CN112065376A - 气藏的模拟开发装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种气藏的模拟开发装置及方法,属于气藏模拟技术领域。该模拟开发装置包括:密封机构、第一驱动系统、第二驱动系统、回压系统、夹持机构、围压系统和射线扫描系统,密封机构的第一端与第一驱动系统的出口端和第二驱动系统的出口端连通,密封机构的第二端与回压系统的进口端连通,围压系统的出口端与夹持机构的内腔连通。本申请通过能够进行加热的夹持机构,注入压力可调的第一驱动系统和第二驱动系统机构,另外还可以通过密封机构包裹渗透率不同的模拟岩心,以及可以通过调整密封机构的中心线与水平面之间的夹角,实现了边部或者底部水体影响下高温、高压、非均质性气藏的开发模拟,便于了解待开发气藏的边部或底部水体的水侵特征。
Description
技术领域
本申请涉及气藏模拟技术领域,特别涉及一种气藏的模拟开发装置及方法。
背景技术
大部分气藏的边部或底部都或多或少的存在水体,这样在气藏的开发过程中,水体的快速推进很容易封堵气流通道,从而使得气井生产能力降低甚至水淹停产的现象发生。另外,超深气藏已经成为我国勘探开发的重要目标。由于超深气藏具有高温(120~180℃)高压(40~60MPa)的特性,以及非均质性,因此针对高温、高压、非均质气藏,正确的认识边部或底部水体的水侵特征有利于制定合理高效的开发方案。其中,非均质性是指气藏储层不同位置的渗透率不同的特性。
发明内容
本申请提供了一种气藏的模拟开发装置及方法,可以解决高温、高压、非均质气藏的边部或底部水体的水侵特征的问题。所述技术方案如下:
一方面,本申请提供了一种气藏的模拟开发装置,所述模拟开发装置包括:密封机构、第一驱动系统、第二驱动系统、回压系统、夹持机构、围压系统和射线扫描系统;
所述密封机构的第一端与所述第一驱动系统的出口端和所述第二驱动系统的出口端连通,所述密封机构的第二端与所述回压系统的进口端连通,所述密封机构固定在所述夹持机构的内腔,所述密封机构的中心线与水平面之间的夹角可调,且所述夹持机构能够对所述密封机构进行加热,所述围压系统的出口端与所述夹持机构的内腔连通;
所述围压系统用于促使所述密封机构密封包裹模拟岩心,所述第一驱动系统用于向所述密封机构内注入地层水,所述第二驱动系统用于向所述密封机构内注入甲烷,且所述第一驱动系统的注入压力和所述第二驱动系统的注入压力可调,所述射线扫描系统用于扫描所述模拟岩心。
可选地,所述密封机构包括多个胶皮筒,所述回压机构包括与所述多个胶皮筒一一对应的多个回压器,所述夹持机构包括夹持器,所述围压系统包括围压泵;
所述多个胶皮筒固定在所述夹持器中,所述多个胶皮筒的第一端连通,且连通后与所述第一驱动系统的出口端和所述第二驱动系统的出口端连通,所述多个胶皮筒的第二端分别与所述多个回压器的进口端对应连通,所述围压泵的出口端与所述夹持器的内腔连通,所述围压泵用于促使所述多个胶皮筒密封包裹多个渗透率不同的模拟岩心。
可选地,所述密封机构包括多个胶皮筒,所述回压机构包括与所述多个胶皮筒一一对应的多个回压器,所述加持机构包括与所述多个胶皮筒一一对应的多个夹持器,所述围压系统包括与所述多个夹持器一一对应的多个围压泵;
所述多个胶皮筒中的每个胶皮筒固定在对应夹持器的内腔中,所述多个胶皮筒的第一端连通,且连通后与所述第一驱动系统的出口端和所述第二驱动系统的出口端连通,所述多个胶皮筒的第二端分别与所述多个回压器的进口端对应连通,所述多个围压泵的出口端分别与所述多个夹持器的内腔对应连通,所述多个围压泵用于促使所述多个胶皮筒密封包裹多个渗透率不同的模拟岩心。
可选地,所述夹持器包括:支撑座、岩心筒、升温电阻丝和控制系统;
所述岩心筒可旋转地固定在所述支撑座上,所述升温电阻丝固定在所述岩心筒上,所述控制系统与所述升温电阻丝电连接。
可选地,所述模拟开发装置还包括气液分离计量器,所述气液分离计量器连接在所述回压系统的出口端。
可选地,所述模拟开发装置还包括真空泵和第一控制阀,所述真空泵通过所述第一控制阀分别与所述第一驱动系统的出口端、第二系统的出口端和密封机构的第一端连通。
可选地,所述第一驱动系统包括第一驱替泵、第一容器、第二控制阀和第一加热器;
