CN110219625A - 基于3d打印三维缝洞型油藏模型的水驱油实验系统 - Google Patents

基于3d打印三维缝洞型油藏模型的水驱油实验系统 Download PDF

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李爱芬
高松阳
谢昊君
王超琦
郭万江
付帅师
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    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/20—Displacing by water
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells

Abstract

本发明涉及一种基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型水驱油实验系统，包括：三维缝洞型油藏物理模型、探针、柱塞泵、活塞式中间容器、LCR数字电桥、油水分离器、压力表、六通阀；其中：柱塞泵的出口与活塞式中间容器入口连接，活塞式中间容器的出口通过六通阀和三维缝洞型油藏物理模型的注入井连接，六通阀与压力表相连，三维缝洞型油藏模型的采出井与油水分离器连接；LCR数字电桥通过探针与三维缝洞型油藏物理模型相接用于测量模型内水驱油过程中油水电阻值。本发明利用3D打印技术可以根据真实缝洞模型制作出来实验用物理模型，利用探针测量模型内油水电阻值从而来判断油水界面，精确度较高，为研究缝洞型油藏水驱油机理提供实验基础。

Description

基于3D打印三维缝洞型油藏模型的水驱油实验系统
技术领域
本发明属于石油开采的实验设备领域，具体地，涉及一种基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型水驱油实验系统。
背景技术
随着全球缝洞型碳酸盐岩油藏的大规模开发，必须从理论上深入研究该类油藏的开采机理，以便指导此类油藏的科学合理开发，提高该类油藏的采收率。而物理模拟试验正是研究缝洞型油藏水驱油机理最直观的方法。缝洞型碳酸盐岩油藏是油气资源的重要细成部分，此类油藏在高效开发方面还没有形成相应高效的理论和方法。随着全球缝洞型碳酸盐岩油藏的大规模开发，必须从理论上深入研究该类油藏的开采机理，以便指导此类油藏的科学合理开发，提高该类油藏的采收率。而物理模拟试验正是研究缝洞型油藏水驱油机理最直观的方法。油藏内岩石基质内由于复杂地质作用形成许多的缝和洞。基质的特征是孔隙度和渗透率都极低，既不是油气的储存空间也不是流动空间，而缝和洞在基质内无规律分布。
前人曾利用有机玻璃板粘结成不同的形状来制作缝洞型油藏物理模型，用有机玻璃组成空腔来模仿洞，用两片有机玻璃板相互接近来模拟缝。这种制作方法的洞一般都是规则的方形，单个缝的开度没法改变，缝的形状只能是一条直线；有机玻璃板表面非常光滑，与油藏真实情况不相符；能模拟的复杂程度也非常有限。因此，一种操作便捷、能制作复杂模型的基于3D打印技术制作缝洞型油藏物理模型的方法的研发是非常有必要的。
基于3D打印技术制作缝洞型油藏物理模型的方法，目前国内外未有类似设备的报道。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供一种基于3D打印三维缝洞型油藏模型的水驱油实验系统，首先用3D打印机打印三维模型，然后制作三维缝洞型油藏物理模型，最后通过所需实验设备依次相连形成水驱油实验系统；基本原理是利用激光快速自动成型机(3-D打印设备)将覆膜树脂砂加工成所需模型的形状，此时在模型表面渗入环氧树脂胶以降低岩心的渗透率和孔隙度。在模型四周粘上有机玻璃板，在所需井位位置钻孔，粘上塑料管线作为油藏的注入井和采出井，最后在模型的缝洞位置处依次钻孔安装探针；柱塞泵通过管线依次与活塞式中间容器、压力表、油藏模型、油水分离器连通，试验过程中使用数字电桥测量模型内油水电阻来判断油藏模型内水驱油过程，从而形成基于3D打印三维缝洞型油藏模型的水驱油实验系统。
为实现上述目的，本发明采用下述方案：
