CN115263257B - 一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置及其模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置及其模拟方法，属于油气田开发技术领域，驱油模拟实验装置包括实验箱体，实验箱体为顶部开口的盒体，实验箱体上方设有用于模拟褶皱构造的压实机构，实验箱体内部设有若干模拟井筒。模拟方法包括以下步骤：S1、地层厚度计算；S2、井位布设；S3、褶皱构造模拟；S4、驱油模拟。本发明能够实现对褶皱构造的等比例模拟，弥补了现阶段油田开发室内实验装置中对于褶皱构造模拟的空缺，实现了油田现场实际褶皱构造的真实模拟，对于观察构造油藏水驱油效果具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，具体是涉及一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置及其模拟方法。
背景技术
注水开发是事关油田全局的基础工程，是各大油田实现质量效益开发的现实之举和必由之路。在油田注水开发过程中，注水政策的制定和调控决定着是否能够保持长期稳产，达到最佳的水驱开发效果，对于局部水淹、含水上升快、注采井网已经完善或开发阶段已到中后期的区块，注水调控已成为常规工作。
现有的国内外室内驱油模拟实验装置大多都是岩心驱替实验装置，对储层岩心或整块岩石板材进行饱和油处理，在使用水驱或混合驱的方式对岩心或岩石板材进行驱替，观察驱油效率；除此之外还有一些对地层温度压力进行模拟的实验装置，例如专利CN213175604U公开了一种油田开发注水模拟实验装置，包括实验箱体、箱盖和模拟地层，箱盖活动设置在矩形实验箱体的顶面，模拟地层设置在实验箱体内部，实验箱体后壁上垂直转动连接有转动电机，转动电机与实验箱体相连的转动轴经实验箱体下方底座上设置的支撑架支撑，箱盖和实验箱体的侧壁上设置有模拟井筒，实验箱体内壁中设有连接加热装置的控温夹层，实验箱体外部设有连接至实验箱体内部的围压泵；实验箱体与转动电机连接，使其能够以转动电机轴为转轴旋转，可自由调节转动角度，扩大了应用范围，实验箱体上设置有多组不同位置的模拟井筒，可根据需要选择模拟井筒的位置，同时箱体上引入了温度和压力控制机构，可以有效对真实地层中的温度和压力条件进行模拟。但是，不论岩心驱替装置还是上述专利的注水模拟装置，对于褶皱构造模拟均无法实现，也就不能从室内实验出发研究褶皱构造对水驱或其他驱油方法对于驱油效果的影响。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置及其模拟方法。
本发明的技术方案是：
一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置，包括实验箱体，所述实验箱体为顶部开口的盒体，实验箱体上方设有用于模拟褶皱构造的压实机构，实验箱体内部设有若干模拟井筒；
所述压实机构包括位于所述实验箱体左右两侧的第一滑轨、在两个所述第一滑轨之间滑动的第二滑轨、在所述第二滑轨上滑动的若干电液推杆，所述第一滑轨内壁设有第一滑槽，第二滑轨两端均与所述第一滑槽滑动连接，第二滑轨中部贯穿设有第二滑槽，所述第二滑槽内滑动连接设有滑块，所述滑块底部固定设有支撑块，滑块顶部与驱动电机的输出轴转动连接，所述驱动电机位于第二滑轨的上方用于驱动滑块滑动，所述电液推杆为4个且分别位于所述支撑块下表面4个角，4个电液推杆底部均设有压板，4个所述压板拼接为矩形，4个压板内中部设有固定环，所述固定环外侧壁通过若干个弹性柱与压板连接，所述弹性柱自然放松状态下固定环的底部与压板的底部保持平齐；
所述实验箱体内底部设有若干个呈等间距矩阵排列设置的底座，所述底座与所述模拟井筒底部密封连接，模拟井筒外壁等间距设有若干通孔，所述固定环内径略大于模拟井筒外径，固定环内部可拆卸套接有活动挡板。
进一步地，所述实验箱体左右两侧各设有一个立柱，两个所述立柱顶部与两个所述第一滑轨一一对应固定连接。通过立柱的设置加强实验箱体的稳定性，使其在进行褶皱构造模拟时更加稳固，防止出现偏差错位。
进一步地，所述驱动电机的输出轴中部设有齿轮，所述齿轮与所述第二滑槽内部一侧设有的齿槽啮合连接，4个所述电液推杆的电机箱分别位于所述支撑块上表面4个角，且4个所述电机箱两两位于第二滑轨的前后两侧，支撑块后侧壁固定设有吸尘器，所述吸尘器底部设有软管用于对实验箱体内部浮土进行吸收。每当一个小层压实结束后都可以使用吸尘器进行浮土吸收，确保小层厚度构建的精确性。