所述第一驱替泵的出口端与所述第一容器的进口端连通,所述第一容器的出口端通过所述第二控制阀与所述密封机构的第一端连通,所述第一加热器用于对所述第一容器内盛装的地层水加热。
另一方面,本申请提供了一种气藏的模拟开发方法,所述方法应用于气藏的模拟开发装置,所述模拟开发装置包括密封机构、第一驱动系统、第二驱动系统、回压系统、夹持机构、围压系统和射线扫描系统,所述方法包括:
在所述密封机构内设置模拟岩心,调整所述密封机构的中心线与水平面之间的夹角;
通过所述围压系统促使所述密封机构密封包裹所述模拟岩心,并通过所述夹持机构对所述密封机构加热;
基于所述第一驱动系统和所述第二驱动系统依次向所述密封机构的内注入地层水和甲烷;
关闭所述第二驱动系统,设置所述回压系统的泄压速率,并通过所述第一驱动系统以第二注入压力向所述密封机构内注入所述地层水;
通过所述射线扫描系统对所述待测物体进行扫描,以确定所述地层水和所述甲烷的运移情况。
可选地,所述基于所述第一驱动系统和所述第二驱动系统依次向所述密封机构的内注入地层水和甲烷,得到所述模拟岩心对应的模拟气藏,包括:
通过所述第一驱动系统以第一注入压力向所述密封机构内注入地层水;
在所述模拟岩心饱和所述地层水后,关闭所述第一驱动系统,开启所述第二系统;
通过第二驱动系统以所述第一注入压力向所述密封机构内注入甲烷,以驱动所述地层水流出所述模拟岩心。
可选地,所述模拟开发装置还包括气液分离计量器,所述设置所述回压系统的泄压速率,并通过所述第一驱动系统以第二注入压力向所述密封机构内注入所述地层水之后,还包括:
通过所述气液分离计量器获取所述回压系统的出口端排出的地层水和甲烷;
通过所述气液分离计量器对获取的地层水和所述甲烷进行分离,并分别进行称重。
可选地,所述模拟开发装置还包括真空泵和第一控制阀,所述通过所述围压系统促使所述密封机构密封包裹所述模拟岩心之前,还包括:
开启所述第一控制阀,通过所述真空泵对所述第一驱动系统、所述第二驱动系统和所述密封机构进行抽真空处理。
本申请提供的技术方案的有益效果至少包括:
本申请中通过夹持机构对密封机构包裹的模拟岩心进行间接加热,再通过注入压力可调的第一驱动系统和第二驱动系统依次向密封机构内注入地层水和甲烷后,能够形成模拟岩心对应的高温高压环境的模拟气藏。另外,可以通过密封机构包裹渗透率不同的模拟岩心,实现模拟气藏的非均质性模拟,可以在第一驱动系统再次向密封机构内注入地层水时,通过调整密封机构的中心线与水平面之间的夹角,实现模拟气藏的边部或底部水体的模拟。这样,在对回压系统进行设置后,通过射线扫描系统对模拟岩心对应的模拟气藏进行扫描,确定模拟气藏的边部或底部水体的运移情况,从而实现了高温、高压、非均质性气藏的开发模拟,便于了解待开发气藏的边部或底部水体的水侵特征。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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申请的一些实施例,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。
图1是本申请实施例提供的一种气藏的模拟开发装置的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的另一种气藏的模拟开发装置的结构示意图;
图3是本申请实施例提供的一种射线扫描系统的结构示意图;
图4是本申请实施例提供的又一种气藏的模拟开发装置的结构示意图;
图5是本申请实施例提供的一种夹持器的结构示意图;
图6是本申请实施例提供的一种气藏的模拟开发方法的流程示意图。
附图标记:
1:密封机构;11:胶皮筒;
2:第一驱动系统;21:第一驱替泵;22:第一容器;23:第二控制阀;24:第一加热器;
3:第二驱动系统;31:第二驱替泵;32:第二容器;33:第三控制阀;34:第二加热器;
4:回压系统;41:回压器;
5:夹持机构;51:夹持器;511:支撑座;512:岩心筒;513:升温电阻丝;514:控制系统;
6:围压系统;61:围压泵;
