CN111594112B - 一种天然水驱和人工注水驱油模拟装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然水驱和人工注水驱油模拟装置及方法。该装置包括：密封壳体、压力传感器、胶套、计量设备和电阻测量仪。其中，胶套设置在密封壳体内，且两者之间设置有用于容纳液压油的空间，胶套内密封夹持有岩板。胶套上设置有多个第一连接件和多个第二连接件，第一连接件用于使压力传感器与胶套的内部连通，第二连接件的一端与岩板相抵，另一端与电阻测量仪电性连接；胶套上设置有进液口和排液口，进液口通过管线与密封壳体外部的注液设备连接，排液口通过管线与密封壳体外的计量设备连接。本发明在模拟天然水驱和人工注水驱油作业的同时，可以分析出天然水驱和人工注水协同开发规律及其开发效果。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，尤其涉及一种天然水驱和人工注水驱油模拟装置及方法。
背景技术
在油田开发中，为了提高采收率，并保持地层压力，一般采用注水驱油的方法进行采油作业。而在含有边水的非均质油藏中，受天然能量的影响，不同地区的地层构造特征、原油品质差异很大，进而导致注水驱油的过程及效果也差异很大。因此，在进行注水驱油的过程考虑天然能量方面的影响是十分重要的(如地层中的饱和度场分布、压力场分布等)。
为了保证对油藏的顺利开采，一般会在正式开采前模拟地层条件进行实验，但是，现有技术所使用的模拟地层条件的注水驱油模型只能够模拟注水驱油过程，而无法在模拟注水驱油的过程中考虑到天然能量方面的因素。
发明内容
本发明实施例提供一种天然水驱和人工注水驱油模拟装置及方法，用以在模拟注水驱油作业的同时，可以分析出天然能量对注水驱油协同开发规律及开发效果。
一方面，本发明实施例所提供的天然水驱和人工注水驱油模拟装置包括：密封壳体、压力传感器、胶套、计量设备和电阻测量仪；
所述胶套设置在所述密封壳体内，且两者之间设置有用于容纳液压油的空间；
所述胶套内密封夹持有岩板，且所述胶套上设置有多个第一连接件和多个第二连接件；
所述第一连接件用于使所述压力传感器与所述胶套的内部连通；
所述第二连接件的一端与岩板相抵，另一端与所述电阻测量仪电性连接；
所述胶套上设置有进液口和排液口，所述进液口通过管线与所述密封壳体外部的注液设备连接，所述排液口通过管线与所述密封壳体外的所述计量设备连接。
可选的，所述第一连接件包括：导管、第一底座、第一固定件、压力导线；
所述导管插入并固定在所述岩板内；
所述第一底座设置在所述胶套上，且与所述导管连接；
所述第一固定件用于将所述压力导线固定在所述第一底座上；
所述压力导线的一端位于所述导管内，另一端与所述压力传感器连接。
可选的，所述第二连接件包括：第二底座、导体、导线；
所述第二底座设置在所述胶套上；
所述导体固定在所述第二底座上，且所述导体的一端与所述岩板相抵，另一端通过所述导线与所述电阻测量仪电性连接。
可选的，所述装置还包括：航空插头，设置在所述密封壳体上，用于连接所述导线和所述电阻测量仪。
可选的，所述装置还包括：堵头，可拆卸地设置在所述胶套的端部。
可选的，所述装置还包括：内支撑架，用于将所述胶套支撑在所述密封壳体内。
可选的，所述密封壳体包括：
本体、盖体、第二固定件；
所述胶套设置在所述本体内；
所述第二固定件用于将盖体固定在所述本体上，形成密封结构。
可选的，所述本体与所述盖体之间设置有密封件。
可选的，所述装置还包括：外支撑架和设置在所述外支撑架底部的脚轮；
所述外支撑架与所述本体的下端连接，用于支撑所述密封壳体。
另一方面，本发明实施例还提供了利用上述装置模拟注水驱油作业的方法，该方法包括：
利用注液设备向所述胶套内注水，使水进入岩板中的孔隙，将岩板中的油通过排液口排至计量设备中，并利用所述计量设备获取排液量；
