CN113252532A - 一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于气藏动态储量评价领域，公开了一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的模拟装置，该装置解决了现有动储量评价方法难以描述渗流屏障导致气藏动储量动态变化现象的问题，装置包含：两个供气部件；两个长岩心夹持器，串联设置，分别与相应的供气部件连通；温控器，用于控制长岩心夹持器的温度；围压泵，用于控制长岩心夹持器的压力；回压阀，设置在第一长岩心夹持器与全自动气体计量仪的中间；全自动气体计量仪，用于测量产气速度和产气量；渗流屏障模拟装置，用于模拟两个砂体之间的渗流屏障。本发明运用简便的实验装置来模拟异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的实验，利用电脑终端收集相关数据，自动计算模拟砂体动态地质储量。

Description

一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的模拟装置

技术领域

本发明涉及气藏动态储量评价领域，尤其涉及一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的模拟装置。

背景技术

南海西部海域异常高温高压地层天然气储量丰富，随着东方气田群高温高压气藏开发实践的不断深入，高温高压气藏开发的特殊性和砂体叠置关系复杂性逐渐显现，其对气藏稳产挖潜的影响日益受到关注。在高温高压气藏开发关键参数评价方法方面，存在一些难点和问题，诸如现有动储量评价方法难以描述存在渗流屏障条件下导致气藏动储量动态变化的现象等问题。给东方气田群高温高压气藏稳产挖潜实践带来了困难和挑战。

目前对于气藏开发中动储量的计算主要采用以下几种方法：1.弹性二相法。对于定产量生产的有限封闭气藏，当气井的压力动态达到拟稳定（弹性二相）时，压降曲线即会出现直线下降趋势。由于该方法的重心为拟稳态压力动态曲线的获取，因此只针对以合理或者较合理工作制度生产的气井适用，而采用不合理的工作制度进行生产的气井，无法得到真正的拟稳态压力动态曲线，弹性二相法便不再适用。2.累积产量统计法。该方法是通过建立累积产量与时间的变化关系，利用极限思想最终求得动态储量。该方法主要针对于气藏开发中后期出现产量递减的单井，当采出程度大于50%时其储量计算结果与视地层压力法接近。3.流动物质平衡法。这种方法要求天然气采出程度大于10%，地层压力有明显下降（在1MPa以上）的情况下使用开展相应研究，复杂的断块、岩性圈闭、裂缝性及边底水活跃的气藏均可使用，适用范围广泛。

但是目前由于该异常高温高压气藏，地层结构复杂，砂体分布不均匀，且地层砂体之间存在渗流屏障，现有的动储量计算方法不再适用，需要考虑渗流屏障影响下气藏动态储量评价的新方法。

发明内容

本发明专利目的是为了探究考虑渗流屏障影响下气藏动态储量评价的新方法，运用较为简便的实验装置来模拟异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的实验，同时采集相关实验数据，计算动态储量。

为了达到上述目的，优选地该装置包含第二供气部件、第二砂体模拟装置、渗流屏障模拟装置、第一供气部件、第一砂体模拟装置、回压阀、全自动气体计量仪组成，其特征在于：第一长岩心夹持器，与第一供气部件连通，第一围压泵，连接第一长岩心夹持器；第二长岩心夹持器，与所述的第二供气部件连通，第二围压泵，连接第二长岩心夹持器；渗流屏障模拟装置，设置在第二长岩心夹持器和第一长岩心夹持器之间；温控器，分别连接第一长岩心夹持器和第二长岩心夹持器；回压阀，与所述的第一长岩心夹持器连通；全自动气体计量仪，其与所述的回压阀连通；

其中，所述的第一供气部件与所述第一砂体模拟装置之间设有第一单向阀和第一压力表；

其中，第二砂体模拟装置与第一砂体模拟装置串联设置；

其中，所述的第二供气部件与所述第二砂体模拟装置之间设有第二单向阀和第二压力表；

其中，所述的第一长岩心夹持器进气端设有:进气端压力表,其出气端设有：第一出气端压力表；所述的第一长岩心夹持器上端设有：第一温度传感器；所述的第一长岩心夹持器与第一围压泵之间的高压管线上设有：第三单向阀和第三压力表；所述回压泵与回压阀之间设有第四压力表；所述的第二长岩心夹持器上端设有：第二温度传感器；所述的第二长岩心夹持器与围压泵之间的高压管线上设有：第四单向阀和第五压力表；

其中，所述进气端压力表、第一出气端压力表、第二出气端压力表均为NB-IOT智能无线压力表； 第二出气端压力表和第六单向阀设置在所述渗流屏障模拟装置与第二长岩心夹持器之间；

