CN117703324A - 一种致密储层注二氧化碳提高凝析气藏采收率协同埋存装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种致密储层注二氧化碳提高凝析气藏采收率协同埋存装置，包括凝析气源、储水罐、CO2储存罐、第一加压泵、第二加压泵、第三加压泵、第一压力表、第二压力表、第三压力表、第一单相流动阀、第二单相流动阀、第三单相流动阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、埋存模拟箱体、微型计算机、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第四压力表、第五压力表、第六压力表、第一流量表、第二流量表、第三流量表、第一气液分离器、第二气液分离器、第三气液分离器、第一回收罐、第二回收罐、第三回收罐、第一管线、第二管线、第三管线、构造板、岩心夹持器、加热器、气体浓度检测仪、压力计、流量计和测井装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种致密储层注二氧化碳提高凝析气藏采收率协同埋存装置，属温室气体控制排放与节能减排中二氧化碳利用及埋存领域。
背景技术
随着各国工业化进程的推进，大气中二氧化碳浓度的增加，导致了全球气温上升。根据之前的研究显示，大气中二氧化碳的浓度增加一倍，地球温度会上升3～4.8摄氏度。到目前为止，人类已在过去200多年中将大气中的二氧化碳含量增加了约50％，科学家认为这种爆炸性的增长速率至少是地球百万年来史无前例的。温室效应的出现，导致全球出现极端气候的概率增加。为应对温室效应，减缓温室气体排放，各国正在积极发展碳利用及埋存技术。其中在油气行业通过将捕集到的二氧化碳注入到储层，在提高油气藏采收率的技术上兼顾二氧化碳埋存，为我国二氧化碳封存、降低温室效应作出贡献。
现有研究显示，在致密储层中注入二氧化碳能够与纳米孔隙中吸附的甲烷发生竞争吸附，替换出被吸附的甲烷从而增加气藏采收率。页岩气藏中吸附气的含量在20～85％，利用二氧化碳替换被吸附的甲烷，致密储层注二氧化碳提高气藏采收率的埋存率目前在30％左右。因此，在致密储层中注入二氧化碳既能提高油气产量，又能埋存二氧化碳。
目前气藏注二氧化碳提高采收率协同二氧化碳埋存机理并不明确，多数竞争吸附发生在孔隙尺度，难以直观发现。因此，提供一种能够全程研究气藏注二氧化碳提高采收率机理和埋存位置、吸附量等的装置，对于指导气藏后续高效开发具有重要意义。
本发明的目的是提供一种定量化、模块化装置用以研究致密储层注二氧化碳提高凝析气藏采收率协同埋存效果。
发明内容
本发明的目的是：提供一种定量化、模块化装置用以研究致密储层注二氧化碳提高凝析气藏采收率协同埋存效果。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种致密储层注二氧化碳提高凝析气藏采收率协同埋存装置，包括凝析气源、储水罐、CO2储存罐、第一加压泵、第二加压泵、第三加压泵、第一压力表、第二压力表、第三压力表、第一单相流动阀、第二单相流动阀、第三单相流动阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、埋存模拟箱体、微型计算机、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第四压力表、第五压力表、第六压力表、第一流量表、第二流量表、第三流量表、第一气液分离器、第二气液分离器、第三气液分离器、第一回收罐、第二回收罐、第三回收罐、第一管线、第二管线、第三管线、构造板、岩心夹持器、加热器、气体浓度检测仪、压力计、流量计和测井装置。