更进一步地，所述第一滑槽内部等间距设有若干磁吸板，所述磁吸板与所述第二滑轨两端磁吸对接用于将第二滑轨限位，磁吸板与所述底座构成的矩阵的排所在位置相对应，且磁吸板的数量与底座构成的矩阵的排数相对应，第二滑轨两侧壁设有与所述电机箱外壳的凸起滑动连接的第三滑槽。磁吸板的设置方便进行第二滑轨的对位，提高了实验过程中的工作效率和准确性。
进一步地，所述底座外壁设有外螺纹，所述模拟井筒底部内壁设有与所述外螺纹相匹配的内螺纹，所述通孔根据使用需要分为使用状态和非使用状态，使用状态下的通孔处设有密封杆，非使用状态的通孔处通过密封片焊接密封，所述密封杆中部设有导流通道，密封杆一端与通孔密封连接且延伸至模拟井筒外部，密封杆另一端与模拟井筒的内壁密封抵接，密封杆中部设有螺纹开孔，所述螺纹开孔上部螺纹连接设有密封盖，所述密封盖上表面设有十字槽，密封盖与模拟井筒内壁半径相同且与模拟井筒内壁滑动连接。通过密封杆的设置可以实现油流流出模拟井筒，且密封性好，避免发生油流量过大的现象，易于控制。
进一步地，所述压板底部嵌设有加热片，所述加热片与压板底部保持平齐，所述底座底部设有用于外接超声振动器的接口。通过加热片的设置能够更好地模拟地层温度，同时提高压实效果，用于外接超声振动器的接口可以通过超声振动器将实验结束后的模拟地层震碎，方便将实验箱体内部地层土取出，以便进行下一次实验。
进一步地，所述活动挡板的半径与所述固定环的内径相同，活动挡板外壁中部设有限位块，固定环的内壁一侧设有L型卡槽，所述限位块与所述L型卡槽对应卡接，限位块位于L型卡槽底部时活动挡板底部与固定环底部保持平齐，活动挡板顶部中心处设有旋钮。旋钮的设置方便了活动挡板的取放，从而实现与固定环的连接，针对有无模拟井筒选择是否放置活动挡板。
进一步地，所述弹性柱与所述固定环连接的部分为金属连杆，弹性柱与所述压板连接的部分为橡胶连杆，所述橡胶连杆内部套设有弹簧，所述弹簧和橡胶连杆上端均与所述金属连杆的末端底部连接，弹簧和橡胶连杆下端均与压板上表面连接。通过弹性柱和电液推杆的设置实现压板的角度调节，从而实现模拟地层厚度的效果。
本发明还提供了上述一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置的模拟方法，包括以下步骤：
S1、地层厚度计算：根据需要进行模拟的实际地层中每一个小层的厚度进行统计，将每一个小层厚度进行等比例缩放，随后划分为单元格的形式，每个单元格大小为1个所述压板的面积大小，得出每一个小层中的每一个单元格的厚度；
S2、井位布设：根据需要进行模拟的实际地层的井位部署，记录井位所在位置，并进行等比例缩放，将模拟井筒布设在每一个注水井和生产井所在位置对应的所述底座位置处；
S3、褶皱构造模拟：
S3-1、单元格压实：根据步骤S1中得到的每一个小层中的每一个单元格的厚度，首先构建位于最下方的一个小层的结构，将该小层对应的岩石粉末均匀平铺在所述实验箱体的底部，所述岩石粉末的粒径大小为10-40μm，随后使用电液推杆进行岩石粉末压实；
S3-2、小层压实：根据相邻4个单元格的厚度调节电液推杆的伸缩高度，在弹性柱的作用压板抬起不同的高度下完成对岩石粉末的压实，压实压力为4-7KPa，一次压实时间为30-60s，一次压实完成对相邻4个单元格的压实后，开启驱动电机使电液推杆横向移动，继续完成下一组相邻4个单元格的压实，直至完成横向上全部单元格的压实，随后调节所述第二滑轨的位置，通过将第二滑轨在第一滑槽内滑动使电液推杆在纵向上移动，进行下一排横向上单元格的压实，重复压实方法直至完成该小层在实验箱体内部的全部单元格的压实，得到构建出的模拟形成高度构造的小层；
当压实的位置没有放置模拟井筒时则安装活动挡板进行压实，当压实的位置放置了模拟井筒时则拆卸活动挡板再进行压实；
S3-3、油层及地层压实：重复步骤S3-1和S3-2中同样的方法依次完成每一个小层的在实验箱体内部的全部单元格的压实，得到构建出的模拟形成褶皱构造的地层，当需要构建含油层所在的小层时，首先在已构建的含油层下方的一个小层上倒入含油层总含油量25-30%的模拟地层原油，随后构建含油层的小层，构建结束后再倒入含油层含油量70-75%的模拟地层原油，随后构建含油层上方的小层，含油层的小层渗透率为10-500mD；
S4、驱油模拟：
S4-1、一次采油模拟：在步骤S3-3构建出的模拟形成高度构造的地层上方施加外部围压，对实验箱体加热模拟地层温度，再将模拟井筒的生产井对应的含油层所在小层位置处的通孔打开，使模拟地层原油由生产井位置流出，统计出油量；