7:射线扫描系统;71:支架;72:射线发射器;73:射线接收器;
8:气液分离计量器;9:真空泵;91:第一控制阀。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
图1示例了本申请实施例的一种气藏的模拟开发装置的结构示意图。如图1所示,模拟开发装置包括:密封机构1、第一驱动系统2、第二驱动系统3、回压系统4、夹持机构5、围压系统6和射线扫描系统7,密封机构1的第一端与第一驱动系统2的出口端和第二驱动系统3的出口端连通,密封机构1的第二端与回压系统4的进口端连通,密封机构1固定在夹持机构5的内腔,密封机构1的中心线与水平面之间的夹角可调,且夹持机构5能够对密封机构1进行加热,围压系统6的出口端与夹持机构5的内腔连通。
其中,围压系统6用于促使密封机构1密封包裹模拟岩心,第一驱动系统2用于向密封机构1内注入地层水,第二驱动系统3用于向密封机构1内注入甲烷,且第一驱动系统2的注入压力和第二驱动系统3的注入压力可调,射线扫描系统7用于扫描模拟岩心。
本申请实施例中,通过夹持机构5对密封机构1包裹的模拟岩心进行间接加热,在通过注入压力可调的第一驱动系统2和第二驱动系统3依次向密封机构1内注入地层水和甲烷后,能够形成模拟岩心对应的高温高压环境的模拟气藏。另外,可以通过密封机构1包裹渗透率不同的模拟岩心,实现模拟气藏的非均质性模拟,可以在第一驱动系统2再次向密封机构1内注入地层水时,通过调整密封机构1的中心线与水平面之间的夹角,实现模拟气藏的边部或底部水体的模拟。这样,在对回压系统4进行设置后,通过射线扫描系统7对模拟岩心对应的模拟气藏进行扫描,确定模拟气藏的边部或底部水体的运移情况,从而实现了高温、高压、非均质性气藏的开发模拟,便于了解待开发气藏的边部或底部水体的水侵特征。
本申请实施例中,在通过模拟开发装置进行模拟开发时,通过围压系统6对夹持机构5的内腔进行加压,以促使密封机构1密封包裹模拟岩心,基于地层中水体与气藏的相对位置,调整密封机构1的中心线与水平面之间的夹角,之后通过夹持机构5对密封机构1进行加热。通过第一驱动系统2以第一注入压力向密封机构1内注入地层水,并通过射线扫描系统7的扫描结果分析地层水的注入情况,在模拟岩心含有的地层水饱和后,关闭第一驱动系统2。通过第二驱动系统3以第一注入压力向密封机构1内注入甲烷,在模拟岩心中不再有地层水流出时,关闭第二驱动系统3,并确定得到模拟岩心对应的高温高压模拟气藏。之后,可以通过密封机构1包裹渗透率不同的模拟岩心,实现模拟气藏的非均质性模拟,可以通过第一驱动系统2以第二注入压力向密封机构1内注入地层水,形成模拟气藏的边部或底部水体模拟,调整回压系统4的泄压速率,模拟的边部或底部水体会在模拟气藏中运移,此时可以通过射线扫描系统7对模拟岩心对应的模拟气藏进行扫描,以通过扫描结果确模拟的边部或底部水体在模拟气藏中的运移情况,从而实现了高温、高压、非均质气藏的开发模拟,便于了解气藏的边部或底部水体的水侵特征。
其中,围压系统6可以向夹持机构5的内腔注入液压油,以通过液压油对密封机构1的侧壁进行挤压,从而实现密封机构1对模拟岩心的密封包裹。围压系统6注入的液压油的压力大于第一注入压力和第二注入压力,第一注入压力是指待开发气藏的地层压力,第二注入压力是指待开发气藏的边部或底部的第一水体压力。密封机构1的第二端为位于上方的一端,密封机构1的第一端为位于下方的一端。模拟岩心可以是由砂砾等构成的模拟岩心,当然,也可以是对待开发的气藏进行取芯后得到的岩心。
在通过第一驱动系统2或第二驱动系统3向密封机构的内腔注入地层水或甲烷时,为了避免地层水或甲烷从密封机构的第二端溢出,可以对回压系统4的控制压力进行调整,以使得回压系统4的压力值大于第一注入压力和第二注入压力。
本申请实施例中,如图2所示,第一驱动系统2可以包括第一驱替泵21、第一容器22、第二控制阀23和第一加热器24,第一驱替泵21的出口端与第一容器22的进口端连通,第一容器22的出口端通过第二控制阀23与密封机构1的第一端连通,第一加热器24用于对第一容器22内盛装的地层水加热。相应地,如图2所示,第二驱动系统3可以包括第二驱替泵31、第二容器32、第三控制阀33和第二加热器34,第二驱替泵31的出口端与第二容器32的进口端连通,第二容器32的出口端通过第三控制阀33与密封机构1的第一端连通,第二加热器34用于对第二容器32内盛装的甲烷加热。
