CN111594159A - 一种测试渗流过程中流线分布的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测试渗流过程中流线分布的装置与方法，其中方法包括以下步骤：利用不同长度的填砂管模型，通过不同的放置角度，实现不同方位流线的测试；通过组合不同的填砂管模型，综合分析流线特征，研究实验模型中流线变化，预测产量贡献率。基于同一油藏不同层位、部位处边界条件不同的情况，本发明通过在不同填砂管设计相应的边界条件来实现对复杂边界的模拟，研究同一油藏不同多边界影响条件下渗流流线的分布特征。同时避免了不同边界条件对油藏渗流流线的影响。

Description

一种测试渗流过程中流线分布的装置与方法
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，尤其涉及一种测试渗流过程中流线分布的装置与方法。
背景技术
能源的高效开发直接影响着一个国家经济的发展，为了实现对原油资源的经济、高效开发，创新性的开发方式不断出现并应用于现场开发过程。为了验证新开发方式在油田现场的适应性，常使用实验室物理模型开展实验，研究其可行性与应用潜力。
在油藏开发过程中，流体渗流状态存在不同的方式，主要包括：单向渗流(对于薄层水平井开发，流体向井底平行流动，呈现单向流动的状态)；平面径向流(在垂直于油井方向上，平面上附存的流体向油井流动，形成平面径向流)以及球形径向流(如果在油藏中仅设一处渗流点，油藏中流体都集中向该点流动，形成球形径向流)。
对于提高原油采收率物理实验研究，常用的物理实验模型主要包括：一维物理模型、二维物理模型、三维物理模型等。在物理模型试验过程中，流体的渗流特征通常用流体的流线进行表征。对于一维物理模型实验，流体的流线沿着一维模型方向，在实验中易于表征。然而对于二维、三维物理模型实验，不同方位流体的流线及每条流线上的产量贡献率无法直接预测，成为油藏渗流过程中流线研究的一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种测试渗流过程中流线分布的装置与方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明主要采用了两个技术方案来解决上述问题，具体如下。
本发明其中的一个技术方案一种测试渗流过程中流线分布的方法，包括以下步骤：
利用不同长度的填砂管模型，通过不同的放置角度，实现不同方位流线的测试；
通过组合不同的填砂管模型，综合分析流线特征，研究实验模型中流线变化，预测产量贡献率。
作为优选的技术方案，在空间范围内，按照不同的角度以及空间方位进行排列，组合成一组填砂管模型，所述填砂管模型包括合在一起的第一端口和若干第二端口；在每个填砂管上均匀设计压力监测点，监测流线上不同位置处的压力变化情况。
作为优选的技术方案，将所述第二端口连接相同或不同的设备实现模拟不同的边界，其中，
当所述第二端口处连接相同的设备时，模拟的是全油藏相同的边界；
当所述第二端口处连接不同的设备时，模拟的是油藏复杂不相同的边界；
当所述第二端口全部关闭时，模拟的是封闭边界。
作为优选的技术方案，将所述第二端口连接不同的开发装置，模拟不同层位、部位处实施不同开发方式的研究：
在所述第二端口处利用不同的介质实施不同开发方式，对研究区块复杂开发过程中流线分布特征进行研究。
作为优选的技术方案，所述介质包括蒸汽、CO2、天然气、水、化学剂。
作为优选的技术方案，所述开放方式包括驱替、吞吐、衰竭。
作为优选的技术方案，对不同流线方向上产液量贡献率进行探究：
在所述第二端口对应于不同的填砂管分别连接气液分离器，比较单根流线产量与总体产量之间的关系，研究不同填砂管中流体的流动情况及产量分布情况。
作为优选的技术方案，将所述第一端口设定为注入端，所述第二端口设定为生产端，在相同的注入条件下，研究不同的方位对流线的影响，同时在所述第二端口连接不同的气液分离器，观察不同流线上产量贡献率。
作为优选的技术方案，所述相邻两个填砂管之间的角度均匀设置为7～20°。
作为优选的技术方案，所述相邻两个填砂管之间的角度不均匀设置为7～20°。
本发明的另一技术方案一种测试渗流过程中流线分布的装置，包括由多个填砂管安装不同的放置角度在空间排列组成的填砂管模型，所述多个填砂管的一个端口相互靠拢形成第一端口，所述多个填砂管的另一个端口为第二端口，在每个填砂管上均匀设计压力监测点，监测流线上不同位置处的压力变化情况；所述填砂管模型按照如上多个技术方案中任意所述的方法测试渗流过程中流线分布。
