞吐评价实验装置，该实验装置包括：用于承载被检测岩心的密封装置；与所述密封装置连通的围压泵、恒压泵、高精度计量泵、地层水活塞容器、注入气体活塞容器、回压泵、压力传感器、气体流量计、具有气液分离功能的液体流量计、回压装置、真空泵、用于检测所述密封装置内压力的压力传感器以及对应的开关阀。
CN206832693U公开了一种CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价装置，该装置包括：微观岩心夹持器，在微观岩心夹持器内部夹持带有多个盲端的微观岩心模型，外部为加热保温套，通过控制温箱控制温度，微观岩心夹持器下部设置有光源，光源用于为微观岩心夹持器上部显微摄像头提供光线，可通过原油中间容器向微观岩心模型饱和原油，CO2中间容器中的CO2与表面活性剂中间容器中的溶液在乳液发生器的作用下产生CO2乳液，随后注入微观岩心模型，微观岩心夹持器用于夹持微观岩心模型，在微观岩心模型外通过液体调压控制微观岩心的围压，微观岩心模型的上部空间和下部空间分别形成环压流体腔，模拟地层压力，并通过显微镜进行观察。
由于低渗透、致密油气藏在开发方式、渗流特性等方面与常规油气藏存在巨大差异，上述目前已有的油藏开发物理模拟装置或方法均无法真实地模拟低渗透、致密储层基质-裂缝双重介质渗流特征和油田开发真实工况。目前亟需有效的室内物理模拟装置及方法对现场高效开发进行指导。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术无法真实模拟低渗透、致密储层基质-裂缝双重介质渗流特征和油田开发真实工况的缺陷，提供一种基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置及评价吞吐过程采收率的方法，该物理模拟装置能够较好地模拟低渗透、致密储层基质-裂缝双重介质，储层远端-双重介质周围储层-双重介质的渗流过程，以及现场吞吐实际工况，评价吞吐过程的采收率。本发明为研究低渗透、致密油藏开发规律及增产措施的效果提供了可靠的物理装置，其研究结果能够为低渗透、致密油藏开发现场提供参考。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置，所述物理模拟装置包括注入系统、基质-裂缝双重介质系统、恒压边界系统、采出系统和压力采集系统；
所述注入系统用于为流体提供存储空间，将流体注入基质-裂缝双重介质系统；
所述基质-裂缝双重介质系统用于模拟基质-裂缝双重介质和基质-裂缝双重介质周围储层基质，并作为流体渗流空间；
所述采出系统用于接收来自基质-裂缝双重介质系统的排出流体，并将所述排出流体进行分离、测量；
所述恒压边界系统用于模拟储层边界恒定压力环境，并为基质-裂缝双重介质系统补充能量；
所述压力采集系统用于对所述物理模拟装置内的压力监测点进行压力采集、记录。
本发明第二方面提供一种评价吞吐过程采收率的方法，该方法包括：
准备阶段：向基质-裂缝双重介质系统内注入第一原油，使所述基质-裂缝双重介质系统内的压力达到预定地层压力P1；计量注入第一原油的体积V1，将所述基质-裂缝双重介质系统保持恒温T1，使物理模拟装置稳定时间t1；
衰竭开采阶段：先使采出系统内的压力达到所述预定地层压力P1，然后降低所述采出系统内的压力至设定衰竭压力P2，使第二原油流出至所述采出系统，计量流出第二原油的体积V2；
吞入阶段：向基质-裂缝双重介质系统内注入采油剂，使所述基质-裂缝双重介质系统内的压力达到设定吞入压力P3；
焖井阶段：使基质-裂缝双重介质系统保持恒温T2，使物理模拟装置稳定时间t2，将经过衰竭开采阶段后的剩余原油和采油剂充分作用形成混合流体；
吐出阶段：先使采出系统内的压力达到所述设定吞入压力P3，然后降低所述采出系统内的压力至设定吐出压力P4，使所述混合流体流出至所述采出系统；将所述混合流体进行分离，得到第三原油和采油剂；计量第三原油的体积V3，以及采油剂的体积V4；