需要说明的是,第一驱动系统2包括的第一驱替泵21还可以替换为抽吸泵,此时可以通过抽吸泵抽吸第一容器22内盛装的地层水,并沿第二控制阀23注入到密封机构1内。其中,第一容器22的出口端与抽吸泵的入口端连通,抽吸泵的出口端通过第二控制阀23与密封机构1的第一端连通。
另外,在对第一容器22内盛装的地层水和第二容器32内盛装的甲烷进行加热时,可以单独使用第一加热器24对第一容器22加热,使用第二加热器34对第二容器32加热,当然也可以对第一容器22和第二容器32进行整体加热,也即是使用一个加热器同时对第一容器22和第二容器32进行加热。
在向密封机构1内分别注入地层水和甲烷时,由于地层水和甲烷是分开注入的,这样,可以使用同一台驱替泵驱动第一容器22内的地层水注入到密封机构1内,或者驱动第二容器32内的甲烷注入到密封机构1内。此时,这一台驱替泵的出口端与第一容器22的进口端和第二容器32的进口端通过三通连通,且这一台驱替泵的出口端与第一容器22的进口端和第二容器32的进口端之间均设置有控制阀,以通过控制阀控制单条管路的流通。
进一步地,第一驱动系统2的出口端和第二驱动系统3的出口端还可以设置有压力计,也即是第二控制阀23上未与第一容器22连接的一端和第三控制阀33上未与第二容器32连接的一端均通过旁通管连接有压力计。
其中,压力计可以是压力传感器,也可以是就地压力表。这样,在模拟岩心密封包裹在密封机构1内后,可以关闭回压系统4,通过第一驱动系统2或第二驱动系统3向密封机构1的第一端打压,进而可以通过压力计的读数确定该模拟开发装置的气密性。需要说明的是,压力计可以安装在其他任一位置,只要可以实现该模拟开发装置的气密性测试即可,本申请实施例对此不做限定。
本申请实施例中,如图3所示,射线扫描系统7可以包括支架71、射线发射器72、射线接收器73,支架71呈门状结构,射线发射器72和射线接收器73相对的固定在支架71上,密封机构1位于射线发射器72和射线接收器73之间。
这样,可以通过射线发射器72发出射线,发出的射线穿过密封机构1被射线接收器73接收,在射线穿过密封机构1时,能够对包裹在密封机构1内的模拟岩心进行扫描,从而基于射线的扫描结果进行分析。
其中,射线发射器72可以用于发出x射线或其它射线,对应地,射线接收器73可以用于接收射线发射器72发出的x射线或其它射线。当第一驱动系统2以第一注入压力向密封机构1内注入地层水时,可以通过对射线扫描系统7发出的射线对模拟岩心的扫描结果的分析,确定模拟岩心含地层水的饱和度,当第一驱动系统2以第二注入压力向密封机构1内注入地层水时,可以通过对射线扫描系统7发出的射线对模拟岩心的扫描结果的分析,确定回压系统4所设置的压降速率对应的模拟的边部或底部水体的运移情况。
本申请实施例中,如图1所示,模拟开发装置还可以包括气液分离计量器8,气液分离计量器8连接在回压系统4的出口端。
这样,在通过回压系统4设置压降速率,并通过第一驱动系统2以第二注入压力注入地层水时,可以通过当前注入的地层水驱动模拟岩心中包含的甲烷和地层水外排,外排的甲烷和地层水的混合物可以进入气液分离计量器8。
其中,气液分离计量器8同时具有气液分离和计量的功能。这样,气液分离计量器8可以先对混合物中的甲烷和地层水进行分离,以分别得到甲烷和地层水,之后通过气液分离计量器8分别对甲烷和地层水进行称重。这样可以通过甲烷和地层水的重量,确定在第一注入压力和回压系统4对应的压降速率下模拟气藏的模拟开发效果。
本申请实施例中,如图1所示,模拟开发装置还可以包括真空泵9和第一控制阀91,真空泵9通过第一控制阀91分别与第一驱动系统2的出口端、第二系统的出口端和密封机构1的第一端连通。
这样,在通过第一驱动系统2以第一注入压力向密封机构1内注入地层水之前,还可以通过真空泵9对第一驱动系统2、第二驱动系统3和密封机构1进行抽真空处理,以避免在第一驱动系统2的管线和密封机构1内存在有空气,从而在得到模拟岩心对应的模拟气藏后,模拟气藏中存在空气,降低了后续模拟气藏的模拟开发准确性。
