CN114458261A - 非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置 - Google Patents

非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，涉及油气田开发工程室内物理模拟实验技术领域。所述实验装置包括：成像装置、二氧化碳气瓶、阀门、旋转装置、填砂模型单元、油气分离装置和油气计量装置；二氧化碳气瓶通过阀门与填砂模型单元的注入井连通，填砂模型单元的生产井与油气分离装置的输入端连通，油气分离装置的输出端与油气计量装置连通；旋转装置与填砂模型单元机械连接，旋转装置用于调整填砂模型单元的倾角，成像装置用于对驱替过程中的填砂模型单元进行成像。本发明解决了现有研究技术无法考虑地层倾角影响的问题，使得模拟结果更加精确。

Description

非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置
技术领域
本发明涉及油气田开发工程室内物理模拟实验技术领域，特别是涉及一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置。
背景技术
在很多非均质油藏中进行CO2驱开采过程中，CO2极易沿着较高渗层突进，导致注入气体很难进入到较低渗层，对低渗层的动用程度较低，最终导致整体的驱油效率较低，目前，对于非均质油藏CO2驱油物理模拟研究以研究不同渗透率岩心驱替实验为主，但是现有的非均质油藏CO2驱油物理模拟装置无法考虑地层倾角的影响，因此有必要研究一种可以解决现有研究技术无法考虑地层倾角影响的非均质油藏CO2驱油物理模拟装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，解决了现有研究技术无法考虑地层倾角影响的问题，使得模拟结果更加精确。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，包括：成像装置、二氧化碳气瓶、阀门、旋转装置、填砂模型单元、油气分离装置和油气计量装置；
所述二氧化碳气瓶通过所述阀门与所述填砂模型单元的注入井连通，所述填砂模型单元的生产井与所述油气分离装置的输入端连通，所述油气分离装置的输出端与所述油气计量装置连通；所述旋转装置与所述填砂模型单元机械连接，所述旋转装置用于调整所述填砂模型单元的倾角，所述成像装置用于对驱替过程中的所述填砂模型单元进行成像。
可选的，所述非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，还包括：分别与所述阀门和所述二氧化碳气瓶连接的流量控制装置。
可选的，所述旋转装置包括：转轴、平台底座和支撑杆，所述转轴的一端与所述支撑杆机械连接，所述转轴的另一端与所述填砂装置单元机械连接，所述支撑杆设置在所述平台底座上。
可选的，所述非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，还包括：平行光源，所述平行光源设置在所述平台底座上，所述填砂模型单元设置在所述平行光源的输出光路上。
可选的，所述填砂模型单元包括：第一填砂模型和第二填砂模型，所述第一填砂模型和所述第二填砂模型均与所述旋转装置机械连接；所述第一填砂模型的注入井和所述第二填砂模型的注入井均通过所述阀门与所述二氧化碳气瓶连通，所述第一填砂模型的生产井和所述第二填砂模型的生产井均与所述油气分离装置的输入端连通。
可选的，所述油气分离装置包括：第一油气分离器和第二油气分离器；所述第一油气分离器的输入端与所述第一填砂模型的生产井连通，所述第一油气分离器的输出端与所述油气计量装置连通；所述第二油气分离器的输入端与所述第二填砂模型的生产井连通，所述第二油气分离器的输出端与所述油气计量装置连通。
可选的，所述油气计量装置包括：第一油气计量装置和第二油气计量装置；所述第一油气计量装置与所述第一油气分离器连通，所述第二油气计量装置与所述第二油气分离器连通。
可选的，所述非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，还包括：分别与所述流量控制装置和所述二氧化碳气瓶连接的气体储集器。
可选的，所述非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，还包括：图像收集装置，所述图像收集装置与所述成像装置连接。
可选的，所述非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，还包括：测压装置，所述阀门与所述填砂模型单元之间设置所述测压装置。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，包括：成像装置、二氧化碳气瓶、阀门、旋转装置、填砂模型单元、油气分离装置和油气计量装置；二氧化碳气瓶通过阀门与填砂模型单元的注入井连通，填砂模型单元的生产井与油气分离装置的输入端连通，油气分离装置的输出端与油气计量装置连通；旋转装置与填砂模型单元机械连接，旋转装置用于调整填砂模型单元的倾角，成像装置用于对驱替过程中的填砂模型单元进行成像，通过设置旋转装置解决了现有研究技术无法考虑地层倾角影响的问题，使得模拟结果更加精确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置的结构示意图；
图2为本发明提供的填砂模型单元结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
