CN207194886U - 一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，所述装置包括注入系统、模型系统、产出系统和数据采集系统，注入系统的一端连接模型系统，模型系统的出口端连接产出系统，数据采集系统与注入系统、模型系统、产出系统均相连。本实用新型通过注入系统、模型系统、产出系统和数据采集系统的相互配合，能够较为真实地在室内模拟注气吞吐过程；通过边水容器和底水容器及对应的高压液体流量计，可以研究边底水的水侵对注气吞吐效果的影响；还可以研究不同注入类型的气体、不同储层岩性、不同井网类型、不同井型以及井在储层中不同深度位置对注气吞吐效果的影响。

Description

一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置

技术领域

本实用新型涉及油气田开发技术领域，具体涉及到一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置。

背景技术

注气吞吐采油是指在不超过地层破裂压力的注入压力下，向油井中注入吞吐气体(天然气、二氧化碳、氮气等)，后关井焖井一段时间，让注入气体尽可能多地与地层原油接触，称之为“吞”过程；待浸泡期结束后开井生产，由于溶解气驱作用及原油膨胀，停留在地层内的气体混同被膨胀的原油一同流出井口，完成“吐”过程。

注气吞吐是提高原油采收率的一种有效方式，包括单井注气吞吐和多井注气协同吞吐。目前注气吞吐主要运用于缝洞型碳酸盐岩油藏、深层稠油油藏以及部分断块油藏。缝洞型碳酸盐岩油藏储集体以孔、缝、洞交互发育为主，非均质性极强，前期主要依靠天然底水能量开采，剩余油主要包括阁楼油、井间油等，注入气体驱替可动用井间油，注入气体吞吐可开采阁楼油；对于埋藏深(一般大于1500m)的深层稠油油藏，由于注蒸汽热损失率大，注蒸汽压力、地面注气设备及工艺要求高，给该类稠油的开采带来了困难，而注气吞吐开采方式不存在热损失问题，而且天然气、二氧化碳等注入气体在稠油中的溶解降黏作用、稠油和注入气接触面之间的传质作用以及注入气近井筒地带的弹性驱动和携带作用等都有助于稠油油藏的增产。

注气吞吐提高采收率技术，在“吐”的过程中属于衰竭式开采，相比于常规注水开发油田，油藏压降快，边底水更容易锥进，含水率上升快，降低油层动用程度和油藏采收率。目前，注气吞吐实验装置缺乏对边底水的模拟，没有研究边底水对注气吞吐效果的影响；大多数实验装置不能耐高温高压。此外，室内注气吞吐实验操作步骤、工作制度与现场存在较大的差异。

由此，本实用新型人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，以克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，包括注入系统、模型系统、产出系统和数据采集系统，注入系统的一端连接模型系统，用于向模型系统注入地层水、原油和吞吐的气体；模型系统的出口端连接产出系统，产出系统用于控制生产压差，计量产出混合物的油气水产量；数据采集系统与注入系统、模型系统、产出系统均相连，用于采集储层的压力、储层原始含油量、注气量和油气水产量等数据，并实时监视和处理数据。

优选的是，所述注入系统包括高压气瓶、气体活塞容器、原油活塞容器和地层水活塞容器，气体活塞容器、原油活塞容器和地层水活塞容器入口端通过六通阀I与双缸泵相连接，出口端通过管线与岩心吞吐装置相连接，高压气瓶通过管线与气体活塞容器相连接，真空泵通过管线与岩心吞吐装置相连接，压力表I用于显示注入系统出口端压力。

上述任一方案优选的是，所述模型系统包括岩心吞吐装置、边水容器、底水容器、压力表II，岩心吞吐装置在保温箱内，边水容器的入口端通过六通阀II与双缸泵相连，出口端通过高压液体流量计III与岩心吞吐装置的边水进出口相连，底水容器入口端通过六通阀II与双缸泵相连，出口端通过高压液体流量计II与岩心吞吐装置的底水进出口相连。

上述任一方案优选的是，所述产出系统包括大烧杯、油气水分离计量装置和压力表III，大烧杯通过管线与岩心吞吐装置相连，油气水分离计量装置通过回压阀与岩心吞吐装置相连。

