CN111720111B - 一种基于定产量生产的产水气井生产模拟装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于定产量生产的产水气井生产模拟装置及方法，可以进行产水气井产气规律物理模拟，得到产水气井产气规律。包括依次串联的第一恒速恒压泵、第一控制阀、中间容器、第二控制阀、第一岩心夹持器、调压阀、第二岩心夹持器、回压阀、流量计，第一岩心夹持器、调压阀之间连接有两条并联管路，各并联管路分别具有耐压干燥管、放空阀，中间容器、第二控制阀之间连接有第四控制阀、氮气气瓶，第一岩心夹持器通过加热系统进行温度控制，第一岩心夹持器通过围压系统设置围压，第二岩心夹持器通过围压自动跟踪泵设置围压，回压阀通过第二恒速恒压泵设置回压，第一岩心夹持器之间的两端、第二岩心夹持器的两端分别设有压力传感器。
Description
技术领域
本发明属于油气开采实验技术领域，主要涉及一种室内模拟在定产量生产制度条件下气井产气规律的物理模拟装置和方法。
背景技术
传统气井产量的递减规律分析主要是基于已有的生产数据使用气藏工程的方法或者数值模拟的方法进行研究，传统气井产量的确定方法主要是对同类气井的借鉴，而且是相同气藏的气井基本使用相同的产量确定标准。实际气井生产具有单向性(生产不能重现，参数不能重置)、单井产量低，气井产水严重和稳产难度大的现象，这就导致了气井实际产量与最佳产量之间存在一定的偏差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于定产量生产的产水气井生产模拟装置及方法，可以进行产水气井产气规律物理模拟，得到产水气井产气规律。
本发明的目的是这样实现的：
一种基于定产量生产的产水气井生产模拟装置，包括依次串联的第一恒速恒压泵、第一控制阀、中间容器、第二控制阀、第一岩心夹持器、调压阀、第二岩心夹持器、回压阀、流量计，
所述第一岩心夹持器、调压阀之间连接有两条并联管路，其中，第一条并联管路包括依次串联的第六控制阀、第一快速接头、第七控制阀、第一耐压干燥管、第二快速接头，第二快速接头的下游端T接有第一放空阀，第二条并联管路包括依次串联的第八控制阀、第三快速接头、第三控制阀、第二耐压干燥管、第四快速接头，第四快速接头的下游端T接有第二放空阀，
所述中间容器、第二控制阀之间通过三通接头依次连接有第四控制阀、氮气气瓶，所述第一岩心夹持器通过加热系统进行温度控制，第一岩心夹持器通过围压系统设置围压，所述第二岩心夹持器通过围压自动跟踪泵设置围压，所述回压阀通过第二恒速恒压泵设置回压，第一岩心夹持器之间的两端、第二岩心夹持器的两端分别设有压力传感器，用于压力追踪。
优选地，所述第一岩心夹持器连接第一压力表，所述第二岩心夹持器连接第二压力表，用于检测围压。
优选地，还包括数据采集系统，所述流量计以及各压力传感器分别与数据采集系统连接，用于采集压力数据、流量数据。
优选地，围压自动跟踪泵的跟踪管线连接于第二岩心夹持器的进口端，用于追踪第二岩心夹持器的进口端压力。
优选地，所述第一岩心夹持器、围压系统之间的管路上设置第五控制阀，用于稳定围压。
一种基于定产量生产的产水气井生产模拟方法，包括：
取目的层致密砂岩制备第一岩心、第二岩心；
分别向第一耐压干燥管、第二耐压干燥管中加入相同体积的干燥剂，并称重干燥剂质量；
将第一岩心抽真空，饱和地层水，使用气驱水的方法建立目的层的地层含水饱和度；
将第一岩心装入第一岩心夹持器中，将第二岩心装入第二岩心夹持器中，启动加热系统、围压系统，在第一岩心夹持器内模拟目的层的外环境，设目的层的地层压力为P；
关闭第一控制阀和第二控制阀，打开第四控制阀，向中间容器中充入足量氮气，再关闭第四控制阀；
