一種稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置和方法
2024-04-07 06:17:05
專利名稱：一種稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置和方法
技術領域：
本發明屬於石油開發領域，具體涉及ー種用於模擬稠油油藏注氣呑吐採油過程的實驗裝置和方法。
背景技術：
在石油開發領域中，注氣吞吐採油是指在不超過地層破裂壓カ的注入壓カ下，向油井中注入吞吐氣體(天然氣、ニ氧化碳等)，然關井燜井一段時間，讓注入氣體儘可能多地與地層原油接觸並溶解，達到飽和，稱之為吞入過程；待浸泡期結束後開井生產，由於溶解氣驅作用及原油膨脹，停留在地層內的氣體混同被膨脹的原油一同流出井口，完成噴吐過程。目前，中國稠油開發方式主要包括蒸汽吞吐(約佔78%)，蒸汽驅(約佔10% )和常規水驅(約佔10% )。這些方法エ藝簡單，採收率較高，適合埋藏較淺(小於1000m)的稠油油藏。然而，對於埋藏深(一般大於1500m)的深層稠油油藏，由於注蒸汽熱損失率大，注蒸汽壓力、地面注氣設備及エ藝要求高，給該類稠油的開採帶來了困難。而注氣呑吐開採方式則不存在熱損失問題，天然氣、ニ氧化碳等注入氣體在稠油中的溶解降黏作用、稠油和注入氣接觸面之間的傳質作用以及注入氣近井筒地帶的彈性驅動和攜帯作用等都有助於稠油油藏的增產。近幾年幾個油田還進行了小規模的注氣(天然氣、ニ氧化碳氣等)呑吐開發現場試驗，並取得了很好的效果。但由於室內實驗裝置的限制，注氣吞吐相關機理和注採參數研究不夠系統還不夠完善，對礦場油藏管理指導作用小，不利於大規模推廣應用。國內外在油藏注氣吞吐開發模擬方法和裝置進行了大量的工作，以下對現有的油藏注氣呑吐開發模擬方法和裝置進行ー些介紹I、國外的一種現有的注天然氣吞吐採油實驗裝置，該裝置包括水注入裝置、巖心管、壓差傳感器、氣體計量器、油水計量器、閥門等。但其對於開展油藏注氣呑吐機理研究仍存在以下不足1)模型規模較小，特別是ー維長度不夠，不能模擬從注氣井到注氣井(採油井)之間的整個地層弾性；2)能夠進行的呑吐周期少、周期採出程度高，與現場實際生產不符；3)模型沿程沒有設置壓カ測點，無法研究注氣吞吐過程中能量的傳遞和轉移規律。2、國內的一種注ニ氧化碳吞吐採油實驗裝置。該裝置包括水注入裝置、巖心管、壓カ表、閥門、氣體流量計、六通閥、分離器、回壓調節閥等。但其對於開展油藏注氣呑吐機理研究現有實驗裝置仍存在以下不足1)模型ー維長度不夠，不能模擬從注氣井到注氣井(採油井)之間的整個地層弾性；2)不能監測模型不同部位壓カ變化，無法研究注氣吞吐過程中能量的傳遞和轉移規律。3、另外國內的ー種注天然氣吞吐採油實驗裝置。該裝置包括注入泵、巖心管、壓カ表、氣源、產出系統等。但其對於開展油藏注氣呑吐機理研究現有實驗裝置仍存在以下不足1)模型沿程不具備壓カ監測系統，無法真實反映注氣與回採過程中的油藏壓カ梯度變化情況及注氣吞吐過程中能量的傳遞和轉移規律；2)單管模型能夠進行的呑吐周期少、周期採出程度高，與現場實際生產不符；3)多根巖心管模型之間使用細管線進行聯通，與實、際地層滲流情況不符。有鑑於現有技術的上述諸多問題，本設計人基於從事相關領域多年的豐富經驗及專業知識，結合應用實際，積極加以研究創新，以期克服現有技術的上述缺點，提供ー種能夠較為真實地在室內模擬 向地層注氣、燜井、回採過程，井能夠監測注氣和回採過程中模擬從注氣井(生產井)井底到地層遠端不同位置的壓カ(壓カ梯度)分布規律的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置與方法，從而找到吞吐過程中的最優動態工作制度，為稠油油藏注氣呑吐開發的機理及應用研究提供了一個可靠的研究平臺。
