CN112065348A - 一种三维多夹层油砂sagd模拟的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地球物理勘探技术领域，涉及一种三维多夹层油砂SAGD模拟的装置及方法，包括：恒温的各方向均透明的模型本体；在模型本体内部设有若干层，各层的填充物不同，模型本体内部还设有贯穿模型本体的注汽模拟井和生产模拟井；注汽模拟井和生产模拟井的入口连接有注入部；出口连接测量部，模型本体底部设有旋转调节部，用于模拟不同地层倾角下的驱替实验。其根据实际储层性质，模拟实际地质情况，最终得到更具参考价值的实验结果；实施多夹层稠油SAGD物理模拟实验时，便于观测和记录实验过程的蒸汽腔发育和原油动用情况，较精确地进行注汽量和产液量计量。
Description
技术领域
本发明涉及一种三维多夹层油砂SAGD模拟的装置及方法，属于地球物理勘探技术领域。
背景技术
稠油热采类实验一直是研究热采技术开发机理与开发效果的有效手段。在以蒸汽为主要注入介质的热采方式中，例如蒸汽驱、蒸汽吞吐、火烧油层等，蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)在国内外获得了广泛的应用并取得了良好的开发效果，但是也存在一些机理认识不清的问题。模拟SAGD开发的稠油热采实验是研究蒸汽腔发育与扩展、储层非均质性影响的有效手段。
SAGD技术主要通过水平井进行热介质注入与原油采出，由于蒸汽腔发育情况是衡量SAGD开发的重要指标，因此能直观观测垂直剖面上蒸汽腔的运移对明确SAGD开发状态具有重要意义。对于理想均质储层来说，蒸汽腔在垂向上发育特征较为明了；而对于实际油藏来说，储层内部常常发育有多夹层，因其性质与分布的差异，对流体渗流与传质传热过程产生了严重影响，因此多夹层对SAGD开发效果的影响成为一个亟需阐明的课题。
现有的热采实验在针对上述现象中往往存在以下问题：一是无法直观地对SAGD生产中的蒸汽腔发育以及原油动用情况进行观测；二是无法对实际储层中的多夹层进行模拟或者放置；三是对于模型内部温度点的实时记录与准确计算存在精确性问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种三维多夹层油砂SAGD模拟的装置及方法，其根据实际储层性质，模拟实际地质情况，最终得到更具参考价值的实验结果；实施多夹层稠油SAGD物理模拟实验时，便于观测和记录实验过程的蒸汽腔发育和原油动用情况，较精确地进行注汽量和产液量计量。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，包括：恒温的各方向均透明的模型本体；在模型本体内部设有若干层，各层的填充物不同，模型本体内部还设有贯穿模型本体的注汽模拟井和生产模拟井；注汽模拟井和生产模拟井的入口连接有注入部；出口连接测量部，模型本体底部设有旋转调节部，用于模拟不同地层倾角下的驱替实验。
进一步，各方向均透明的模型本体通过隔膜分为若干夹层，每个夹层的界面位置设有隔膜张紧部。
进一步，模型主体包括釜体以及设置在釜体上的釜盖，釜体内还设置有温度测点集成柱和压力测点集成柱，温度测点集成柱和压力测点集成柱连接数据采集处理部，釜体和釜盖之间设有密封件。
进一步，旋转调节部包括旋转轴、用于支撑承载旋转轴的旋转支架及旋转机构；旋转轴穿过模型主体并与旋转组件连接。
进一步，在模型本体内部设置有穿入模型本体的3个注汽模拟井和3个生产模拟井，其中相邻的注汽模拟井和生产模拟井为一组。
进一步，注入部包括蒸汽发生器、第一高压中间容器和第二高压中间容器；蒸汽发生器、第一高压中间容器和第二高压中间容器的入口端分别与一恒速恒压泵的出口端连接；恒速恒压泵的入口端分别连接有储水容器和气瓶；蒸汽发生器的出口端与各注汽模拟井的下端入口连接；在蒸汽发生器的出口端设有压力传感器；第一高压中间容器和第二高压中间容器并联，第一高压中间容器和第二高压中间容器的出口端与注汽模拟井对应的生产模拟井的下端入口连接。