打开第一控制阀和第二控制阀，启动第一恒速恒压泵，向第一岩心夹持器中充入氮气，待达到压力P后，依次关闭第一恒速恒压泵，第一控制阀和第二控制阀，直至压力稳定；
根据所需生产压差调节调压阀，对第二岩心夹持器进口端气压进行减压，减压后，第二岩心夹持器进口端的气体压力为P1，第二岩心夹持器出口端压力为P2；
利用围压自动跟踪泵设置压差，跟踪第二岩心夹持器进口端气体压力P1，进而自动变换产生围压；
根据气层废弃压力，利用第二恒速恒压泵对回压阀给定回压P3；
将第一耐压干燥管预填充至地层压力P，地层压力P为第一个压力点；
将第二耐压干燥管预填充至设置的第二个压力点，该压力点的气压低于第一个压力点的气压；
当第一岩心夹持器的压力、温度稳定后，打开第一条并联管路，关闭第二条并联管路，使气体通过第一耐压干燥管，调节调压阀开始模拟生产，分别用压力传感器监测第一岩心夹持器与第二岩心夹持器两端压力随时间的变化曲线，并同步监测流量计中气体流量随时间的变化曲线；
当地层压力降至第二耐压干燥管的压力值时，迅速打开第二条并联管路，迅速关闭第一条并联管路，使气体通过第二耐压干燥管继续生产；
打开第一放空阀，将第一耐压干燥管中气体放空，称重其中干燥剂重量变化值，即为产水质量；
拧下第一快速接头、第二快速接头，将第一耐压干燥管预填充至第三个压力点……，第一耐压干燥管、第二耐压干燥管交替填充下一个压力点并模拟生产，直至生产结束；
系统生产压差为ΔP＝P1-P3，当P>P1,气井生产模拟系统为稳产阶段，当P＝P1时，气井生产模拟系统开始由稳产阶段转为递减阶段，此时P与P1同时降低,当P＝P1＝P3时，气井生产模拟系统停止模拟生产。
优选地，第一岩心、第二岩心的制备方法为：将岩心烘干至恒重，再放置冷却器中，冷却至室温，测量岩心的长度和直径，第二岩心的渗透率低于第一岩心的渗透率。
优选地，模拟生产之前，将第一岩心夹持器、第二岩心夹持器预填充气体以保证实验数据的连续性。
优选地，通过改变生产压差和/或含水饱和度，多次进行生产模拟，得到该产水气井产气规律，每次生产模拟实验中，第一耐压干燥管、第二耐压干燥管中加入的干燥剂的体积相同。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明使用室内物理模拟手段，在室内模拟储层的温度、压力和含水饱和度等条件下，使用储层岩心或人造岩心模拟气藏储层，利用气驱水方法制造不同含水饱和度；基于压力自动跟踪控制技术，发明实验过程中的产量控制装置(调压阀下游部分)模拟气井井口节流装置，为了能观测气井产水特征，发明室内模拟气井生产产水收集装置；使用产量递减分析方法，根据实验数据可以分析气井的生产特征及规律。使用不同物性的岩心可以模拟不同类型的气井产水、产气规律，为室内研究在不同参数条件下产水气井生产特征和产水气井工作制度的优选提供一种简单可行的物理模拟方法。实验操作简单方便，全部数据都是自动记录并保存的，为低渗气井、煤层气井或者页岩气井生产需要长期的实验开展提供了基本保障。
本发明的优点主要有：①为室内开展产水气井生产特征的研究提供了一种简单可行的物理方法；②为气井生产制度的优选提供了一种基于储层特征的针对性强、重复性好的物理模拟方法；③本方法操作简单，可以监测气井的产水特征，为气井配产提供依据；④实验测试过程实时全自动记录并保存所有实验测试数据，便于长时间地开展实验。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2、图3为模拟生产实验结果图。