本申请实施例中,在通过密封机构1包裹模拟岩心时,在一些实施例中,密封机构1可以只用于包裹一个模拟岩心,这样,在对该模拟岩心进行气藏的模拟,以及完成模拟气藏的模拟开发后,对密封机构1内包裹的模拟岩心进行更换,更换为渗透率不同的另一个模拟岩心,进而对另一个模拟岩心进行气藏的模拟,以及模拟气藏的模拟开发。
在另一些实施例中,如图4所示,密封机构1可以包括多个胶皮筒11,回压系统4包括与多个胶皮筒11一一对应的多个回压器41,多个胶皮筒11的第一端连通,且连通后与第一驱动系统2的出口端和第二驱动系统3的出口端连通,多个胶皮筒11的第二端分别与多个回压器41的进口端对应连通。这样,可以通过多个胶皮筒11分别包裹渗透率不同的模拟岩心,从而同时实现多个渗透率不同的模拟岩心对应的模拟气藏的模拟开发。
示例地,密封机构1可以包括三个胶皮筒11,三个胶皮筒11内分别包裹有低渗透率的全直径岩心、中渗透率的全直径岩心和高渗透率的全直径岩心。
需要说明的是,由于每个胶皮筒11的第二端均连接有回压器41,因此可以通过每个胶皮筒11对应的回压器41分别控制调整胶皮筒11的压降速率,这样,可以保证每个胶皮同的压降速率可以不同。而当每个胶皮筒11的压降速率相同时,回压系统4可以包括一个回压器41,此时每个胶皮筒11的第二端连通,且连通后与回压器41的进口端连通,从而可以通过这一个回压器41同时调整多个胶皮筒11的压降速率。
基于上述所述,射线扫描系统7还可以包括控制电机和传送带,控制电机可以控制传送带沿与射线垂直的方向往复运动。这样,在射线扫描系统7包括的的射线发射器72发出的射线不能完全对多个胶皮筒11内的模拟岩心进行扫描时,可以通过控制电机控制传送带进行往复运动,从而实现射线扫描系统7对多个模拟岩心的扫描。
另外,当每个胶皮筒11的第二端分别连通有回压器41时,如上述描述,每个回压器41的出口端均可以连通有气液分离计量器8,这样可以通过连通的气液分离计量器8,对每个模拟岩心模拟开发的甲烷和地层水的重量进行确定,进而确定每个模拟岩心的开发效果。
进一步地,在通过夹持机构5对密封机构1进行固定且加热时,在一些实施例中,夹持机构5可以包括夹持器51,围压系统6包括围压泵61,多个胶皮筒11固定在夹持器51中,围压泵61的出口端与夹持器51的内腔连通,围压泵61用于促使多个胶皮筒11密封包裹多个渗透率不同的模拟岩心。这样,可以通过围压泵61向夹持器51的内腔注入润滑油,进而同时促使多个胶皮筒11密封包裹模拟岩心,另外,通过一个夹持器51对多个密封机构1进行加热,可以同时控制多个胶皮筒11内包括的多个模拟岩心均处于同一温度。
在另一些实施例中,如图4所示,加持机构可以包括与多个胶皮筒11一一对应的多个夹持器51,围压系统6包括与多个夹持器51一一对应的多个围压泵61,多个胶皮筒11中的每个胶皮筒11固定在对应夹持器51的内腔中,多个围压泵61的出口端分别与多个夹持器51的内腔对应连通,多个围压泵61用于促使多个胶皮筒11密封包裹多个渗透率不同的模拟岩心。
这样,可以通过多个围压泵61分别向对应的夹持器51的内腔注入润滑油,通过每个夹持内腔的润滑油促使胶皮筒11密封包裹模拟岩心。由于每个胶皮筒11对应一个夹持器51,因此可以通过多个夹持器51分别对对应的胶皮筒11进行加热,从而可以保证每个胶皮筒11所处的温度不同。
需要说明的是,在一些实施例中,如图5所示,夹持器51可以包括:支撑座511、岩心筒512、升温电阻丝513和控制系统514,岩心筒512可旋转地固定在支撑座511上,升温电阻丝513固定在岩心筒512上,控制系统514与升温电阻丝513电连接。
其中,控制系统514用于控制升温电阻丝513对密封机构1的加热温度,本申请实施例中,控制系统514可以根据待开发气藏所处的地层温度进行设定。升温电阻丝513可以固定在岩心筒512的外壁,且为了提高升温电阻丝513的加热效果,升温电阻丝513可以深入岩心筒512的内腔。
本申请实施例中,对于待开发气藏,可能同时存在多个水体作用在待开发气藏的边部或者底部,为了对待开发气藏进行准确的模拟,模拟开发装置还可以包括第三驱动系统,第三驱动系统的出口端与密封机构1的第一端连通,第三驱动系统用于以第三注入压力向密封机构1内注入地层水。