S4-2、水驱油模拟：当出油量衰减后，向模拟井筒的注水井内注水，将需要注水的所在小层位置处的通孔打开，进行注水驱油，统计出油量，计算采收率。
更进一步地，所述步骤S4-2中注水替换为注蒸汽、注CO2、注聚合物、注微生物、注表面活性剂。可以实现模拟各种不同提高采收率方式的目的，提高了装置的使用多样性，有利于进一步推广。
本发明的有益效果是：
（1）本发明的褶皱构造油藏驱油模拟实验装置能够实现对褶皱构造的等比例模拟，弥补了现阶段油田开发室内实验装置中对于褶皱构造模拟的空缺，实现了油田现场实际褶皱构造的真实模拟，对于观察油藏水驱油效果具有重要的意义；
（2）本发明的褶皱构造油藏驱油模拟实验装置通过电液推杆和压板的设置能够以单元格的形式完成小层厚度的模拟，并通过加热压实真实模拟小层构造，并通过逐层叠加完成整个油层以及地层的构造模拟，使用方便，最大化还原了真实地层的构造；
（3）本发明的褶皱构造油藏驱油模拟实验装置通过第一滑轨和第二滑轨的设置能够快速完成电液推杆的移动，且通过磁吸板的设置实现了单元格位置的准确对接，防止出现偏差错位，且每当一个小层压实结束后都可以使用吸尘器进行浮土吸收，确保小层厚度构建的精确性；
（4）本发明的褶皱构造油藏驱油模拟实验装置通过密封杆的设置可以实现油流流出模拟井筒，且密封性好，避免发生油流量过大溢出的现象，易于控制，且用于外接超声振动器的接口可以通过超声振动器将实验结束后的模拟地层震碎，方便将实验箱体内部地层土取出，以便进行下一次实验，旋钮的设置方便了活动挡板的取放，从而实现与固定环的连接，针对有无模拟井筒选择是否放置活动挡板；
（5）本发明的褶皱构造油藏驱油模拟方法可以实现模拟各种不同提高采收率方式的目的，提高了装置的使用多样性，有利于进一步推广。
附图说明
图1是本发明的驱油模拟实验装置正面整体结构示意图。
图2是本发明的驱油模拟实验装置背面整体结构示意图。
图3是本发明的驱油模拟实验装置俯视图。
图4是本发明的驱油模拟实验装置内部结构侧视图。
图5是本发明的驱油模拟实验装置滑块与第二滑轨连接处的内部结构剖视图。
图6是本发明的驱油模拟实验装置压板结构示意图。
图7是本发明的驱油模拟实验装置活动挡板结构示意图。
图8是本发明的驱油模拟实验装置压板倾斜时的结构示意图。
图9是本发明的驱油模拟实验装置弹性柱内部结构示意图。
图10是本发明的驱油模拟实验装置模拟井筒内部密封杆内部剖视图。
图11是本发明的驱油模拟实验装置模拟井筒底部与底座连接结构示意图。
图12是本发明实验例中褶皱构造模拟完成后的褶皱构造示意图。
图13是本发明实验例中褶皱构造模拟完成后的井位部署图。
图14是本发明的驱油模拟实验方法工艺流程图。
其中，1-实验箱体，11-立柱，2-压实机构，21-第一滑轨，211-第一滑槽，212-磁吸板，22-第二滑轨，221-第二滑槽，222-齿槽，223-第三滑槽，23-电液推杆，231-电机箱，24-滑块，25-支撑块，26-压板，261-加热片，27-固定环，271-L型卡槽，28-弹性柱，281-金属连杆，282-橡胶连杆，283-弹簧，29-活动挡板，291-限位块，292-旋钮，3-模拟井筒，31-通孔，32-内螺纹，4-驱动电机，41-输出轴，42-齿轮，5-底座，51-外螺纹，52-接口，6-吸尘器，61-软管，7-密封杆，71-导流通道，72-螺纹开孔，73-密封盖，731-十字槽。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置，包括实验箱体1，实验箱体1为顶部开口的盒体，实验箱体1上方设有用于模拟褶皱构造的压实机构2，实验箱体1内部设有5个模拟井筒3；
如图2-4、8、9所示，压实机构2包括位于实验箱体1左右两侧的第一滑轨21、在两个第一滑轨21之间滑动的第二滑轨22、在第二滑轨22上滑动的4个电液推杆23，第一滑轨21内壁设有第一滑槽211，第二滑轨22两端均与第一滑槽211滑动连接，第二滑轨22中部贯穿设有第二滑槽221，第二滑槽221内滑动连接设有滑块24，滑块24底部固定设有支撑块25，滑块24顶部与驱动电机4的输出轴41转动连接，驱动电机4为市售齿轮减速电机，驱动电机4位于第二滑轨22的上方用于驱动滑块24滑动，电液推杆23为市售电液推杆，电液推杆23为4个且分别位于支撑块25下表面4个角，4个电液推杆23底部均设有压板26，4个压板26拼接为矩形，4个压板26内中部设有固定环27，固定环27外侧壁通过3个弹性柱28与压板26连接，弹性柱28自然放松状态下固定环27的底部与压板26的底部保持平齐，弹性柱28与固定环27连接的部分为金属连杆281，弹性柱28与压板26连接的部分为橡胶连杆282，橡胶连杆282内部套设有弹簧283，弹簧283和橡胶连杆282上端均与金属连杆281的末端底部连接，弹簧283和橡胶连杆282下端均与压板26上表面连接，实验箱体1左右两侧各设有一个立柱11，两个立柱11顶部与两个第一滑轨21一一对应固定连接；