1.氮气气瓶，2、5、7、13、17、19、21、23.控制阀，3、8、28、29、40.三通接头，4.中间容器，6、41.恒速恒压泵，9、16、35、39.压力传感器，10.第一岩心夹持器，11、31、36.压力表，12.加热系统，14.围压系统，15、34.四通接头，18、22、25、26.快速接头，20、24.耐压干燥管，27、30.放空阀，32.六通阀，33.调压阀，37.第二岩心夹持器，38.围压自动跟踪泵，42.回压阀，43.流量计，44.数据采集系统。
具体实施方式
参加图1，一种基于定产量生产的产水气井生产模拟装置，包括依次串联的第一恒速恒压泵6、第一控制阀5、中间容器4、第二控制阀7、第一岩心夹持器10(38mm岩心夹持器)、调压阀、第二岩心夹持器(25mm岩心夹持器)、回压阀、流量计，所述中间容器4、第二控制阀7之间通过三通接头3依次连接有第四控制阀2、氮气气瓶1，所述第一岩心夹持器10通过加热系统12进行温度控制，第一岩心夹持器10通过围压系统14设置围压，围压系统14采用常规围压系统，所述第二岩心夹持器通过围压自动跟踪泵设置围压，这部分选择自动跟踪泵设置压差是因为待调压过后，调压阀出口端压力会略有些不稳定，利用自动跟踪泵可以更方便的调节围压与第二岩心夹持器入口端的压差，同时消除应力敏感效应的影响。利用自动跟踪泵可以更方便的控制压力，为了更好的维持稳产。所述回压阀通过第二恒速恒压泵设置回压，第一岩心夹持器之间10的两端、第二岩心夹持器的两端分别设有压力传感器，用于压力追踪。
围压自动跟踪泵的跟踪管线连接于第二岩心夹持器的进口端，用于追踪第二岩心夹持器的进口端压力。所述第一岩心夹持器10连接第一压力表11，所述第二岩心夹持器连接第二压力表，用于检测围压。所述第一岩心夹持器10、围压系统14之间的管路上设置第五控制阀13，用于稳定围压。实验过程中围压很高，当手摇泵打到头需要重新吸液的时候，应当关闭阀门13，待吸液结束继续增压时，继续保持第五控制阀13关闭，先将围压泵压力增至与夹持器围压基本相等，再打开第五控制阀13继续增加夹持器的围压。防止手摇泵吸液后泵体压力降低，导致夹持器围压随之降低，以稳定围压。还包括数据采集系统，所述流量计以及各压力传感器分别与数据采集系统连接，用于采集压力数据、流量数据。
所述第一岩心夹持器、调压阀之间连接有两条并联管路，其中，第一条并联管路包括依次串联的第六控制阀17、第一快速接头18、第七控制阀19、第一耐压干燥管20、第二快速接头25，第二快速接头25的下游端T接有第一放空阀27，第二条并联管路包括依次串联的第八控制阀21、第三快速接头22、第三控制阀23、第二耐压干燥管24、第四快速接头26，第四快速接头26的下游端T接有第二放空阀30，两条并联管路的出口端通过六通阀32汇合，并连接调压阀33。
一种基于定产量生产的产水气井生产模拟方法，包括：
取目的层致密砂岩制备第一岩心、第二岩心；第一岩心、第二岩心的制备方法为：将岩心100℃条件下烘干至恒重，再放置冷却器中，冷却至室温，测量岩心的长度和直径，使其适配岩心夹持器。第二岩心的渗透率低于第一岩心的渗透率，以对应所需压力，第二岩心根据放气速度的快慢进行选择。
分别向第一耐压干燥管、第二耐压干燥管中加入相同体积的干燥剂，并称重干燥剂质量；
将第一岩心抽真空，饱和地层水，使用气驱水的方法建立目的层的地层含水饱和度；
将第一岩心装入第一岩心夹持器中，将第二岩心装入第二岩心夹持器中，启动加热系统、围压系统，在第一岩心夹持器内模拟目的层的外环境，设目的层的地层压力为P；模拟生产之前，将第一岩心夹持器10、第二岩心夹持器预填充气体以保证实验数据的连续性。
关闭第一控制阀和第二控制阀，打开第四控制阀，向中间容器中充入足量氮气，再关闭第四控制阀；
