CN111075441B - 一种边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验装置及方法 - Google Patents
一种边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及油气田开发技术领域,尤其是一种边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验装置及方法。该装置由注采系统、模型系统、监测系统、边水能量模拟系统四部分组成,所述的注采系统、监测系统、边水能量模拟系统分别与模型系统相连。所述的模型系统包括三维模型和恒温箱,三维模型置于恒温箱内;所述的监测系统包括缓冲容器、压力传感器、温度传感器、数据采集箱、计算机和热电偶,缓冲容器分别连接压力传感器和温度传感器,压力传感器和温度传感器采集到的信号依次传输给数据采集箱和计算机,热电偶置于模型系统内;本发明具有结构简单,操作简易,模型的模拟程度高,实验结果准确性和可靠性高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域,尤其是一种边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验装置及方法。
背景技术
随着油田开发历程的不断深入,各类油藏的开采技术水平也在不断提升。世界上蕴藏有巨大的稠油资源,其潜在储量可能是已探明的常规原油储量的6倍。我国稠油资源也相当丰富,约占总原油资源量的25%-30%,已在松辽、渤海湾等15个大中型含油气盆地发现70多个稠油油藏,其中边底水稠油油藏在稠油油藏中占有相当大的比例,储量非常丰富。边水稠油油藏中存在部分油区与边水区的接触,一方面边水为油藏生产提供了能量供应,一方面边水的侵入会造成水淹而降低开发效果。热采过程引起的地层压力下降,会导致边水向油藏侵入,边水能量的释放能够驱动原油流动,有助于产量的提高,但边水过早的侵入会降低产油量,使开发效果变差。边底水稠油油藏中,由于稠油粘度高,流动能力差,而地层水的粘度远低于原油,易造成边水推进速度快,发生明显水淹现象,对稠油油藏热采开发效果的影响巨大。
目前关于边底水稠油油藏的报道较多,但是对于利用边底水能量,结合油层降粘的报道,并为发现相关的研究和矿场试验方面的文献。边底水能量充足,若能实现有效利用,将会大大降低作业成本,提高油藏的开发效果。未来,随着技术的发展,将利用新型的高分子降粘剂逐渐实现微动力条件下的高效降粘,并在此基础上,逐渐实现降粘+调剖的一体化,降粘的同时对油层开展调剖,进一步改善开发效果,实现降粘调剖一体化。对于边底水稠油油藏,在油层降粘基础上,通过合理利用边底水能量,疏、堵结合,可以显著改善因边底水导致的双低单元开发效果,实现降本增效,改善油藏开发效果的目的。
为了能够更加合理高效的开发这类难动用及复杂油藏,物理模拟实验已成为一种非常重要的手段。实验过程中,按照一定的相似比例可以将油藏尺度的实际地质参数和操作参数转换成实验室尺度的模拟参数,对开发过程进行准确模拟。目前,国内外已开展了大量三维物理模拟实验,但鲜有关于边水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验的研究。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,本发明提供一种边水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验装置及方法。本发明具有结构简单,操作简易,模型的模拟程度高,实验结果准确性和可靠性高的特点。
本发明公开了一种边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验装置,该装置由注采系统、模型系统、监测系统、边水能量模拟系统四部分组成,所述的注采系统、监测系统、边水能量模拟系统分别与模型系统相连。
所述的注采系统包括第1恒流注入泵1、第2恒流注入泵2、蒸汽发生器3、泄压装置4、回压阀5、第1二通阀6、第2二通阀7、第3二通阀8、第4二通阀9、第1中间容器11、第2中间容器12、加热带13、计量装置14、六通阀15。所述的第1恒流注入泵1、蒸汽发生器3、第2二通阀7通过管线依次连接并与模型系统相连;所述的第2恒流注入泵2、第4二通阀9、第1中间容器11、六通阀15通过管线依次连接并与模型系统相连;所述的计量装置14、回压阀5、第3二通阀8通过管线依次连接并与模型系统相连。