如图2、5所示，驱动电机4的输出轴41中部设有齿轮42，齿轮42与第二滑槽221内部一侧设有的齿槽222啮合连接，4个电液推杆23的电机箱231分别位于支撑块25上表面4个角，且4个电机箱231两两位于第二滑轨22的前后两侧，支撑块25后侧壁固定设有吸尘器6，吸尘器6为市售吸尘器经过结构外形调整后以适配本发明的实验箱体1，吸尘器6底部设有软管61用于对实验箱体1内部浮土进行吸收，第一滑槽211内部等间距设有6个磁吸板212，磁吸板212与第二滑轨22两端磁吸对接用于将第二滑轨22限位，磁吸板212与底座5构成的矩阵的排所在位置相对应，且磁吸板212的数量与底座5构成的矩阵的排数相对应，第二滑轨22两侧壁设有与电机箱231外壳的凸起滑动连接的第三滑槽223；
如图6、7所示，实验箱体1内底部设有36个（6×6）呈等间距矩阵排列设置的底座5，底座5与模拟井筒3底部密封连接，模拟井筒3外壁等间距设有8个通孔31，固定环27内径略大于模拟井筒3外径，固定环27内部可拆卸套接有活动挡板29，活动挡板29的半径与固定环27的内径相同，活动挡板29外壁中部设有限位块291，固定环27的内壁一侧设有L型卡槽271，限位块291与L型卡槽271对应卡接，限位块291位于L型卡槽271底部时活动挡板29底部与固定环27底部保持平齐，活动挡板29顶部中心处设有旋钮292；
如图10、11所示，底座5外壁设有外螺纹51，模拟井筒3底部内壁设有与外螺纹51相匹配的内螺纹32，通孔31根据使用需要分为使用状态和非使用状态，使用状态下的通孔31处设有密封杆7，非使用状态的通孔31处通过密封片焊接密封，密封杆7中部设有导流通道71，密封杆7一端与通孔31密封连接且延伸至模拟井筒3外部，密封杆7另一端与模拟井筒3的内壁密封抵接，密封杆7中部设有螺纹开孔72，螺纹开孔72上部螺纹连接设有密封盖73，密封盖73上表面设有十字槽731，密封盖73与模拟井筒3内壁半径相同且与模拟井筒3内壁滑动连接；
如图8、11所示，压板26底部嵌设有加热片261，加热片261为市售电加热板，加热片261与压板26底部保持平齐，底座5底部设有用于外接超声振动器的接口52。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上提供了一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置的模拟方法，如图14所示，包括以下步骤：
S1、地层厚度计算：根据需要进行模拟的实际地层中每一个小层的厚度进行统计，将每一个小层厚度进行等比例缩放，随后划分为单元格的形式，每个单元格大小为1个压板26的面积大小，得出每一个小层中的每一个单元格的厚度；
S2、井位布设：根据需要进行模拟的实际地层的井位部署，记录井位所在位置，并进行等比例缩放，将模拟井筒3布设在每一个注水井和生产井所在位置对应的底座5位置处；
S3、褶皱构造模拟：
S3-1、单元格压实：根据步骤S1中得到的每一个小层中的每一个单元格的厚度，首先构建位于最下方的一个小层的结构，将该小层对应的岩石粉末均匀平铺在实验箱体1的底部，岩石粉末的粒径大小为20μm，随后使用电液推杆23进行岩石粉末压实；
S3-2、小层压实：根据相邻4个单元格的厚度调节电液推杆23的伸缩高度，在弹性柱28的作用压板26抬起不同的高度下完成对岩石粉末的压实，压实压力为6KPa，一次压实时间为45s，一次压实完成对相邻4个单元格的压实后，开启驱动电机4使电液推杆23横向移动，继续完成下一组相邻4个单元格的压实，直至完成横向上全部单元格的压实，随后调节第二滑轨22的位置，通过将第二滑轨22在第一滑槽211内滑动使电液推杆23在纵向上移动，进行下一排横向上单元格的压实，重复压实方法直至完成该小层在实验箱体1内部的全部单元格的压实，得到构建出的模拟形成高度构造的小层；
当压实的位置没有放置模拟井筒3时则安装活动挡板29进行压实，当压实的位置放置了模拟井筒3时则拆卸活动挡板29再进行压实；