其特征在于：凝析气源、第一加压泵、第一压力表、第一单相流动阀、第一阀门安装在同一条管线上，形成凝析气注入管线；储水罐、第二加压泵、第二压力表、第二单相流动阀、第二阀门安装在同一条管线上，形成地层水注入管线；CO2储存罐、第三加压泵、第三压力表、第三单相流动阀、第三阀门安装在同一条管线上，形成CO2注入管线；第一管线、第四阀门、第四压力表、第一流量表、第一气液分离器和第一回收罐安装在同一条管线上，形成第一条产出管线；第二管线、第五阀门、第五压力表、第二流量表、第二气液分离器和第二回收罐安装在同一条管线上，形成第二条产出管线；第三管线、第六阀门、第六压力表、第三流量表、第三气液分离器和第三回收罐安装在同一条管线上，形成第三条产出管线；埋存模拟箱体连接第一阀门、第二阀门、第三阀门、微型计算机、第四阀门、第五阀门、第六阀门，处于凝析气注入管线、地层水注入管线、CO2注入管线、第一条产出管线、第二条产出管线、第三条产出管线之间；微型计算机外接埋存模拟箱体，用以记录箱体内部压力计、流量计和气体浓度检测仪的数值；构造板、岩心夹持器、加热器、气体浓度检测仪、压力计、流量计和测井装置安装在埋存模拟箱体；构造板安装在埋存模拟箱体底部，共有顶部、中部和底部三层，用以放置岩心夹持器，形成背斜构造；岩心夹持器放置在构造板上，气体浓度检测仪、压力计和流量计通过连接管线安装在岩心夹持器中间，用以检测岩心夹持器间流体流动和压力变化；第一管线安装在构造板中部岩心夹持器的左侧，连接CO2注入管线或第一条产出管线，完成向岩心夹持器内注入CO2或产出气体目的；第二管线安装在构造板顶部的岩心夹持器中间，连接CO2注入管线或第二条产出管线，完成向岩心夹持器内注入CO2或产出气体目的；第三管线安装在构造板中部的岩心夹持器右侧，连接CO2注入管线或第三条产出管线，完成向岩心夹持器内注入CO2或产出气体目的；加热器和测井装置安装在埋存模拟箱体内部，用以完成加热和测试工作；岩心夹持器通过管线相互连接放置在构造板上，两侧的岩心夹持器通过管线进行汇合与地层水注入管线相连；
作为本方案的进一步优化，本发明所述的第二管线与第五阀门、第五压力表、第二流量表、第二气液分离器和第二回收罐安装在同一条管线上，连接CO2注入管线或第二条产出管线，完成CO2注入与凝析气藏气体产出过程。
作为本方案的进一步优化，本发明所述的第二管线与第一管线、第三管线作用相近，第一管线、第三管线与构造板中部的岩心夹持器相连，第二管线与构造板顶部的岩心夹持器相连；第一管线、第二管线、第三管线分布于模拟箱体纵向不同位置，平面均匀分布，模拟储层中高部位、中部位气井生产和注入CO2开发过程。
作为本方案的进一步优化，本发明所述的CO2注入管线连接第一管线、第三管线注入CO2，第二管线连接第二条产出管线产出岩心夹持器内的气体，模拟凝析气藏边部注CO2，顶部生产的提高采收率措施。
作为本方案的进一步优化，本发明所述的岩心夹持器通过管线相互连接，并在两侧与地层水注入管线相连，使得岩心夹持器边部保持恒定的压力，避免中间岩心夹持器因产气导致出现凝析现象，模拟具有边水特征的凝析气藏注CO2保压开采过程。
作为本方案的进一步优化，本发明所述的CO2储存罐、第三加压泵、第三压力表、第三单相流动阀、第三阀门形成CO2注入管线，通过第一管线、第三管线向岩心夹持器注入CO2气体，对实验前后的岩心进行CT扫描，获得岩心注气前后孔隙结构，从而明确凝析气藏注CO2提高凝析气采收率及埋存过程中结盐位置。
作为本方案的进一步优化，本发明所述的气体浓度检测仪、压力计和流量计通过连接管线安装在岩心夹持器中间，气体浓度检测仪监测注入点到采出点间不同岩心夹持器内CO2气体浓度的变化，获得注CO2提高凝析气藏采收率及埋存过程中CO2气体与凝析气接触面的动态位置。
作为本方案的进一步优化，本发明所述的气体浓度检测仪、压力计和流量计通过管线安装在岩心夹持器之间，岩心夹持器两侧流量计数值近似相同且气体浓度检测仪显示CO2浓度为100％时，判断岩心内部形成连续稳定CO2驱过程，统计岩心夹持器两侧流量计的累计流量，两侧累计流量的差值是CO2吸附在孔隙中的体积，因此明确了CO2气驱过程中发生竞争吸附的埋存量。
本发明具有以下有益效果：(1)通过地层水注入管线、CO2注入管线、第一条产出管线、第二条产出管线、第三条产出管线与岩心夹持器相连，模拟致密凝析气藏注CO2驱保压开采过程；(2)通过分析不同位置气体浓度检测仪中CO2浓度变化数值，获得注CO2提高凝析气藏采收率及埋存过程中CO2气体与凝析气接触面的动态位置；(3)岩心夹持器两侧流量计数值近似相同且气体浓度检测仪显示CO2浓度为100％时,统计岩心夹持器两侧流量计的累计流量，两侧累计流量的差值是CO2吸附在孔隙中的体积，因此明确了CO2气驱过程中发生竞争吸附的埋存量。
