CN113356788A - 径向井构造人工隔板的可视化模拟装置和模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了径向井构造人工隔板的可视化模拟装置和模拟方法。径向井构造人工隔板的可视化模拟装置包括：具有内腔(71)的观察容器(7)；竖向置于所述内腔(71)中的模拟采油井(5)；沿所述模拟采油井(5)的周向横置于所述内腔(71)中并与所述模拟采油井(5)流体连通的多个模拟径向井(6)；填充在所述内腔(71)中并将所述多个模拟径向井(6)埋设在其中的模拟岩心(8)；和与所述模拟采油井(5)的入口流体连通的堵剂配置容器(3)。本发明的模拟装置和模拟方法针对径向井构造人工隔板技术，考虑了储层非均质性，实现对基于径向井构造人工隔板防止底水锥进技术的模拟和评价。

Description

径向井构造人工隔板的可视化模拟装置和模拟方法

技术领域

本发明涉及石油开发采油工程技术领域，尤其涉及径向井构造人工隔板的可视化模拟装置和模拟方法。

背景技术

底水油藏在开发后期，由于采油井井底压力低于地层压力，会引起底水面不均衡上升，造成底水锥进。底水锥进会引起采油井水淹，造成采油井产油量迅速降低而含水率持续上升，导致地层中大量剩余油未被有效采出。通过在采油井的油水界面以下附近处注入堵剂以形成人工隔板是解决此类问题的有效措施之一。目前，国内外对于底水油藏人工隔板的研究主要集中在配方优化以及与地层适应性评价。对于径向井构造人工隔板技术基本属于空白。

径向井构造人工隔板控制底水锥进的方法特征在于将底水油藏人工隔板铺置堵剂由笼统注入变为沿径向井注入，增大堵剂的注入量和波及范围，提高人工隔板的强度，扩大人工隔板的面积，起到降压增注的效果，提高在非均质油藏的适用性。

2017年2月15日公开的名为“模拟底水气藏气井底水锥进可视化测试装置及方法”的中国专利申请CN106401577A公开了适用于直井和水平井的底水锥进模拟模型，但该发明并不适用于基于径向井构造的人工隔板模拟。

综上所述，目前缺乏针对径向井构造人工隔板的实验装置，不能有效量化评价该技术的应用情况，且未考虑储层的非均质性，因此需设计一种针对性实验装置，实现对基于径向井构造人工隔板防止底水锥进技术的模拟和评价。

发明内容

本发明提供了一种至少能解决上述部分技术问题的径向井构造人工隔板的可视化模拟装置。

本发明还提供了一种应用上述改进的可视化模拟装置的径向井构造人工隔板的可视化模拟方法。

根据本发明的实施例提供了一种径向井构造人工隔板的可视化模拟装置，包括：具有内腔的观察容器；竖向置于内腔中的模拟采油井；沿模拟采油井的周向横置于内腔中并与模拟采油井流体连通的多个模拟径向井；填充在内腔中并将多个模拟径向井埋设在其中的模拟岩心；和与模拟采油井的入口流体连通的堵剂配置容器。

在一些实施例中，模拟岩心包括将多个模拟径向井埋设在其中的填充砂砾。

在一些实施例中，模拟岩心包括沿竖向布置在多个模拟径向井的相对两侧的两个筛网，两个筛网的孔径小于填充砂砾的直径，其中，至少部分填充砂砾位于两个筛网之间。

在一些实施例中，填充砂砾包括第一砂砾层和第二砂砾层，其中第一砂砾层所含有的砂砾的粒径大于第二砂砾层所含有的砂砾的粒径，且第一砂砾层和第二砂砾层逐层填充于观察容器的内腔中。