S3-3、油层及地层压实：重复步骤S3-1和S3-2中同样的方法依次完成每一个小层的在实验箱体1内部的全部单元格的压实，得到构建出的模拟形成褶皱构造的地层，当需要构建含油层所在的小层时，首先在已构建的含油层下方的一个小层上倒入含油层总含油量27%的模拟地层原油，随后构建含油层的小层，构建结束后再倒入含油层含油量73%的模拟地层原油，随后构建含油层上方的小层，含油层的小层渗透率为30mD；
S4、驱油模拟：
S4-1、一次采油模拟：在步骤S3-3构建出的模拟形成高度构造的地层上方施加外部围压，对实验箱体1加热模拟地层温度，再将模拟井筒3的生产井对应的含油层所在小层位置处的通孔31打开，使模拟地层原油由生产井位置流出，统计出油量；
S4-2、水驱油模拟：当出油量衰减后，向模拟井筒3的注水井内注水，将需要注水的所在小层位置处的通孔31打开，进行注水驱油，统计出油量，计算采收率。
实施例3
本实施例与实施例2基本相同，其不同之处在于：方法参数不同。
一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置的模拟方法，如图14所示，包括以下步骤：
S1、地层厚度计算：根据需要进行模拟的实际地层中每一个小层的厚度进行统计，将每一个小层厚度进行等比例缩放，随后划分为单元格的形式，每个单元格大小为1个压板26的面积大小，得出每一个小层中的每一个单元格的厚度；
S2、井位布设：根据需要进行模拟的实际地层的井位部署，记录井位所在位置，并进行等比例缩放，将模拟井筒3布设在每一个注水井和生产井所在位置对应的底座5位置处；
S3、褶皱构造模拟：
S3-1、单元格压实：根据步骤S1中得到的每一个小层中的每一个单元格的厚度，首先构建位于最下方的一个小层的结构，将该小层对应的岩石粉末均匀平铺在实验箱体1的底部，岩石粉末的粒径大小为10μm，随后使用电液推杆23进行岩石粉末压实；
S3-2、小层压实：根据相邻4个单元格的厚度调节电液推杆23的伸缩高度，在弹性柱28的作用压板26抬起不同的高度下完成对岩石粉末的压实，压实压力为4KPa，一次压实时间为30s，一次压实完成对相邻4个单元格的压实后，开启驱动电机4使电液推杆23横向移动，继续完成下一组相邻4个单元格的压实，直至完成横向上全部单元格的压实，随后调节第二滑轨22的位置，通过将第二滑轨22在第一滑槽211内滑动使电液推杆23在纵向上移动，进行下一排横向上单元格的压实，重复压实方法直至完成该小层在实验箱体1内部的全部单元格的压实，得到构建出的模拟形成高度构造的小层；
当压实的位置没有放置模拟井筒3时则安装活动挡板29进行压实，当压实的位置放置了模拟井筒3时则拆卸活动挡板29再进行压实；
S3-3、油层及地层压实：重复步骤S3-1和S3-2中同样的方法依次完成每一个小层的在实验箱体1内部的全部单元格的压实，得到构建出的模拟形成褶皱构造的地层，当需要构建含油层所在的小层时，首先在已构建的含油层下方的一个小层上倒入含油层总含油量30%的模拟地层原油，随后构建含油层的小层，构建结束后再倒入含油层含油量70%的模拟地层原油，随后构建含油层上方的小层，含油层的小层渗透率为10mD；
S4、驱油模拟：
S4-1、一次采油模拟：在步骤S3-3构建出的模拟形成高度构造的地层上方施加外部围压，对实验箱体1加热模拟地层温度，再将模拟井筒3的生产井对应的含油层所在小层位置处的通孔31打开，使模拟地层原油由生产井位置流出，统计出油量；
S4-2、水驱油模拟：当出油量衰减后，向模拟井筒3的注水井内注水，将需要注水的所在小层位置处的通孔31打开，进行注水驱油，统计出油量，计算采收率。
实施例4
本实施例与实施例2基本相同，其不同之处在于：方法参数不同。
一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置的模拟方法，如图14所示，包括以下步骤：
S1、地层厚度计算：根据需要进行模拟的实际地层中每一个小层的厚度进行统计，将每一个小层厚度进行等比例缩放，随后划分为单元格的形式，每个单元格大小为1个压板26的面积大小，得出每一个小层中的每一个单元格的厚度；
S2、井位布设：根据需要进行模拟的实际地层的井位部署，记录井位所在位置，并进行等比例缩放，将模拟井筒3布设在每一个注水井和生产井所在位置对应的底座5位置处；
S3、褶皱构造模拟：
S3-1、单元格压实：根据步骤S1中得到的每一个小层中的每一个单元格的厚度，首先构建位于最下方的一个小层的结构，将该小层对应的岩石粉末均匀平铺在实验箱体1的底部，岩石粉末的粒径大小为40μm，随后使用电液推杆23进行岩石粉末压实；