为了解决现有研究技术无法考虑到岩心内部气体驱替波、特征及油气分布特点，以及地层倾角和注采井网等因素的技术问题，基于现有技术研制一种新型非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，如图1所示，包括：成像装置、二氧化碳气瓶1、阀门10、旋转装置、填砂模型单元、油气分离装置和油气计量装置；所述二氧化碳气瓶1通过所述阀门10与所述填砂模型单元的注入井连通，所述填砂模型单元的生产井与所述油气分离装置的输入端连通，所述油气分离装置的输出端与所述油气计量装置连通；所述旋转装置与所述填砂模型单元机械连接，所述旋转装置用于调整所述填砂模型单元的倾角，所述成像装置用于对驱替过程中的所述填砂模型单元进行成像。
作为一种可选的实施方式，所述阀门10为六通阀，成像装置为摄像头5。
作为一种可选的实施方式，所述非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，还包括：分别与所述阀门10和所述二氧化碳气瓶1连接的流量控制装置3。
作为一种可选的实施方式，所述旋转装置包括：转轴、平台底座8和支撑杆，所述转轴的一端与所述支撑杆机械连接，所述转轴的另一端与所述填砂装置单元机械连接，所述支撑杆设置在所述平台底座8上。
作为一种可选的实施方式，成像装置设置在支撑杆的一端，支撑杆的另一端设置在平台底座8上。
作为一种可选的实施方式，所述非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，还包括：平行光源7，所述平行光源7设置在所述平台底座8上，所述填砂模型单元设置在所述平行光源7的输出光路上，底部放置光源，顶部安装成像装置进行图像收集与捕获。
作为一种可选的实施方式，如图2所示，所述填砂模型单元包括：第一填砂模型和第二填砂模型，所述第一填砂模型和所述第二填砂模型均与所述旋转装置机械连接；所述第一填砂模型的注入井201和所述第二填砂模型的注入井203均通过所述阀门10与所述二氧化碳气瓶1连通，所述第一填砂模型的生产井202和所述第二填砂模型的生产井204均与所述油气分离装置的输入端连通。
作为一种可选的实施方式，转轴包括：连接支架9、第一固定转轴6.1和第二固定转轴6.2，所述连接支架9与支撑杆固定连接，第一固定转轴6.1的一端与第二固定转轴6.2的一端通过连接之间连接，第一固定转轴6.1的另一端与第一填砂模型机械连接，第二固定转轴6.2的另一端与第二填砂模型机械连接，两个填砂模型并排固定于平台上方支架。
作为一种可选的实施方式，所述第一填砂模型和所述第二填砂模型结构相同，主要由尺寸为16×16×0.8cm的两块玻璃平板12通过玻璃夹具206固定而成，中间铺填不同目数石英砂11，并用密封条205进行密封，上层玻璃设有注入井、生产井。具体为：由两块尺寸为16×16×0.8cm玻璃平板12组成，在其中一块平板上埋入螺丝孔，代表不同注入井、生产井，这样可以通过改变埋入位置与数量实现注采井网的改变，另外一块玻璃平板12作为盖板，通过将平板铺胶填砂，然后将两块平板中间进行密封条205密封，最后用玻璃夹具206将两块平板固定。填砂模型整体被固定在固定转轴6上，这样可以通过转动转轴来模拟地层倾角的改变对驱油效果的影响。通过在不同填砂模型铺填不同目数石英砂11来模拟层间非均质储层。
作为一种可选的实施方式，所述油气分离装置包括：第一油气分离器207和第二油气分离器210；所述第一油气分离器207的输入端与所述第一填砂模型的生产井202连通，所述第一油气分离器207的输出端与所述油气计量装置连通；所述第二油气分离器210的输入端与所述第二填砂模型的生产井204连通，所述第二油气分离器210的输出端与所述油气计量装置连通。
作为一种可选的实施方式，所述油气计量装置包括：第一油气计量装置和第二油气计量装置；所述第一油气计量装置与所述第一油气分离器207连通，所述第二油气计量装置与所述第二油气分离器210连通。
作为一种可选的实施方式，第一油气计量装置包括：第一气体流量计208和第一量筒209；第二油气计量装置包括：第二气体流量计211和第二量筒212。
作为一种可选的实施方式，所述非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，还包括：分别与所述流量控制装置3和所述二氧化碳气瓶1连接的气体储集器2。
作为一种可选的实施方式，气体储集器2与二氧化碳气瓶1之间设置第一压力表104。
作为一种可选的实施方式，所述非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，还包括：图像收集系统4，所述图像收集系统4与所述成像装置连接。
作为一种可选的实施方式，所述非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，还包括：测压装置，所述阀门10与所述填砂模型单元之间设置所述测压装置。
作为一种可选的实施方式，所述测压装置包括：第二压力表102和第三压力表103，第二压力表102设置在阀门10和第一填砂模型的注入井201之间，第三压力表103设置在阀门10和第二填砂模型的注入井203之间。
本发明实施例提供的非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置的制作过程具体包括：首先将所述二氧化碳气瓶1与气体储集器2通过管线14连接，中间接有第一压力表104，并通过管线13接入流量控制装置3，最后通过管线15接入六通阀，从六通阀接出两条管线，管线1001接入第一填砂模型的注入井201，中间接有第二压力表102；管线1002接入第二填砂模型的注入井203，中间接入第三压力表103，在第一填砂模型的生产井202通过管线1003连接第一油气分离装置207，在207的上出口通过管线1005接入第一气体流量计208，下端出口通过管线1006接入第一量筒209；在第二填砂模型的生产井204通过管线1004连接第二油气分离装置210，在210的上出口通过管线1007接入第二气体流量计211，下端出口通过管线1008接入第二量筒212。本发明管线1001和1002经过六通阀10将两个填砂模型并联连接，每个填砂模型的注入端设置压力表102和103，采出端连接油气分离装置207和210以及气体流量计208和212，实现对于出气速度及出气量的实时监控，该实验装置中填砂模型井网均设置为一注一采，后续可根据需要进行井网形式的改变。