在一些实施例中，观察容器包括：中空的本体；和具有供模拟采油井穿过的通孔的上压盖；其中，上压盖与本体可拆卸连接并用于限定出内腔。

在一些实施例中，观察容器的至少本体是透明的。

在一些实施例中，可视化模拟装置还包括置于观察容器下方的溢流槽。

在一些实施例中，可视化模拟装置还包括：连接至堵剂配置容器的泵；和设置在堵剂配置容器与模拟采油井的入口之间的压力表。

根据本发明的实施例还提供了一种径向井构造人工隔板的可视化模拟方法，包括：提供前述的径向井构造人工隔板可视化模拟实验装置；将堵剂从堵剂配置容器送入模拟采油井；观察观察容器周围是否有堵剂出现；当观察到堵剂时，停止将堵剂送入模拟采油井；清理观察容器内的模拟岩心，并观察堵剂在模拟岩心中的分布形态。

在一些实施例中，清理观察容器内的模拟岩心，并观察堵剂在模拟岩心中的分布形态包括：观察堵剂在筛网处的分布形态。

人工隔板是目前针对底水锥进较为有效的应对方法，但目前的实验模拟装置均未考虑由径向井注入堵剂构造人工隔板的方法，造成实验装置与实际的不匹配，不能有效量化评价该技术的应用情况。本发明的模拟装置和模拟方法针对径向井构造人工隔板技术，考虑了储层非均质性，实现对基于径向井构造人工隔板防止底水锥进技术的模拟和评价。

本发明的优选特征部分在下文描述，部分可通过阅读本文而明白。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本公开的实施例，其中：

图1是根据本发明的实施例的径向井构造人工隔板可视化模拟实验装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

对于非均质性油藏，高渗透条带的存在会使堵剂在平面上铺置不均匀。针对不同非均质性类型的底水油藏，通过可视化物理模拟装置，研究不同均质性底水油藏下径向井及注入堵剂的分布，可以更加方便有效的设计径向井构造人工隔板的工艺，为此，本发明提出了一种可以实现模拟径向井构造人工隔板的可视化模拟实验装置，该装置尤其适用于非均质底水油藏。

如图1所示，根据本发明的实施例，径向井构造人工隔板可视化模拟实验装置100包括观察容器7、模拟采油井5、多个模拟径向井6、模拟岩心8。观察容器7限定有内腔71。模拟采油井5竖向设置在内腔71中，优选一端伸出观察容器7以便于接收堵剂。多个模拟径向井6分别横置于内腔71中，且所述多个模拟径向井6的中轴线基本位于同一水平面中。这些模拟径向井6沿模拟采油井5的周向间隔布置，且每个模拟径向井6各自与模拟采油井5流体连通。模拟岩心8填充在观察容器7的内腔71中，模拟径向井6埋设在模拟岩心8中。堵剂流过模拟采油井5后进入模拟径向井6，并进一步从模拟径向井6渗透入模拟岩心8中。

在所示出的实施例中，观察容器7包括中空的本体72和可拆卸地连接在本体72上的上压盖73。上压盖73与本体72共同限定出内腔71，且上压盖73的位置可调节以便于压紧内腔71中的模拟岩心8。例如，上压盖73可以通过螺钉固定在本体72上。根据图1，观察容器7选用透明材质，以便于观察和监测实验进程。可以是上压盖73与本体72均为透明的，或者也可以只有本体72是透明的。可选地，透明材质选择耐压玻璃。在其它未示出的实施例中，观察容器7可有其他便于观察的构造或设置方式、例如，观察容器7设有传感器或警示元件(比如灯光警示元件或声音警示元件)，当实验进程满足设定条件或阈值时，传感器或警示元件被触发，向操作者传递有关实验进程的信息。

模拟岩心8包括填充砂砾82和围绕多个模拟径向井6布置的筛网81。如图所示，两个筛网81布置在多个模拟径向井6所在水平面的上下两侧，多个模拟径向井6位于两个筛网81之间并与两个筛网81相间隔。每个筛网81的尺寸与观察容器7的内腔71的横截面尺寸相适配。如图所示，观察容器7的内腔71中铺设有填充砂砾82。填充砂砾82填满内腔71，并填满两个筛网81之间的空间。模拟径向井6埋设在填充砂砾82中。两个筛网81的孔径小于填充砂砾82的粒径。

