CN109538176B - 低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置及方法，该装置包括岩心饱和系统、注入系统、岩心夹持系统和回采计量系统，该岩心饱和系统连接于该岩心夹持系统，对岩心进行饱和地层水、饱和原油，该注入系统连接于该岩心夹持系统，向岩心中注入一定量的气体、水或者表面活性剂溶液，该岩心夹持系统置于恒温控制箱内，维持岩心平衡，并在岩心周围施加一定的围压以保证流体只能通过岩心内部流动，该回采计量系统连接于该岩心夹持系统，计量回采过程中产气、产油的变化。该低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置及方法解决了注入过程中溶液注不进去的问题，能够实时监测模拟过程中压力、温度的变化，能够实现注采参数的优化。

Description

低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置及方法

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置及方法。

背景技术

目前低渗透油藏已我国探明储量和产能建设的重要阵地,采用压裂及注水开发，受储层物性差、水驱控制程度低等影响，能量递减快、增能不足的问题突出，目前标定采收率较低。许多研究表明，注氮气是改善低渗油藏开发效果的有效方法，可以有效补充地层能量，解决低渗油藏注水困难、含水上升速度快等问题。

氮气吞吐是解决注采井网不完善和能量补充的重要手段，是下步技术发展的方向。由于氮气在一般油藏条件下，既不能与原油混相，又不能改善储层条件。随着吞吐周期的增加，采收程度越来越低，氮气吞吐效果不理想。单纯的增能效果已经限制了氮气吞吐的发展，因此氮气加水、氮气加表面活性剂溶液等复合吞吐成为提高低渗油藏采收程度的重要开发手段。

目前对于低渗透油藏氮气-水/表面活性剂溶液复合吞吐技术的研究仍处于起步阶段，现有的物理模拟实验使用的主要是胶结或天然岩心。实验用低渗岩心在注入水、表面活性剂溶液的过程中，因其体积较小，无法模拟地层膨胀，导致溶液注不进去，难以实现全面的过程模拟。为此我们发明了一种新的低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置及方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟低渗油藏氮气复合吞吐的实验，为现场工艺实施提供技术指导和帮助的低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置及方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置，该低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置包括岩心饱和系统、注入系统、岩心夹持系统和回采计量系统，该岩心饱和系统连接于该岩心夹持系统，对岩心进行饱和地层水、饱和原油，该注入系统连接于该岩心夹持系统，向岩心中注入一定量的气体、水或者表面活性剂溶液，该岩心夹持系统置于恒温控制箱内，维持岩心平衡，并在岩心周围施加一定的围压以保证流体只能通过岩心内部流动，该回采计量系统连接于该岩心夹持系统，计量回采过程中产气、产油的变化。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置还包括缓冲系统，该缓冲系统连接于该岩心饱和系统和该岩心夹持系统，模拟地层膨胀性，当该岩心夹持系统压力大于该缓冲系统压力时，该岩心夹持系统的原油注入该缓冲系统；当该岩心夹持系统压力小于缓冲系统时，该缓冲系统中的原油被注入岩心进行缓冲。

该缓冲系统包括缓冲容器和第二平流泵,该缓冲容器内装有原油，该第二平流泵连接于该缓冲容器,以推动该缓冲容器内部的原油注入该岩心夹持系统的岩心中。

该岩心饱和系统包括地层水中间容器,原油中间容器,预热器和第一平流泵，该地层水中间容器和该原油中间容器并联后的一端连接于该第一平流泵，另一端连接于该预热器，该地层水中间容器中存储目标区域地层水,该原油中间容器存储目标区域原油，该第一平流泵连接该地层水中间容器将地层水注入到该岩心夹持系统的岩心中，并连接该原油中间容器将地层原油注入到该岩心夹持系统的岩心中，该预热器连接于该缓冲系统,当该缓冲系统的原油回注岩心时，加热原油。

该注入系统包括氮气瓶、气体稳压阀、气体流量计，注入液体中间容器以及第三平流泵，该注入液体中间容器中存储水或者表面活性剂溶液，该第三平流泵连接该注入液体中间容器,将水或者表面活性剂溶液注入到该岩心夹持系统的岩心中，该氮气瓶储存氮气，该气体稳压阀位于该氮气瓶与该注入液体中间容器之间的管路上,以稳定气体管路的压力，该气体流量计位于该氮气瓶与该注入液体中间容器之间的管路上,以计量氮气的注气量。