其中，所述渗流屏障模拟装置由第三围压泵、第五单向阀、第六压力表、岩心和岩心夹持器组成；

其中，所述进气端压力表、第一出气端压力表、第二出气端压力表、第一温度传感器、第二温度传感器、全自动气体计量仪与电脑控制系统无线连接。

优选地，所述温控器控制温度为20℃~160℃。

优选地，所述第二供气部件与第二长岩心夹持器之间，第二长岩心夹持器与渗流屏障模拟装置之间，渗流屏障模拟装置与第一长岩心夹持器之间，第一长岩心夹持器与回压阀之间，第二围压泵与第二长岩心夹持器之间，第一围压泵与第一长岩心夹持器之间，第三围压泵与岩心夹持器之间，回压泵与回压阀之间均采用高压管线连通。

优选地，所述岩心为不同启动压力梯度的岩心样品。

优选地，所述第一长岩心夹持器和第二长岩心夹持器外侧壁安装有隔热层。

本发明的一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的实验模拟装置，具有以下优点:

本发明的模拟装置能够模拟在地层温度和压力条件下，地层砂体突破渗流屏障后动储量变化过程。温控器能提供温度使模拟砂体装置温度保持在地层温度，使实验结果更加精确，隔热装置可以防止烫伤，温度传感器和智能无线压力表可以实时将数据传输到电脑终端，本实验装置安装的单向阀，确保气体只能在整个流程中单向流动，渗流屏障模拟装置制作简单，采用不同启动压力梯度的岩心样品，能完美的达到实验所需效果，在围压阀后安装的气体自动计量仪能精确地计量砂体的产气量并将数据实时传入电脑终端，整个实验模拟装置能够达到预期的实验效果。

附图说明

图1是本发明一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的实验模拟装置的结构示意图。

图中，1是第一供气部件，2是第一单向阀，3是进气端压力表，4是第一长岩心夹持器，5是第一温度传感器，6是第一出气端压力表，7是阀门，8是回压阀，9是全自动气体计量仪，10是第四压力表，11是回压泵，12是第三单向阀，13是第三压力表，14是第一围压泵，15、第五单向阀，16是第二出气端压力表，17是第六压力表，18是渗流屏障模拟装置，19是第二长岩心夹持器，20是第二温度传感器，21是第四单向阀，22是第五压力表，23是第二围压泵，24是第二单向阀，25是第二供气部件，26是温控器，27电脑控制系统，28是第一压力表，29是第二压力表，30是不同启动压力梯度的岩心，31是岩心夹持器，32是第二砂体模拟装置，33是第一砂体模拟装置，34是第三围压泵，35是第六单向阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚做进一步说明。

一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的模拟装置，该装置包含：第一供气部件1，其用于模拟第一砂体流体的高压气体；第二供气部件25，其用于模拟第二砂体流体的高压气体；第一长岩心夹持器4，与所述的第一供气部件1连通，用于夹持长岩心，并与第一围压泵14组成的第一砂体模拟装置；第二长岩心夹持器19，与所述的第二供气部件25连通，用于夹持长岩心，并与第二围压泵23组成的第二砂体模拟装置；温控器26，其用于控制第一长岩心夹持器4内的岩心和第二长岩心夹持器19内的岩心的温度，用以模拟地层砂体温度；第一围压泵14，其用于控制第一长岩心夹持器4的压力，用以模拟地层砂体上覆岩层压力；回压阀8，与所述的第一长岩心夹持器4连通；第二围压泵23，其用于控制第二长岩心夹持器19的压力，用以模拟地层砂体上覆岩层压力；渗流屏障模拟装置18，与所述第二长岩心夹持器19连通；全自动气体计量仪9，其与所述的回压阀8连通，用于测量产气速度和产气量；

其中，所述的第一供气部件1与所述第一砂体模拟装置33之间设有第一单向阀2和第一压力表28；

其中，第二砂体模拟装置32与第一砂体模拟装置33串联设置；

其中，所述的第二供气部件25与所述第二砂体模拟装置之间设有第二单向阀24和第二压力表29；

其中，所述的第一长岩心夹持器4进气端设有：进气端压力表3，其出气端设有：第一出气端压力表6；所述的第一长岩心夹持器4上端设有：第一温度传感器5；所述的第一长岩心夹持器4与围压泵14之间的高压管线上设有：第三单向阀12和第三压力表13；所述回压泵11与回压阀8之间设有第四压力表10；所述的第二长岩心夹持器19上端设有：第二温度传感器20；所述的第二长岩心夹持器19与围压泵23之间的高压管线上设有：第四单向阀21和第五压力表22；

其中，所述进气端压力表3、第一出气端压力表6、第二出气端压力表16均为NB-IOT智能无线压力表； 第二出气端压力表16和第六单向阀35设置在所述渗流屏障模拟装置18与第二长岩心夹持器19之间；