进一步，注汽模拟井外围设置有井间预热器；井间预热器从模型本体底部插入模型本体内，且其插入模型本体内的部分环绕在注汽模型井的外壁上；井间预热器的入口端与蒸汽发生器的出口端连接，其入口端连接测量部，在井间预热器的出口端设置有井间预热器出口阀门。
进一步，在模型本体的一侧设置有第一泄压管路和第二泄压管路，第一泄压管路和第二泄压管路与测量部连接，并且在第一泄压管路和第二泄压管路上分别设置有第一泄压装置阀门和第二泄压装置阀门。
进一步，测量部包括第一量筒、第二量筒和第三量筒，第一量筒与生产模拟井的上端出口连接；第二量筒与井间预热器的出口端连接；第三量筒与第一泄压管路和第二泄压管路的出口端连接。
本发明还公开了一种三维多夹层油砂SAGD模拟的方法，采用上述任一种的三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，包括以下步骤：S1将预装有地层水的第一高压中间容器中的地层水注入到生产模拟井中，完成饱和地层水过程；S2将预装有稠油的第二高压中间容器中的稠油注入到生产模拟井中，完成饱和稠油过程；S3将蒸馏水注入蒸汽发生器以产生蒸汽，并使蒸汽通过井间预热器，完成SAGD井间预热过程；S4将蒸馏水注入蒸汽发生器以产生蒸汽，并将蒸汽注入到注汽模拟井中，完成SAGD驱替过程。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明其根据实际储层性质，模拟实际地质情况，最终得到更具参考价值的实验结果；实施多夹层稠油SAGD物理模拟实验时，便于观测和记录实验过程的蒸汽腔发育和原油动用情况，较精确地进行注汽量和产液量计量。
附图说明
图1是本发明一实施例中三维多夹层油砂SAGD模拟的装置的示意图。
附图标记：
1-模型主体；2-温度测点集成柱；3-隔膜；4-注汽模拟井；5-生产模拟井；6-旋转调节部；7-蒸汽发生器；8-第一高压中间容器；9-第二高压中间容器；10-恒速恒压泵；11-储水容器；12-气瓶；13-压力传感器；14-井间预热器；15-第一泄压管路；16-第二泄压管路；17-第一量筒；18-第二量筒；19-第三量筒；20-数据采集器；21-工控机。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方向，通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
SAGD采油技术(Steam Assisted Gravity Drainage，简称SAGD)是一种将蒸汽从位于油藏底部附近的水平生产井上方的一口直井或一口水平井注入油藏，被加热的原油和蒸汽冷凝液从油藏底部的水平井产出的采油方法。
实施例一
本实施例公开了一种三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，如图1所示，包括：恒温的各方向均透明的模型本体，以便观测各个方向的油砂在SAGD过程中的变化；模型主体1包括釜体以及设置在釜体上的釜盖，釜体和釜盖由有机玻璃制成，釜体外侧设有隔热层，所述釜体放置在一加热套内。釜体内还设置有温度测点集成柱2和压力测点集成柱，温度测点集成柱2和压力测点集成柱连接数据采集处理部，釜体和釜盖之间设有密封件。釜体和釜盖之间通过螺钉等可拆卸连接结构固定。模型主体1包含66个温度测点与2个压力测点，分布在模型主体1中的不同层位，在实验进行过程中，将实时监测与记录储层内部的温度压力值，所测数据经由传输线路传递至数据采集系统与数据控制处理系统中进行最终的整合处理。模型本体用于模拟实际油藏储层条件，实现可视化功能，提供热采水平井注蒸汽实验的场所，监测物理模拟过程中温度与压力变化情况以及模拟储层中特定性质多夹层情况。
各方向均透明的模型本体通过隔膜3分为若干夹层，每个夹层的界面位置设有隔膜3张紧部，该隔膜3张紧部可以设置在模型本体的内壁上，也可以将模型本体制成若干透明箱体，通过隔膜3或隔板将箱体进行连接和密封，可以通过调节透明箱体的高度调整各层的填充物的量，且隔膜3或隔板不一定是平铺的，也可以是与水平面呈一定角度的斜面，甚至可以是曲面。各层的填充物根据待模拟地区的实际地形进行设计，以便使模拟结果更加准确，更加符合实际情况。在本实施例中隔膜3优选为有机玻璃条带，采用填砂模型，按照地层实际孔隙度、渗透率等选取不同粒度砂型并进行相应的体积计算，将混合均匀的砂子压实填充至模型主体1中。
