CN111197474B - 模拟稠油热采流场变化实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种模拟稠油热采流场变化实验装置，包括注入系统、模型系统、流场测控系统和产出系统，该模型系统进行稠油热采流场变化的模拟，该注入系统连接于该模型系统，向该模型系统中注入高粘油、水、化学剂、气体和水蒸汽，该流场测控系统连接于该模型系统，该注入系统和该产出系统，对该模型系统，该注入系统和该产出系统工作时的参数进行数据采集，传输数据控制信号给该模型系统，该注入系统和该产出系统，并对采集的参数进行数据处理，该产出系统连接于该模型系统，对该模型系统产出的油气水收集后进行分离和计量。该模拟稠油热采流场变化实验装置可开展评价多因素条件下饱和度场的变化规律，在不同热采方式下原油分布的动态变化等研究。
Description
技术领域
本发明涉及石油热采工艺室内实验装置技术领域，特别是涉及到一种模拟稠油热采流场变化实验装置。
背景技术
目前使用的热采工艺室内物理模拟实验装置主要分：一维和三维装置，一维和三维实验装置主要是模拟不同渗透率、含油饱和度、原油粘度、油层非均质性等参数条件下油藏温度场、压力场的变化规律，以及不同注采工艺方式下油藏温度场、压力场的变化规律，无法评价多因素条件下饱和度场的变化规律，无法描述热采过程中多流场变化对驱替效果的影响，以及无法深入探索稠油在不同热采方式下原油分布的动态变化和开发方式的驱油机理，影响了现场新技术的应用前景。为此我们发明了一种新的模拟稠油热采流场变化实验装置，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可模拟蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽化学驱、多元热流体驱、化学复合驱等不同热采开发方式下温度场、压力场、饱和度场变化规律对稠油在油藏中的动态分布及驱替效果影响的模拟稠油热采流场变化实验装置。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：模拟稠油热采流场变化实验装置，该模拟稠油热采流场变化实验装置包括注入系统、模型系统、流场测控系统和产出系统，该模型系统进行稠油热采流场变化的模拟，该注入系统连接于该模型系统，向该模型系统中注入高粘油、水、化学剂、气体和水蒸汽，该流场测控系统连接于该模型系统，该注入系统和该产出系统，对该模型系统，该注入系统和该产出系统工作时的参数进行数据采集，传输数据控制信号给该模型系统，该注入系统和该产出系统，并对从该模型系统，该注入系统和该产出系统采集的参数进行数据处理，该产出系统连接于该模型系统，对该模型系统产出的油气水收集后进行分离和计量。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
该注入系统包括高粘油注入模块、化学注入模块、气体注入模块、油气水混溶器和蒸汽注入模块，该高粘油注入模块连接于该模型系统，向该模型系统中注入油和水，该化学注入模块连接于该模型系统，向该模型系统中注入化学剂，该气体注入模块连接于该模型系统，向该模型系统中注入不同类型的气体，该蒸汽注入模块连接于该模型系统，向该模型系统中注入蒸汽，该油气水混合容器连接于该高粘油注入模块和该气体注入模块，将该高粘油注入模块注入的油和水，该气体注入模块注入的气体在某一设定的油藏温度、油藏压力下进行混合。