附图说明
图1为本发明流程图。
图2为本发明埋存模拟箱体内装配图。
图3为本发明埋存模拟箱体剖面图。
图4为本发明不同岩心夹持器之间连接细节图。
图中：凝析气源1、储水罐2、CO2储存罐3、第一加压泵4、第二加压泵5、第三加压泵6、第一压力表7、第二压力表8、第三压力表9、第一单相流动阀10、第二单相流动阀11、第三单相流动阀12、第一阀门13、第二阀门14、第三阀门15、埋存模拟箱体16、微型计算机17、第四阀门18、第五阀门19、第六阀门20、第四压力表21、第五压力表22、第六压力表23、第一流量表24、第二流量表25、第三流量表26、第一气液分离器27、第二气液分离器28、第三气液分离器29、第一回收罐30、第二回收罐31、第三回收罐32、第一管线33、第二管线34、第三管线35、构造板36、岩心夹持器37、加热器38、气体浓度检测仪39、压力计40、流量计41和测井装置42。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行详细说明。
如图1、图2、图3、图4所示，一种致密储层注二氧化碳提高凝析气藏采收率协同埋存装置，包括凝析气源1、储水罐2、CO2储存罐3、第一加压泵4、第二加压泵5、第三加压泵6、第一压力表7、第二压力表8、第三压力表9、第一单相流动阀10、第二单相流动阀11、第三单相流动阀12、第一阀门13、第二阀门14、第三阀门15、埋存模拟箱体16、微型计算机17、第四阀门18、第五阀门19、第六阀门20、第四压力表21、第五压力表22、第六压力表23、第一流量表24、第二流量表25、第三流量表26、第一气液分离器27、第二气液分离器28、第三气液分离器29、第一回收罐30、第二回收罐31、第三回收罐32、第一管线33、第二管线34、第三管线35、构造板36、岩心夹持器37、加热器38、气体浓度检测仪39、压力计40、流量计41和测井装置42。
其特征在于：凝析气源1、第一加压泵4、第一压力表7、第一单相流动阀10、第一阀门13安装在同一条管线上，形成凝析气注入管线；储水罐2、第二加压泵5、第二压力表8、第二单相流动阀11、第二阀门14安装在同一条管线上，形成地层水注入管线；CO2储存罐3、第三加压泵6、第三压力表9、第三单相流动阀12、第三阀门15安装在同一条管线上，形成CO2注入管线；第一管线33、第四阀门18、第四压力表21、第一流量表24、第一气液分离器27和第一回收罐30安装在同一条管线上，形成第一条产出管线；第二管线34、第五阀门19、第五压力表22、第二流量表25、第二气液分离器28和第二回收罐31安装在同一条管线上，形成第二条产出管线；第三管线35、第六阀门20、第六压力表23、第三流量表26、第三气液分离器29和第三回收罐32安装在同一条管线上，形成第三条产出管线；埋存模拟箱体16连接第一阀门13、第二阀门14、第三阀门15、微型计算机17、第四阀门18、第五阀门19、第六阀门20，处于凝析气注入管线、地层水注入管线、CO2注入管线、第一条产出管线、第二条产出管线、第三条产出管线之间；微型计算机17外接埋存模拟箱体16，用以记录箱体内部压力计40、流量计41和气体浓度检测仪39的数值；构造板36、岩心夹持器37、加热器38、气体浓度检测仪39、压力计40、流量计41和测井装置42安装在埋存模拟箱体；构造板36安装在埋存模拟箱体16底部，共有顶部、中部和底部三层，用以放置岩心夹持器37，形成背斜构造；岩心夹持器37放置在构造板36上，气体浓度检测仪39、压力计40和流量计41通过连接管线安装在岩心夹持器37中间，用以检测岩心夹持器37间流体流动和压力变化；第一管线33安装在构造板36中部岩心夹持器37的左侧，连接CO2注入管线或第一条产出管线，达到向岩心夹持器37内注入CO2或产出气体目的；第二管线34安装在构造板36顶部的岩心夹持器37中间，连接CO2注入管线或第二条产出管线，完成向岩心夹持器37内注入CO2或产出气体目的；第三管线35安装在构造板36中部的岩心夹持器37右侧，连接CO2注入管线或第三条产出管线，完成向岩心夹持器37内注入CO2或产出气体目的；加热器38和测井装置42安装在埋存模拟箱体16内部，用以完成加热和测试工作；岩心夹持器37通过管线相互连接放置在构造板36上，两侧的岩心夹持器37通过管线汇合与地层水注入管线相连；