模型本体内部还设有贯穿模型本体的在模型本体内部设置有穿入模型本体的3个注汽模拟井4和3个生产模拟井5，其中相邻的注汽模拟井4和生产模拟井5为一组。注汽模拟井4和生产模拟井5的入口连接有注入部；出口连接测量部，模型本体底部设有旋转调节部6，用于模拟不同地层倾角下的驱替实验。
旋转调节部6包括旋转轴、用于支撑承载旋转轴的旋转支架及旋转机构；旋转轴穿过模型主体1并与旋转组件连接。旋转调节部6采用表面喷塑处理，可以180度旋转，带移动脚轮，可用于模拟不同地层倾角下的驱替实验。旋转调节部6用于调整模型主体1的倾斜程度进而模拟实际储层倾角大小变化。
注入部包括蒸汽发生器7、第一高压中间容器8和第二高压中间容器9；蒸汽发生器7、第一高压中间容器8和第二高压中间容器9的入口端分别与一恒速恒压泵10的出口端连接；恒速恒压泵10的入口端分别连接有储水容器11和气瓶12；蒸汽发生器7的出口端与各注汽模拟井4的下端入口连接；在蒸汽发生器7的出口端设有压力传感器13；第一高压中间容器8和第二高压中间容器9并联，第一高压中间容器8和第二高压中间容器9的出口端与注汽模拟井4对应的生产模拟井5的下端入口连接。注入部用于注入流体的动力供给与注入模型前的临时存储。
注汽模拟井4外围设置有井间预热器14；井间预热器14从模型本体底部插入模型本体内，且其插入模型本体内的部分环绕在注汽模型井的外壁上；井间预热器14的入口端与蒸汽发生器7的出口端连接，其入口端连接测量部，在井间预热器14的出口端设置有井间预热器14出口阀门。
在模型本体的一侧设置有第一泄压管路15和第二泄压管路16，第一泄压管路15和第二泄压管路16与测量部连接，并且在第一泄压管路15和第二泄压管路16上分别设置有第一泄压装置阀门和第二泄压装置阀门。
测量部包括第一量筒17、第二量筒18和第三量筒19，第一量筒17与生产模拟井5的上端出口连接，且其连接管路上设有一压力传感器13；第二量筒18与井间预热器14的出口端连接；第三量筒19与第一泄压管路15和第二泄压管路16的出口端连接。
数据采集处理部包括数据采集器20和工控机21，数据采集器20连接模型主体1的温度测点集成柱2、压力测点集成柱和注入部的压力传感器13，采集装置的温度和压力信息，并将信息传输至工控机21，工控机21用于对整个装置进行整体调控。采集控制箱包含温度、压力采集卡，对模型主体1背部传来的信号进行处理，得到测点的实际温度压力值，再将数据传递至工控主机中，内含配套的数据处理软件，软件分模块工作，可实时监控装置不同位置温度、压力值，并可按照需求，整理绘制出系统图形以及数据的表格图表，简化方便了数据的处理与加工步骤。
本实施例中装置可以用于开展研究隔夹层对稠油SAGD开发的影响等物理实验，直观地呈现SAGD生产过程中蒸汽腔发育和原油动用情况，并且能较精确地进行注汽量和产液量的计量。
实施例二
基于相同的发明构思，本实施例公开了一种三维多夹层油砂SAGD模拟的方法，采用实施例一种任一种的三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，包括以下步骤：
S1将预装有地层水的第一高压中间容器8中的地层水注入到生产模拟井5中，完成饱和地层水过程；
S2将预装有稠油的第二高压中间容器9中的稠油注入到生产模拟井5中，完成饱和稠油过程；
S3将蒸馏水注入蒸汽发生器7以产生蒸汽，并使蒸汽通过井间预热器14，完成SAGD井间预热过程；
S4将蒸馏水注入蒸汽发生器7以产生蒸汽，并将蒸汽注入到注汽模拟井4中，完成SAGD驱替过程。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，其特征在于，包括：恒温的各方向均透明的模型本体；在所述模型本体内部设有若干层，各所述层的填充物不同，所述模型本体内部还设有贯穿所述模型本体的注汽模拟井和生产模拟井；所述注汽模拟井和生产模拟井的入口连接有注入部；出口连接测量部，所述模型本体底部设有旋转调节部，用于模拟不同地层倾角下的驱替实验。