作为优选的技术方案，所述填砂管个数为5～15个。
有益效果在于：
本发明适用于不同的渗流状态：单向渗流、平面径向流、球形径向流等复杂的渗流状态。
本发明适用于不同的油藏边界条件：恒压边界、封闭边界等。
对于恒压边界，主要是由于边水的影响，在油藏边部出现连续水体，并且水位恒定，能够为油藏提供恒定的压力边界。对于封闭边界，油藏处于封闭，边界处没有外部能量(边水)输入。
本发明适用于模拟不同方位流线流动特征，研究不同方位原油产量贡献率。
由于使用不同的物理模型进行实验时，流体在渗流过程中流线的方向有所不同。本发明通过设计不同角度分布的填砂管模型，解决了由于流线方向不同而难以表征的难题，并通过管线上压力测点及流体流量对流线进行实时监测。同时预测该方向上的流体产量，进而研究不同方位流线上产量在整体模型中的贡献率。
本发明适用于模拟同一个油藏拥有不同的复杂边界的影响。
基于同一油藏不同层位、部位处边界条件不同的情况，本发明通过在不同填砂管设计相应的边界条件来实现对复杂边界的模拟，研究同一油藏不同多边界影响条件下渗流流线的分布特征。同时避免了不同边界条件对油藏渗流流线的影响。
本发明适用于模拟不同生产方式下的流线变化情况。
对于油藏中不同层位、部位处使用不同的生产方式的情况。本发明可以通过在不同的管线上实施不同的开发方式，通过表征不同方位上流线变化特征，研究不同开发方式影响条件下油藏的开发情况以及不同方式对开发效果的影响。
本发明适用于模拟油藏不同位置处压力变化情况及对渗流的影响。
本发明中，在填砂管上均匀设计压力监测点，监测流线上不同位置处的压力变化情况。综合不同方向上压力变化情况，可以用于预测全油藏压力变化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例中的圆形径向流模型试验流线分布测试图；
图2为本发明实施例中的1∶2比例模型试验流线分布测试图；
图3为本发明实施例中的1∶5比例模型试验流线分布测试图；
图4为本发明实施例中的1∶5比例模型试验流线分布测试图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
现在结合说明书附图对本发明做进一步的说明。
本发明实施例对油藏流线的研究，总结如下：
1.设计不同的组合模式，实现模拟多种渗流方式条件下油藏渗流流线。本发明实施例利用不同长度的填砂管模型，通过不同的放置角度，实现不同方位流线的测试。组合不同的填砂管模型，综合分析流线特征，研究实验模型中流线变化，预测产量贡献率。
2.测试过程中，将一组填砂管按照一定的空间关系进行排列，如图1所示。图1展示一个平面内填砂管的排列情况。在空间范围内，按照不同的角度以及空间方位进行排列，组合成一组填砂管模型。第一端口A端为生产端，或者注入端；相应的第二端口B1，B2，...B7端为注入端，或者生产端。
3.不同边界影响。研究不同边界影响时，将边界处(B1，B2，...B7端)，连接不同的设备实现不同过的边界：(1)连接恒压泵，模拟恒压边界；(2)关闭端口，模拟封闭边界。其中，当边界处链接相同的设备时，模拟的是全油藏相同的边界；当边界处链接不同的设备时，模拟的是油藏复杂不相同的边界。
4.不同的生产方式影响。在油田现场，由于油藏覆盖面积较大，存在同一油藏不同井实施不同开发方式的情况。为了实现同一油藏不同井，在相同时间内实施不同开发方式的模拟研究。本发明实施例结合不同的填砂管组合，将边界处(B1，B2，...B7端)连接不同的开发装置，模拟不同层位、部位处实施不同开发方式的研究。在边界处利用不同的介质(蒸汽、CO2、天然气、水、化学剂等)实施不同开发方式：驱替、吞吐、衰竭等，对研究区块复杂开发过程中流线分布特征进行研究。
5.不同流线产量贡献率研究。在研究流线特征的基础上，对不同流线方向上产液量贡献率尽进行探究。在生产端(A端)对应于不同的填砂管分别连接气液分离器，比较单根流线产量与总体产量之间的关系，研究不同填砂管中流体的流动情况及产量分布情况。
6.注入井流线研究。将A端设定为注入端，B端设定为生产端，在相同的注入条件下，研究不同的方位对流线的影响，同时在B端连接不同的气液分离器，观察不同流线上产量贡献率。
本发明实施例设计的不同物理模型组合实例：