在此过程中，利用压力传感器检测所述岩板上多个点位的压力值；
利用电阻测量仪检测所述岩板上多个点位的电阻值。
本发明实施例提供的天然水驱和人工注水驱油模拟装置，通过设置密封壳体和胶套，并使胶套设置在密封壳体内，且两者之间设置有用于容纳液压油的空间，胶套内密封夹持有岩板，实现了对地层条件的模拟。通过在胶套上设置有进液口和排液口，保证了注水驱油作业的顺利进行。通过设置压力传感器、计量设备和电阻测量仪，可以检测岩板上多个点位的压力值和电阻值，以及注水驱油后的产液量，进而分析出天然能量对注水驱油作业的影响规律，借助该影响规律，有利于指导后续的油藏生产作业。
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。在附图中：
图1为本发明实施例中提供的天然水驱和人工注水驱油模拟装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的胶套的示意图；
图3为本发明实施例中提供的第一连接件结构示意图；
图4为本发明实施例中提供的第二连接件结构示意图；
图5为本发明实施例中提供的导流槽的侧视图。
附图标记如下：
1 密封壳体，
101 本体，
102 盖体，
103 第二固定件，
2 压力传感器，
3 胶套，
4 第一连接件，
401 导管，
402 第一底座，
403 第一固定件，
404 压力导线，
5 第二连接件，
501 第二底座，
502 导体，
503 导线，
6 航空插头，
7 堵头，
701 导流槽，
8 内支撑架，
9 密封件，
10 外支撑架，
11 脚轮，
12 手轮，
X 岩板。
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，所描述的实施例仅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。
一方面，本发明实施例提供了一种天然水驱和人工注水驱油模拟装置，如附图1和附图2所示，该装置包括：密封壳体1、压力传感器2、胶套3、计量设备和电阻测量仪。其中，胶套3设置在密封壳体1内，且两者之间设置有用于容纳液压油的空间，胶套3内密封夹持有岩板X。胶套3上设置有多个第一连接件4和多个第二连接件5，第一连接件4用于使压力传感器2与胶套3的内部连通，第二连接件5的一端与岩板X相抵，另一端与电阻测量仪电性连接；胶套3上设置有进液口和排液口，进液口通过管线与密封壳体1外部的注液设备连接，排液口通过管线与密封壳体1外的计量设备连接。
由于胶套3内密封夹持有岩板X，且胶套3与密封壳体1之间设置有液压油，在加围压的条件下，可以模拟地层条件。
本发明实施例提供的天然水驱和人工注水驱油模拟装置的工作原理如下所述：
利用注液设备向胶套3内注水，使水进入岩板X中的孔隙，将岩板X中的油通过排液口排至计量设备中；在此过程中，利用压力传感器2检测胶套3内多个点位的压力值；利用电阻测量仪检测岩板X上多个点位的电阻值。
本发明实施例提供的天然水驱和人工注水驱油模拟装置，通过设置密封壳体1和胶套3，并使胶套3设置在密封壳体1内，且两者之间设置有用于容纳液压油的空间，胶套3内密封夹持有岩板X，实现了对地层条件的模拟。通过在胶套3上设置有进液口和排液口，保证了注水驱油作业的顺利进行。通过设置压力传感器2、计量设备和电阻测量仪，可以检测岩板X上多个点位的压力值和电阻值，以及注水驱油后的产液量，进而分析出天然能量对注水驱油作业的影响规律，借助该影响规律，有利于指导后续的油藏生产作业。
其中，电阻值的大小可以反应两电极处饱和度的大小，以便在上述作业过程中分析出天然能量对注水驱油作业的影响规律。且，上述模拟注水驱油作业中的水可以理解为在油田开发作业中的边水。压力传感器2检测到的胶套3内多个点位的压力值即为模拟的井底流压值。