所述的模型系统包括三维模型16和恒温箱17,三维模型16置于恒温箱17内;所述的监测系统包括缓冲容器18、压力传感器19、温度传感器20、数据采集箱21、计算机22和热电偶23,缓冲容器18分别连接压力传感器19和温度传感器20,压力传感器19和温度传感器20采集到的信号依次传输给数据采集箱21和计算机22,热电偶23置于模型系统内。
所述的三维模型16的内腔长100cm、宽32cm、深度20cm,幅体壁厚5cm;模型的四周安装有胶垫,最大承压为20MPa;模型的底层封填不渗透的陶泥,幅体外侧有用来与所述压力传感器19及所述温度传感器20相连的孔眼。
所述的三维模型16根据现场实际情况可以选择相应的直井或水平井进行实验,根据现场射孔情况确定射孔段长度、孔密及孔径。
所述的第1恒流注入泵1和第2恒流注入泵2的流量范围为0.01ml/min~30.00ml/min。
所述的蒸汽发生器3可以设定出口端蒸汽温度。实验开始前打开所述的第1恒流注入泵1、所述的蒸汽发生器3、所述的第1二通阀6,关闭所述的第2二通阀7及所述的第3二通阀8,待蒸汽连续稳定喷出后,关闭所述的第1二通阀6,打开所述的第2二通阀7,进行注蒸汽。实验结束后,先打开所述的第1二通阀6,关闭所述的蒸汽发生器3和所述的第2二通阀7,待出口端连续稳定出水后,关闭所述的第1恒流注入泵1。
所述的计量装置(14)可以对不同阶段的累积产油量进行统计,通过所述的回压阀(5)可以设定出口端压力,实现定压开采。
一种边水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤A:选取一定目数石英砂颗粒作为充填介质,并利用填砂管模型测定该目数下的水测渗透率,作为模拟储层的参考渗透率,将稠油样品充分脱水,检查各项装置与设备保证其处于正常状态;
步骤B:先向模型系统中填入陶泥至设计厚度用以模拟下伏岩层,再将模拟井安装到指定的接口,向模型中装填按比例混合好的油砂并压实,同时将温度传感器、压力传感器安装到模型油层的指定位置;当油砂填至设计厚度后,向模型中填入陶泥,模拟上覆岩层;
步骤C:模型系统封装好以后,用氮气向模型内加压,并将压力稳定在设计值并保持24h以上,在模拟各个引出端口用表面活性剂检测是否有漏气现象;
步骤D:气密性检验完成后,模型连同承压容器都放置在恒温箱内,设定恒温箱温度为90℃,对模型系统加热,使整个模型内外温度均达到90℃;然后用泵以低流量向模型内注入原油,使油藏压力达到试验设计要求,在此过程中,逐步将恒温箱温度降低至油藏温度,直至模型压力达到原始油藏压力;
步骤E:首先模拟蒸汽吞吐过程,蒸汽发生器及加热带温度设定为250℃,蒸汽干度0.7,按照相似准则计算出的生产制度进行模拟生产,直至采出程度达到实验设计值为止;在模拟生产过程中,通过不断更换量筒并记录更换时间,来获得不同时间下的采出液量以便后续分析;吞吐过程中周期注汽量以15%递增,第5周期之后周期注汽量保持不变;
步骤F:蒸汽吞吐过程模拟完成后,利用边水能量模拟系统注入降粘剂进行冷采实验,实验过程中一线井转为注入井,注入降粘剂;实验过程以二线井含水率达到95%为结束标志;然后关闭一线井,二线井转为注入井,注入降粘剂,实验过程以三线井含水率达到98%为结束标志。
所述的一线井为靠近边水一侧的井,二线井为靠近底水一侧的井,其它的为三线井。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
本发明基于边水稠油油藏热采后冷采实际生产过程,根据相似准则设计三维物理模型,利用实时温度数据、实时压力数据、各阶段原油性质及特征分析蒸汽与降粘剂对开采效果的影响,以及如何合理利用边水能量,通过记录各阶段累积产油量和含水率分析不同开采方式增产效果。本发明具有结构简单,操作简易,模型的模拟程度高,实验结果准确性和可靠性高的特点。
附图说明
图1为本发明实验装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合本发明结构附图和实施例对本发明产品作进一步描述,实施例的描述仅为便于理解和应用本发明,而非对本发明保护的限制。