由所述准备阶段第一原油的体积V1、所述衰竭开采阶段第二原油的体积V2以及所述吐出阶段第三原油的体积V3，得到衰竭开采阶段采收率Y1和进行采油助剂吞吐后的采收率Y2，评价吞吐过程采收率。
通过上述技术方案，本发明能够较好地模拟低渗透、致密储层基质-裂缝双重介质吞吐工况及渗流特征，评价吞吐过程的采收率，客观评价低渗透、致密储层油藏开发规律，为现场提供参考。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式的基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置结构示意图；
图2是本发明实施例1的采收率曲线；
图3是本发明实施例2的采收率曲线。
附图标记说明
Ⅰ-注入系统； Ⅱ-基质-裂缝双重介质系统；
Ⅲ-恒压边界系统； Ⅳ-采出系统；
Ⅴ-压力采集系统； 1-ISCO泵；
2-活塞中间容器(a)； 3-活塞中间容器(b)；
4-活塞中间容器(c)； 5-阀门(a)；
6-阀门(b)； 7-阀门(c)；
8-阀门(d)； 9-阀门(e)；
10-阀门(f)； 11-三通(a)；
12-三轴岩心夹持器； 13-普通岩心夹持器；
14-基质-裂缝岩心； 15-边界基质岩心；
16-三通(b)； 17-轴压泵(a)；
18-轴压泵(b)； 19-轴压泵(c)；
20-阀门(g)； 21-高压储能罐；
22-压力表； 23-阀门(h)；
24-阀门(i)； 25-阀门(j)；
26-回压阀； 27-回压泵；
28-缓冲罐； 29-油水分离计量装置；
30-阀门(k)； 31-精密压力传感器(a)；
32-精密压力传感器(b)； 33-精密压力传感器(c)；
34-精密压力传感器(d)； 35-精密压力传感器(e)；
36-精密压力传感器(f)； 37-压力数据采集板；
38-计算机。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，所述的“连接”，既包括两个部件之间直接连接，也包括两个部件之间通过至少一个中间部件连接。
本发明第一方面提供一种基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置，如图1所示，所述物理模拟装置包括注入系统I、基质-裂缝双重介质系统Ⅱ、恒压边界系统Ⅲ、采出系统Ⅳ和压力采集系统Ⅴ；
所述注入系统I用于为流体提供存储空间，将流体注入基质-裂缝双重介质系统；
所述基质-裂缝双重介质系统Ⅱ用于模拟基质-裂缝双重介质和基质-裂缝双重介质周围储层基质，并作为流体渗流空间；
所述采出系统Ⅳ用于接收来自基质-裂缝双重介质系统的排出流体，并将所述排出流体进行分离、测量；
所述恒压边界系统Ⅲ用于模拟储层边界恒定压力环境，并为基质-裂缝双重介质系统补充能量；
所述压力采集系统Ⅴ用于对所述物理模拟装置内的压力监测点进行压力采集、记录。
本发明中，一种优选的实施方式，所述基质-裂缝双重介质系统Ⅱ包括基质-裂缝岩心14和边界基质岩心15；所述基质-裂缝岩心14放置在三轴岩心夹持器12内，用于模拟基质-裂缝双重介质。本发明中所述的基质-裂缝岩心14可以为多个岩心块以不同方式进行组合，多个岩心块之间的空隙可以模拟低渗透、致密油藏中天然的或人工压裂形成的裂缝网，对于岩心块的形状没有特别的限定，其形状和组合方式可以根据实际研究的需要进行设计。本领域技术人员也可以根据研究的需要自行设计基质-裂缝岩心。
更优选地，所述基质-裂缝双重介质系统Ⅱ包括两个以上的轴压泵，可以为轴压泵(a)17和轴压泵(b)18，并在所述轴压泵外部设置压力监测点，用于控制三轴岩心夹持器不同方向的轴压，进而控制不同方向的裂缝宽度，可以模拟基质-多尺度裂缝网。
优选地，所述边界基质岩心15放置在普通岩心夹持器13内，用于模拟基质-裂缝周围储层基质，并为基质-裂缝双重介质补充能量。与基质-裂缝岩心14不同的是，本发明中所述的边界基质岩心15为一个完整的岩心块。