打开第一控制阀和第二控制阀，启动第一恒速恒压泵，向第一岩心夹持器中充入氮气，待达到压力P后，依次关闭第一恒速恒压泵，第一控制阀和第二控制阀，直至压力稳定；
根据所需生产压差调节调压阀，对第二岩心夹持器进口端气压进行减压，减压后，第二岩心夹持器进口端的气体压力为P1，第二岩心夹持器出口端压力为P2；
利用围压自动跟踪泵设置压差，跟踪第二岩心夹持器进口端气体压力P1，进而自动变换产生围压；
根据气层废弃压力，利用第二恒速恒压泵对回压阀给定回压P3；
拧下第一快速接头18、第二快速接头25，将第一耐压干燥管20预填充至地层压力P，再装上第一快速接头18、第二快速接头25，地层压力P为第一个压力点；
拧下第三快速接头22、第四快速接头26，将第二耐压干燥管24预填充至设置的第二个压力点，再装上第三快速接头22、第四快速接头26，该压力点的气压低于第一个压力点的气压；
当第一岩心夹持器10的压力、温度稳定后，打开第六控制阀17、第七控制阀19和六通阀的一号阀门，关闭第八控制阀21、第三控制阀23和六通阀五号阀门，使气体通过第一耐压干燥管20，调节调压阀开始模拟生产，分别用压力传感器监测第一岩心夹持器与第二岩心夹持器两端压力随时间的变化曲线，并同步监测流量计中气体流量随时间的变化曲线；
当地层压力降至第二耐压干燥管24的压力值时，迅速打开第八控制阀21、第三控制阀23和六通阀五号阀门，迅速关闭第六控制阀17、第七控制阀19和六通阀一号阀门，使气体通过第二耐压干燥管24继续生产；
打开第一放空阀27，将第一耐压干燥管20中气体放空，称重其中干燥剂重量变化值，即为产水质量；
拧下第一快速接头18、第二快速接头25，将第一耐压干燥管20预填充至第三个压力点……，第一耐压干燥管20、第二耐压干燥管24交替填充下一个压力点并重复上述的模拟生产方法，直至生产结束；
系统生产压差为ΔP＝P1-P3，当P>P1,气井生产模拟系统为稳产阶段，当P＝P1时，气井生产模拟系统开始由稳产阶段转为递减阶段，此时P与P1同时降低,当P＝P1＝P3时，气井生产模拟系统停止模拟生产。
通过改变生产压差和/或含水饱和度，多次进行生产模拟，得到该产水气井产气规律，每次生产模拟实验中，第一耐压干燥管、第二耐压干燥管中加入的干燥剂的体积相同。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (8)
1.一种基于定产量生产的产水气井生产模拟方法，其特征在于，包括基于定产量生产的产水气井生产模拟装置，基于定产量生产的产水气井生产模拟装置包括依次串联的第一恒速恒压泵、第一控制阀、中间容器、第二控制阀、第一岩心夹持器、调压阀、第二岩心夹持器、回压阀、流量计，
所述第一岩心夹持器、调压阀之间连接有两条并联管路，其中，第一条并联管路包括依次串联的第六控制阀、第一快速接头、第七控制阀、第一耐压干燥管、第二快速接头，第二快速接头的下游端T接有第一放空阀，第二条并联管路包括依次串联的第八控制阀、第三快速接头、第三控制阀、第二耐压干燥管、第四快速接头，第四快速接头的下游端T接有第二放空阀，
所述中间容器、第二控制阀之间通过三通接头依次连接有第四控制阀、氮气气瓶，所述第一岩心夹持器通过加热系统进行温度控制，第一岩心夹持器通过围压系统设置围压，所述第二岩心夹持器通过围压自动跟踪泵设置围压，所述回压阀通过第二恒速恒压泵设置回压，第一岩心夹持器之间的两端、第二岩心夹持器的两端分别设有压力传感器，压力传感器用于压力追踪；
取目的层致密砂岩制备第一岩心、第二岩心；
分别向第一耐压干燥管、第二耐压干燥管中加入相同体积的干燥剂，并称重干燥剂质量；
将第一岩心抽真空，饱和地层水，使用气驱水的方法建立目的层的地层含水饱和度；