如图1所示,一种边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验装置,该装置由注采系统、模型系统、监测系统、边水能量模拟系统四部分组成,所述的注采系统、监测系统、边水能量模拟系统分别与模型系统相连。
所述的注采系统包括第1恒流注入泵1、第2恒流注入泵2、蒸汽发生器3、泄压装置4、回压阀5、第1二通阀6、第2二通阀7、第3二通阀8、第4二通阀9、第1中间容器11、第2中间容器12、加热带13、计量装置14、六通阀15。所述的第1恒流注入泵1、蒸汽发生器3、第2二通阀7通过管线依次连接并与模型系统相连;所述的第2恒流注入泵2、第4二通阀9、第1中间容器11、六通阀15通过管线依次连接并与模型系统相连;所述的计量装置14、回压阀5、第3二通阀8通过管线依次连接并与模型系统相连。
所述的模型系统包括三维模型16和恒温箱17,三维模型16置于恒温箱17内;所述的监测系统包括缓冲容器18、压力传感器19、温度传感器20、数据采集箱21、计算机22和热电偶23,缓冲容器18分别连接压力传感器19和温度传感器20,压力传感器19和温度传感器20采集到的信号依次传输给数据采集箱21和计算机22,热电偶23置于模型系统内。
所述的三维模型16的内腔长100cm、宽32cm、深度20cm,幅体壁厚5cm;模型的四周安装有胶垫,最大承压为20MPa;模型的底层封填不渗透的陶泥,幅体外侧有用来与所述压力传感器19及所述温度传感器20相连的孔眼。
所述的三维模型16根据现场实际情况可以选择相应的直井或水平井进行实验,根据现场射孔情况确定射孔段长度、孔密及孔径。
所述的第1恒流注入泵1和第2恒流注入泵2的流量范围为0.01ml/min~30.00ml/min。
所述的蒸汽发生器3可以设定出口端蒸汽温度。实验开始前打开所述的第1恒流注入泵1、所述的蒸汽发生器3、所述的第1二通阀6,关闭所述的第2二通阀7及所述的第3二通阀8,待蒸汽连续稳定喷出后,关闭所述的第1二通阀6,打开所述的第2二通阀7,进行注蒸汽。实验结束后,先打开所述的第1二通阀6,关闭所述的蒸汽发生器3和所述的第2二通阀7,待出口端连续稳定出水后,关闭所述的第1恒流注入泵1。
所述的计量装置(14)可以对不同阶段的累积产油量进行统计,通过所述的回压阀(5)可以设定出口端压力,实现定压开采。
一种边水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤A:选取一定目数石英砂颗粒作为充填介质,并利用填砂管模型测定该目数下的水测渗透率,作为模拟储层的参考渗透率,将稠油样品充分脱水,检查各项装置与设备保证其处于正常状态;
步骤B:先向模型系统中填入陶泥至设计厚度用以模拟下伏岩层,再将模拟井安装到指定的接口,向模型中装填按比例混合好的油砂并压实,同时将温度传感器、压力传感器安装到模型油层的指定位置;当油砂填至设计厚度后,向模型中填入陶泥,模拟上覆岩层;
步骤C:模型系统封装好以后,用氮气向模型内加压,并将压力稳定在设计值并保持24h以上,在模拟各个引出端口用表面活性剂检测是否有漏气现象;
步骤D:气密性检验完成后,模型连同承压容器都放置在恒温箱内,设定恒温箱温度为90℃,对模型系统加热,使整个模型内外温度均达到90℃;然后用泵以低流量向模型内注入原油,使油藏压力达到试验设计要求,在此过程中,逐步将恒温箱温度降低至油藏温度,直至模型压力达到原始油藏压力;
步骤E:首先模拟蒸汽吞吐过程,蒸汽发生器及加热带温度设定为250℃,蒸汽干度0.7,按照相似准则计算出的生产制度进行模拟生产,直至采出程度达到实验设计值为止;在模拟生产过程中,通过不断更换量筒并记录更换时间,来获得不同时间下的采出液量以便后续分析;吞吐过程中周期注汽量以15%递增,第5周期之后周期注汽量保持不变;
步骤F:蒸汽吞吐过程模拟完成后,利用边水能量模拟系统注入降粘剂进行冷采实验,实验过程中一线井转为注入井,注入降粘剂;实验过程以二线井含水率达到95%为结束标志;然后关闭一线井,二线井转为注入井,注入降粘剂,实验过程以三线井含水率达到98%为结束标志。
所述的一线井为靠近边水一侧的井,二线井为靠近底水一侧的井,其它的为三线井。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
Claims (7)