本发明中，为了更好地模拟流体在基质-裂缝双重介质和基质-裂缝双重介质周围的储层基质中的流动，将所述三轴岩心夹持器12和普通岩心夹持器13通过三通(b)16连接，并设置压力监测点，监测基质-裂缝双重介质系统内部压力。
本发明中，另一种优选的实施方式，所述恒压边界系统Ⅲ包括高压储能罐21，恒压边界系统Ⅲ模拟的储层边界恒定压力环境由高压储能罐21提供。优选地，所述高压储能罐21上部为恒压介质，下部为边界流体，所述高压储能罐21外部设置压力监测点，监测高压储能罐内恒压介质压力。优选地，所述恒压介质为惰性气体，可以为氮气、氦气等；所述边界流体为地层模拟水。
优选地，所述高压储层罐21下部连接基质-裂缝双重介质系统Ⅱ，为基质-裂缝双重介质系统Ⅱ提供远端恒压边界条件，并补充能量。
优选地，所述高压储能罐21上部连接阀门(j)25，可以外接恒压恒流泵或气体压缩泵，补充边界流体或者恒压介质，使高压储能罐21内保持恒压。
本发明中，优选地，所述注入系统Ⅰ包括两个以上的活塞中间容器，可以为活塞中间容器(a)2、活塞中间容器(b)3、活塞中间容器(c)4。所述两个以上的活塞中间容器以并联的方式联接，用于盛装不同种类的流体。
本发明中，所述注入系统Ⅰ可以设置一个或多个泵，用于将流体注入基质-裂缝双重介质系统Ⅱ。所述泵可以为带有计量功能的泵，用于计量注入基质-裂缝双重介质系统Ⅱ内流体的体积。所述注入系统Ⅰ内设置压力监测点，监测注入系统Ⅰ的注入压力。
本发明中，优选地，所述采出系统Ⅳ包括回压阀26，回压泵27和缓冲罐28，所述回压泵27通过缓冲罐28与回压阀26连接，用于控制回压。所述采出系统Ⅳ内设置压力监测点，监测采出系统Ⅳ的采出压力。
本发明中，优选地，所述压力采集系统Ⅴ包括多个精密压力传感器，可以为精密压力传感器(a)31、精密压力传感器(b)32、精密压力传感器(c)33、精密压力传感器(d)34、精密压力传感器(e)35、精密压力传感器(f)36，压力数据采集板37和计算机38。所述各精密压力传感器与各测压点相连，通过压力数据采集板37连接至计算机38，用于采集、记录压力数据。
根据本发明，所述基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置内可以根据需要设置多个阀门、三通、耐高压管线等部件。
本发明第二方面提供一种评价吞吐过程采收率的方法，该方法包括：
准备阶段：向基质-裂缝双重介质系统Ⅱ内注入第一原油，使所述基质-裂缝双重介质系统Ⅱ内的压力达到预定地层压力P1；计量注入第一原油的体积V1，将所述基质-裂缝双重介质系统Ⅱ保持恒温T1，使物理模拟装置稳定时间t1；
衰竭开采阶段：先使采出系统Ⅳ内的压力达到所述预定地层压力P1，然后降低所述采出系统Ⅳ内的压力至设定衰竭压力P2，使第二原油流出至所述采出系统Ⅳ，计量流出第二原油的体积V2；
吞入阶段：向基质-裂缝双重介质系统Ⅱ内注入采油剂，使所述基质-裂缝双重介质系统Ⅱ内的压力达到设定吞入压力P3；
焖井阶段：使基质-裂缝双重介质系统Ⅱ保持恒温T2，使物理模拟装置稳定时间t2，将经过衰竭开采阶段后的剩余原油和采油剂充分作用形成混合流体；
吐出阶段：先使采出系统Ⅳ内的压力达到所述设定吞入压力P3，然后降低所述采出系统Ⅳ内的压力至设定吐出压力P4，使所述混合流体流出至所述采出系统Ⅳ；将所述混合流体进行分离，得到第三原油和采油剂；计量第三原油的体积V3，以及采油剂的体积V4；
由所述准备阶段第一原油的体积V1、所述衰竭开采阶段第二原油的体积V2以及所述吐出阶段第三原油的体积V3，得到衰竭开采阶段采收率Y1和进行采油助剂吞吐后的采收率Y2，评价吞吐过程采收率。
根据本发明，衰竭开采阶段采收率Y1＝V2/V1×100％；
进行采油助剂吞吐后的采收率Y2＝(V2+V3)/V1×100％。
根据本发明，在所述准备阶段中，为了更好地模拟低渗透、致密油藏内部原油存储，使原油基质-裂缝双重介质系统Ⅱ内部原油饱和，优选地，注入第一原油的步骤包括：
