CN109854235A - 油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置，包括：双缸泵、能量存储模拟器、压力衰减模拟器、物理模型夹持器、吞吐剂中间容器和多个阀门，所述双缸泵通过第一阀门与所述能量存储模拟器连接，所述能量存储模拟器依次与所述压力衰减模拟器、所述物理模型夹持器的入口连接，所述双缸泵通过第二阀门与所述吞吐剂中间容器的一端连接，所述吞吐剂中间容器的另一端通过第三阀门与所述物理模型夹持器的出口连接；所述物理模型夹持器的出口还与第四阀门连接。该方案可以通过能量存储模拟器既可实现模拟油气藏依靠天然能量衰竭开采的能量释放过程，又可实现模拟油气藏在吞吐过程中能量的积蓄和释放过程。

Description

油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置

技术领域

本发明涉及石油与天然气开发技术领域，特别涉及一种油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置。

背景技术

在石油与天然气开发领域内，依靠天然能量衰竭开采和吞吐开采是油藏开采的主要方式之一。不论对提高采收率技术进行研究还是对开采技术可行性的评价，都需要对油气藏衰竭和吞吐开采过程进行模拟。此模拟技术正是目前制约相关研究发展的实验技术难点。

在油气藏衰竭和吞吐开采物理模拟研究中，目前通常利用岩心和岩心内流体作为能量存储和释放的载体，而这种方法无法模拟能量存储和释放的过程，拥有自身的局限性。比如，由于物理模型宏观尺度较小，既不能真实模拟油气藏能量积蓄和存储的规模，也不能够模拟吞吐和生产过程中能量存储或释放过程。

发明内容

本发明实施例提供了一种油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置，可模拟开采过程中油气藏能量的存储和释放过程。

该油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置包括：双缸泵、能量存储模拟器、压力衰减模拟器、物理模型夹持器、吞吐剂中间容器和多个阀门，其中，所述双缸泵通过第一阀门与所述能量存储模拟器连接，所述能量存储模拟器依次与所述压力衰减模拟器、所述物理模型夹持器的入口连接，所述双缸泵通过第二阀门与所述吞吐剂中间容器的一端连接，所述吞吐剂中间容器的另一端通过第三阀门与所述物理模型夹持器的出口连接；所述物理模型夹持器的出口还与第四阀门连接；

所述双缸泵用于：在开展油气藏衰竭开采实验时，把能量存储模拟器压力升高至预设压力；在开展油气藏吞吐开采实验时，把吞吐剂从物理模型夹持器的末端注入；

所述能量存储模拟器用于：在开展油气藏衰竭开采实验时，释放能量；在开展油气藏吞吐开采实验时，储存和释放能量；

所述压力衰减模拟器用于：控制实验过程中压力的衰减速率；

所述物理模型夹持器用于：装填实验物理模型并加围压；

所述吞吐剂中间容器用于：存储所述吞吐剂；

在开展油气藏衰竭开采实验时，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，打开第四阀门；在开展油气藏吞吐开采实验时，在储存能量过程中，关闭第一阀门和第四阀门，打开第二阀门和第三阀门，在释放能量过程中，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，打开第四阀门。

在本发明实施例中，可以通过能量存储模拟器既可实现模拟油气藏依靠天然能量衰竭开采的能量释放过程，又可实现模拟油气藏在吞吐过程中能量的积蓄和释放过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种通过调整不同能量衰减模拟器技术参数下压力释放曲线；

图3是本发明实施例提供的一种不同阀门开启程度下压力释放曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中，提供了一种油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置，如图1所示，包括：双缸泵(1)、能量存储模拟器(4)、压力衰减模拟器(5)、物理模型夹持器(7)、吞吐剂中间容器(11)和多个阀门，其中，所述双缸泵(1)通过第一阀门(2)与所述能量存储模拟器(4)连接，所述能量存储模拟器(4)依次与所述压力衰减模拟器(5)、所述物理模型夹持器(7)的入口连接，所述双缸泵(1)通过第二阀门(10)与所述吞吐剂中间容器(11)的一端连接，所述吞吐剂中间容器(11)的另一端通过第三阀门(12)与所述物理模型夹持器(7)的出口连接；所述物理模型夹持器(7)的出口还与第四阀门(14)连接；