其中,第三注入压力是指待开发气藏的边部或者底部的第二水体压力。这样,可以通过第三驱动系统注入的地层水形成模拟气藏的边部或者底部的第二水体的模拟。第三驱动系统的结构可以和第一驱动系统2的结构相同或相似,本申请实施例对此不再赘述。
本申请实施例中,由于夹持机构包括的夹持器能够对内腔固定的胶皮筒进行加热,从而实现对包裹在胶皮筒内的模拟岩心的加热,在通过注入压力可调的第一驱动系统和第二驱动系统依次向胶皮筒内注入地层水和甲烷后,能够形成模拟岩心对应的高温高压环境的模拟气藏。另外,通过多个胶皮筒分别包裹的渗透率不同的模拟岩心,实现模拟气藏的非均质性模拟,在第一驱动系统再次向密封机构内注入地层水时,通过调整密封机构的中心线与水平面之间的夹角,实现模拟气藏的边部或底部水体的模拟。之后在对与每个胶皮筒连通的回压器的压降速率进行设置后,通过射线扫描系统对模拟岩心对应的模拟气藏进行扫描,确定模拟气藏的边部或底部水体的运移情况,从而实现了高温、高压、非均质性气藏的开发模拟,便于了解待开发气藏的边部或底部水体的水侵特征。
图6示例了本申请实施例的一种气藏的模拟开发方法的流程示意图。如图6所示,该方法应用于上述实施例所述的气藏的模拟开发装置中,该方法包括如下步骤。
601:在密封机构内设置模拟岩心,调整密封机构的中心线与水平面之间的夹角。
其中,模拟岩心可以通过砂砾进行模拟,或者可以使用在待开发气藏进行取芯得到的岩心。本申请实施例中包括的模拟岩心可以分为低渗透率的全直径模拟岩心、中渗透率的全直径模拟岩心和高渗透率的全直径模拟岩心。
密封机构的中心线与水平面之间的夹角可以基于待开发气藏的边缘水体的相对位置,比如当水体位于待开发气藏的底部时,可以将密封机构的中心线水平面调整为垂直关系。当水体位于待开发气藏的斜下方时,可以将密封机构的中心线水平面之间的夹角调整为45度。
需要说明的是,当密封机构包括多个胶皮筒时,每个胶皮筒内包括的模拟岩心的渗透率可以不同,且基于待开发气藏中不同渗透率的储层位置与水体的相对位置,对包裹相同渗透率的模拟岩心的胶皮筒的中线进行调整。
602:通过围压系统促使密封机构密封包裹模拟岩心,并通过夹持机构对密封机构加热。
通过围压系统向夹持机构的内腔打入液压油,以通过液压油对密封机构的侧壁进行挤压,实现密封机构对模拟岩心的密封包裹。之后基于待开发气藏的地层温度,通过夹持机构对密封机构进行加热,进而实现对密封机构包裹的模拟岩心的间接加热,以实现高温环境的模拟。
其中,如上所述,当夹持机构包括一个夹持器时,围压系统包括一个围压泵,多个胶皮筒均固定在夹持器中。围压泵向夹持器的内腔注入液压油,以促使多个胶皮筒分别密封包裹多个模拟岩心,且通过夹持器可以保证多个胶皮筒包裹的多个模拟岩心处于与同意温度。
当夹持机构包括多个夹持器时,围压系统个包括与多个夹持器一一对应的多个围压泵,多个夹持器与多个胶皮筒一一对应,每个胶皮筒固定在对应的夹持器的内腔。每个围压泵可以向对应的夹持器的内腔注入液压油,以促使内腔中固定的胶皮筒密封包裹模拟岩心,且通过多个夹持器可以对多个模拟岩心分别进行加热,从而可以实现多个模拟岩心在不同温度环境下进行气藏模拟。
进一步地,在通过围压系统促使密封机构密封包裹模拟岩心,并通过夹持机构对密封机构加热之前,还包括开启第一控制阀,通过真空泵对第一驱动系统、第二驱动系统和密封机构进行抽真空处理。
这样,可以通过真空泵对第一驱动系统、第二驱动系统和密封机构进行抽真空处理,以避免在模拟开发装置的管路中存在空气,从而在得到模拟岩心对应的模拟气藏后,模拟气藏中存在空气,降低了后续模拟气藏的模拟开发的准确性。
603:基于第一驱动系统和第二驱动系统依次向密封机构的内注入地层水和甲烷。
具体地,通过第一驱动系统以第一注入压力向密封机构内注入地层水,在模拟岩心饱和地层水后,关闭第一驱动系统,开启第二系统,通过第二驱动系统以第一注入压力向密封机构内注入甲烷,以驱动地层水流出模拟岩心。
其中,第一驱动系统注入的地层水中可以添加有碘化钠试剂。第一驱动系统和第二驱动系统的具体结构可以如上述实施例所述,本申请实施例在此不再赘述。
