CN115263286A - 一种水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水平井压裂后焖‑排‑产一体化物理模拟装置，包括循环泵、岩心夹持器、回压系统、注入系统、流体监测系统和压力控制‑检测系统，循环泵、回压系统、注入系统、流体监测系统、压力控制‑检测系统均与岩心夹持器相连。还提供了一种利用上述装置的方法。本发明的方法能够模拟储层带压条件下的焖井过程；采用核磁共振实时监测致密岩心内部流体运移，测试精度达1mg，精度大幅度提升；能真实模拟水力压裂后焖井、返排、生产全过程，区分各阶段的产油贡献，更准确地评价焖井增产效果。

Description

一种水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟装置和方法
技术领域
本发明涉及非常规储层石油开采技术领域，尤其涉及一种水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟装置和方法。
背景技术
致密油作为一种重要的非常规资源，是接替常规油气能源、保障我国能源安全的重要力量。目前主要采用大规模水力压裂结合水平井钻井的弹性开采方式，但产能递减很快，采收率一般仅为5％～10％，提高采收率的潜力巨大。为此，致密储层水力压裂后通常采用“先焖井、再投产”的开发方式增强裂缝与基质的渗吸作用，提高基质内原油动用程度，在矿场实践中取得了较好的增产效果。目前，国内外专家主要采用Amott瓶开展常压渗吸实验研究焖井过程中的渗吸排油机制，实验通过将岩心浸泡在装满渗吸液的Amott瓶中，通过瓶中上部的计量管实时读取通过渗吸作用从岩心中获取的采油量。该类实验研究主要集中于常压下的渗吸问题，与储层条件下带压渗吸情况不同。此外，焖井阶段的带压渗吸作用，不仅能置换中基质内原油，还能够大幅度提高地层能量，但也会导致基质渗透率急剧降低，对后续返排和生产过程造成重大影响。现阶段的实验研究仅针对焖井、返排或生产中某一过程，缺少压后焖-排-产“一体化”的认识，难以准确评价焖井增产效果。
因此，亟需研究一种水平井压裂后焖井、返排、生产“一体化”的物理模拟装置和方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟装置和方法，以克服现有的技术缺陷，准确评价非常规储层水力压裂后的焖井增产效果。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提出了一种水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟方法。
在一个可选实施例中，水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟方法，包括如下步骤：
1)将实验岩心经洗油、烘干处理后，进行抽真空饱和油；
2)将实验岩心制成基质区域和裂缝区域，裂缝区域采用支撑剂进行填充，模拟储层水力压后焖井、返排、生产全过程的基质与裂缝传质；
3)以实验岩心裂缝区域为注入端放入岩心夹持器中，通过循环泵施加围压及实验温度，模拟上覆岩层压力和储层温度；
4)利用流体监测系统测定岩心初始T2谱和1维频率编码；
5)打开三通阀和第一阀门，开启第二柱塞泵，以恒定速度注入实验油，直至三通阀处出口端出现油滴，将岩心右端管线及岩心夹持器空气排出，关闭三通阀；
6)打开六通阀，开启第一柱塞泵，以设定压力注入压裂液，关闭第二阀门，开启实验焖井阶段，利用流体监测系统实时记录实验岩心T2谱和1维频率编码，同时通过压力传感器和数据采集系统记录岩心右端压力，用于表征基质孔隙压力；
7)焖井结束后，调节回压阀至设计生产压力，打开第二阀门，开启返排、生产阶段，利用流体监测系统实时获取实验岩心T2谱和1维频率编码，同时通过压力传感器和数据采集系统记录岩心右端压力，利用量筒收集废液，并进行油水分离，记录产水量和产油量。
可选地，步骤2)中，所述支撑剂为石英砂。
可选地，步骤3)中，所述岩心夹持器中裂缝区域的压力高于岩心孔隙压力，结合核磁共振分析实时监测岩心带压渗吸过程。
可选地，所述流体监控系统为在线核磁共振分析仪。
可选地，步骤6)中，所述压裂液采用无核磁信号的重水配制。
根据本发明实施例的第二方面，提出了一种上述方法利用的物理模拟装置。