其中所述渗流屏障模拟装置18由第三围压泵34、第五单向阀15、第六压力表17、岩心30和岩心夹持器31组成；

其中，所述进气端压力表3、第一出气端压力表6、第二出气端压力表16、第一温度传感器5、第二温度传感器20、全自动气体计量仪9与电脑控制系统27无线连接。

进一步地，所述温控器26控制温度为20℃~160℃。

进一步地，所述第二供气部件25与第二长岩心夹持器19之间，第二长岩心夹持器19与渗流屏障模拟装置18之间，渗流屏障模拟装置18与第一长岩心夹持器4之间，第一长岩心夹持器4与回压阀8之间，第二围压泵23与第二长岩心夹持器19之间，第一围压泵14与第一长岩心夹持器4之间，第三围压泵34与岩心夹持器31之间，回压泵11与回压阀8之间均采用高压管线连通。

进一步地，所述岩心30为不同启动压力梯度的岩心样品。

进一步地，所述第一长岩心夹持器4和第二长岩心夹持器19外侧壁安装有隔热层。

本实验装置中的单向阀用于防止气体回流，压力表用于测量各个点的压力，温度传感器用于测量两个长岩心夹持器的温度。

更加具体地，以下以实施例1对本发明的一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的模拟装置做详细说明。

实施例1

一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的模拟装置，如图1所示，该装置包含：第一供气部件1、第一长岩心夹持部件组成的第一砂体模拟装置33，第二供气部件25、第二长岩心夹持部件组成的第二砂体模拟装置32，渗流屏障模拟装置18与第一砂体模拟装置33和第二砂体模拟装置32串联连接。

整个实验装置流程均采用高压管线连通，供气部件1为第一砂体模拟装置33提供模拟地层砂体的高压气体，供气部件2为第二砂体模拟装置32提供模拟地层砂体的高压气体。

长岩心夹持器部件用于模拟地层砂体的储层环境，其包含：依次通过高压管线连通的第二压力表29、第二单向阀24、第二温度传感器20、第二长岩心夹持器19、第五单向阀15、第二出气端压力表16、进气端压力表3、第一长岩心夹持器4、第一温度传感器5、第一出气端压力表6、阀门7、回压阀8，以及与第一长岩心夹持器4通过高压管线连通的围压泵14和第二长岩心夹持器19通过高压管线连通的围压泵23。其中第一长岩心夹持器4和围压泵14的高压管线上设有：第三压力表13。第二长岩心夹持器19和围压泵23的高压管线上设有：第五压力表22。回压阀8与通过高压管线与全自动气体计量仪9连通，全自动气体计量仪能够同时测量产气速度和产气量，测量误差2%。

温控器26通过电热带对第一长岩心夹持器4、第二长岩心夹持器19进行加热，用于模拟地层砂体的温度，温度范围为20℃~160℃，温控精度为0.5℃。

第一围压泵14和第二围压泵23用于模拟砂体上覆岩层压力，其最大加压压力为100Mpa。

第三围压泵34用于模拟岩心30上覆岩层压力，其最大加压压力为100Mpa。

第一长岩心夹持器4和第二长岩心夹持器19用于夹持长岩心，其外侧装有隔热层，减少内外能量交换，避免烫伤人。

进气端压力表3和第二出气端压力表16分别指示第一砂体和第二砂体的成藏压力，第一出气端压力表6指示采气时的井底流动压力。

进气端压力表3、第一出气端压力表6、第二出气端压力表16均为智能无线数字压力表

可选用NB-IOT智能无线数字压力表，压力测量范围-0.1~100Mpa，精度为0.5级，智能无线数字压力表与电脑终端无线连接，可以实时将数据传输到电脑，不用人工读数，精度更高。

回压阀8与第一长岩心夹持器4连接，确保第一长岩心夹持器4岩心的压力为地层压力。

渗流屏障模拟装置18串联在第一长岩心夹持器4与第二长岩心夹持器19之间，通过换用不同启动压力梯度的岩心样品30，模拟不同渗流屏障被突破时的压差，使实验结果更加客观真实的描述地层砂体叠置的复杂多样性。

上述高压管线均采用耐压钢制管线。

本发明的一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的实验模拟装置的工作原理，具体如下：

1、将目的地的岩心数量不等的分别放入第一长岩心夹持器4和第二长岩心夹持器19中，将岩心30加入岩心夹持器31中，将整个流程用高压管线连接上，使用第一围压泵14、第二围压泵23和第三围压泵34分别对第一长岩心夹持器4、第二长岩心夹持器19和岩心夹持器31加围压，当压力达到模拟地层砂体所需压力时，关闭第一围压泵14、第二围压泵23和第三围压泵34，打开温控器26，使两个长岩心夹持器内的岩心达到模拟地层砂体所需的温度，并在实验中始终保持该温度。