为了模拟底水油藏非均质性，填充砂砾82包括大粒径砂砾和小粒径砂砾，其中大粒径砂砾组成的第一砂砾层和小粒径砂砾组成的第二砂砾层逐层铺设在观察容器7的内腔71中。在本文中，大粒径和小粒径是相对而言，是指大粒径砂砾的直径大于小粒径砂砾的直径。大粒径砂砾组成的第一砂砾层不排除混有小粒径砂砾，而小粒径砂砾组成的第二砂砾层也不排除混有大粒径砂砾。大粒径砂砾和小粒径砂砾可根据油藏实际情况自由组合以体现储层非均质性。铺设筛网81是为了表征底水锥进时的油水界面。这样形成的模拟岩心8更加符合底水油藏的实际岩心情况。

在所示出的实施例中，在观察容器7的下方还设有溢流槽9。

如图1所示，堵剂配置容器3通过管路连接至泵1，在堵剂配置容器3于泵1之间的管路上设有第一换向阀21。优选地，泵1为IOS泵。优选地，第一换向阀21为六通阀。堵剂配置容器3还通过另外的管路连接至模拟采油井5的伸出观察容器7的入口端，以向模拟采油井5供送堵剂。在堵剂配置容器3与模拟采油井5的入口端之间的管路上设有第二换向阀22，第二换向阀22连接有压力表4。优选地，第二换向阀22为六通阀。为便于观察实验进度，堵剂混合有标志物或标识材料，例如有颜色(比如红色)的染料或荧光剂。

下面描述利用上述的径向井构造人工隔板可视化模拟实验装置进行实验的方法。

S1：组装径向井构造人工隔板可视化模拟实验装置。

将大直径钢管与一定数量的小直径钢管拼接组合，其中大直径钢管作为模拟采油井，而小直径钢管作为模拟径向井。径向井的数量以及布井方案可根据实验方案自由组合；

将组合好的模拟采油井和模拟径向井放入观察容器中；

根据底水油藏非均质类型，将大粒径砂砾和小粒径砂砾(可根据油藏实际情况自由组合以体现储层非均质性)自上而下逐层放入观察容器内，并逐层压实；

在模拟径向井所在水平面之上和之下分别放置一层孔径小于填充砂砾直径的筛网(用于表征底水锥进时油水界面)，形成符合底水油藏实际情况的模拟岩心；

待最上层填充沙砾铺置完成后，安装上压盖，并使上压盖压紧模拟岩心。例如，可将上压盖四角的螺丝拧紧，将模拟岩心进一步压实；

将组装好的岩心装置接入流程，以组成径向井构造人工隔板可视化模拟实验装置。

S2：按照一定的排量将配置好的堵剂(事先加入红色染料以便于观察)通过ISO泵从堵剂配置容器泵入模拟采油井中，检测记录压力表数值，并监测观察容器周围有无堵剂出现。

S3：当观察容器周围出现红色堵剂时，即表明堵剂已经流动到模拟岩心的边界，此刻停止继续泵送堵剂。

S4：将上压盖拆下，逐层清理填充砂砾，同时堵剂在模拟岩心中的分布形态。当清理填充沙砾到筛网附近时，尤其要记录该筛网平面位置处的堵剂分布形态，例如是否均匀铺置等。

S4：清理实验装置，根据实验方案调整模拟径向井的布置方式，以进行下组实验。

本发明所述的径向井构造人工隔板可视化模拟实验装置和实验方法具有以下优点：

(1)考虑了储层非均质性，可以明确堵剂在非均质油藏中的分布情况；

(2)适用于径向井构造人工隔板控制底水锥进技术，可对该技术进行量化评价，如人工隔板铺置面积、铺置形态、铺置强度、布井方案优化等。

在本文中，针对本发明的多个实施例进行了描述，但为简明起见，各实施例的描述并不是详尽的，各个实施例之间相同相似的特征或部分可能会被省略。在本文中，各实施例的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其变体意在涵盖式，而非穷尽式，从而包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备可包括这些要素，而不排除还可包括没有明确列出的其他要素。