在一个可选实施例中，水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟装置，包括循环泵、岩心夹持器、回压系统、注入系统、流体监测系统和压力控制-检测系统，循环泵、回压系统、注入系统、流体监测系统、压力控制-检测系统均与岩心夹持器相连，其中，
注入系统，包括多个中间容器，每个中间容器均通过六通阀与岩心夹持器相连；每个中间容器还通过另一六通阀连接第一柱塞泵；
压力控制-监测系统，包括三通阀、压力传感器、数据采集系统、第一阀门、中间容器、第二柱塞泵，数据采集系统与压力传感器相连，压力传感器经三通阀与岩心夹持器连接，第二柱塞泵连接中间容器，用于模拟储层基质，中间容器经第一阀门与岩心夹持器相连；
流体监测系统，设在岩心夹持器的上方，用于测定和记录岩心初始T2谱和1维频率编码；
回压系统，包括回压阀，回压阀经第二阀门与岩心夹持器相连，回压阀还连接量筒。
可选地，还包括温控系统，所述温控系统与注入系统相连。
可选地，所述流体监测系统为在线核磁共振分析仪。
本发明的有益效果是，
1、能够模拟储层带压条件下的焖井过程；
2、采用核磁共振实时监测致密岩心内部流体运移，测试精度达1mg，精度大幅度提升；
3、能真实模拟水力压裂后焖井、返排、生产全过程，区分各阶段的产油贡献，更准确地评价焖井增产效果。
附图说明
图1为本发明实验岩心设计示意图；
图2为本发明水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟装置示意图。
其中，1、第一柱塞泵；2、中间容器；3、六通阀；4、岩心夹持器；5、在线核磁共振分析仪；6、循环泵；7、三通阀；8、压力传感器；9、数据采集系统；10、第一阀门；11、第二柱塞泵；12、第二阀门；13、回压阀；14、量筒。
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。
一种水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟装置，如图2所示，包括循环泵6、岩心夹持器4、回压系统、注入系统、流体监测系统和压力控制-检测系统，循环泵6、回压系统、注入系统、流体监测系统、压力控制-检测系统均与岩心夹持器4相连，其中，
注入系统，包括多个中间容器2，每个中间容器2均通过六通阀3与岩心夹持器4相连；每个中间容器2还通过另一六通阀连接第一柱塞泵1；
压力控制-监测系统，包括三通阀7、压力传感器8、数据采集系统9、第一阀门10、中间容器、第二柱塞泵11，数据采集系统9与压力传感器8相连，压力传感器8经三通阀7与岩心夹持器4连接，第二柱塞泵11连接中间容器，用于模拟储层基质，中间容器经第一阀门10与岩心夹持器4相连；
流体监测系统，设在岩心夹持器4的上方，用于测定和记录岩心初始T2谱和1维频率编码；
回压系统，包括回压阀13，回压阀13经第二阀门12与岩心夹持器4相连，回压阀13还连接量筒14。
可选地，还包括温控系统，所述温控系统与注入系统相连。
可选地，所述流体监测系统为在线核磁共振分析仪5。
一种利用上述装置的水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟方法，包括如下步骤：
1)将实验岩心经洗油、烘干处理后，进行抽真空饱和油；
2)将实验岩心制成基质区域和裂缝区域，裂缝区域采用支撑剂进行填充，模拟储层水力压后焖井、返排、生产全过程的基质与裂缝传质，如图1所示；
3)以实验岩心裂缝区域为注入端放入岩心夹持器4中，通过循环泵6施加围压及实验温度，模拟上覆岩层压力和储层温度；
4)利用流体监测系统测定岩心初始T2谱和1维频率编码；
5)打开三通阀7和第一阀门10，开启第二柱塞泵11，以恒定速度注入实验油，直至三通阀7处出口端出现油滴，将岩心右端管线及岩心夹持器4空气排出，关闭三通阀7；
6)打开六通阀3，开启第一柱塞泵1，以设定压力注入压裂液，关闭第二阀门12，开启实验焖井阶段，利用流体监测系统实时记录实验岩心T2谱和1维频率编码，同时通过压力传感器8和数据采集系统9记录岩心右端压力，用于表征基质孔隙压力；
7)焖井结束后，调节回压阀13至设计生产压力，打开第二阀门12，开启返排、生产阶段，利用流体监测系统实时获取实验岩心T2谱和1维频率编码，同时通过压力传感器8和数据采集系统9记录岩心右端压力，利用量筒14收集废液，并进行油水分离，记录产水量和产油量。
可选地，步骤2)中，所述支撑剂为石英砂。
可选地，步骤3)中，所述岩心夹持器4中裂缝区域的压力高于岩心孔隙压力，结合核磁共振分析实时监测岩心带压渗吸过程。