非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置的使用方法：在实验过程中，首先将二氧化碳气瓶1打开，将气体储集器2关闭，进行CO2的储集，储集过程为2min左右，储气完成后，关闭气瓶1，打开2，同时打开流量控制装置3，设定气体流速通过管线15注入，再通过六通阀分别通过管线1001和1002驱替进入两块填砂模型。经过模型驱替，驱替出的油气混合物经过管线1003和1004分别收集到油气分离器207与210中，通过气体流量计208与212计量出气速度或出气量，通过量筒209与211计量出油体积。其中所有六通阀、压力表与管线接口等均为同一尺寸的螺纹接口。
工作原理：在制作填砂模型之前首先将上侧玻璃进行钻孔，埋入螺孔，并用胶进行固定，代表不同注入、生产井，并将两块玻璃平板清洗干净，进行铺胶填砂，通过铺入不同目数石英砂代表不同渗透率储层，填砂完毕后，对所埋的井进行疏通，然后用密封条进行密封，并用玻璃夹具206对模型进行固定，进行抽真空，饱和水、饱和油等操作。将填砂模型固定于固定转轴上，通过转动倾角可以模拟不同倾角地层，通过流量控制装置可以对注气速度进行控制与监测，模型底部光源可以将摄像头捕获的图像变得更加清晰，模型出口端接入油气分离器，可以实现对于油气的分离，气体流量计可以监测出气速度与总出气量。产出的原油体积通过量筒进行测量。
本发明有以下技术效果：
1、通过在填砂模型铺填不同目数石英砂来模拟不同非均质储层，注气端的流量控制装置可以对注气速度进行控制与实时监测，通过光源与图像收集装置可以得到较为清晰的图像，便于分析与观察，填砂模型出口端连接的油气分离器可以实现油气混合物的分离，同时利用气体流量计对出气速度或出气量进行实时监测。
2、可以有效模拟CO2在非均质储层中的开发过程，并对于CO2在高低渗层的驱替及波及程度和气窜特征可以通过可视化模型进行直观认识，此外，该模型重复利用率较高。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，其特征在于，包括：成像装置、二氧化碳气瓶、阀门、旋转装置、填砂模型单元、油气分离装置和油气计量装置；
所述二氧化碳气瓶通过所述阀门与所述填砂模型单元的注入井连通，所述填砂模型单元的生产井与所述油气分离装置的输入端连通，所述油气分离装置的输出端与所述油气计量装置连通；所述旋转装置与所述填砂模型单元机械连接，所述旋转装置用于调整所述填砂模型单元的倾角，所述成像装置用于对驱替过程中的所述填砂模型单元进行成像。
2.根据权利要求1所述的一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，其特征在于，还包括：分别与所述阀门和所述二氧化碳气瓶连接的流量控制装置。
3.根据权利要求1所述的一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述旋转装置包括：转轴、平台底座和支撑杆，所述转轴的一端与所述支撑杆机械连接，所述转轴的另一端与所述填砂装置单元机械连接，所述支撑杆设置在所述平台底座上。
4.根据权利要求3所述的一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，其特征在于，还包括：平行光源，所述平行光源设置在所述平台底座上，所述填砂模型单元设置在所述平行光源的输出光路上。
5.根据权利要求1所述的一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述填砂模型单元包括：第一填砂模型和第二填砂模型，所述第一填砂模型和所述第二填砂模型均与所述旋转装置机械连接；所述第一填砂模型的注入井和所述第二填砂模型的注入井均通过所述阀门与所述二氧化碳气瓶连通，所述第一填砂模型的生产井和所述第二填砂模型的生产井均与所述油气分离装置的输入端连通。
6.根据权利要求5所述的一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述油气分离装置包括：第一油气分离器和第二油气分离器；所述第一油气分离器的输入端与所述第一填砂模型的生产井连通，所述第一油气分离器的输出端与所述油气计量装置连通；所述第二油气分离器的输入端与所述第二填砂模型的生产井连通，所述第二油气分离器的输出端与所述油气计量装置连通。
7.根据权利要求6所述的一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述油气计量装置包括：第一油气计量装置和第二油气计量装置；所述第一油气计量装置与所述第一油气分离器连通，所述第二油气计量装置与所述第二油气分离器连通。
8.根据权利要求2所述的一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，其特征在于，还包括：分别与所述流量控制装置和所述二氧化碳气瓶连接的气体储集器。
9.根据权利要求1所述的一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，其特征在于，还包括：图像收集装置，所述图像收集装置与所述成像装置连接。
10.根据权利要求1所述的一种非均质油藏二氧化碳驱井网驱替可视化物理模拟实验装置，其特征在于，还包括：测压装置，所述阀门与所述填砂模型单元之间设置所述测压装置。
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