基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型的水驱油实验系统，包括：三维缝洞型油藏物理模型、探针、柱塞泵、活塞式中间容器、LCR数字电桥、油水分离器、压力表、六通阀；其中：柱塞泵的出口与活塞式中间容器入口连接，活塞式中间容器的出口通过六通阀和三维缝洞型油藏物理模型的注入井连接，六通阀与压力表相连，三维缝洞型油藏模型的采出井与油水分离器连接；LCR数字电桥通过探针与三维缝洞型油藏物理模型相接用于测量模型内水驱油过程中油水电阻值。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、利用3D打印技术来制作缝洞型油藏物理模型，可以根据真实缝洞模型制作出来实验用物理模型。
2、利用探针测量模型内油水电阻值从而来判断油水界面，精确度较高。
3、通过分析水驱油过程和剩余油分布情况，为研究缝洞型油藏水驱油机理提供实验基础。
附图说明
图1为基于3D打印三维缝洞型油藏模型的水驱油实验系统结构示意图；
图2为三维缝洞型油藏模型示意图。
图中：1、三维缝洞型油藏物理模型；2、探针；3、柱塞泵；4、活塞式中间容器；5、LCR数字电桥；6、油水分离器；7、压力表；8、六通阀；9、注入井，10、采出井；11、玻璃板。
具体实施方式
如图1所示，基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型的水驱油实验系统，包括：三维缝洞型油藏物理模型1、探针2、柱塞泵3、活塞式中间容器4、LCR数字电桥5、油水分离器6、压力表7、六通阀8；其中：柱塞泵3的出口与活塞式中间容器4入口连接，活塞式中间容器4的出口通过六通阀8和三维缝洞型油藏物理模型1的注入井9连接，六通阀8与压力表7相连，三维缝洞型油藏模型1的采出井10与油水分离器6连接；LCR数字电桥5通过探针2与三维缝洞型油藏物理模型1相接用于测量模型内水驱油过程中油水电阻值。
三维缝洞型油藏物理模型1是由3D打印机打印，模型的注入井9与六通阀8相连，模型的采出井10与油水分离器6相连，模型的注入井9与采出井10的位置根据模型内缝洞的分布设置。
探针2、LCR数字电桥5用于测量模型内水驱油过程中油水电阻值，探针2的位置根据模型1内缝洞的分布设置。
柱塞泵3、活塞式中间容器4用于向模型1内注水，模拟向缝洞型油藏注水井内注水的过程，柱塞泵3的出口通过管线与活塞式中间容器4入口连接。
压力表7用于监测模型1注入井9处压力，通过管线与活塞式中间容器4和模型1注入井9连接。
油水分离器6用于计量流出的油量，通过管线与模型1的采出井10连接。
六通阀8用于活塞式中间容器4、压力表7、模型1之间的连接。
三维缝洞型油藏物理模型1由激光快速自动成型机将覆膜树脂砂加工成所需的形状然后经过一系列的处理形成，其具体制作方法如下：1、激光快速自动成型机将覆膜树脂砂加工成所需的形状；2、通过便携式气罐和点火焊枪对模型进行过火，以硬化表面使打印出来的油藏模型表面变硬，以防之后在操作过程中破坏模型；3、将模型置于190℃的恒温箱内固化5个小时以上，以使模型硬化到十分坚固的地步以便进行试验。恒温箱还用于环氧树脂胶的烘干；4、向模型内渗入环氧树脂胶来降低缝洞型油藏模型基质的孔隙度和渗透率，来使模型基质更接近真实缝洞型油藏的基质性质；5、在模型四周夹上有机玻璃板，利用环氧树脂胶粘牢形成密闭的储油空间；6、油藏模型上所需的位置通过电钻钻取井位，插入塑料管线并用胶把管线固定；7、在模型的缝洞位置处从上往下依次钻取孔位安装探针并用胶把探针固定；8、随后模型放入恒温箱内50℃下烘烤4个小时使胶固化后，模型制作完成。
利用上述基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型的水驱油实验系统进行检测具体实验方法，步骤如下：
S1、用真空泵将模型抽真空并向模型内注满染成红色的煤油；
S2、按照附图中结构将柱塞泵、压力表、缝洞物理模型和油水分离器连接起来；
S3、开泵，以恒定流速向模型内注水；
S4、每隔一定时间，记录油水分离器内产油情况并利用LCR数字电桥测量模型内油水电阻值。
S5、总结实验规律，提出改善水驱措施，提高采收率。