该高粘油注入模块包括注入泵、高粘油加热罐、水加热罐和加热管线，该高粘油加热罐加热罐内的油，其一端连接于该注入泵，另一端通过该加热管线连接于该油气水混合容器，采用该注入泵驱替水，将水从该高粘油加热罐内部活塞下端打入，从而将该高粘油加热罐内部活塞上端的油顶出，进入该油气水混溶器，该水加热罐加热罐内的地层水，其一端连接于该注入泵，另一端通过该加热管线连接于该油气水混合容器，采用该注入泵驱替水，将水从该水加热罐内部活塞下端打入，从而将该水加热罐内部活塞上端的地层水顶出，进入该油气水混溶器。
该化学注入模块包括第一药剂罐和第二药剂罐，该第一药剂罐的一端连接于该注入泵，另一端连接于该模型系统，该第二药剂罐的一端连接于该注入泵，另一端连接于该模型系统，采用该注入泵驱替水，将水分别从该第一药剂罐、该第二药剂罐活塞下端打入，从而将该第一药剂罐、该第二药剂罐内部活塞上端的化学剂顶出，进入该模型系统。
该气体注入模块包括气源、缓冲罐和流量计，该缓冲罐的一端连接该气源，另一端连接该流量计的一端，该流量计的另一端连接该油气水混溶器，该气源提供的不同类型的气体，通过该缓冲罐和该流量计进入该油气水混溶器。
该蒸汽注入模块包括水泵、高干度蒸汽发生器、蒸汽干度调控器，该高干度蒸汽发生器的一端连接于该水泵，另一端连接于该蒸汽干度调控器的一端，该蒸汽干度调控器的另一端连接该模型系统，采用该水泵驱替水进入该高干度蒸汽发生器，产生的蒸汽进入该蒸汽干度调控器，由该蒸汽干度调控器调节蒸汽不同干度，进入该模型系统。
该流场测控系统连接于该注入系统，接收该注入系统传输的注入该模型系统的高粘油、化学剂、水的流量和压力、气体流量和压力、油气水混溶器的温度和压力、蒸汽量的数据，并传输控制信号给该注入系统，控制注入该模型系统的高粘油量、化学剂量、水量、气体量、蒸汽量的大小，并调节蒸汽干度。
该模型系统包括模型本体、保温罐、支架和连接于该模型本体的转动机构，该模型本体放置在该保温罐内的该支架上，通过该转动机构，该模型本体绕该支架沿轴向和径向两个不同方向旋转任意角度模拟真实油藏的不同倾角，该模型本体为长900cm，宽600cm，高300cm的长方体。
该模型系统还包括压力传感器，所述压力传感器位于该模型本体的进出口位置，在该模型本体的底板上任意布置1-30个饱和油电极，用于监测模型内饱和度场的变化，一侧侧板布置1-15个压力测点，用于监测模型内压力场变化，另一侧侧板可布置1-15个温度测点，用于监测模型内温度场变化，所测得的压力、温度和饱和度数据均传输给该流场测控系统。
该流场测控系统连接于该模型系统，接收该模型系统传输的饱和油电极值、该模型本体的温度和压力、该模型本体的出入口压力和温度的大小。
该产出系统包括油气水分离模块和油水稳压控制模块，该油气水分离模块包括油气水分离器、回压控制器和气体流量计，该油气水分离器的一端连接于该模型系统，另一端连接于该回压控制器的一端，该回压控制器的另一端连接于气体流量器，该油气水分离器将从该模型系统中产出的油水和气体进行分离，该回压控制器控制分离气体的压力，分离出的气体经过该回压控制器，进入该气体流量器进行气体计量，该油水稳压控制模块包括油水稳压控制系统、油水分离器、油收集控制器和水收集控制器，该油水稳压控制系统的一端连接于该油气水分离模块，另一端连接于该油水分离器，该油水分离器的另一端分别连接该油收集控制器和水收集控制器，该油水稳压控制系统控制管线中分离出的油水的压力，分离出的油水经过该油水稳压控制系统后，进入该油水分离模块进行油和水的分离，分离出的油进入该油收集控制器，分离出的水进入该水收集控制器。
该流场测控系统连接于该产出系统，接收该产出系统传输的油气水分离器温度和压力、产出气压力和流量、该油水稳压控制模块压力的大小，并传输控制信号给该产出系统，控制模型产出的油气水分离程度、产出气大小、油水压力的大小、油水分离大小。
该流场测控系统对温度、压力、注入参数、采出混合液参数这些采集到的数据进行处理，并对该模型系统内饱和油场、温度场、压力场进行仿真模拟。