604:关闭第二驱动系统,设置回压系统的泄压速率,并通过第一驱动系统以第二注入压力向密封机构内注入地层水。
回压系统可以包括与多个胶皮筒一一对应的多个回压器,此时对于连接在每个胶皮筒的第二端的回压器,可以通过对回压器的设置,调整胶皮筒的压降速率,之后第一驱动系统注入的地层水会驱使模拟气藏内的甲烷和地层水沿回压器外排。
其中,在一些实施例中,可以通过回压器设置胶皮筒的第二端的管路的开口大小,以通过开口的大小调整胶皮筒的压降速率。
进一步地,在模拟气藏内的甲烷和地层水沿回压器外排后,可以通过气液分离计量器获取回压系统的出口端排出的地层水和甲烷,并通过气液分离计量器对获取的地层水和甲烷进行分离,并分别进行称重。
其中,气液分离计量器同时具有气液分离和计量的功能。这样,气液分离计量器可以先对混合物中的甲烷和地层水进行分离,以分别得到甲烷和地层水,之后通过气液分离计量器分别对甲烷和地层水进行称重。这样可以通过甲烷和地层水的重量,确定在第一注入压力和回压系统对应的压降速率下模拟气藏的模拟开发效果。
605:通过射线扫描系统对待测物体进行扫描,以获取地层水和甲烷的运移情况。
具体地,可以通过射线扫描系统包括的射线发射器发出x射线或者其它射线对模拟岩心进行扫描,并通过射线扫描系统包括的射线接收器接收发出的x射线或其它射线,以得到对模拟岩心的扫描结果,之后,对扫描结果进行分析,以确定模拟气藏的边部或底部水体的运移情况,从而实现了高温、高压、非均质性气藏的开发模拟。
本申请实施例中,通过夹持机构对密封机构包裹的模拟岩心进行间接加热,在通过注入压力可调的第一驱动系统和第二驱动系统依次向密封机构内注入地层水和甲烷后,能够形成模拟岩心对应的高温高压环境的模拟气藏。另外,可以通过密封机构包裹渗透率不同的模拟岩心,实现模拟气藏的非均质性模拟,可以在第一驱动系统再次向密封机构内注入地层水时,通过调整密封机构的中心线与水平面之间的夹角,实现模拟气藏的边部或底部水体的模拟。这样,在对回压系统进行设置后,通过射线扫描系统对模拟岩心对应的模拟气藏进行扫描,确定模拟气藏的边部或底部水体的运移情况,从而实现了高温、高压、非均质性气藏的开发模拟,便于了解待开发气藏的边部或底部水体的水侵特征。
以上所述仅为本申请的说明性实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种气藏的模拟开发装置,其特征在于,所述模拟开发装置包括:密封机构(1)、第一驱动系统(2)、第二驱动系统(3)、回压系统(4)、夹持机构(5)、围压系统(6)和射线扫描系统(7);
所述密封机构(1)的第一端与所述第一驱动系统(2)的出口端和所述第二驱动系统(3)的出口端连通,所述密封机构(1)的第二端与所述回压系统(4)的进口端连通,所述密封机构(1)固定在所述夹持机构(5)的内腔,所述密封机构(1)的中心线与水平面之间的夹角可调,且所述夹持机构(5)能够对所述密封机构(1)进行加热,所述围压系统(6)的出口端与所述夹持机构(5)的内腔连通;
所述围压系统(6)用于促使所述密封机构(1)密封包裹模拟岩心,所述第一驱动系统(2)用于向所述密封机构(1)内注入地层水,所述第二驱动系统(3)用于向所述密封机构(1)内注入甲烷,且所述第一驱动系统(2)的注入压力和所述第二驱动系统(3)的注入压力可调,所述射线扫描系统(7)用于扫描所述模拟岩心。
2.如权利要求1所述的气藏的模拟开发装置,其特征在于,所述密封机构(1)包括多个胶皮筒(11),所述回压系统(4)包括与所述多个胶皮筒(11)一一对应的多个回压器(41),所述夹持机构(5)包括夹持器(51),所述围压系统(6)包括围压泵(61);
所述多个胶皮筒(11)固定在所述夹持器(51)中,所述多个胶皮筒(11)的第一端连通,且连通后与所述第一驱动系统(2)的出口端和所述第二驱动系统(3)的出口端连通,所述多个胶皮筒(11)的第二端分别与所述多个回压器(41)的进口端对应连通,所述围压泵(61)的出口端与所述夹持器(51)的内腔连通,所述围压泵(61)用于促使所述多个胶皮筒(11)密封包裹多个渗透率不同的模拟岩心。