可选地，所述流体监控系统为在线核磁共振分析仪5。
可选地，步骤6)中，所述压裂液采用无核磁信号的重水配制，核磁共振分析仪能表征岩心内部油的运移。
在该实施例中，实验岩心设计成基质区域和裂缝区域，模拟储层中裂缝基质的相互作用，此设计结合核磁共振1维频率编码技术可以区分渗吸置换油量和滤失量，真实地反应基质渗吸排油的贡献。岩心前后两端设计第一柱塞泵1和第二柱塞泵11，用于模拟焖井、返排、生产过程。
针对鄂尔多斯盆地三叠系延长组水平井水力压裂后焖井增产机制不清楚的问题，利用本发明的装置和方法探究了储层条件下的压裂液性能、焖井压力、焖井时间等参数对致密油藏开发效果的影响，明确了焖井过程中的带压渗吸采油、“水锁”解除效应以及渗吸蓄能等提采机理并量化了其采油贡献，揭示了该致密油藏压后焖井的增产机理，为压后焖井措施提供了理论指导和参考。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将实验岩心经洗油、烘干处理后，进行抽真空饱和油；
2)将实验岩心制成基质区域和裂缝区域，裂缝区域采用支撑剂进行填充，模拟储层水力压后焖井、返排、生产全过程的基质与裂缝传质；
3)以实验岩心裂缝区域为注入端放入岩心夹持器中，通过循环泵施加围压及实验温度，模拟上覆岩层压力和储层温度；
4)利用流体监测系统测定岩心初始T2谱和1维频率编码；
5)打开三通阀和第一阀门，开启第二柱塞泵，以恒定速度注入实验油，直至三通阀处出口端出现油滴，将岩心右端管线及岩心夹持器空气排出，关闭三通阀；
6)打开六通阀，开启第一柱塞泵，以设定压力注入压裂液，关闭第二阀门，开启实验焖井阶段，利用流体监测系统实时记录实验岩心T2谱和1维频率编码，同时通过压力传感器和数据采集系统记录岩心右端压力，用于表征基质孔隙压力；
7)焖井结束后，调节回压阀至设计生产压力，打开第二阀门，开启返排、生产阶段，利用流体监测系统实时获取实验岩心T2谱和1维频率编码，同时通过压力传感器和数据采集系统记录岩心右端压力，利用量筒收集废液，并进行油水分离，记录产水量和产油量。
2.如权利要求1所述的一种水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟方法，其特征在于，
步骤2)中，所述支撑剂为石英砂。
3.如权利要求1所述的一种水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟方法，其特征在于，
步骤3)中，所述岩心夹持器中裂缝区域的压力高于岩心孔隙压力，结合核磁共振分析实时监测岩心带压渗吸过程。
4.如权利要求1所述的一种水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟方法，其特征在于，
所述流体监控系统为在线核磁共振分析仪。
5.如权利要求1所述的一种水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟方法，其特征在于，
步骤6)中，所述压裂液采用无核磁信号的重水配制。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的方法利用的物理模拟装置，其特征在于，包括循环泵、岩心夹持器、回压系统、注入系统、流体监测系统和压力控制-检测系统，循环泵、回压系统、注入系统、流体监测系统、压力控制-检测系统均与岩心夹持器相连，其中，注入系统，包括多个中间容器，每个中间容器均通过六通阀与岩心夹持器相连；每个中间容器还通过另一六通阀连接第一柱塞泵；
压力控制-监测系统，包括三通阀、压力传感器、数据采集系统、第一阀门、中间容器、第二柱塞泵，数据采集系统与压力传感器相连，压力传感器经三通阀与岩心夹持器连接，第二柱塞泵连接中间容器，用于模拟储层基质，中间容器经第一阀门与岩心夹持器相连；
流体监测系统，设在岩心夹持器的上方，用于测定和记录岩心初始T2谱和1维频率编码；
回压系统，包括回压阀，回压阀经第二阀门与岩心夹持器相连，回压阀还连接量筒。
7.如权利要求6所述的一种水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟装置，其特征在于，
还包括温控系统，试试温控系统与注入系统相连。
8.如权利要求6所述的一种水平井压裂后焖-排-产一体化物理模拟装置，其特征在于，
所述流体监测系统为在线核磁共振分析仪。
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