本发明中的模拟稠油热采流场变化实验装置，具有模拟不同含油饱和度、不同渗透率等多参数功能，能够有效地解决现有装置技术中存在的问题。采用稠油热采流场变化实验装置，可以开展评价多因素条件下饱和度场的变化规律，在不同热采方式下原油分布的动态变化等研究。本发明与现有技术相比较具有如下优点：
1、能模拟不同渗透率、含油饱和度、原油粘度、油层非均质性等参数条件下油藏饱和度场、温度场、压力场的变化规律。
2、能模拟蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽化学驱、多元热流体驱、化学复合驱等不同热采开发方式下温度场、压力场、饱和度场变化规律对稠油在油藏中的动态分布及驱替效果影响。
3、温度、压力、饱和度测点分布广，能够真实模拟热采过程中实际油藏三场变化。
附图说明
图1为本发明的稠油热采流场变化实验装置的一具体实施例的模块图；
图2为本发明的稠油热采流场变化实验装置的一具体实施例的结构图；
图3为本发明的稠油热采流场变化实验装置的一具体实施例的俯视图；
图4为本发明的稠油热采流场变化实验装置的一具体实施例的主视图。
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为本发明的稠油热采流场变化实验装置的模块图，模拟稠油热采流场变化实验装置包括注入系统2、模型系统1、流场测控系统3和产出系统4四部分。
注入系统2连接于模型系统1，向模型系统1中注入高粘油、化学剂、气体和蒸汽。
流场测控系统3连接于模型系统1，注入系统2和产出系统4，对该模型系统1，注入系统2和产出系统4工作时的参数进行数据采集，并传输数据控制信号给该模型系统1，注入系统2和产出系统4，同时对从模型系统1，注入系统2和产出系统4采集的参数进行数据处理。所述数据采集包括注水泵流量和压力、气体流量和压力、油气水混溶器的温度和压力、蒸汽干度、饱和油电极值、模型主体温度和压力、模型出入口压力和温度、油气水分离器温度和压力、产出气压力和流量、油水稳压控制系统压力。所述数据控制包括注水泵流量、注油量、气体量、蒸汽量、干度、饱和油电极、油气水分离、产出气、油水稳压、油水分离等。所述数据处理包括数据处理卡、处理软件等，主要对饱和油场、温度场、压力场、注入参数、采出液参数等进行实时处理。
产出系统4连接于模型系统1，对该模型系统1产出的油气水收集后进行分离和计量。
模型系统1中进行模拟稠油热采流场变化的实验。
如图2所示，所述注入系统2主要由高粘油注入模块、化学注入模块、气体注入模块、蒸汽注入模块四部分组成；所述高粘油注入模块主要由注入泵10、高粘油加热罐11、水加热罐12、加热管线等组成。采用注入泵10驱替水，将水从高粘油加热罐11内部活塞下端打入，从而将高粘油加热罐11内部活塞上端的油顶出，将水从水加热罐12内部活塞下端打入，将水加热罐12内部活塞上端的地层水顶出，进入油气水混溶器15。所述化学注入模块主要由注入泵10、第一药剂罐13、第二药剂罐14等组成。采用注入泵10驱替水，将水从第一药剂罐13、第二药剂罐14活塞下端打入，从而将第一药剂罐13、第二药剂罐14内部活塞上端的化学剂顶出，进入模型本体5。所述气体注入模块主要由气源16、缓冲罐17、流量计18等组成。采用气源16提供不同类型的气体，通过缓冲罐17和流量计18进入油气水混溶器15。油气水混溶器15的作用是把从气体注入模块来的气体和注入的水在某一设定的油藏温度、油藏压力下溶解到从注入模块来的油，其目的是真实模拟油藏条件下的油、气、水原始状态。所述蒸汽注入模块主要由水泵19、高干度蒸汽发生器20、蒸汽干度调控器21等组成。采用水泵19驱替水进入高干度蒸汽发生器20，产生的蒸汽进入蒸汽干度调控器21，由蒸汽干度调控器调节蒸汽不同干度，进入模型本体5。