上述任一方案优选的是，所述数据采集系统包括电脑、气体质量流量计、高压液体流量计I、高压液体流量计II和高压液体流量计III，电脑通过管线与岩心吞吐装置的压力传感器相连以及油气水分离计量装置相连，气体质量流量计位于气体活塞容器出口端的管线上，高压液体流量计I位于原油活塞容器出口端的管线上，用于计量饱和油过程注入岩心吞吐装置中原油的量，高压液体流量计II位于底水容器和岩心吞吐装置之间的管线上，用于计量底水的水侵量，高压液体流量计III位于边水容器和岩心吞吐装置之间的管线上，用于计量边水的水侵量。

上述任一方案优选的是，所述岩心吞吐装置包括上盖、下盖、直井模型、水平井模型和压力传感器，上盖和下盖通过螺母与缸体相连接，岩心吞吐装置通过直井流体进出口或水平井流体进出口与注入系统和产出系统相连接。

上述任一方案优选的是，所述岩心吞吐装置通过底水进出口与底水容器和大烧杯相连接，并通过边水进出口与边水容器相连接

上述任一方案优选的是，所述岩心吞吐装置通过压力传感器与电脑相连接，直井模型通过直井模型连接口与上盖相连接，水平井模型通过水平井模型连接口与缸体相连接。

上述任一方案优选的是，所述的高压气瓶可容纳氮气、二氧化碳或天然气，所述高压气瓶可提供40MPa的压力。

上述任一方案优选的是，所述的气体活塞容器数量可根据所述直井模型或水平井模型数量进行增加，并配相应的气体质量流量计，再连接相应的管线。

上述任一方案优选的是，所述的岩心吞吐装置可填充砂岩、碳酸盐岩或其它多孔介质。

上述任一方案优选的是，所述的上盖上有若干直井流体进出口。

上述任一方案优选的是，所述的直井模型和所述水平井模型均可拆卸，长短可控，且末端有孔眼模拟射孔层段，所述水平井模型有多个，且所述多个水平井模型分别设置在所述缸体的不同位置。

上述任一方案优选的是，所述的压力传感器为多个，且所述多个压力传感器分别设置在所述缸体的不同位置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点：

1、本实用新型通过注入系统、模型系统、产出系统和数据采集系统的相互配合，能够较为真实地在室内模拟注气吞吐过程；

2、本实用新型通过边水容器和底水容器及对应的高压液体流量计，可以研究边底水的水侵对注气吞吐效果的影响；

3、本实用新型还可以研究不同注入类型的气体、不同储层岩性、不同井网类型、不同井型以及井在储层中不同深度位置对注气吞吐效果的影响。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型岩心吞吐装置的结构示意图；

图3为本实用新型岩心吞吐装置上盖井网示意图。

附图标记说明：

1-高压气瓶；2-气体活塞容器；3-原油活塞容器；4-地层水活塞容器；5-真空泵；6-双缸泵；7-压力表I；8-气体质量流量计；9-高压液体流量计I；10-六通阀I；11-岩心吞吐装置；12-边水容器；13-底水容器；14-高压液体流量计II；15-高压液体流量计III；16-压力表II；17-六通阀II；18-大烧杯；19-稳压罐；20-回压阀；21-油气水分离计量装置；22-压力表III；23-电脑；24～43-阀门；1101-上盖；1102-下盖；1103-缸体；1104-螺母；1105-直井流体进出口；1106-直井模型连接口；1107-直井模型；1108-水平井流体进出口；1109-水平井模型连接口；1110-水平井模型；1111-底水进出口；1112-边水进出口；1113-压力传感器。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

实施例1

如图1、图2所示，本实用新型提出了一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，包括注入系统、模型系统、产出系统和数据采集系统，注入系统连接于模型系统，向模型系统注入地层水、原油和吞吐的气体；模型系统的出口端连接产出系统，产出系统用于控制生产压差，计量产出混合物的油气水产量；数据采集系统与注入系统、模型系统、产出系统系统均相连，用于采集储层的压力、储层原始含油量、注气量和油气水产量等数据，并实时监视和处理数据。其中：