为了便于操作，可以将岩板X设置为长方体结构，长*宽*高的尺寸可以控制在600mm*300mm*80mm以内，只需保证胶套3与岩板X相适配即可。
为了提高密封壳体1的耐氧化能力，可以将密封壳体1的材质设置为42CrMo。
在本发明实施例中，为了便于对岩板X上多个不同点位压力的测量，进而检测岩板X内部油水运动过程中压力场的动态分布，如附图3所示，第一连接件4包括：导管401、第一底座402、第一固定件403、压力导线404。其中，导管401插入并固定在岩板X内；第一底座402设置在胶套3上，且与导管401连接；第一固定件403用于将压力导线404固定在第一底座402上；压力导线404的一端位于导管401内，另一端与压力传感器2连接。
具体地，在作业前，可以先在岩板X上钻孔，以保证导管401能够顺利插入岩板X中。由于围压的存在，胶套3会紧贴岩板X模型壁面，将胶套3上预开的坐台压实，胶套3壁面不会发生窜流。其中，“坐台”指的是：胶套3上面开孔后凸起的地方，压实后能够避免在靠近壁面附件的坐台流体发生窜流。
为了便于对岩板X上多个不同点位电阻的测量，进而检测岩板X内部油水运动过程中饱和度场的动态分布，如附图4所示，第二连接件5包括：第二底座501、导体502、导线503。其中，第二底座501设置在胶套3上；导体502固定在第二底座501上，且导体502的一端与岩板X相抵，另一端通过导线503与电阻测量仪电性连接。
其中，导体502可以为金属螺钉，并且在应用时，使其尖头与岩板X接触，在保证其导电性的同时，还可以提高作业的精确性。第二底座501的材质可以为聚醚醚酮(Polyetheretherketone，简称PEEK)。
进一步地，为了保证第二底座501与导体502之间具有良好的密封性，可以在两者之间设置密封结构，如密封圈等。
由于密封壳体1通过液压油加载围压，在其内部实现了高压密封，因此，在密封壳体1内的导线503可以与其它金属隔绝，具有较好的绝缘能力。并且，通过高压密封，也提高了密封壳体1内部温度的稳定性。
基于航空插头具有耐压、耐高温、耐腐蚀等特点，如附图1所示，该装置还包括：航空插头6。该航空插头6设置在密封壳体1上，用于连接导线503和电阻测量仪。具体地，该航空插头6可以设置在密封壳体1的侧壁上。
为了便于将岩板X放入或自胶套3中取出，进而进行清洗、更换，实现对岩板X的重复利用，如附图1和附图2所示，该装置还包括：堵头7。堵头7可拆卸地设置在胶套3的端部。
为了保证注入的水能够从岩板X的侧面均匀注入，可以在堵头7上设置导流槽701(参见附图5)，并且为了保证导流槽701与堵头7之间的密封性，可以在两者之间设置密封环。
在本发明实施例中，为了确保密封壳体1与胶套3之间具有容纳液压油的空间，如附图1所示，该装置还包括：内支撑架8。内支撑架8用于将胶套3支撑在密封壳体1内。
为了便于实现胶套3在密封壳体1内的安装与拆卸，如附图1所示，该密封壳体1包括：本体101、盖体102、第二固定件103。胶套3设置在本体101内；第二固定件103用于将盖体102固定在本体101上，形成密封结构。
其中，第二固定件103可以为螺栓结构，以保证本体101与盖体102的可拆卸连接。密封壳体1也可以为釜体结构。
为了保证本体101与盖体102之间的密封性，可以在本体101与盖体102之间设置密封件9，参见附图1。其中，密封件9可以为密封圈。
为了便于移动密封壳体1，如附图1所示，该装置还包括：外支撑架10和设置在外支撑架10底部的脚轮11。其中，外支撑架10与本体101的下端连接，用于支撑密封壳体1。
其中，为了在便于移动密封壳体1的同时，保证其稳定性，可以在脚轮11上设置卡死机构，应用时，在将密封壳体1移动至预设位置后，利用卡死机构对脚轮11进行卡死即可。