所述双缸泵(1)用于：在开展油气藏衰竭开采实验时，把能量存储模拟器压力升高至预设压力；在开展油气藏吞吐开采实验时，把吞吐剂从物理模型夹持器的末端注入；

所述能量存储模拟器(4)用于：在开展油气藏衰竭开采实验时，模拟依靠天然能量开采的能量释放过程；在开展油气藏吞吐开采实验时，模拟能量储存和释放过程；

所述压力衰减模拟器(5)用于：控制实验过程中压力的衰减速率；

所述物理模型夹持器(7)用于：装填物理模型并加围压；

所述吞吐剂中间容器(11)用于：存储所述吞吐剂；

在开展油气藏衰竭开采实验时，关闭第一阀门(2)、第二阀门(10)和第三阀门(12)，打开第四阀门(14)；在开展油气藏吞吐开采实验时，在储存能量过程中(即“吞”过程)，关闭第一阀门(2)和第四阀门(14)，打开第二阀门(10)和第三阀门(12)，在释放能量过程中(即“吐”过程)，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，打开第四阀门。

具体的，双缸泵(1)可以采用高精度双缸泵。

能量存储模拟器(4)主要依靠弹性介质(如弹簧、气体等)储存能量，既可实现模拟油气藏依靠天然能量衰竭开采的能量释放过程，又可实现模拟油气藏在吞吐过程中能量的积蓄和释放过程。

压力衰减模拟器(5)由多孔介质材料组成。本发明只有依靠压力衰减模拟器(5)才可以控制压力衰减的速率。能量存储模拟器(4)只是起到储存能量的作用，二者相互配合，才可以使得实验中能量释放速率与真实油藏相一致。

对于为何会在吞吐剂中间容器(11)前后设置两个阀门，其作用是为了实验中便于操作。在通过双缸泵(1)给能量存储模拟器(4)升压时需要关闭吞吐剂中间容器(11)前的第二阀门(10)；在开始吞吐开采中“吞”的过程中，需要打开吞吐剂中间容器(11)的前后阀门，即第二阀门(10)和第三阀门(12)，通过双缸泵把吞吐剂注入物理模型中。

对于第四阀门(14)，其是必须存在的器件，不管是衰竭开采还是吞吐开采，在开采之前都需要关闭第四阀门(14)使得压力在能量存储模拟器(4)中积累，否则“吞”过程中注入液体会直接从出口端流出而不能进入能量存储模拟器(4)；衰减开采前注入液也同样会从出口流出。

针对某一特定油气藏，根据油藏、地质参数，需对能量存储模拟器(4)和压力衰减模拟器(5)的参数进行计算和设计。本发明装置所模拟的油田开发参数为能量释放速率，即：通过调整能量存储模拟器(4)的体积、介质和压力衰减模拟器(5)尺寸、渗透率等技术参数，实现物理模拟实验过程中能量释放速率与实际油田相一致。

在本发明实施例中，在油气藏衰竭和吞吐开采物理模拟研究中，目前通常利用岩心和岩心内流体作为能量存储和释放的载体，而这种方法还存在如下缺点：物理模型储存能量规模很小导致开采过程往往很快，操作人员开关阀门的大小和速度对整个实验结果造成了巨大影响。基于此，本发明设计了压力缓冲器来消除实验中由于操作人员开关阀门的大小和快慢对实验结果造成的影响。

如图1所示，该油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置还包括：压力缓冲器(13)和回压控制系统(9)，其中，所述物理模型夹持器(7)的出口还与所述压力缓冲器(13)的一端连接，所述压力缓冲器(13)的另一端与所述回压控制系统(9)的一端连接，所述回压控制系统(9)的另一端与第四阀门(14)连接；