(1)向基质-裂缝双重介质系统Ⅱ内注入原油至基质-裂缝双重介质系统Ⅱ内部原油饱和；
(2)使恒压边界系统内压力达到预定地层压力P1，并保持恒压；
(3)继续向基质-裂缝双重介质系统Ⅱ内注入原油至压力达到预定地层压力P1，并保持恒压；
所述第一原油的体积V1为步骤(1)中注入原油的体积与步骤(3)中注入原油体积之和。
更优选地，步骤(1)包括：通过抽真空加压饱和法使基质-裂缝岩心14和边界基质岩心15内部饱和原油，计量基质-裂缝岩心14和边界基质岩心15内部饱和原油体积；将基质-裂缝岩心14放入三轴岩心夹持器12中，边界基质岩心15放入普通岩心夹持器13内，向基质-裂缝双重介质系统Ⅱ中注入原油以饱和裂缝空间，计量裂缝饱和原油体积；步骤(1)中注入原油的体积为基质-裂缝岩心14和边界基质岩心15内部饱和原油体积与裂缝饱和原油体积之和。
根据本发明，所述准备阶段第一原油的体积V1、所述衰竭开采阶段第二原油的体积V2、所述吐出阶段第三原油的体积V3以及所述采油剂的体积V4的计量方式为本领域常规的体积计量方式。在本发明中，可以通过实时计量不同时刻所述衰竭开采阶段第二原油体积V2、所述吐出阶段第三原油的体积V3以及所述采油剂的体积V4得到采收率及含水率随时间的变化曲线。其中，所述的含水率为某时间段内产出采油剂的体积与该时间段内产出原油、采油剂体积之和的比。
根据本发明，在所述衰竭开采阶段和吐出阶段中，为了更好的模拟实际开采过程中的井底压力变化特征，优选地，所述衰竭开采阶段降低采出系统内压力的方式为恒速降压；所述吐出阶段降低所述采出系统内压力的方式为恒速降压。
根据本发明，在所述吞入阶段中，向基质裂缝双重介质系统内注入的采油剂可以为水、气或化学剂，所述化学剂可以为表面活性剂溶液、聚合物溶液、颗粒悬浮液或不同化学剂组合液。
根据本发明，在所述焖井阶段，采油剂可通过渗吸作用将衰竭开采阶段后的剩余原油由基质置换至裂缝，并在吐出阶段采出。
根据本发明，为了准确模拟实际开采过程中各个阶段流体的流动，优选地，各个阶段中均通过轴压泵对基质-裂缝双重介质系统的轴压进行控制。
根据本发明，所述评价吞吐过程采收率的方法的各个阶段的参数可以根据实际研究的需要进行设定。优选地，所述准备阶段中，预定地层压力P1为20-50MPa，恒温T1为30-150℃，稳定时间t1为1-2天；所述衰竭开采阶段中，设定衰竭压力P2为0-20MPa；所述吞吐阶段中，设定吞入压力P3为20-50MPa,；所述焖井阶段中，恒温T2为30-150℃，稳定时间t2为3-7天；所述吐出阶段中，设定吐出压力P4为0-20MPa。
以下将结合图1详细描述本发明提供的基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置的一种具体实施方式。
基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置，包括注入系统Ⅰ、基质-裂缝双重介质系统Ⅱ、恒压边界系统Ⅲ、采出系统Ⅳ和压力采集系统Ⅴ。基质-裂缝双重介质系统Ⅱ分别与注入系统Ⅰ、恒压边界系统Ⅲ、采出系统Ⅳ相连，压力采集系统Ⅴ与所有测压点相连。
注入系统Ⅰ由ISCO泵1、活塞中间容器(a)2、活塞中间容器(b)3、活塞中间容器(c)4、三通(a)11、阀门(a)5、阀门(b)6、阀门(c)7、阀门(d)8、阀门(e)9、阀门(f)10通过耐高压管线连接组成。活塞中间容器(a)2、活塞中间容器(b)3和活塞中间容器(c)4通过耐高压管线以并联的方式连接。注入系统Ⅰ与基质-裂缝双重介质系统Ⅱ通过三通(a)11连接，外接压力采集系统Ⅴ的精密压力传感器(a)31。