进一步地，为了便于转动密封壳体1，实现对地层倾角的模拟，如附图1所示，该装置还包括：手轮12、减速箱、旋转平台。其中，密封壳体1固定在旋转平台上，旋转平台可转动地设置在外支撑架10上，手轮12用于控制旋转平台转动，减速箱用于控制旋转平台的旋转幅度。通过设置减速箱，可以对旋转平台的旋转角度进行幅度缩减，同时避免了密封壳体1由于重力不均自发转动。
另一方面，本发明实施例提供了利用上述天然水驱和人工注水驱油模拟装置模拟注水驱油作业的方法，该方法包括：
利用注液设备向胶套3内注水，使水进入岩板X中的孔隙，将岩板X中的油通过排液口排至计量设备中，并利用计量设备获取排液量；
在此过程中，利用压力传感器2检测岩板X上多个点位的压力值；
利用电阻测量仪检测岩板X上多个点位的电阻值。
利用上述方法，在模拟注水驱油作业的同时，可以检测岩板X上多个点位的压力值和电阻值，以及注水驱油后的产液量，进而分析出天然能量对注水驱油作业的影响规律，借助该影响规律，有利于指导后续的油藏生产作业。
综上，本发明可以在注水驱油模拟作业的过程中重复利用(由于设置有堵头7，可以随时实现对岩板X的更换)。并且，本发明可用于模拟基质型和裂缝型油藏，且该模拟装置可延展至二维，具体地，在制作岩板的时候，可根据储层特征进行岩板定制，假如要模拟二维模型，将岩板做薄，减小流体因重力差异和储层垂向非均质性而形成的干扰。本发明还可以模拟地层边水入侵，并实时监测饱和度场、压力场、驱替前缘位置，动态模拟不同时期边水入侵；本发明还可以布置模拟注采井网，实时监测井底压力，以及研究天然边水和人工注水对于驱替岩板X内剩余油的协同作用，研究边水对于不同井排人工注水效果的影响。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种天然水驱和人工注水驱油模拟装置，其特征在于，包括：密封壳体（1）、压力传感器（2）、胶套（3）、计量设备和电阻测量仪；
所述胶套（3）设置在所述密封壳体（1）内，且两者之间设置有用于容纳液压油的空间，实现对地层条件的模拟；堵头（7），可拆卸地设置在所述胶套（3）的端部，所述堵头（7）上设置导流槽（701）；
所述胶套（3）内密封夹持有岩板（X），且所述胶套（3）上设置有多个第一连接件（4）和多个第二连接件（5）；
所述第一连接件（4）用于使所述压力传感器（2）与所述胶套（3）的内部连通；
所述第二连接件（5）的一端与岩板（X）相抵，另一端与所述电阻测量仪电性连接；
所述胶套（3）上设置有进液口和排液口，以保证注水驱油作业的进行，所述进液口通过管线与所述密封壳体（1）外部的注液设备连接，所述排液口通过管线与所述密封壳体（1）外的所述计量设备连接，在堵头（7）上设置的导流槽（701），用于保证注入的水能够从岩板（X）的侧面均匀注入；在导流槽（701）与堵头（7）之间设置密封环，以保证导流槽（701）与堵头（7）之间密封性；
所述第一连接件（4）包括：导管（401）、第一底座（402）、第一固定件（403）、压力导线（404）；
所述导管（401）插入并固定在所述岩板（X）内；
所述第一底座（402）设置在所述胶套（3）上，且与所述导管（401）连接；
所述第一固定件（403）用于将所述压力导线（404）固定在所述第一底座（402）上；
所述压力导线（404）的一端位于所述导管（401）内，另一端与所述压力传感器（2）连接；
所述第二连接件（5）包括：第二底座（501）、导体（502）、导线（503）；
所述第二底座（501）设置在所述胶套（3）上；
所述导体（502）固定在所述第二底座（501）上，且所述导体（502）的一端与所述岩板（X）相抵，另一端通过所述导线（503）与所述电阻测量仪电性连接；