2、在岩心加热完之后，关闭第六单向阀35和阀门7，打开第一单向阀2和第二单向阀24，使岩心饱和高压实验气体，待所需的温度和压力达到稳定后，停止加压，关闭第一单向阀2和第二单向阀24，打开第六单向阀35和阀门7，开始模拟第一砂体生产，同时全自动气体计量仪开始测量产气量和产气速度，进气端压力表3、第一出气端压力表6、第二出气端压力表16以及第一温度传感器5和第二温度传感器20将测量数据实时传输到电脑终端系统27。

3、随着第一砂体模拟装置的生产，进气端压力表3和第二出气端压力表16将形成压差，当这个压差达到岩心30两端的启动压差时，此时模拟的渗流屏障被突破，第一岩心夹持器和第二岩心夹持器形成通路，之后将第一砂体模拟装置与第二砂体模拟装置一起生产一段时间，并用电脑终端系统27，自动采集相关数据。

4、换用不同启动压力梯度的岩心30，重复步骤1-3，电脑终端通过收集的数据，得到第一砂体模拟装置第二砂体模拟装置在不同渗流屏障下，井底流动压力与累产气量的关系图，并计算模拟砂体动态地质储量。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应该认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多中修改和替代都还能够使显而易见的。因次，本发明的保护范围应由所附权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的模拟装置，其特征在于，该装置主要由第二供气部件（25）、第二砂体模拟装置（32）、渗流屏障模拟装置（18）、第一供气部件（1）、第一砂体模拟装置（33）、回压阀（8）、全自动气体计量仪（9）组成，第一长岩心夹持器（4）与第一供气部件（1）连通，第一围压泵（14）连接第一长岩心夹持器（4）；第二长岩心夹持器（19）与所述的第二供气部件（25）连通，第二围压泵（23）连接第二长岩心夹持器（19）；渗流屏障模拟装置（18），设置在第二长岩心夹持器（19）和第一长岩心夹持器（4）之间；温控器（26）分别连接第一长岩心夹持器（4）和第二长岩心夹持器（19）；回压阀（8）与所述的第一长岩心夹持器（4）连通；全自动气体计量仪（9）与所述的回压阀（8）连通；

其中，所述的第一供气部件（1）与所述第一砂体模拟装置（33）之间设有第一单向阀（2）和第一压力表（28）；

其中，第二砂体模拟装置（32）与第一砂体模拟装置（33）串联设置；

其中，所述的第二供气部件（25）与所述第二砂体模拟装置之间设有第二单向阀（24）和第二压力表（29）；

其中，所述的第一长岩心夹持器（4）进气端设有：进气端压力表（3），其出气端设有第一出气端压力表（6）；所述的第一长岩心夹持器（4）上端设有第一温度传感器（5）；所述的第一长岩心夹持器（4）与第一围压泵（14）之间的高压管线上设有第三单向阀（12）和第三压力表（13）；回压泵（11）与回压阀（8）之间设有第四压力表（10）；所述的第二长岩心夹持器（19）上端设有第二温度传感器（20）；所述的第二长岩心夹持器（19）与第二围压泵（23）之间的高压管线上设有第四单向阀（21）和第五压力表（22）；

其中，所述进气端压力表（3）、第一出气端压力表（6）、第二出气端压力表（16）均为NB-IOT智能无线压力表； 第二出气端压力表（16）和第六单向阀（35）设置在所述渗流屏障模拟装置（18）与第二长岩心夹持器（19）之间；

其中，所述的渗流屏障模拟装置（18）由第三围压泵（34）、第五单向阀（15）、第六压力表（17）、岩心（30）和岩心夹持器（31）组成；

其中，所述进气端压力表（3）、第一出气端压力表（6）、第二出气端压力表（16）、第一温度传感器（5）、第二温度传感器（20）、全自动气体计量仪（9）与电脑控制系统（27）无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的模拟装置，其特征在于，所述温控器（26）控制温度为20℃~160℃。

3.根据权利要求1所述的一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的模拟装置，其特征在于，所述第二供气部件（25）与第二长岩心夹持器（19）之间、第二长岩心夹持器（19）与渗流屏障模拟装置（18）之间、渗流屏障模拟装置（18）与第一长岩心夹持器（4）之间、第一长岩心夹持器（4）与回压阀（8）之间、第二围压泵（23）与第二长岩心夹持器（19）之间、第一围压泵（14）与第一长岩心夹持器（4）之间、第三围压泵（34）与岩心夹持器（31）之间以及回压泵（11）与回压阀（8）之间均采用高压管线连通。

4.根据权利要求1所述的一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的模拟装置，其特征在于，所述岩心（30）为不同启动压力梯度的岩心样品。

5.根据权利要求1所述的一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的模拟装置，其特征在于，所述第一长岩心夹持器（4）和第二长岩心夹持器（19）外侧壁安装有隔热层。

Images