该岩心夹持系统包括岩心夹持器和环压跟踪泵,该岩心夹持器固定岩心，该环压跟踪泵连接于该岩心夹持器,以在该岩心夹持器的周围提供围压。

该回采计量系统包括回压控制泵,回压控阀和原油氮气计量器,该回压控阀连接于出口,控制回采压力,该回压控制泵连接于该回压控阀,以设定回采压力,该原油氮气计量器连接于该回压控阀,以计量产出氮气量。

本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：低渗油藏氮气加水复合吞吐物理模拟实验方法,该方法采用低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置,包括:步骤1,将实验用岩心装入岩心夹持系统；步骤2,采用岩心饱和系统对岩心进行饱和地层水、饱和原油；步骤3,采用注入系统向岩心中注入一定量的水和氮气,焖井；步骤4,焖井结束后通过回采计量系统记录不同时刻下产油、产气变化。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中,对实验用岩心进行抽真空饱和纯水，计算孔隙体积，装入岩心夹持系统中,对实验装置进行气密性检查。

在步骤2中,利用岩心饱和系统驱替10pv的地层水和15pv的原油饱和岩心。

在步骤2之后,利用目标原油润湿储缓冲系统。

在步骤3中,利用注入系统向岩心注入0.02pv的纯水，之后向岩心注入氮气至25Mpa，然后利用注入系统向岩心注入0.02pv的纯水，焖井12小时。

在步骤4中,注入过程及焖井过程中观察岩心压力变化，焖井结束后通过回采计量系统以一定压降速度开始降压生产，记录不同时刻下产油、产气变化，并称重剩余岩心重量。

本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：低渗油藏氮气加表面活性剂溶液复合吞吐物理模拟实验方法,该方法采用低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置,包括:步骤1,将实验用岩心装入岩心夹持系统；步骤2,采用岩心饱和系统对岩心进行饱和地层水、饱和原油；步骤3,采用注入系统向岩心中注入一定量的表面活性剂溶液和氮气,焖井；步骤4,焖井结束后通过回采计量系统记录不同时刻下产油、产气变化。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中,对实验用岩心进行抽真空饱和纯水，计算孔隙体积，装入岩心夹持系统中,对实验装置进行气密性检查。

在步骤2中,利用岩心饱和系统驱替10pv的地层水和15pv的原油饱和岩心。

在步骤2之后,利用目标原油润湿储缓冲系统.

在步骤3中,利用注入系统向岩心注入氮气至25Mpa，然后利用注入系统向岩心注入0.05pv的表面活性剂溶液，焖井12小时。

在步骤4中,注入过程及焖井过程中观察岩心压力变化，焖井结束后通过回采计量系统以一定压降速度开始降压生产，记录不同时刻下产油、产气变化，并称重剩余岩心重量。

本发明中的低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置及方法，主要增加了缓冲系统，为溶液能够注入低渗岩心提供了一定的缓冲作用。本发明可以利用储层模型，实现对氮气-水/表面活性剂溶液单独或复合吞吐的注入过程、焖井过程和产出过程的模拟，并解决了注入过程中溶液注不进去的问题，能够实时监测模拟过程中压力、温度的变化，能够实现注采参数的优化。

附图说明

图1为本发明的低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置的结构图；

图2为本发明的一具体实施例中低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置的岩心饱和系统的结构图；

图3为本发明的一具体实施例中低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置的注入系统的结构图；

图4为本发明的一具体实施例中低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置的岩心夹持系统的结构图；

图5为本发明的一具体实施例中低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置的缓冲系统的结构图；

图6为本发明的一具体实施例中低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置的回采计量系统的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置的结构图。该低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置包括岩心饱和系统、注入系统、岩心夹持系统、缓冲系统、回采计量系统。

如图2所示，所述的岩心饱和系统对岩心进行饱和地层水、饱和原油。其包括地层水中间容器1,原油中间容器2,预热器13和第一平流泵4。地层水中间容器1中存储目标区域地层水,原油中间容器2与该地层水中间容器1并联,存储目标区域原油。第一平流泵4分别连接于地层水中间容器1和原油中间容器2,第一平流泵4连接地层水中间容器1将地层水注入到岩心夹持器10中。第一平流泵4连接中间容器将地层原油注入到岩心夹持器中。预热器13连接于缓冲系统,当缓冲系统的原油回注岩心时，用于加热原油。

如图3所示，所述的注入系统主要用于向岩心中注入一定量的气体、水或者表面活性剂溶液。包括串联连接的氮气瓶14、气体稳压阀15、气体流量计16，注入液体中间容器3以及第三平流泵6。第三平流泵6连接液体中间容器3将水或者表面活性剂溶液注入到岩心夹持器10中。氮气瓶14用于储存氮气。液体中间容器3中存储水或者表面活性剂溶液。气体稳压阀15位于氮气瓶14与液体中间容器3之间的管路上,用于稳定气体管路的压力。气体流量计16位于氮气瓶14与液体中间容器3之间的管路上,用于计量注气量。