所述产出系统4主要由油气水分离模块和油水稳压控制模块组成，所述油气水分离模块主要由油气水分离器22、回压控制器23、气体流量计24等组成，主要用于油气水三相分离，实现分离出的气体计量，回压控制器23控制分离气体的压力，避免管线中气体压力波动大。所述油水稳压控制模块主要由油水稳压控制系统25、油水分离器26、油收集控制器27、水收集控制器28组成，对产出的油水自动收集后进行分离和计量。
如图3和4所示，所述模型系统1主要由模型本体5、保温罐9、支架、转动机构等组成，所述模型本体5是一个长900cm，宽600cm，高300cm的长方体，可绕支架沿轴向和径向两个不同方向旋转任意角度，模拟真实油藏的不同倾角。底板上可任意布置1-30个饱和油电极7，用于监测模型内饱和度场的变化，一侧侧板可布置1-15个压力测点8，用于监测模型内压力场变化，另一侧侧板可布置1-15个温度测点6，用于监测模型内温度场变化。
试验时，高粘油、水和化学剂采用注入泵10驱替，将水从加热罐(11、12、13、14)下端打入，从而将加热罐(11、12、13、14)内部活塞上端的流体顶出，进入油气水混溶器15。气体通过缓冲罐17和流量计18进入油气水混溶器15。油气水三相在油气水混溶器15内在设定的温度和压力下进行混合，形成油藏条件下含气水的油，进入模型本体。蒸汽采用水泵10驱替水进入高干度蒸汽发生器20，产生的蒸汽进入蒸汽干度调控器21，由蒸汽干度调控器调节蒸汽不同干度，进入模型本体5。
模型本体5放置在保温罐9内支架上，可绕支架沿轴向和径向两个不同方向旋转任意角度模拟真实油藏的不同倾角。底板上可任意布置1-30个饱和油电极7，用于监测模型内饱和度场的变化，一侧侧板可布置1-15个压力测点8，用于监测模型内压力场变化，另一侧侧板可布置1-15个温度测点6，用于监测模型内温度场变化。在模型本体5的进出口位置设有压力传感器，所有温度、压力等数据传输到流场测控系统3进行处理。试验产出物通过油气水分离模块和油水稳压控制模块实现调节控制。
Claims (4)
1.模拟稠油热采流场变化实验装置，其特征在于，该模拟稠油热采流场变化实验装置包括注入系统、模型系统、流场测控系统和产出系统，该模型系统进行稠油热采流场变化的模拟，该注入系统连接于该模型系统，向该模型系统中注入高粘油、水、化学剂、气体和水蒸汽，该流场测控系统连接于该模型系统，该注入系统和该产出系统，对该模型系统，该注入系统和该产出系统工作时的参数进行数据采集，传输数据控制信号给该模型系统，该注入系统和该产出系统，并对从该模型系统，该注入系统和该产出系统采集的参数进行数据处理，该产出系统连接于该模型系统，对该模型系统产出的油气水收集后进行分离和计量；
该注入系统包括高粘油注入模块、化学注入模块、气体注入模块、油气水混溶器和蒸汽注入模块，该高粘油注入模块连接于该模型系统，向该模型系统中注入油和水，该化学注入模块连接于该模型系统，向该模型系统中注入化学剂，该气体注入模块连接于该模型系统，向该模型系统中注入不同类型的气体，该蒸汽注入模块连接于该模型系统，向该模型系统中注入蒸汽，该油气水混合容器连接于该高粘油注入模块和该气体注入模块，将该高粘油注入模块注入的油和水，该气体注入模块注入的气体在某一设定的油藏温度、油藏压力下进行混合；
该高粘油注入模块包括注入泵、高粘油加热罐、水加热罐和加热管线，该高粘油加热罐加热罐内的油，其一端连接于该注入泵，另一端通过该加热管线连接于该油气水混合容器，采用该注入泵驱替水，将水从该高粘油加热罐内部活塞下端打入，从而将该高粘油加热罐内部活塞上端的油顶出，进入该油气水混溶器，该水加热罐加热罐内的地层水，其一端连接于该注入泵，另一端通过该加热管线连接于该油气水混合容器，采用该注入泵驱替水，将水从该水加热罐内部活塞下端打入，从而将该水加热罐内部活塞上端的地层水顶出，进入该油气水混溶器；