所述压力缓冲器(13)用于：对实验过程中的压力进行缓冲，消除第四阀门(14)的开关大小和开关快慢对实验结果的影响；

所述回压控制系统用于：控制出口压力，模拟目标油藏的生产压差。

其中，所述压力缓冲器(13)由多孔介质材料组成，其尺寸、渗透率等参数的设计需要综合考虑油气藏条件、能量存储模拟器、压力衰减模拟器和物理模型等参数，通过实验方法来设计合适的压力缓冲器，合适的压力缓冲器既可保证一定的开采速度，同时又可有效消除实验中由于操作人员开关阀门的大小和快慢对实验结果造成的影响。

在本发明实施例中，如图1所示，该油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置还包括：两个压力传感器，其中，第一压力传感器(3)连接于所述能量存储模拟器(4)；第二压力传感器(6)连接于所述物理模型夹持器(7)的入口端；

所述第一压力传感器(3)用于：采集所述能量存储模拟器(4)内的压力；

所述第二压力传感器(6)用于：采集所述物理模型夹持器(7)的入口压力。

在本发明实施例中，该油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置还包括：重量传感器(未在图中画出)，连接在第四阀门(14)后；

所述重量传感器用于：获取产油量和产水量。

在本发明实施例中，如图1所示，该油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置还包括：数据采集计算机(8)，与所述第一压力传感器(3)、所述第二压力传感器(6)、所述重量传感器通过电缆连接；

所述数据采集计算机(8)用于：获取所述能量存储模拟器内的压力和所述入口压力；获取产油量和产水量。

在本发明实施例中，该油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置还包括：恒温箱，所述双缸泵、能量存储模拟器、压力衰减模拟器、物理模型夹持器、吞吐剂中间容器和多个阀门位于所述恒温箱内；

所述恒温箱用于：提供实验所需的温度环境。

在本发明实施例中，利用该油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置进行实验的具体过程如下：

实验开始前，根据油气藏具体条件，把整个装置置于恒温箱中并恒定温度，通过高精度双缸泵(1)把能量存储模拟器(4)压力升高至某一原始压力。开展油气藏衰竭开采实验只需将第一阀门(2)、第二阀门(10)、第三阀门(12)关闭，打开第四阀门(14)，能量存储模拟器(4)内存储的能量通过压力衰减模拟器(5)、物理模型夹持器(7)、压力缓冲器(13)、回压控制系统(9)释放，记录开采过程中出口端产油量、产水量以及第一压力传感器(3)和第二压力传感器(6)的压力数据，该装置即可模拟依靠天然能量开采的能量释放过程。开展油气藏吞吐开采实验时，关闭第一阀门(2)和第四阀门(14)，打开第二阀门(10)和第三阀门(12)，通过高精度双缸泵(1)把吞吐剂中间容器(11)中的吞吐剂从物理模型夹持器(7)末端注入，此时能量存储模拟器(4)压力逐渐升高，该过程模拟了能量的储存，吞吐剂注入后关闭第一阀门(2)、第二阀门(10)、第三阀门(12)，焖井一段时间，打开第四阀门(14)，吞吐剂通过物理模型夹持器(7)、压力缓冲器(13)、回压控制系统(9)释放，记录开采过程中出口端产油量、产水量以及第一压力传感器(3)和第二压力传感器(6)的压力数据，即可模拟“吐”的过程中能量的释放过程。

应用效果：

图2为两种不同能量衰减模拟器技术参数下，油气藏衰竭或吞吐开采过程中，能量存储模拟器压力降曲线。通过计算和调整能量衰减模拟器技术参数，可控制压力释放速率在较宽的范围内变化，从而可使其与目标油藏压力释放速率相似。