第二管线34与第五阀门19、第五压力表22、第二流量表25、第二气液分离器28和第二回收罐31安装在同一条管线上，连接CO2注入管线或第二条产出管线，完成CO2注入与凝析气藏气体产出过程。
第一管线33、第三管线35作用与第二管线34相近，第一管线33、第三管线35与构造板36中部的岩心夹持器37相连，第二管线34与构造板36顶部的岩心夹持器37相连；第一管线33、第二管线34、第三管线35分布于埋存模拟箱体16纵向不同位置，平面均匀分布，模拟储层中高部位、中部位气井生产和注入CO2开发过程。
CO2注入管线连接第一管线33、第三管线35注入CO2，第二管线34与第五阀门19、第五压力表22、第二流量表25、第二气液分离器28、第二回收罐31和岩心夹持器37相连，模拟凝析气藏边部注CO2，顶部生产的提高采收率措施。
岩心夹持器37通过管线相互连接，并在两侧与地层水注入管线相连，使得岩心夹持器37边部保持恒定的压力，避免中间岩心夹持器因产气导致出现凝析现象，模拟具有边水特征的凝析气藏注CO2保压开采过程。
CO2储存罐3、第三加压泵6、第三压力表9、第三单相流动阀12、第三阀门15形成CO2注入管线，通过第一管线33、第三管线35向岩心夹持器37注入CO2气体，对实验前后的岩心进行CT扫描，获得岩心注气前后孔隙结构，从而明确凝析气藏注CO2提高凝析气采收率及埋存过程中结盐位置。
气体浓度检测仪39、压力计40和流量计41通过连接管线安装在岩心夹持器37中间，气体浓度检测仪39监测注入点到采出点间岩心夹持器37内CO2气体浓度的变化，获得注CO2提高凝析气藏采收率及埋存过程中CO2气体与凝析气接触面的动态位置。
气体浓度检测仪39、压力计40和流量计41通过管线安装在岩心夹持器37之间，岩心夹持器37两侧流量计41数值近似相同且气体浓度检测仪39显示CO2浓度为100％时，判断岩心内部形成连续稳定CO2驱过程，统计岩心夹持器37两侧流量计41的累计流量，两侧累计流量的差值是CO2吸附在孔隙中的体积，因此明确了CO2气驱过程中发生竞争吸附的埋存量。
Claims (6)
1.一种致密储层注二氧化碳提高凝析气藏采收率协同埋存装置，包括凝析气源(1)、储水罐(2)、CO2储存罐(3)、第一加压泵(4)、第二加压泵(5)、第三加压泵(6)、第一压力表(7)、第二压力表(8)、第三压力表(9)、第一单相流动阀(10)、第二单相流动阀(11)、第三单相流动阀(12)、第一阀门(13)、第二阀门(14)、第三阀门(15)、埋存模拟箱体(16)、微型计算机(17)、第四阀门(18)、第五阀门(19)、第六阀门(20)、第四压力表(21)、第五压力表(22)、第六压力表(23)、第一流量表(24)、第二流量表(25)、第三流量表(26)、第一气液分离器(27)、第二气液分离器(28)、第三气液分离器(29)、第一回收罐(30)、第二回收罐(31)、第三回收罐(32)、第一管线(33)、第二管线(34)、第三管线(35)、构造板(36)、岩心夹持器(37)、加热器(38)、气体浓度检测仪(39)、压力计(40)、流量计(41)和测井装置(42)；其特征在于：凝析气源(1)、第一加压泵(4)、第一压力表(7)、第一单相流动阀(10)、第一阀门(13)安装在同一条管线上，形成凝析气注入管线；储水罐(2)、第二加压泵(5)、第二压力表(8)、第二单相流动阀(11)、第二阀门(14)安装在同一条管线上，形成地层水注入管线；CO2储存罐(3)、第三加压泵(6)、第三压力表(9)、第三单相流动阀(12)、第三阀门(15)安装在同一条管线上，形成CO2注入管线；第一管线(33)、第四阀门(18)、第四压力表(21)、第一流量表(24)、第一气液分离器(27)和第一回收罐(30)安装在同一条管线上，形成第一条产出管线；第二管线(34)、第五阀门(19)、第五压力表(22)、第二流量表(25)、第二气液分离器(28)和第二回收罐(31)安装在同一条管线上，形成第二条产出管线；第三管线(35)、第六阀门(