S3-2、小层压实：根据相邻4个单元格的厚度调节电液推杆23的伸缩高度，在弹性柱28的作用压板26抬起不同的高度下完成对岩石粉末的压实，压实压力为7KPa，一次压实时间为60s，一次压实完成对相邻4个单元格的压实后，开启驱动电机4使电液推杆23横向移动，继续完成下一组相邻4个单元格的压实，直至完成横向上全部单元格的压实，随后调节第二滑轨22的位置，通过将第二滑轨22在第一滑槽211内滑动使电液推杆23在纵向上移动，进行下一排横向上单元格的压实，重复压实方法直至完成该小层在实验箱体1内部的全部单元格的压实，得到构建出的模拟形成高度构造的小层；
当压实的位置没有放置模拟井筒3时则安装活动挡板29进行压实，当压实的位置放置了模拟井筒3时则拆卸活动挡板29再进行压实；
S3-3、油层及地层压实：重复步骤S3-1和S3-2中同样的方法依次完成每一个小层的在实验箱体1内部的全部单元格的压实，得到构建出的模拟形成褶皱构造的地层，当需要构建含油层所在的小层时，首先在已构建的含油层下方的一个小层上倒入含油层总含油量25%的模拟地层原油，随后构建含油层的小层，构建结束后再倒入含油层含油量75%的模拟地层原油，随后构建含油层上方的小层，含油层的小层渗透率为500mD；
S4、驱油模拟：
S4-1、一次采油模拟：在步骤S3-3构建出的模拟形成高度构造的地层上方施加外部围压，对实验箱体1加热模拟地层温度，再将模拟井筒3的生产井对应的含油层所在小层位置处的通孔31打开，使模拟地层原油由生产井位置流出，统计出油量；
S4-2、水驱油模拟：当出油量衰减后，向模拟井筒3的注水井内注水，将需要注水的所在小层位置处的通孔31打开，进行注水驱油，统计出油量，计算采收率。
实施例5
本实施例与实施例2基本相同，其不同之处在于：步骤S4-2中驱油方式不同。
步骤S4-2中注水替换为注蒸汽。
实施例6
本实施例与实施例2基本相同，其不同之处在于：步骤S4-2中驱油方式不同。
步骤S4-2中注水替换为注CO2。
实施例7
本实施例与实施例2基本相同，其不同之处在于：步骤S4-2中驱油方式不同。
步骤S4-2中注水替换为注聚合物。
实施例8
本实施例与实施例2基本相同，其不同之处在于：步骤S4-2中驱油方式不同。
步骤S4-2中注水替换为注微生物。
实施例9
本实施例与实施例2基本相同，其不同之处在于：步骤S4-2中驱油方式不同。
步骤S4-2中注水替换为注表面活性剂。
实验例
以实施例2中的方法进行具体驱油模拟实验，并结合方法步骤对实验装置的工作原理进行进一步的说明，具体如下：
首先，实验选取的实际区块为延长组侏罗系长4+5、长6、长7段，油页岩、炭质泥岩与延安组砂岩储层组成互层，因此，在步骤S1中自下而上依次选取实际地层中的油页岩、炭质泥岩、长石岩屑砂岩、岩屑砂岩和粉砂岩，其中含油层为长石岩屑砂岩，如图12所示，使用球磨机将每一种取到的岩石求磨成指定粒径大小的粉；
在进行步骤S1地层厚度计算时根据实际地层厚度，以1：10000的比例等比例缩放，实验箱体1的长宽高分别为80cm、70cm、35cm，发现该区块存在低幅度背斜以及鼻状构造，是有利油气聚集位置，斜坡部位长石岩屑砂岩上倾尖灭可形成构造-岩性油藏，根据分析结果划分为单元格的形式，每个单元格大小为1个压板26的面积大小，得出每一个小层中的每一个单元格的厚度；
在进行步骤S2时选取该区块一组五点法井组布设，如图13所示，中间的模拟井筒3为采油井，周围4口模拟井筒3为注水井，当进行到步骤S3-2小层压实时，没有放置模拟井筒3时则安装活动挡板29进行压实，将限位块291对准L型卡槽271，随后使用旋钮292转动，即可将活动挡板29与固定环27进行卡接，随后调节电液推杆23的高度使压板26抬起高度不同，压板26压缩或拉伸橡胶连杆282和弹簧283，同时加热片261的加热温度为85℃，在移动时驱动电机4带动输出轴41转动，从而使齿轮42转动，在齿轮42与齿槽222的啮合作用下沿齿槽222移动，滑块24与输出轴41为转动连接因此滑块24沿第二滑槽221滑动，电机箱231沿第三滑槽223滑动确保电液推杆23在移动过程中始终保持稳定，如图8所示，实现地层厚度模拟，完成压实，当压实到放置模拟井筒3时则取下活动挡板29，使固定环27穿过模拟井筒3的位置压实模拟井筒3周围的地层即可，固定环27内径大于模拟井筒3外径2mm，每当一个小层压实结束后都可以使用吸尘器6外接软管61对小层表面进行浮土吸收；