如图4所示，所述的岩心夹持系统置于恒温控制箱内，主要作用是维持岩心平衡，并在岩心周围施加一定的围压以保证流体只能通过岩心内部流动，而不至于顺着岩心边缘流动。其一端连接岩心饱和系统和缓冲系统，另一端连接注入系统和回采计量系统。岩心夹持系统包括岩心夹持器10和环压跟踪泵7,岩心夹持器10用于固定岩心，环压跟踪泵7连接于岩心夹持器10,以在岩心夹持器10的周围提供围压。

如图5所示，所述的缓冲系统连接预热器13，缓冲容器9内装有实验用油，经预热器13加热后连接岩心夹持系统。其主要作用是模拟地层膨胀性，为溶液能够注入低渗岩心提供了一定的缓冲作用。缓冲系统包括缓冲容器9和第二平流泵5,第二平流泵5连接于缓冲容器9,用于推动缓冲器内部的原油。

如图6所示，所述的回采计量系统包括回压控制泵8,回压控阀12、原油氮气计量器11。其主要作用是计量回采过程中产气、产油的变化。所述的回压控制装置设置在实验模型的出口端，由回压阀构成，通过对回压阀压力的控制调整产油产气的速度。回压控阀12连接于出口,用于控制回采压力。回压控制泵8连接于回压控阀12,用于设定回采压力。原油氮气计量器11连接于回压控阀12,用于计量产出氮气量。

所述的装置进行氮气加水复合吞吐实验方法如下：

步骤(1)对实验用岩心进行抽真空饱和纯水，计算孔隙体积，装入岩心夹持系统中的岩心夹持器10中。对实验装置进行气密性检查。

步骤(2)利用岩心饱和系统中的平流泵4推动岩心饱和系统中的中间容器1，驱替10pv的地层水。利用岩心饱和系统中的平流泵4推动岩心饱和系统中的中间容器2，驱替15pv的原油饱和岩心。

步骤(3)利用目标原油润湿储缓冲系统中的缓冲油桶9。

步骤(4)保持缓冲系统中的平流泵5压力为30MPa，利用注入系统中的平流泵6推动注入系统中的中间容器3，向岩心注入0.02pv的纯水，之后开启注入系统中的氮气瓶14向岩心注入氮气至25Mpa，然后利用注入系统中的平流泵6推动注入系统中的中间容器3向岩心注入0.02pv的纯水，焖井12小时。

步骤(5)注入过程及焖井过程中要观察岩心压力变化，焖井结束后通过手摇泵控制回采计量系统中的回压阀12，以一定压降速度开始降压生产，记录不同时刻下产油、产气变化，并称重剩余岩心重量g1。

所述的装置进行氮气加表面活性剂溶液复合吞吐实验方法如下：

步骤(1)对实验用岩心进行抽真空饱和纯水，计算孔隙体积，装入岩心夹持器中。对实验装置进行气密性检查。

步骤(2)利用岩心饱和系统中的平流泵4推动岩心饱和系统中的中间容器1，驱替10pv的地层水。利用岩心饱和系统中的平流泵4推动岩心饱和系统中的中间容器2，驱替15pv的原油饱和岩心。

步骤(3)利用目标原油润湿储缓冲系统中的缓冲油桶9。

步骤(4)保持储缓冲系统中的平流泵5压力为30MPa，开启注入系统中的氮气瓶14向岩心注入氮气至25Mpa，然后利用注入系统中的平流泵6推动注入系统中的中间容器3向岩心注入0.05pv的表面活性剂溶液，焖井12小时。

步骤(5)注入过程及焖井过程中要观察岩心压力变化，焖井结束后通过手摇泵控制回采计量系统中的回压阀12，以一定压降速度开始降压生产，观察原油产出状态，密切记录岩心两端的压力变化，并记录不同时刻下产油、产气变化，并称重剩余岩心重量g1。

Claims (3)

1.低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置，其特征在于，该低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置包括岩心饱和系统、注入系统、岩心夹持系统和回采计量系统，该岩心饱和系统连接于该岩心夹持系统，对岩心进行饱和地层水、饱和原油，该注入系统连接于该岩心夹持系统，向岩心中注入一定量的气体、水或者表面活性剂溶液，该岩心夹持系统置于恒温控制箱内，维持岩心平衡，并在岩心周围施加一定的围压以保证流体只能通过岩心内部流动，该回采计量系统连接于该岩心夹持系统，计量回采过程中产气、产油的变化；