基质-裂缝双重介质系统Ⅱ由三轴岩心夹持器12、普通岩心夹持器13、轴压泵(a)17、轴压泵(b)18、轴压泵(c)19、三通(b)16和多个阀门通过耐高压管线连接组成。三轴岩心夹持器12内放置对齐堆积方式排列的岩心块14，连接轴压泵(a)17和轴压泵(b)18。普通岩心夹持器13内放置边界基质岩心15，连接轴压泵(c)19。基质-裂缝双重介质系统Ⅱ整体置于恒温烘箱中。三轴岩心夹持器12与普通岩心夹持器13之间通过三通(b)16连接，外接压力采集系统Ⅴ的精密压力传感器(d)34。轴压泵(a)17、轴压泵(b)18和轴压泵(c)19分别外接压力采集系统Ⅴ的精密压力传感器(b)32、精密压力传感器(c)33和精密压力传感器(e)35。
恒压边界系统Ⅲ由高压储能罐21、压力表22、阀门(h)23、阀门(i)24和阀门(j)25通过耐高压管线连接组成。高压储能罐21外接压力表22，下部通过阀门(i)24与基质-裂缝双重介质系统Ⅱ连接。恒压介质为氮气或氦气等惰性气体，边界流体为地层模拟水。高压储能罐21上部连接阀门(j)25，可外接恒压恒流泵或气体压缩泵。
采出系统Ⅳ由回压阀26、回压泵27、缓冲罐28、油水分离计量装置29和阀门(k)30通过耐高压管线连接而成。回压泵27连接缓冲罐28，缓冲罐28连接回压阀26，缓冲罐28外接压力采集系统Ⅴ的精密压力传感器(f)36。回压阀26入口端与基质-裂缝双重介质系统Ⅱ通过阀门(k)30连接，出口端与油水分离计量装置29连接。
压力采集系统Ⅴ包括精密压力传感器(a)31、精密压力传感器(b)32、精密压力传感器(c)33、精密压力传感器(d)34、精密压力传感器(e)35、精密压力传感器(f)36、压力数据采集卡37和计算机38，各精密压力传感器与各测压点相连接，通过压力数据采集卡37连接至计算机38。
以下将通过实施例详细描述采用本发明提供的基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置评价吞吐过程采收率的方法，各实施例中所采用的物理模拟装置如图1所示。
实施例1
准备阶段：将基质-裂缝岩心的各个岩心块和边界基质岩心加压至原油饱和，计量基质-裂缝岩心和边界基质岩心饱和原油体积7.5mL，将基质-裂缝岩心的各个岩心块以对齐堆积的排列方式14放入三轴岩心夹持器12中，边界基质岩心15放入普通岩心夹持器13中。关闭阀门(i)24，打开阀门(h)23，使用ISCO泵1向基质-裂缝双重介质系统Ⅱ中泵入原油以饱和裂缝空间，直至阀门(h)23流出原油，计量裂缝饱和原油体积4.0mL。然后关闭阀门(h)23，打开阀门(j)25，依次向高压储能罐内21注入地层模拟水与氮气，至耐压储能罐21内压力达到30MPa并恒压不变。再向基质-裂缝双重介质系统Ⅱ中泵入原油直至精密压力传感器(d)34的压力达到30MPa并恒压不变，该过程中控制轴压泵(a)17、轴压泵(b)18和轴压泵(c)19，使精密压力传感器(c)33、精密压力传感器(e)35的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力3.0MPa，精密压力传感器(b)32的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力4.5MPa，计量加压过程饱和原油体积0.5mL。依次关闭阀门(a)5、阀门(b)6、阀门(c)7、阀门(d)8、阀门(e)9、阀门(f)10、阀门(g)20及ISCO泵1，打开阀门(i)24，将装置恒温80℃稳定1天。通过计算岩心饱和原油量、裂缝饱和原油量及加压过程饱和原油量的和得到第一原油的体积V1为12.0mL。
衰竭开采阶段：先使用回压泵27为回压阀26加压至精密压力传感器(f)36的压力为30MPa，然后打开阀门(k)30，通过回压泵27恒速降低回压至精密压力传感器(f)36的压力为10MPa，该过程中控制轴压泵(a)17和轴压泵(b)18，使精密压力传感器(c)33的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力3.0MPa，精密压力传感器(b)32的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力4.5MPa。通过油水分离测量装置29对产出流体进行实时计量，得到第二原油的体积V2为2.3mL。