已参考上述实施例具体示出并描述了本发明的示例性系统及方法，其仅为实施本系统及方法的最佳模式的示例。本领域的技术人员可以理解的是可以在实施本系统及/或方法时对这里描述的系统及方法的实施例做各种改变而不脱离界定在所附权利要求中的本发明的精神及范围。所附权利要求意在界定本系统及方法的范围，故落入这些权利要求中及与其等同的系统及方法可被涵盖。对本系统及方法的以上描述应被理解为包括这里描述的全部的新的及非显而易见的元素的结合，而本申请或后续申请中可存在涉及任何新的及非显而易见的元素的结合的权利要求。此外，上述实施例是示例性的，对于在本申请或后续申请中可以要求保护的全部可能组合中，没有一个单一特征或元素是必不可少的。

Claims (10)

1.一种径向井构造人工隔板的可视化模拟装置，其特征在于，包括：

具有内腔(71)的观察容器(7)；

竖向置于所述内腔(71)中的模拟采油井(5)；

沿所述模拟采油井(5)的周向横置于所述内腔(71)中并与所述模拟采油井(5)流体连通的多个模拟径向井(6)；

填充在所述内腔(71)中并将所述多个模拟径向井(6)埋设在其中的模拟岩心(8)；和

与所述模拟采油井(5)的入口流体连通的堵剂配置容器(3)。

2.根据权利要求1所述的可视化模拟装置，其特征在于，所述模拟岩心(8)包括将所述多个模拟径向井(6)埋设在其中的填充砂砾(82)。

3.根据权利要求2所述的可视化模拟装置，其特征在于，所述模拟岩心(8)包括沿竖向布置在所述多个模拟径向井(6)的相对两侧的两个筛网(81)，所述两个筛网(81)的孔径小于所述填充砂砾(82)的直径，其中，至少部分所述填充砂砾(82)位于所述两个筛网(81)之间。

4.根据权利要求2所述的可视化模拟装置，其特征在于，所述填充砂砾(82)包括第一砂砾层和第二砂砾层，其中所述第一砂砾层所含有的砂砾的粒径大于所述第二砂砾层所含有的砂砾的粒径，且所述第一砂砾层和所述第二砂砾层逐层填充于所述观察容器(7)的所述内腔(71)中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的可视化模拟装置，其特征在于，所述观察容器(7)包括：

中空的本体(72)；和

具有供所述模拟采油井(5)穿过的通孔的上压盖(73)；

其中，所述上压盖(73)与所述本体(72)可拆卸连接并用于限定出所述内腔(71)。

6.根据权利要求5所述的可视化模拟装置，其特征在于，所述观察容器(7)的至少所述本体(72)是透明的。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的可视化模拟装置，其特征在于，还包括置于所述观察容器(7)下方的溢流槽(9)。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的可视化模拟装置，其特征在于，还包括：

连接至所述堵剂配置容器(3)的泵(1)；和

设置在所述堵剂配置容器(3)与所述模拟采油井(5)的入口之间的压力表(4)。

9.一种径向井构造人工隔板的可视化模拟方法，其特征在于，包括：

提供权利要求1至8中任一项所述的可视化模拟装置；

将堵剂从所述堵剂配置容器(3)送入所述模拟采油井(5)；

观察所述观察容器(7)周围是否有堵剂出现；

当观察到堵剂时，停止将堵剂送入所述模拟采油井(5)；

清理所述观察容器(7)内的所述模拟岩心(8)，并观察堵剂在所述模拟岩心(8)中的分布形态。

10.根据权利要求9所述的可视化模拟方法，其特征在于，清理所述观察容器(7)内的所述模拟岩心(8)，并观察堵剂在所述模拟岩心(8)中的分布形态包括：

观察堵剂在筛网(81)处的分布形态。

Images