Claims (9)

1.一种基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型的水驱油实验系统，包括：三维缝洞型油藏物理模型、探针、柱塞泵、活塞式中间容器、LCR数字电桥、油水分离器、压力表、六通阀；其特征在于：柱塞泵的出口与活塞式中间容器入口连接，活塞式中间容器的出口通过六通阀和三维缝洞型油藏物理模型的注入井连接，六通阀与压力表相连，三维缝洞型油藏模型的采出井与油水分离器连接；LCR数字电桥通过探针与三维缝洞型油藏物理模型相接用于测量模型内水驱油过程中油水电阻值。
2.根据权利要求1所述的基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型的水驱油实验系统，其特征在于：三维缝洞型油藏物理模型由3D打印机打印，模型的注入井与六通阀相连，模型的采出井与油水分离器相连，模型的注入井与采出井的位置根据模型内缝洞的分布设置。
3.根据权利要求1或2所述的基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型的水驱油实验系统，其特征在于：探针、LCR数字电桥用于测量模型内水驱油过程中油水电阻值，探针的位置根据模型内缝洞的分布设置。
4.根据权利要求1或2所述的基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型的水驱油实验系统，其特征在于：柱塞泵、活塞式中间容器用于向模型内注水，模拟向缝洞型油藏注水井内注水的过程，柱塞泵的出口通过管线与活塞式中间容器入口连接。
5.根据权利要求1或2所述的基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型的水驱油实验系统，其特征在于：压力表用于监测模型注入井处压力，通过管线与活塞式中间容器和模型注入井连接。
6.根据权利要求1或2所述的基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型的水驱油实验系统，其特征在于：油水分离器用于计量流出的油量，通过管线与模型的采出井连接。
7.根据权利要求1或2所述的基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型的水驱油实验系统，其特征在于：六通阀用于活塞式中间容器、压力表、模型之间的连接。
8.根据权利要求1或2所述的基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型的水驱油实验系统，其特征在于：三维缝洞型油藏物理模型由激光快速自动成型机将覆膜树脂砂加工成所需的形状然后经过一系列的处理形成，其具体制作方法如下：(1)、激光快速自动成型机将覆膜树脂砂加工成所需的形状；(2)、通过便携式气罐和点火焊枪对模型进行过火，以硬化表面使打印出来的油藏模型表面变硬，以防之后在操作过程中破坏模型；(3)、将模型置于190℃的恒温箱内固化5个小时以上，以使模型硬化到十分坚固的地步以便进行试验；恒温箱还用于环氧树脂胶的烘干；(4)、向模型内渗入环氧树脂胶来降低缝洞型油藏模型基质得孔隙度和渗透率，来使模型基质更接近真实缝洞型油藏的基质性质；(5)、在模型四周夹上有机玻璃板，利用环氧树脂胶粘牢形成密闭的储油空间；(6)、油藏模型上所需的位置通过电钻钻取井位，插入塑料管线并用胶把管线固定；(7)、在模型的缝洞位置处从上往下依次钻取孔位安装探针并用胶把探针固定；(8)、随后模型放入恒温箱内50℃下烘烤4个小时使胶固化后，模型制作完成。
9.一种基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型的水驱油实验方法，采用权利要求1-8之一所述的基于3D打印三维缝洞型油藏物理模型的水驱油实验系统，其特征在于，步骤如下：
S1、用真空泵将模型抽真空并向模型内注满染成红色的煤油；
S2、按照附图中结构将柱塞泵、压力表、缝洞物理模型和油水分离器连接起来；
S3、开泵，以恒定流速向模型内注水；
S4、每隔一定时间，记录油水分离器内产油情况并利用LCR数字电桥测量模型内油水电阻值；
S5、总结实验规律，提出改善水驱措施，提高采收率。
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