20)、第六压力表(23)、第三流量表(26)、第三气液分离器(29)和第三回收罐(32)安装在同一条管线上，形成第三条产出管线；埋存模拟箱体(16)连接第一阀门(13)、第二阀门(14)、第三阀门(15)、微型计算机(17)、第四阀门(18)、第五阀门(19)、第六阀门(20)，处于凝析气注入管线、地层水注入管线、CO2注入管线、第一条产出管线、第二条产出管线、第三条产出管线之间；微型计算机(17)外接埋存模拟箱体(16)，用以记录箱体内部压力计(40)、流量计(41)和气体浓度检测仪(39)的数值；构造板(36)、岩心夹持器(37)、加热器(38)、气体浓度检测仪(39)、压力计(40)、流量计(41)和测井装置(42)安装在埋存模拟箱体；构造板(36)安装在埋存模拟箱体(16)底部，共有顶部、中部和底部三层，用以放置岩心夹持器(37)，形成背斜构造；岩心夹持器(37)放置在构造板(36)上，气体浓度检测仪(39)、压力计(40)和流量计(41)通过连接管线安装在岩心夹持器(37)中间，用以检测岩心夹持器(37)间流体流动和压力变化；第一管线(33)安装在构造板(36)中部岩心夹持器(37)的左侧，连接CO2注入管线或第一条产出管线，完成向岩心夹持器内注入CO2或产出气体目的；第二管线(34)安装在构造板(36)顶部的岩心夹持器(37)中间，连接CO2注入管线或第二条产出管线，完成向岩心夹持器(37)内注入CO2或产出气体目的；第三管线(35)安装在构造板(36)中部的岩心夹持器(37)右侧，连接CO2注入管线或第三条产出管线，达到向岩心夹持器(37)内注入CO2或产出气体目的；加热器(38)和测井装置(42)安装在埋存模拟箱体(16)内部，用以完成加热和测试工作；岩心夹持器(37)通过管线相互连接放置在构造板(36)上，两侧的岩心夹持器(37)通过管线汇合与地层水注入管线相连。
2.根据权利要求1所述的一种致密储层注二氧化碳提高凝析气藏采收率协同埋存装置，其特征在于：第二管线(34)与第五阀门(19)、第五压力表(22)、第二流量表(25)、第二气液分离器(28)和第二回收罐(31)安装在同一条管线上，连接CO2注入管线或第二条产出管线，完成CO2注入与凝析气藏气体产出过程。
3.根据权利要求1所述的一种致密储层注二氧化碳提高凝析气藏采收率协同埋存装置，其特征在于：CO2注入管线连接第一管线(33)、第三管线(35)注入CO2，第二管线(34)与第五阀门(19)、第五压力表(22)、第二流量表(25)、第二气液分离器(28)、第二回收罐(31)和岩心夹持器(37)相连，模拟凝析气藏边部注CO2，顶部生产的提高采收率措施。
4.根据权利要求1所述的一种致密储层注二氧化碳提高凝析气藏采收率协同埋存装置，其特征在于：CO2储存罐(3)、第三加压泵(6)、第三压力表(9)、第三单相流动阀(12)、第三阀门(15)形成CO2注入管线，通过第一管线(33)、第三管线(35)向岩心夹持器(37)注入CO2气体，对实验前后的岩心进行CT扫描，获得岩心注气前后孔隙结构，从而明确凝析气藏注CO2提高凝析气采收率及埋存过程中结盐位置。
5.根据权利要求1所述的一种致密储层注二氧化碳提高凝析气藏采收率协同埋存装置，其特征在于：气体浓度检测仪(39)、压力计(40)和流量计(41)通过连接管线安装在岩心夹持器(37)中间，气体浓度检测仪(39)监测注入点到采出点间岩心夹持器(37)内CO2气体浓度的变化，获得注CO2提高凝析气藏采收率及埋存过程中CO2气体与凝析气接触面的动态位置。
6.根据权利要求1所述的一种致密储层注二氧化碳提高凝析气藏采收率协同埋存装置，其特征在于：气体浓度检测仪(39)、压力计(40)和流量计(41)通过管线安装在岩心夹持器(37)之间，岩心夹持器(37)两侧流量计(41)数值近似相同且气体浓度检测仪(39)显示CO2浓度为100％时，判断岩心内部形成连续稳定CO2驱过程，统计岩心夹持器(37)两侧流量计(41)的累计流量，两侧累计流量的差值是CO2吸附在孔隙中的体积，因此明确了CO2气驱过程中发生竞争吸附的埋存量。
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