注入系统，包括高压气瓶1、气体活塞容器2、原油活塞容器3、地层水活塞容器4、真空泵5、双缸泵6、压力表I7和六通阀I10，气体活塞容器2、原油活塞容器3和地层水活塞容器4入口端通过六通阀I10与双缸泵6相连接，出口端通过管线与岩心吞吐装置11相连接，高压气瓶1通过管线与气体活塞容器2相连接，用于给气体活塞容器2提供吞吐气体，真空泵5通过管线与岩心吞吐装置11相连接，用于对岩心吞吐装置11抽真空，压力表I7用于显示注入系统出口端压力也即模型系统注入端压力。

模型系统，包括岩心吞吐装置11、边水容器12、底水容器13、保温箱(图中未画出)、压力表II16和六通阀II17，岩心吞吐装置11在保温箱内，保温箱为岩心吞吐装置11提供高温条件，边水容器12入口端通过六通阀II17与双缸泵6相连，出口端通过高压液体流量计III15与岩心吞吐装置11的边水进出口1112相连，用于模拟边水环境，底水容器13入口端通过六通阀II17与双缸泵6相连，出口端通过高压液体流量计II14与岩心吞吐装置11的底水进出口1111相连，用于模拟底水环境。

产出系统，包括大烧杯18、稳压罐19、回压阀20、油气水分离计量装置21和压力表III22，大烧杯18通过管线与岩心吞吐装置11相连，用于抽真空后饱和水过程为岩心吞吐装置11提供地层水，用于饱和油过程暂时存储和计量流出的原油，油气水分离计量装置21通过回压阀20与岩心吞吐装置11相连，用于计量产出的油气水产量，回压阀20用于控制生产压差。

数据采集系统，包括电脑23、气体质量流量计8、高压液体流量计I9、高压液体流量计II14和高压液体流量计III15，电脑23通过管线与岩心吞吐装置11的压力传感器1113相连，压力传感器1113用于监测油藏在注气吞吐过程中压力变化，电脑23通过管线与油气水分离计量装置21相连，气体质量流量8计位于气体活塞容器2出口端的管线上，用于计量注入气体质量，高压液体流量计I9位于原油活塞容器3出口端的管线上，用于计量饱和油过程注入岩心吞吐装置11中原油的量，高压液体流量计II14位于底水容器13和岩心吞吐装置11之间的管线上，用于计量底水的水侵量，高压液体流量计III15位于边水容器12和岩心吞吐装置11之间的管线上，用于计量边水的水侵量。

如上所述的高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，其中，岩心吞吐装置11包括上盖1101、下盖1102、缸体1103、螺母1104、直井流体进出口1105、直井模型连接口1106、直井模型1107、水平井流体进出口1108、水平井模型连接口1109、水平井模型1110、底水进出口1111、边水进出口1112和压力传感器1113，岩心吞吐装置11通过直井流体进出口1105或水平井流体进出口1108与注入系统和产出系统相连接，通过底水进出口1111与底水容器13和大烧杯18相连接，通过边水进出口1112与边水容器12相连接，通过压力传感器1113与电脑23相连接，上盖1101和下盖1102通过螺母1104与缸体1103相连接，直井模型1107通过直井模型连接口1106与上盖1101相连接，水平井模型1110通过水平井模型连接口1109与缸体1103相连接。

本实用新型进一步优化的技术方案，高压气瓶1可容纳氮气、二氧化碳或天然气，高压气瓶1可提供40MPa的压力，可用来模拟不同注气类型。

本实用新型进一步优化的技术方案，气体活塞容器2数量可根据直井模型1107或水平井模型1110数量进行增加，并配相应的气体质量流量计8，再连接相应的管线。

本实用新型进一步优化的技术方案，岩心吞吐装置11可填充砂岩、碳酸盐岩或其它多孔介质，可用来模拟不同储层岩性。

本实用新型进一步优化的技术方案，如图3所示，上盖1101上有若干直井流体进出口1105，可用来模拟不同井网类型。

本实用新型进一步优化的技术方案，直井模型1107和水平井模型1110均可拆卸，长短可控，且末端有孔眼模拟射孔层段，水平井模型1110有多个，且多个水平井模型1110分别设置在缸体1103的不同位置，可用来模拟不同井型以及井在储层中不同深度位置。

本实用新型进一步优化的技术方案，压力传感器1113为多个，且多个压力传感器1113分别设置在缸体1103的不同位置。

实施例2

本实用新型还提供了一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验方法，该实验方法采用如上所述的高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，该实验方法包括以下步骤：