该化学注入模块包括第一药剂罐和第二药剂罐，该第一药剂罐的一端连接于该注入泵，另一端连接于该模型系统，该第二药剂罐的一端连接于该注入泵，另一端连接于该模型系统，采用该注入泵驱替水，将水分别从该第一药剂罐、该第二药剂罐活塞下端打入，从而将该第一药剂罐、该第二药剂罐内部活塞上端的化学剂顶出，进入该模型系统；
该气体注入模块包括气源、缓冲罐和流量计，该缓冲罐的一端连接该气源，另一端连接该流量计的一端，该流量计的另一端连接该油气水混溶器，该气源提供的不同类型的气体，通过该缓冲罐和该流量计进入该油气水混溶器；
该流场测控系统连接于该注入系统，接收该注入系统传输的注入该模型系统的高粘油、化学剂、水的流量和压力、气体流量和压力、油气水混溶器的温度和压力、蒸汽量的数据，并传输控制信号给该注入系统，控制注入该模型系统的高粘油量、化学剂量、水量、气体量、蒸汽量的大小，并调节蒸汽干度；
该模型系统包括模型本体、保温罐、支架和连接于该模型本体的转动机构，该模型本体放置在该保温罐内的该支架上，通过该转动机构，该模型本体绕该支架沿轴向和径向两个不同方向旋转任意角度模拟真实油藏的不同倾角，该模型本体为长900cm，宽600cm，高300cm的长方体；
该模型系统还包括压力传感器，所述压力传感器位于该模型本体的进出口位置，在该模型本体的底板上任意布置1-30个饱和油电极，用于监测模型内饱和度场的变化，一侧侧板布置1-15个压力测点，用于监测模型内压力场变化，另一侧侧板可布置1-15个温度测点，用于监测模型内温度场变化，所测得的压力、温度和饱和度数据均传输给该流场测控系统；
该流场测控系统连接于该模型系统，接收该模型系统传输的饱和油电极值、该模型本体的温度和压力、模型本体的出入口压力和温度的大小，对温度、压力、注入参数、采出混合液参数这些采集到的数据进行处理，并对该模型系统内饱和油场、温度场、压力场进行仿真模拟。
2.根据权利要求1所述的模拟稠油热采流场变化实验装置，其特征在于，该蒸汽注入模块包括水泵、高干度蒸汽发生器、蒸汽干度调控器，该高干度蒸汽发生器的一端连接于该水泵，另一端连接于该蒸汽干度调控器的一端，该蒸汽干度调控器的另一端连接该模型系统，采用该水泵驱替水进入该高干度蒸汽发生器，产生的蒸汽进入该蒸汽干度调控器，由该蒸汽干度调控器调节蒸汽不同干度，进入该模型系统。
3.根据权利要求1所述的模拟稠油热采流场变化实验装置，其特征在于，该产出系统包括油气水分离模块和油水稳压控制模块，该油气水分离模块包括油气水分离器、回压控制器和气体流量计，该油气水分离器的一端连接于该模型系统，另一端连接于该回压控制器的一端，该回压控制器的另一端连接于气体流量器，该油气水分离器将从该模型系统中产出的油水和气体进行分离，该回压控制器控制分离气体的压力，分离出的气体经过该回压控制器，进入该气体流量器进行气体计量，该油水稳压控制模块包括油水稳压控制系统、油水分离器、油收集控制器和水收集控制器，该油水稳压控制系统的一端连接于该油气水分离模块，另一端连接于该油水分离器，该油水分离器的另一端分别连接该油收集控制器和水收集控制器，该油水稳压控制系统控制管线中分离出的油水的压力，分离出的油水经过该油水稳压控制系统后，进入该油水分离模块进行油和水的分离，分离出的油进入该油收集控制器，分离出的水进入该水收集控制器。
4.根据权利要求3所述的模拟稠油热采流场变化实验装置，其特征在于，该流场测控系统连接于该产出系统，接收该产出系统传输的油气水分离器温度和压力、产出气压力和流量、该油水稳压控制模块压力的大小，并传输控制信号给该产出系统，控制模型产出的油气水分离程度、产出气大小、油水压力的大小、油水分离大小。
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