当进行步骤S4时，首先开启采油井位置的模拟井筒3的密封杆7，注水井位置的模拟井筒3则保持封闭，依靠初始地层压力时油流流出采油井，此时使用螺丝刀等工具对准十字槽731，旋转带动密封盖73底部螺纹与螺纹开孔72相分离，使油流通过导流通道71进入到模拟井筒3内部，收集流出的油流，并进行计量，当油流不在流出时再以上述同样的方法打开注水井位置的模拟井筒3的密封杆7，开启时同时向模拟井筒3内注水，使注入水进入到含油层，驱替含油层中剩余油，直至剩余油由采油井的模拟井筒3内流出至不再流出，最后统计实验伊始倒入含油层中的模拟地层原油的量，再统计一次采油模拟采出的模拟地层原油的量，得出一次采油采收率为13.5%，最后统计水驱油模拟采出的模拟地层原油的量，得到的采收率为28.9%，与该区块实际采收率31.2%误差不大，认为本发明的油藏用驱油模拟实验装置及模拟方法能够很好地模拟出褶皱构造油藏的地层原油采收率以及水驱油效果，对于油气田开发具有重要意义。
Claims (7)
1.一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置，包括实验箱体（1），其特征在于，所述实验箱体（1）为顶部开口的盒体，实验箱体（1）上方设有用于模拟褶皱构造的压实机构（2），实验箱体（1）内部设有若干模拟井筒（3）；
所述压实机构（2）包括位于所述实验箱体（1）左右两侧的第一滑轨（21）、在两个所述第一滑轨（21）之间滑动的第二滑轨（22）、在所述第二滑轨（22）上滑动的若干电液推杆（23），所述第一滑轨（21）内壁设有第一滑槽（211），第二滑轨（22）两端均与所述第一滑槽（211）滑动连接，第二滑轨（22）中部贯穿设有第二滑槽（221），所述第二滑槽（221）内滑动连接设有滑块（24），所述滑块（24）底部固定设有支撑块（25），滑块（24）顶部与驱动电机（4）的输出轴（41）转动连接，所述驱动电机（4）位于第二滑轨（22）的上方用于驱动滑块（24）滑动，所述电液推杆（23）为4个且分别位于所述支撑块（25）下表面4个角，4个电液推杆（23）底部均设有压板（26），4个所述压板（26）拼接为矩形，4个压板（26）内中部设有固定环（27），所述固定环（27）外侧壁通过若干个弹性柱（28）与压板（26）连接，所述弹性柱（28）自然放松状态下固定环（27）的底部与压板（26）的底部保持平齐；
所述实验箱体（1）内底部设有若干个呈等间距矩阵排列设置的底座（5），所述底座（5）与所述模拟井筒（3）底部密封连接，模拟井筒（3）外壁等间距设有若干通孔（31），所述固定环（27）内径略大于模拟井筒（3）外径，固定环（27）内部可拆卸套接有活动挡板（29）；
所述底座（5）外壁设有外螺纹（51），所述模拟井筒（3）底部内壁设有与所述外螺纹（51）相匹配的内螺纹（32），所述通孔（31）根据使用需要分为使用状态和非使用状态，使用状态下的通孔（31）处设有密封杆（7），非使用状态的通孔（31）处通过密封片焊接密封，所述密封杆（7）中部设有导流通道（71），密封杆（7）一端与通孔（31）密封连接且延伸至模拟井筒（3）外部，密封杆（7）另一端与模拟井筒（3）的内壁密封抵接，密封杆（7）中部设有螺纹开孔（72），所述螺纹开孔（72）上部螺纹连接设有密封盖（73），所述密封盖（73）上表面设有十字槽（731），密封盖（73）与模拟井筒（3）内壁半径相同且与模拟井筒（3）内壁滑动连接；
所述活动挡板（29）的半径与所述固定环（27）的内径相同，活动挡板（29）外壁中部设有限位块（291），固定环（27）的内壁一侧设有L型卡槽（271），所述限位块（291）与所述L型卡槽（271）对应卡接，限位块（291）位于L型卡槽（271）底部时活动挡板（29）底部与固定环（27）底部保持平齐，活动挡板（29）顶部中心处设有旋钮（292）；
所述弹性柱（28）与所述固定环（27）连接的部分为金属连杆（281），弹性柱（28）与所述压板（26）连接的部分为橡胶连杆（282），所述橡胶连杆（282）内部套设有弹簧（283），所述弹簧（283）和橡胶连杆（282）上端均与所述金属连杆（281）的末端底部连接，弹簧（283）和橡胶连杆（282）下端均与压板（26）上表面连接。
2.根据权利要求1所述的一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置，其特征在于，所述实验箱体（1）左右两侧各设有一个立柱（11），两个所述立柱（11）顶部与两个所述第一滑轨（21）一一对应固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置，其特征在于，所述驱动电机（4）的输出轴（41）中部设有齿轮（42），所述齿轮（42）与所述第二滑槽（221）内部一侧设有的齿槽（222）啮合连接，4个所述电液推杆（23）的电机箱（231）分别位于所述支撑块（25）上表面4个角，且4个所述电机箱（231）两两位于第二滑轨（22）的前后两侧，支撑块（25）后侧壁固定设有吸尘器（6），所述吸尘器（6）底部设有软管（61）用于对实验箱体（1）内部浮土进行吸收。