吞入阶段：关闭阀门(k)30，打开盛装有表面活性剂溶液(质量浓度为0.2％的十四烷基羟丙基磺基甜菜碱)的活塞中间容器阀门，使用ISCO泵1向基质-裂缝双重介质系统Ⅱ中注入上述表面活性剂溶液至精密压力传感器(d)34的压力为30MPa，该过程中控制轴压泵(a)17和轴压泵(b)18，使精密压力传感器(c)33的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力3.0MPa，精密压力传感器(b)32的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力4.5MPa。关闭相应活塞中间容器阀门及ISCO泵1。
焖井阶段：将装置恒温80℃稳定3天。
吐出阶段：先使用回压泵27为回压阀26加压至精密压力传感器(f)36的压力为30MPa，然后打开阀门(k)30，使用回压泵27恒速降低回压至精密压力传感器(f)36的压力为10MPa，该过程中控制轴压泵(a)17和轴压泵(b)18，使精密压力传感器(c)33的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力3.0MPa，精密压力传感器(b)32的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力4.5MPa。通过油水分离测量装置29对吐出开采阶段产出流体量进行实时分离、测量得到第三原油的体积V3为1.5mL，表面活性剂溶液的体积V4为0.8mL。
实验结果如图2所示，图2中，含水率为某时间段内产出采油剂的体积与该时间段内产出原油、采油剂体积之和的比值。此处水定义为表面活性剂溶液。结果表明，衰竭开采阶段采收率为19.5％，进行表面活性剂吞吐措施后，采收率提高至32.0％。吐出开采阶段，先产水、后产油，采收率增值12.5％，说明吞入的表面活性剂可有效补充系统能量，且将系统中的原油置换出来，提高采收率效果明显。
实施例2
准备阶段：将基质-裂缝岩心的各个岩心块和边界基质岩心加压至原油饱和，计量基质-裂缝岩心和边界基质岩心饱和原油体积7.7mL，将基质-裂缝岩心的各个岩心块以对齐堆积的排列方式14放入三轴岩心夹持器12中，边界基质岩心15放入普通岩心夹持器13中。关闭阀门(i)24，打开阀门(h)23，使用ISCO泵1向基质-裂缝双重介质系统Ⅱ中泵入原油以饱和裂缝空间，直至阀门(h)23流出原油，计量裂缝饱和原油体积5.1mL。然后关闭阀门(h)23，打开阀门(j)25，依次向高压储能罐内21注入地层模拟水与氮气，至耐压储能罐21内压力达到30MPa并恒压不变。再向基质-裂缝双重介质系统Ⅱ中泵入原油直至精密压力传感器(d)34的压力达到30MPa并恒压不变，该过程中控制轴压泵(a)17、轴压泵(b)18和轴压泵(c)19，使精密压力传感器(c)33、精密压力传感器(e)35的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力3.0MPa，精密压力传感器(b)32的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力4.5MPa，计量加压过程饱和原油体积0.4mL。依次关闭阀门(a)5、阀门(b)6、阀门(c)7、阀门(d)8、阀门(e)9、阀门(f)10、阀门(g)20及ISCO泵1，打开阀门(i)24，将装置恒温80℃稳定1天。通过计算岩心饱和原油量、裂缝饱和原油量及加压过程饱和原油量的和得到第一原油的体积V1为13.2mL。