步骤A：向岩心吞吐装置11填充多孔介质后，用真空泵5将岩心吞吐装置11抽真空；

步骤B：打开阀门40、阀门41，岩心吞吐装置11吸入大烧杯18中的地层水，直到地层水液面不再发生变化，关闭阀门40、阀门41，打开双缸泵6，将地层水活塞容器4中的地层水驱替到岩心吞吐装置11，直到岩心吞吐装置11内压力达到预定地层压力，完成饱和水过程；

步骤C：打开双缸泵6、打开阀门40、阀门41，将原油活塞容器3中的原油压力增压到预定地层压力后，再驱替到岩心吞吐装置11，直到大烧杯18中不再有地层水流出，记录此时高压液体流量计I9显示的油量和大烧杯18中流出的油量，完成饱和油过程；

步骤D：打开双缸泵6，将边水容器12和底水容器13中地层水压力增压到预定地层压力后，利用回压阀20控制生产，记录边水和底水水侵量、油气水产量和此时油藏地层压力，完成衰竭开发过程；

步骤E：打开双缸泵6，将气体活塞容器2中的气体增压到步骤D中油藏地层压力后，再注入到岩心吞吐装置11，直到岩心吞吐装置11中地层压力恢复到原始地层压力，记录此时气体质量流量计8显示的气体流量，完成一次注气“吞”过程；

步骤F：焖井一段时间后，打开双缸泵6，再次将边水容器12和底水容器13中地层水压力增压到预定地层压力后，利用回压阀20控制生产，当岩心吞吐装置11中油藏地层压力降到步骤D中记录的油藏地层压力时，记录边水和底水水侵量和油气水产量，完成一次注气“吐”过程；

步骤G：重复步骤E～步骤F过程，直到达到预定总吞吐轮次结束实验。

实施例3

如图1所示，本实用新型还提供了一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验方法，该实验方法采用如上所述的高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，以单井直井注氮气吞吐实验为例(原始地层压力为35MPa)，本实用新型在具体使用时操作步骤是：

向岩心吞吐装置11填充多孔介质后，关闭所有阀门，打开阀门28、阀门29，用真空泵5将岩心吞吐装置11抽真空，抽真空后，关闭阀门28、阀门29和真空泵5；

打开阀门40、阀门41，岩心吞吐装置11吸入大烧杯18中的地层水，直到地层水液面不再发生变化，关闭阀门40、阀门41；依次打开双缸泵6、阀门33、阀门32、阀门27和阀门29，将地层水活塞容器4中的地层水驱替到岩心吞吐装置11，直到岩心吞吐装置11内压力达到35MPa，依次关闭双缸泵6、阀门33、阀门32、阀门27和阀门29，完成饱和水过程；

依次打开双缸泵6、阀门33、阀门31和阀门26，当压力表I7显示压力增加到35MPa时，依次打开阀门29、阀门40和阀门41，将原油活塞容器3中的原油驱替到岩心吞吐装置11，直到大烧杯18中不再有地层水流出，记录此时高压液体流量计I9显示的油量和大烧杯18中流出的油量，依次关闭双缸泵6、阀门33、阀门31、阀门26、阀门29、阀门40和阀门41，完成饱和油过程；

依次打开双缸泵6、阀门34、阀门35、阀门36和阀门37，当压力表II16显示压力增加到35MPa时，关闭双缸泵6和阀门34，打开阀门38、阀门39和阀门40；打开阀门42，利用回压阀20控制生产，直到地层压力下降到18MPa，记录高压液体流量计III15显示的边水水侵量、高压液体流量计II14显示的底水水侵量以及油气水分离计量装置21计量的油气水产量，依次关闭阀门42、阀门38、阀门39和阀门40，完成衰竭开发过程；

依次打开双缸泵6、阀门33、阀门30和阀门25，当压力表I7显示压力增加到18MPa时，打开阀门29，将气体活塞容器2中的气体注入到岩心吞吐装置11，直到岩心吞吐装置11中地层压力恢复到35MPa，记录此时气体质量流量计8显示的气体流量，依次关闭双缸泵6、阀门33、阀门30、阀门25和阀门29，完成一次注气“吞”过程；