4.根据权利要求3所述的一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置，其特征在于，所述第一滑槽（211）内部等间距设有若干磁吸板（212），所述磁吸板（212）与所述第二滑轨（22）两端磁吸对接用于将第二滑轨（22）限位，磁吸板（212）与所述底座（5）构成的矩阵的排所在位置相对应，且磁吸板（212）的数量与底座（5）构成的矩阵的排数相对应，第二滑轨（22）两侧壁设有与所述电机箱（231）外壳的凸起滑动连接的第三滑槽（223）。
5.根据权利要求1所述的一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置，其特征在于，所述压板（26）底部嵌设有加热片（261），所述加热片（261）与压板（26）底部保持平齐，所述底座（5）底部设有用于外接超声振动器的接口（52）。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、地层厚度计算：根据需要进行模拟的实际地层中每一个小层的厚度进行统计，将每一个小层厚度进行等比例缩放，随后划分为单元格的形式，每个单元格大小为1个所述压板（26）的面积大小，得出每一个小层中的每一个单元格的厚度；
S2、井位布设：根据需要进行模拟的实际地层的井位部署，记录井位所在位置，并进行等比例缩放，将模拟井筒（3）布设在每一个注水井和生产井所在位置对应的所述底座（5）位置处；
S3、褶皱构造模拟：
S3-1、单元格压实：根据步骤S1中得到的每一个小层中的每一个单元格的厚度，首先构建位于最下方的一个小层的结构，将该小层对应的岩石粉末均匀平铺在所述实验箱体（1）的底部，所述岩石粉末的粒径大小为10-40μm，随后使用电液推杆（23）进行岩石粉末压实；
S3-2、小层压实：根据相邻4个单元格的厚度调节电液推杆（23）的伸缩高度，在弹性柱（28）的作用压板（26）抬起不同的高度下完成对岩石粉末的压实，压实压力为4-7KPa，一次压实时间为30-60s，一次压实完成对相邻4个单元格的压实后，开启驱动电机（4）使电液推杆（23）横向移动，继续完成下一组相邻4个单元格的压实，直至完成横向上全部单元格的压实，随后调节所述第二滑轨（22）的位置，通过将第二滑轨（22）在第一滑槽（211）内滑动使电液推杆（23）在纵向上移动，进行下一排横向上单元格的压实，重复压实方法直至完成该小层在实验箱体（1）内部的全部单元格的压实，得到构建出的模拟形成高度构造的小层；
当压实的位置没有放置模拟井筒（3）时则安装活动挡板（29）进行压实，当压实的位置放置了模拟井筒（3）时则拆卸活动挡板（29）再进行压实；
S3-3、油层及地层压实：重复步骤S3-1和S3-2中同样的方法依次完成每一个小层的在实验箱体（1）内部的全部单元格的压实，得到构建出的模拟形成褶皱构造的地层，当需要构建含油层所在的小层时，首先在已构建的含油层下方的一个小层上倒入含油层总含油量25-30%的模拟地层原油，随后构建含油层的小层，构建结束后再倒入含油层含油量70-75%的模拟地层原油，随后构建含油层上方的小层，含油层的小层渗透率为10-500mD；
S4、驱油模拟：
S4-1、一次采油模拟：在步骤S3-3构建出的模拟形成高度构造的地层上方施加外部围压，对实验箱体（1）加热模拟地层温度，再将模拟井筒（3）的生产井对应的含油层所在小层位置处的通孔（31）打开，使模拟地层原油由生产井位置流出，统计出油量；
S4-2、水驱油模拟：当出油量衰减后，向模拟井筒（3）的注水井内注水，将需要注水的所在小层位置处的通孔（31）打开，进行注水驱油，统计出油量，计算采收率。
7.根据权利要求6所述的一种褶皱构造油藏驱油模拟实验装置的模拟方法，其特征在于，所述步骤S4-2中注水替换为注蒸汽、注CO2、注聚合物、注微生物、注表面活性剂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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