衰竭开采阶段：先使用回压泵27为回压阀26加压至精密压力传感器(f)36的压力为30MPa，然后打开阀门(k)30，通过回压泵27恒速降低回压至精密压力传感器(f)36的压力为10MPa，该过程中控制轴压泵(a)17和轴压泵(b)18，使精密压力传感器(c)33的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力3.0MPa，精密压力传感器(b)32的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力4.5MPa。通过油水分离测量装置29对产出流体进行实时计量，得到第二原油的体积V2为2.4mL。
吞入阶段：关闭阀门(k)30，打开盛装有地层水的活塞中间容器阀门，使用ISCO泵1向基质-裂缝双重介质系统Ⅱ中注入地层水至精密压力传感器(d)34的压力为30MPa，该过程中控制轴压泵(a)17和轴压泵(b)18，使精密压力传感器(c)33的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力3.0MPa，精密压力传感器(b)32的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力4.5MPa。关闭相应活塞中间容器阀门及ISCO泵1。
焖井阶段：将装置恒温80℃稳定3天。
吐出阶段：先使用回压泵27为回压阀26加压至精密压力传感器(f)36的压力为30MPa，然后打开阀门(k)30，使用回压泵27恒速降低回压至精密压力传感器(f)36的压力为10MPa，该过程中控制轴压泵(a)17和轴压泵(b)18，使精密压力传感器(c)33的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力3.0MPa，精密压力传感器(b)32的压力始终高于精密压力传感器(a)31的压力4.5MPa。通过油水分离测量装置29对吐出开采阶段产出流体量进行分离、测量得到第三原油的体积V3为0.9mL，地层水的体积V4为1.4mL。
实验结果如图3所示，图3中，含水率为某时间段内产出采油剂的体积与该时间段内产出原油、采油剂体积之和的比值。此处水定义为地层水。结果表明，衰竭开采阶段采收率为18.0％，进行地层水吞吐措施后，采收率提高至25.0％。吐出开采阶段，先产水、后产油，采收率增值7.0％，说明吞入的地层水可补充系统能量，且将系统中的原油置换出来，可一定程度提高采收率。但由于地层水界面活性低于表面活性剂溶液，焖井阶段地层水通过渗吸作用置换原油效率低于表面活性剂溶液，因此，相比于表面活性剂溶液吞吐，地层水吞吐提高采收率幅度低。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置，其特征在于，所述物理模拟装置包括注入系统、基质-裂缝双重介质系统、恒压边界系统、采出系统和压力采集系统；
所述注入系统用于为流体提供存储空间，将流体注入基质-裂缝双重介质系统；
所述基质-裂缝双重介质系统用于模拟基质-裂缝双重介质和基质-裂缝双重介质周围储层基质，并作为流体渗流空间；
所述采出系统用于接收来自基质-裂缝双重介质系统的排出流体，并将所述排出流体进行分离、测量；
所述恒压边界系统用于模拟储层边界恒定压力环境，并为基质-裂缝双重介质系统补充能量；
所述压力采集系统用于对所述物理模拟装置内的压力监测点进行压力采集、记录；
其中，所述基质-裂缝双重介质系统包括基质-裂缝岩心和边界基质岩心；所述基质-裂缝岩心放置在三轴岩心夹持器内，用于模拟基质-裂缝双重介质；所述边界基质岩心放置在普通岩心夹持器内，用于模拟基质-裂缝周围储层基质，并为基质-裂缝双重介质补充能量；所述基质-裂缝岩心为多个岩心块组合，所述边界基质岩心为一个完整的岩心块；
所述基质-裂缝双重介质系统包括两个以上的轴压泵，用于控制三轴岩心夹持器不同方向的轴压，模拟基质-多尺度裂缝网；
所述恒压边界系统包括高压储能罐，所述高压储能罐上部为恒压介质，下部为边界流体；所述高压储能罐下部连接基质-裂缝双重介质系统，为基质-裂缝双重介质系统提供远端恒压边界条件，并补充能量。