手轮（12）、减速箱、旋转平台，密封壳体（1）固定在旋转平台上，手轮（12）用于控制旋转平台转动，减速箱用于控制旋转平台的旋转幅度，对旋转平台的旋转角度进行幅度缩减。
2.如权利要求1所述的天然水驱和人工注水驱油模拟装置，其特征在于，还包括：航空插头（6），设置在所述密封壳体（1）上，用于连接所述导线（503）和所述电阻测量仪。
3.如权利要求1所述的天然水驱和人工注水驱油模拟装置，其特征在于，还包括：内支撑架（8），用于将所述胶套（3）支撑在所述密封壳体（1）内。
4.如权利要求1所述的天然水驱和人工注水驱油模拟装置，其特征在于，所述密封壳体（1）包括：
本体（101）、盖体（102）、第二固定件（103）；
所述胶套（3）设置在所述本体（101）内；
所述第二固定件（103）用于将盖体（102）固定在所述本体（101）上，形成密封结构。
5.如权利要求4所述的天然水驱和人工注水驱油模拟装置，其特征在于，所述本体（101）与所述盖体（102）之间设置有密封件（9）。
6.如权利要求5所述的天然水驱和人工注水驱油模拟装置，其特征在于，还包括：外支撑架（10）和设置在所述外支撑架（10）底部的脚轮（11）；
所述外支撑架（10）与所述本体（101）的下端连接，用于支撑所述密封壳体（1）。
7.一种利用权利要求1至6任一项所述的天然水驱和人工注水驱油模拟装置模拟注水驱油作业的方法，其特征在于，包括：
利用注液设备向所述胶套（3）内注水，使水进入岩板（X）中的孔隙，将所述岩板（X）中的油通过排液口排至计量设备中，并利用所述计量设备获取排液量；所述胶套（3）设置在密封壳体（1）内，且两者之间设置有用于容纳液压油的空间，实现对地层条件的模拟；堵头（7），可拆卸地设置在所述胶套（3）的端部，所述堵头（7）上设置导流槽（701）；所述胶套（3）内密封夹持有岩板（X），且所述胶套（3）上设置有多个第一连接件（4）和多个第二连接件（5）；所述第一连接件（4）用于使所述压力传感器（2）与所述胶套（3）的内部连通；所述第二连接件（5）的一端与岩板（X）相抵，另一端与所述电阻测量仪电性连接；所述胶套（3）上设置有进液口和排液口，以保证注水驱油作业的进行，所述进液口通过管线与所述密封壳体（1）外部的注液设备连接，所述排液口通过管线与所述密封壳体（1）外的所述计量设备连接，在堵头（7）上设置的导流槽（701），用于保证注入的水能够从岩板（X）的侧面均匀注入；在导流槽（701）与堵头（7）之间设置密封环，以保证导流槽（701）与堵头（7）之间密封性；所述第一连接件（4）包括：导管（401）、第一底座（402）、第一固定件（403）、压力导线（404）；所述导管（401）插入并固定在所述岩板（X）内；所述第一底座（402）设置在所述胶套（3）上，且与所述导管（401）连接；所述第一固定件（403）用于将所述压力导线（404）固定在所述第一底座（402）上；所述压力导线（404）的一端位于所述导管（401）内，另一端与所述压力传感器（2）连接；所述第二连接件（5）包括：第二底座（501）、导体（502）、导线（503）；所述第二底座（501）设置在所述胶套（3）上；所述导体（502）固定在所述第二底座（501）上，且所述导体（502）的一端与所述岩板（X）相抵，另一端通过所述导线（503）与所述电阻测量仪电性连接；手轮（12）、减速箱、旋转平台，密封壳体（1）固定在旋转平台上，手轮（12）用于控制旋转平台转动，减速箱用于控制旋转平台的旋转幅度，对旋转平台的旋转角度进行幅度缩减；
在此过程中，利用所述压力传感器（2）检测所述岩板（X）上多个点位的压力值；
利用所述电阻测量仪检测所述岩板（X）上多个点位的电阻值。
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