2.如权利要求1所述的三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，其特征在于，所述各方向均透明的模型本体通过隔膜分为若干夹层，每个所述夹层的界面位置设有隔膜张紧部。
3.如权利要求2所述的三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，其特征在于，所述模型主体包括釜体以及设置在所述釜体上的釜盖，所述釜体内还设置有温度测点集成柱和压力测点集成柱，所述温度测点集成柱和压力测点集成柱连接所述数据采集处理部，所述釜体和釜盖之间设有密封件。
4.如权利要求1-3任一项所述的三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，其特征在于，所述旋转调节部包括旋转轴、用于支撑承载所述旋转轴的旋转支架及旋转机构；所述旋转轴穿过所述模型主体并与所述旋转组件连接。
5.如权利要求1-3任一项所述的三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，其特征在于，在所述模型本体内部设置有穿入模型本体的3个注汽模拟井和3个生产模拟井，其中相邻的注汽模拟井和生产模拟井为一组。
6.如权利要求1-3任一项所述的三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，其特征在于，所述注入部包括蒸汽发生器、第一高压中间容器和第二高压中间容器；所述蒸汽发生器、第一高压中间容器和第二高压中间容器的入口端分别与一恒速恒压泵的出口端连接；所述恒速恒压泵的入口端分别连接有储水容器和气瓶；所述蒸汽发生器的出口端与各所述注汽模拟井的下端入口连接；在所述蒸汽发生器的出口端设有压力传感器；所述第一高压中间容器和第二高压中间容器并联，所述第一高压中间容器和第二高压中间容器的出口端与所述注汽模拟井对应的生产模拟井的下端入口连接。
7.如权利要求6所述的三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，其特征在于，所述注汽模拟井外围设置有井间预热器；所述井间预热器从所述模型本体底部插入所述模型本体内，且其插入所述模型本体内的部分环绕在所述注汽模型井的外壁上；所述井间预热器的入口端与所述蒸汽发生器的出口端连接，其入口端连接所述测量部，在所述井间预热器的出口端设置有井间预热器出口阀门。
8.如权利要求7所述的三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，其特征在于，在所述模型本体的一侧设置有第一泄压管路和第二泄压管路，所述第一泄压管路和第二泄压管路与所述测量部连接，并且在所述第一泄压管路和第二泄压管路上分别设置有第一泄压装置阀门和第二泄压装置阀门。
9.如权利要求8所述的三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，其特征在于，所述测量部包括第一量筒、第二量筒和第三量筒，所述第一量筒与所述生产模拟井的上端出口连接；所述第二量筒与所述井间预热器的出口端连接；所述第三量筒与所述第一泄压管路和第二泄压管路的出口端连接。
10.一种三维多夹层油砂SAGD模拟的方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的三维多夹层油砂SAGD模拟的装置，包括以下步骤：
S1将预装有地层水的第一高压中间容器中的地层水注入到生产模拟井中，完成饱和地层水过程；
S2将预装有稠油的第二高压中间容器中的稠油注入到生产模拟井中，完成饱和稠油过程；
S3将蒸馏水注入蒸汽发生器以产生蒸汽，并使所述蒸汽通过井间预热器，完成SAGD井间预热过程；
S4将蒸馏水注入蒸汽发生器以产生蒸汽，并将所述蒸汽注入到注汽模拟井中，完成SAGD驱替过程。
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