2.根据权利要求1所述的物理模拟装置，其中，所述注入系统包括两个以上的活塞中间容器；所述两个以上的活塞中间容器以并联的方式连接，用于盛装不同种类的流体。
3.根据权利要求1所述的物理模拟装置，其中，所述采出系统包括回压阀、回压泵和缓冲罐，所述回压泵通过缓冲罐与回压阀连接，用于控制回压。
4.权利要求1-3中任意一项所述的基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置评价吞吐过程采收率的方法，其特征在于，该方法包括：
准备阶段：向基质-裂缝双重介质系统内注入第一原油，使所述基质-裂缝双重介质系统内的压力达到预定地层压力P1；计量注入第一原油的体积V1，将所述基质-裂缝双重介质系统保持恒温T1，使物理模拟装置稳定时间t1；
衰竭开采阶段：先使采出系统内的压力达到所述预定地层压力P1，然后降低所述采出系统内的压力至设定衰竭压力P2，使第二原油流出至所述采出系统，计量流出第二原油的体积V2；
吞入阶段：向基质-裂缝双重介质系统内注入采油剂，使所述基质-裂缝双重介质系统内的压力达到设定吞入压力P3；
焖井阶段：使基质-裂缝双重介质系统保持恒温T2，使物理模拟装置稳定时间t2，将经过衰竭开采阶段后的剩余原油和采油剂充分作用形成混合流体；
吐出阶段：先使采出系统内的压力达到所述设定吞入压力P3，然后降低所述采出系统内的压力至设定吐出压力P4，使所述混合流体流出至所述采出系统；将所述混合流体进行分离，得到第三原油和采油剂；计量第三原油的体积V3，以及采油剂的体积V4；
由所述准备阶段第一原油的体积V1、所述衰竭开采阶段第二原油的体积V2以及所述吐出阶段第三原油的体积V3，得到衰竭开采阶段采收率Y1和进行采油助剂吞吐后的采收率Y2，评价吞吐过程采收率。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述准备阶段注入第一原油的步骤包括：
(1)向基质-裂缝双重介质系统内注入原油至基质-裂缝双重介质系统内部原油饱和；
(2)使恒压边界系统内压力达到预定地层压力P1，并保持恒压；
(3)继续向基质-裂缝双重介质系统内注入原油至压力达到预定地层压力P1，并保持恒压；
所述第一原油的体积V1为步骤(1)中注入原油的体积与步骤(3)中注入原油体积之和。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤(1)包括：通过抽真空加压饱和法使基质-裂缝岩心和边界基质岩心内部饱和原油，计量基质-裂缝岩心和边界基质岩心内部饱和原油体积；将基质-裂缝岩心放入三轴岩心夹持器中，边界基质岩心放入普通岩心夹持器内，向基质-裂缝双重介质系统中注入原油以饱和裂缝空间，计量裂缝饱和原油体积；步骤(1)中注入原油的体积为基质-裂缝岩心和边界基质岩心内部饱和原油体积与裂缝饱和原油体积之和。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述衰竭开采阶段降低所述采出系统内压力的方式为恒速降压；所述吐出阶段降低所述采出系统内压力的方式为恒速降压。
8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述准备阶段中，预定地层压力P1为20-50MPa，恒温T1为30-150℃，稳定时间t1为1-2天；所述衰竭开采阶段中，设定衰竭压力P2为0-20MPa；所述吞入阶段中，设定吞入压力P3为20-50MPa,；所述焖井阶段中，恒温T2为30-150℃，稳定时间t2为3-7天；所述吐出阶段中，设定吐出压力P4为0-20MPa。
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2018
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