将第一岩心装入第一岩心夹持器中，将第二岩心装入第二岩心夹持器中，启动加热系统、围压系统，在第一岩心夹持器内模拟目的层的外环境，设目的层的地层压力为P；
关闭第一控制阀和第二控制阀，打开第四控制阀，向中间容器中充入足量氮气，再关闭第四控制阀；
打开第一控制阀和第二控制阀，启动第一恒速恒压泵，向第一岩心夹持器中充入氮气，待达到压力P后，依次关闭第一恒速恒压泵，第一控制阀和第二控制阀，直至压力稳定；
根据所需生产压差调节调压阀，对第二岩心夹持器进口端气压进行减压，减压后，第二岩心夹持器进口端的气体压力为P1，第二岩心夹持器出口端压力为P2；
利用围压自动跟踪泵设置压差，跟踪第二岩心夹持器进口端气体压力P1，进而自动变换产生围压；
根据气层废弃压力，利用第二恒速恒压泵对回压阀给定回压P3；
将第一耐压干燥管预填充至地层压力P，地层压力P为第一个压力点；
将第二耐压干燥管预填充至设置的第二个压力点，该压力点的气压低于第一个压力点的气压；
当第一岩心夹持器的压力、温度稳定后，打开第一条并联管路，关闭第二条并联管路，使气体通过第一耐压干燥管，调节调压阀开始模拟生产，分别用压力传感器监测第一岩心夹持器与第二岩心夹持器两端压力随时间的变化曲线，并同步监测流量计中气体流量随时间的变化曲线；
当地层压力降至第二耐压干燥管的压力值时，迅速打开第二条并联管路，迅速关闭第一条并联管路，使气体通过第二耐压干燥管继续生产；
打开第一放空阀，将第一耐压干燥管中气体放空，称重其中干燥剂重量变化值，即为产水质量；
拧下第一快速接头、第二快速接头，将第一耐压干燥管预填充至第三个压力点，第一耐压干燥管、第二耐压干燥管交替填充下一个压力点并模拟生产，直至生产结束；
系统生产压差为ΔP＝P1-P3，当P>P1,气井生产模拟系统为稳产阶段，当P＝P1时，气井生产模拟系统开始由稳产阶段转为递减阶段，此时P与P1同时降低,当P＝P1＝P3时，气井生产模拟系统停止模拟生产。
2.根据权利要求1所述的一种基于定产量生产的产水气井生产模拟方法，其特征在于，所述第一岩心夹持器连接第一压力表，所述第二岩心夹持器连接第二压力表，第一压力表、第二压力表用于检测围压。
3.根据权利要求1所述的一种基于定产量生产的产水气井生产模拟方法，其特征在于：还包括数据采集系统，所述流量计以及各压力传感器分别与数据采集系统连接，数据采集系统用于采集压力数据、流量数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于定产量生产的产水气井生产模拟方法，其特征在于：围压自动跟踪泵的跟踪管线连接于第二岩心夹持器的进口端，围压自动跟踪泵用于追踪第二岩心夹持器的进口端压力。
5.根据权利要求1所述的一种基于定产量生产的产水气井生产模拟方法，其特征在于：所述第一岩心夹持器、围压系统之间的管路上设置第五控制阀，第五控制阀用于稳定围压。
6.根据权利要求1所述的一种基于定产量生产的产水气井生产模拟方法，其特征在于：第一岩心、第二岩心的制备方法为：将岩心烘干至恒重，再放置冷却器中，冷却至室温，测量岩心的长度和直径，第二岩心的渗透率低于第一岩心的渗透率。
7.根据权利要求1所述的一种基于定产量生产的产水气井生产模拟方法，其特征在于：模拟生产之前，将第一岩心夹持器、第二岩心夹持器预填充气体以保证实验数据的连续性。
8.根据权利要求1所述的一种基于定产量生产的产水气井生产模拟方法，其特征在于：通过改变生产压差和/或含水饱和度，多次进行生产模拟，得到该产水气井产气规律，每次生产模拟实验中，第一耐压干燥管、第二耐压干燥管中加入的干燥剂的体积相同。
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