图1用于模拟圆形径向流不同方位处流线平面分布情况。对于球形径向流来说，将填砂管在立体上旋转不同的角度即可得以实现。相邻填砂管间夹角为15度，分布均匀。根据上述方法，可以实现监测不同的边界条件、生产措施下流线分布情况以及不同流线上产量贡献率。
图2用于模拟实验油层厚度与油层长度比为1∶2情况下的油藏开发过程中流线分布特征装置。相邻填砂管间夹角为15度，根据长度比例在不同方向上使用不同长度的填砂管模型。将填砂管在立体上转动相应的角度，可以得到不同角度以及方位条件下的立体模型。根据上述方法，可以实现监测不同的边界条件、生产措施下流线分布情况以及不同流线上产量贡献率。
图3，图4分别为模拟油层厚度与油层长度比为1∶5情况下的油藏开发过程中流线分布情况。两模型的区别在于使用的单根填砂管长度不同，根据长度比例在不同方向上使用不同长度的填砂管模型。便于操作与减少影响，优化单根填砂管长度，根据实际油藏尺度，合理组合不同长度的填砂管。
将填砂管在立体上转动相应的角度，可以得到不同角度以及方位条件下的立体模型。根据上述方法，可以实现监测不同的边界条件、生产措施下流线分布情况以及不同流线上产量贡献率。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (12)

1.一种测试渗流过程中流线分布的方法，其特征在于，
利用不同长度的填砂管模型，通过不同的放置角度，实现不同方位流线的测试；
通过组合不同的填砂管模型，综合分析流线特征，研究实验模型中流线变化，预测产量贡献率。
2.根据权利要求1所述的一种测试渗流过程中流线分布的方法，其特征在于，在空间范围内，按照不同的角度以及空间方位进行排列，组合成一组填砂管模型，所述填砂管模型包括合在一起的第一端口和若干第二端口；在每个填砂管上均匀设计压力监测点，监测流线上不同位置处的压力变化情况。
3.根据权利要求2所述的一种测试渗流过程中流线分布的方法，其特征在于，将所述第二端口连接相同或不同的设备实现模拟不同的边界，其中，
当所述第二端口处连接相同的设备时，模拟的是全油藏相同的边界；
当所述第二端口处连接不同的设备时，模拟的是油藏复杂不相同的边界；
当所述第二端口全部关闭时，模拟的是封闭边界。
4.根据权利要求2所述的一种测试渗流过程中流线分布的方法，其特征在于，将所述第二端口连接不同的开发装置，模拟不同层位、部位处实施不同开发方式的研究：
在所述第二端口处利用不同的介质实施不同开发方式，对研究区块复杂开发过程中流线分布特征进行研究。
5.根据权利要求4所述的一种测试渗流过程中流线分布的方法，其特征在于，所述介质包括蒸汽、CO2、天然气、水、化学剂。
6.根据权利要求4所述的一种测试渗流过程中流线分布的方法，其特征在于，所述开放方式包括驱替、吞吐、衰竭。
7.根据权利要求2所述的一种测试渗流过程中流线分布的方法，其特征在于，对不同流线方向上产液量贡献率尽进行探究：
在所述第二端口对应于不同的填砂管分别连接气液分离器，比较单根流线产量与总体产量之间的关系，研究不同填砂管中流体的流动情况及产量分布情况。
8.根据权利要求2所述的一种测试渗流过程中流线分布的方法，其特征在于，将所述第一端口设定为注入端，所述第二端口设定为生产端，在相同的注入条件下，研究不同的方位对流线的影响，同时在所述第二端口连接不同的气液分离器，观察不同流线上产量贡献率。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种测试渗流过程中流线分布的方法，其特征在于，所述相邻两个填砂管之间的角度均匀设置为7～20°。
10.根据权利要求1～8任一项所述的一种测试渗流过程中流线分布的方法，其特征在于，所述相邻两个填砂管之间的角度不均匀设置为7～20°。
11.一种测试渗流过程中流线分布的装置，其特征在于，包括由多个填砂管安装不同的放置角度在空间排列组成的填砂管模型，所述多个填砂管的一个端口相互靠拢形成第一端口，所述多个填砂管的另一个端口为第二端口，在每个填砂管上均匀设计压力监测点，监测流线上不同位置处的压力变化情况；所述填砂管模型按照如权利要求1～10任一项所述的方法测试渗流过程中流线分布。
12.根据权利要求11所述的一种测试渗流过程中流线分布的装置，其特征在于，所述填砂管个数为5～15个。
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