通过设计压力缓冲器技术参数，可有效消除由开关阀门带来的实验误差，如图3所示。可见，阀门在不同开启程度下，实验过程中压力释放曲线基本重合。

综上所述，本发明提出的油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置具有如下优点：

可根据不同的具体油气藏条件，准确模拟实际油气藏在天然能量和吞吐开采中能量储存和释放过程，通过设计能量存储模拟器和压力衰减模拟器的技术参数，可人为调节实验过程中能量释放速率，可达到与真实油田能量释放速率相一致的效果。另外，通过调整压力缓冲器参数，可有效消除特定实验中由于操作人员开关阀门大小和快慢对实验结果造成的影响。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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，本发明实施例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 (9)

1.一种油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置，其特征在于，包括：双缸泵、能量存储模拟器、压力衰减模拟器、物理模型夹持器、吞吐剂中间容器和多个阀门，其中，所述双缸泵通过第一阀门与所述能量存储模拟器连接，所述能量存储模拟器依次与所述压力衰减模拟器、所述物理模型夹持器的入口连接，所述双缸泵通过第二阀门与所述吞吐剂中间容器的一端连接，所述吞吐剂中间容器的另一端通过第三阀门与所述物理模型夹持器的出口连接；所述物理模型夹持器的出口还与第四阀门连接；

所述双缸泵用于：在开展油气藏衰竭开采实验时，把能量存储模拟器压力升高至预设压力；在开展油气藏吞吐开采实验时，把吞吐剂从物理模型夹持器的末端注入；

所述能量存储模拟器用于：在开展油气藏衰竭开采实验时，释放能量；在开展油气藏吞吐开采实验时，储存和释放能量；

所述压力衰减模拟器用于：控制实验过程中压力的衰减速率；

所述物理模型夹持器用于：装填物理模型并加围压；

所述吞吐剂中间容器用于：存储所述吞吐剂；

在开展油气藏衰竭开采实验时，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，打开第四阀门；在开展油气藏吞吐开采实验时，在储存能量过程中，关闭第一阀门和第四阀门，打开第二阀门和第三阀门，在释放能量过程中，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，打开第四阀门。

2.如权利要求1所述的油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置，其特征在于，还包括：压力缓冲器和回压控制系统；

所述物理模型夹持器的出口还与所述压力缓冲器的一端连接，所述压力缓冲器的另一端与所述回压控制系统的一端连接，所述回压控制系统的另一端与第四阀门连接；

所述压力缓冲器用于：对实验过程中的压力进行缓冲，消除第四阀门的开关大小和开关快慢对实验结果的影响；

所述回压控制系统用于：控制出口压力，模拟目标油藏的生产压差。

3.如权利要求1所述的油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置，其特征在于，还包括：第一压力传感器，连接于所述能量存储模拟器；

所述第一压力传感器用于：采集所述能量存储模拟器内的压力。

4.如权利要求3所述的油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置，其特征在于，还包括：第二压力传感器，连接于所述物理模型夹持器的入口端；

所述第二压力传感器用于：采集所述物理模型夹持器的入口压力。

5.如权利要求4所述的油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置，其特征在于，还包括：重量传感器，与所述物理模型夹持器的出口连接；

所述重量传感器用于：获取产油量和产水量。

6.如权利要求5所述的油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置，其特征在于，还包括：数据采集计算机，与所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述重量传感器连接；

所述数据采集计算机用于：获取所述能量存储模拟器内的压力和所述入口压力；获取产油量和产水量。

7.如权利要求1所述的油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置，其特征在于，还包括：恒温箱，所述双缸泵、能量存储模拟器、压力衰减模拟器、物理模型夹持器、吞吐剂中间容器和多个阀门位于所述恒温箱内；

所述恒温箱用于：提供实验所需的温度环境。

8.如权利要求1所述的油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置，其特征在于，所述压力衰减模拟器由多孔介质材料组成。

9.如权利要求1所述的油气藏衰竭和吞吐开采模拟装置，其特征在于，所述压力缓冲器由多孔介质材料组成。