焖井一段时间后，依次打开双缸泵和阀门34，当压力表II16显示压力增加到35MPa时，关闭双缸泵6和阀门34，打开阀门38、阀门39和阀门40；打开阀门42，利用回压阀20控制生产，直到地层压力下降到18MPa，记录高压液体流量计III15显示的边水水侵量、高压液体流量计II14显示的底水水侵量以及油气水分离计量装置21计量的油气水产量，依次关闭阀门42、阀门38、阀门39和阀门40，完成一次注气“吐”过程；

按照第一轮次吞吐实验步骤依次进行下一轮次的吞吐模拟过程，直到达到预定总吞吐轮次结束实验。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所应当地涵盖了与本案创新点有关的其他组合及具体应用。

Claims (8)

1.一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，包括注入系统、模型系统、产出系统和数据采集系统，其特征在于，注入系统的一端连接模型系统，用于向模型系统注入地层水、原油和吞吐的气体；模型系统的出口端连接产出系统，产出系统用于控制生产压差，计量产出混合物的油气水产量；数据采集系统与注入系统、模型系统、产出系统均相连，用于采集储层的压力、储层原始含油量、注气量和油气水产量等数据，并实时监视和处理数据。

2.根据权利要求1所述的一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述注入系统包括高压气瓶（1）、气体活塞容器（2）、原油活塞容器（3）和地层水活塞容器（4），气体活塞容器（2）、原油活塞容器（3）和地层水活塞容器（4）入口端通过六通阀I（10）与双缸泵（6）相连接，出口端通过管线与岩心吞吐装置（11）相连接，高压气瓶（1）通过管线与气体活塞容器（2）相连接，真空泵（5）通过管线与岩心吞吐装置（11）相连接，压力表I（7）用于显示注入系统出口端压力。

3.根据权利要求1所述的一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述模型系统包括岩心吞吐装置（11）、边水容器（12）、底水容器（13）、压力表II（16），岩心吞吐装置（11）在保温箱内，边水容器（12）的入口端通过六通阀II（17）与双缸泵（6）相连，出口端通过高压液体流量计III（15）与岩心吞吐装置（11）的边水进出口（1112）相连，底水容器（13）入口端通过六通阀II（17）与双缸泵（6）相连，出口端通过高压液体流量计II（14）与岩心吞吐装置（11）的底水进出口（1111）相连。

4.根据权利要求1所述的一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述产出系统包括大烧杯（18）、油气水分离计量装置（21）和压力表III（22），大烧杯（18）通过管线与岩心吞吐装置（11）相连，油气水分离计量装置（21）通过回压阀（20）与岩心吞吐装置（11）相连。

5.根据权利要求1所述的一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述数据采集系统包括电脑（23）、气体质量流量计（8）、高压液体流量计I（9）、高压液体流量计II（14）和高压液体流量计III（15），电脑（23）通过管线与岩心吞吐装置（11）的压力传感器（1113）相连以及油气水分离计量装置（21）相连，气体质量流量计（8）位于气体活塞容器（2）出口端的管线上，高压液体流量计I（9）位于原油活塞容器（3）出口端的管线上，用于计量饱和油过程注入岩心吞吐装置（11）中原油的量，高压液体流量计II（14）位于底水容器（13）和岩心吞吐装置（11）之间的管线上，用于计量底水的水侵量，高压液体流量计III（15）位于边水容器（12）和岩心吞吐装置（11）之间的管线上，用于计量边水的水侵量。

6.根据权利要求3所述的一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述岩心吞吐装置（11）包括上盖（1101）、下盖（1102）、直井模型（1107）、水平井模型（1110）和压力传感器（1113），上盖（1101）和下盖（1102）通过螺母（1104）与缸体（1103）相连接，岩心吞吐装置（11）通过直井流体进出口（1105）或水平井流体进出口（1108）与注入系统和产出系统相连接。

7.根据权利要求6所述的一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述岩心吞吐装置（11）通过底水进出口（1111）与底水容器（13）和大烧杯（18）相连接，并通过边水进出口（1112）与边水容器（12）相连接。

8.根据权利要求6所述的一种高温高压边底水油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述岩心吞吐装置（11）通过压力传感器（1113）与电脑（23）相连接，直井模型（1107）通过直井模型连接口（1106）与上盖（1101）相连接，水平井模型（1110）通过水平井模型连接口（1109）与缸体（1103）相连接。