3.如权利要求1所述的气藏的模拟开发装置,其特征在于,所述密封机构(1)包括多个胶皮筒(11),所述回压系统(4)包括与所述多个胶皮筒(11)一一对应的多个回压器(41),所述加持机构包括与所述多个胶皮筒(11)一一对应的多个夹持器(51),所述围压系统(6)包括与所述多个夹持器(51)一一对应的多个围压泵(61);
所述多个胶皮筒(11)中的每个胶皮筒(11)固定在对应夹持器(51)的内腔中,所述多个胶皮筒(11)的第一端连通,且连通后与所述第一驱动系统(2)的出口端和所述第二驱动系统(3)的出口端连通,所述多个胶皮筒(11)的第二端分别与所述多个回压器(41)的进口端对应连通,所述多个围压泵(61)的出口端分别与所述多个夹持器(51)的内腔对应连通,所述多个围压泵(61)用于促使所述多个胶皮筒(11)密封包裹多个渗透率不同的模拟岩心。
4.如权利要求2或3所述的气藏的模拟开发装置,其特征在于,所述夹持器(51)包括:支撑座(511)、岩心筒(512)、升温电阻丝(513)和控制系统(514);
所述岩心筒(512)可旋转地固定在所述支撑座(511)上,所述升温电阻丝(513)固定在所述岩心筒(512)上,所述控制系统(514)与所述升温电阻丝(513)电连接。
5.如权利要求1所述的气藏的模拟开发装置,其特征在于,所述模拟开发装置还包括气液分离计量器(8),所述气液分离计量器(8)连接在所述回压系统(4)的出口端。
6.如权利要求1所述的气藏的模拟开发装置,其特征在于,所述模拟开发装置还包括真空泵(9)和第一控制阀(91),所述真空泵(9)通过所述第一控制阀(91)分别与所述第一驱动系统(2)的出口端、第二系统的出口端和密封机构(1)的第一端连通。
7.如权利要求1所述的气藏的模拟开发装置,其特征在于,所述第一驱动系统(2)包括第一驱替泵(21)、第一容器(22)、第二控制阀(23)和第一加热器(24);
所述第一驱替泵(21)的出口端与所述第一容器(22)的进口端连通,所述第一容器(22)的出口端通过所述第二控制阀(23)与所述密封机构(1)的第一端连通,所述第一加热器(24)用于对所述第一容器(22)内盛装的地层水加热。
8.一种气藏的模拟开发方法,所述方法应用于气藏的模拟开发装置,所述气藏的模拟开发装置包括密封机构、第一驱动系统、第二驱动系统、回压系统、夹持机构、围压系统和射线扫描系统,其特征在于,所述方法包括:
在所述密封机构内设置模拟岩心,调整所述密封机构的中心线与水平面之间的夹角;
通过所述围压系统促使所述密封机构密封包裹所述模拟岩心,并通过所述夹持机构对所述密封机构加热;
基于所述第一驱动系统和所述第二驱动系统依次向所述密封机构的内注入地层水和甲烷;
关闭所述第二驱动系统,设置所述回压系统的泄压速率,并通过所述第一驱动系统以第二注入压力向所述密封机构内注入所述地层水;
通过所述射线扫描系统对所述待测物体进行扫描,以确定所述地层水和所述甲烷的运移情况。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述基于所述第一驱动系统和所述第二驱动系统依次向所述密封机构的内注入地层水和甲烷,包括:
通过所述第一驱动系统以第一注入压力向所述密封机构内注入地层水;
在所述模拟岩心饱和所述地层水后,关闭所述第一驱动系统,开启所述第二系统;
通过第二驱动系统以所述第一注入压力向所述密封机构内注入甲烷,以驱动所述地层水流出所述模拟岩心。
10.如权利要求8或9所述的方法,所述模拟开发装置还包括气液分离计量器,其特征在于,所述设置所述回压系统的泄压速率,并通过所述第一驱动系统以第二注入压力向所述密封机构内注入所述地层水之后,还包括:
通过所述气液分离计量器获取所述回压系统的出口端排出的地层水和甲烷;
通过所述气液分离计量器对获取的地层水和所述甲烷进行分离,并分别进行称重。
11.如权利要求8或9所述的方法,所述模拟开发装置还包括真空泵和第一控制阀,其特征在于,所述通过所述围压系统促使所述密封机构密封包裹所述模拟岩心之前,还包括:
开启所述第一控制阀,通过所述真空泵对所述第一驱动系统、所述第二驱动系统和所述密封机构进行抽真空处理。
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