1.一种边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤A:选取一定目数石英砂颗粒作为充填介质,并利用填砂管模型测定该目数下的水测渗透率,作为模拟储层的参考渗透率,将稠油样品充分脱水,检查各项装置与设备保证其处于正常状态;
步骤B:先向模型系统中填入陶泥至设计厚度用以模拟下伏岩层,再将模拟井安装到指定的接口,向模型中装填按比例混合好的油砂并压实,同时将温度传感器、压力传感器安装到模型油层的指定位置;当油砂填至设计厚度后,向模型中填入陶泥,模拟上覆岩层;
步骤C:模型系统封装好以后,用氮气向模型内加压,并将压力稳定在设计值并保持24h以上,在模型各个引出端口用表面活性剂检测是否有漏气现象;
步骤D:气密性检验完成后,模型连同承压容器都放置在恒温箱内,设定恒温箱温度为90℃,对模型系统加热,使整个模型内外温度均达到90℃;然后用泵以低流量向模型内注入原油,使油藏压力达到试验设计要求,在此过程中,逐步将恒温箱温度降低至油藏温度,直至模型压力达到原始油藏压力;
步骤E:首先模拟蒸汽吞吐过程,蒸汽发生器及加热带温度设定为250℃,蒸汽干度0.7,按照相似准则计算出的生产制度进行模拟生产,直至采出程度达到实验设计值为止;在模拟生产过程中,通过不断更换量筒并记录更换时间,来获得不同时间下的采出液量以便后续分析;吞吐过程中周期注汽量以15%递增,第5周期之后周期注汽量保持不变;
步骤F:蒸汽吞吐过程模拟完成后,利用边水能量模拟系统注入降粘剂进行冷采实验,实验过程中一线井转为注入井,注入降粘剂;实验过程以二线井含水率达到95%为结束标志;然后关闭一线井,二线井转为注入井,注入降粘剂,实验过程以三线井含水率达到98%为结束标志。
2.根据权利要求1所述的边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验方法,其特征在于,所述的一线井为靠近边水一侧的井,二线井为靠近底水一侧的井,其它的为三线井。
3.根据权利要求1所述的边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验方法,其特征在于,所述实验方法所用装置由注采系统、模型系统、监测系统、边水能量模拟系统四部分组成,所述的注采系统、监测系统、边水能量模拟系统分别与模型系统相连。
4.根据权利要求3所述的边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验方法,其特征在于,所述的注采系统包括第1恒流注入泵、第2恒流注入泵、蒸汽发生器、泄压装置、回压阀、第1二通阀、第2二通阀、第3二通阀、第4二通阀、第1中间容器、第2中间容器、加热带、计量装置、六通阀;所述的第1恒流注入泵、蒸汽发生器、第2二通阀通过管线依次连接并与模型系统相连;所述的第2恒流注入泵、第4二通阀、第1中间容器、六通阀通过管线依次连接并与模型系统相连;所述的计量装置、回压阀、第3二通阀通过管线依次连接并与模型系统相连。
5.根据权利要求3所述的边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验方法,其特征在于,所述的模型系统包括三维模型和恒温箱,三维模型置于恒温箱内;所述的监测系统包括缓冲容器、压力传感器、温度传感器、数据采集箱、计算机和热电偶,缓冲容器分别连接压力传感器和温度传感器,压力传感器和温度传感器采集到的信号依次传输给数据采集箱和计算机,热电偶置于模型系统内。
6.根据权利要求5所述的边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验方法,其特征在于,所述的三维模型的内腔长100cm、宽32cm、深度20cm,幅体壁厚5cm;模型的四周安装有胶垫,最大承压为20MPa;模型的底层封填不渗透的陶泥,幅体外侧有用来与所述压力传感器及所述温度传感器相连的孔眼。
7.根据权利要求4所述的边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验方法,其特征在于,所述的第1恒流注入泵和第2恒流注入泵的流量范围为0.01ml/min~30.00ml/min。
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