该低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置还包括缓冲系统，该缓冲系统连接于该岩心饱和系统和该岩心夹持系统，模拟地层膨胀性，当该岩心夹持系统压力大于该缓冲系统压力时，该岩心夹持系统的原油注入该缓冲系统；当该岩心夹持系统压力小于缓冲系统时，该缓冲系统中的原油被注入岩心进行缓冲；该缓冲系统包括缓冲容器和第二平流泵,该缓冲容器内装有原油，该第二平流泵连接于该缓冲容器,以推动该缓冲容器内部的原油注入该岩心夹持系统的岩心中；该岩心饱和系统包括地层水中间容器,原油中间容器,预热器和第一平流泵，该地层水中间容器和该原油中间容器并联后的一端连接于该第一平流泵，另一端连接于该预热器，该地层水中间容器中存储目标区域地层水,该原油中间容器存储目标区域原油，该第一平流泵连接该地层水中间容器将地层水注入到该岩心夹持系统的岩心中，并连接该原油中间容器将地层原油注入到该岩心夹持系统的岩心中，该预热器连接于该缓冲系统,当该缓冲系统的原油回注岩心时，加热原油；

该注入系统包括氮气瓶、气体稳压阀、气体流量计，注入液体中间容器以及第三平流泵，该注入液体中间容器中存储水或者表面活性剂溶液，该第三平流泵连接该注入液体中间容器,将水或者表面活性剂溶液注入到该岩心夹持系统的岩心中，该氮气瓶储存氮气，该气体稳压阀位于该氮气瓶与该注入液体中间容器之间的管路上,以稳定气体管路的压力，该气体流量计位于该氮气瓶与该注入液体中间容器之间的管路上,以计量氮气的注气量；该岩心夹持系统包括岩心夹持器和环压跟踪泵,该岩心夹持器固定岩心，该环压跟踪泵连接于该岩心夹持器,以在该岩心夹持器的周围提供围压；

该回采计量系统包括回压控制泵,回压控阀和原油氮气计量器,该回压控阀连接于出口,控制回采压力,该回压控制泵连接于该回压控阀,以设定回采压力,该原油氮气计量器连接于该回压控阀,以计量产出氮气量。

2.低渗油藏氮气加水复合吞吐物理模拟实验方法,其特征在于,该方法采用权利要求1所述的低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置,包括:

步骤1,将实验用岩心装入岩心夹持系统；

步骤2,采用岩心饱和系统对岩心进行饱和地层水、饱和原油；

步骤3,采用注入系统向岩心中注入一定量的水和氮气,焖井；

步骤4,焖井结束后通过回采计量系统记录不同时刻下产油、产气变化；

在步骤1中,对实验用岩心进行抽真空饱和纯水，计算孔隙体积，装入岩心夹持系统中,对实验装置进行气密性检查；

在步骤2中,利用岩心饱和系统驱替10pv的地层水和15pv的原油饱和岩心，在步骤2之后,利用目标原油润湿缓冲系统中的缓冲容器；

在步骤3中,利用注入系统向岩心注入0.02pv的纯水，之后向岩心注入氮气至25Mpa，然后利用注入系统向岩心注入0.02pv的纯水，焖井12小时；

在步骤4中,注入过程及焖井过程中观察岩心压力变化，焖井结束后通过回采计量系统以一定压降速度开始降压生产，记录不同时刻下产油、产气变化，并称重剩余岩心重量。

3.低渗油藏氮气加表面活性剂溶液复合吞吐物理模拟实验方法,其特征在于,该方法采用权利要求1所述的低渗油藏氮气复合吞吐物理模拟实验装置,包括:

步骤1,将实验用岩心装入岩心夹持系统；

步骤2,采用岩心饱和系统对岩心进行饱和地层水、饱和原油；

步骤3,采用注入系统向岩心中注入一定量的表面活性剂溶液和氮气,焖井；

步骤4,焖井结束后通过回采计量系统记录不同时刻下产油、产气变化；

在步骤1中,对实验用岩心进行抽真空饱和纯水，计算孔隙体积，装入岩心夹持系统中,对实验装置进行气密性检查；

在步骤2中,利用岩心饱和系统驱替10pv的地层水和15pv的原油饱和岩心，在步骤2之后,利用目标原油润湿缓冲系统中的缓冲容器；

在步骤3中,利用注入系统向岩心注入氮气至25Mpa，然后利用注入系统向岩心注入0.05pv的表面活性剂溶液，焖井12小时；

在步骤4中,注入过程及焖井过程中观察岩心压力变化，焖井结束后通过回采计量系统以一定压降速度开始降压生产，记录不同时刻下产油、产气变化，并称重剩余岩心重量。

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