發明內容
本發明的目的是提供ー種能夠較為真實地在室內模擬向地層注氣、燜井、回採過程，並能夠監測模擬注氣和回採過程中從注氣井(生產井)井底到地層遠端不同位置的壓力及壓カ梯度分布規律的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置。本發明的另ー個目的是提供一種稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗方法，該方法能夠較為真實地在室內模擬向地層注氣、燜井、回採過程，井能夠監測注氣和回採過程中從注氣井(生產井)井底到地層遠端不同位置的壓カ及壓カ梯度分布規律，從而找到呑吐過程中的最優動態工作制度。為達到上述目的，本發明提出一種稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，所述實驗裝置包括注入系統、模型系統、產出控制系統和數據採集及控制系統，其中模型系統，包括模型本體、若干個壓カ測點接ロ及恆溫套，所述模型本體由多根巖心管依次串接而成，在每根所述巖心管上沿軸向布設有多個所述壓カ測點接ロ，每根所述巖心管的管壁上包裹有所述恆溫套；注入系統，包括並聯設置的地層水注入単元、原油注入単元、高壓氣體注入単元，以及連接於地層水注入単元、原油注入単元、高壓氣體注入単元外側的驅動單元，所述地層水注入単元和所述原油注入単元分別通過輸液管路與所述模型本體的進ロ端相連接，所述高壓氣體注入単元通過輸氣管路與所述模型本體的出ロ端相連接；產出控制系統，與所述模型本體的出口端相連接，用於控制模型本體的油氣混合物的產出量，並計量產出的油氣混合物中的氣體流量及產油量；數據採集及控制系統，包括數據採集単元和數據處理単元，所述數據採集單元與所述模型本體相接，用於採集所述模型本體內的壓力、溫度及吞吐氣體流量數據；所述數據採集單元通過數據線與所述數據處理單元相連接，所述數據處理單元用於實時監視和處理數據。如上所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，其中，所述地層水注入單元包括地層水活塞容器和設置在所述地層水活塞容器兩側的第一控制閥組；所述原油注入単元包括原油活塞容器和設置在所述原油活塞容器兩側的第二控制閥組；所述高壓氣體注入単元包括注入氣活塞容器和設置在所述注入氣活塞容器兩側的第三控制閥組；所述驅動単元包括計量泵和真空泵，所述計量泵通過所述第一控制閥組、第二控制閥組、第三控制閥組分別與所述地層水活塞容器、原油活塞容器、注入氣活塞容器相連接；所述真空泵設置在所述模型本體的進ロ端一側的所述輸液管路上。如上所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，其中，產出控制系統包括背壓控制単元和油氣分離単元，所述背壓控制單元由柱塞泵、活塞容器、回壓閥通過管路依次串接而成，所述回壓閥的輸入端經由回壓閥控制閥門與所述模型本體的出口端相連接，所述柱塞泵與所述數據採集單元通過數據線相連接；所述油氣分離單元由分離器和氣體流量計串接而成，所述分離器通過管路與所述回壓閥的輸出端相連接。如上所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，其中，所述分離器為具有液體測量裝置的分離器。如上所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，其中，所述數據採集單元包括設置在各個所述壓カ測點接ロ處的多個壓カ傳感器、設置在所述恆溫套內的溫度傳感器和設置在所述輸氣管路上的氣體質量流量計；所述壓カ傳感器通過數據採集板與所述數據處理単元相連接，所述溫度傳感器通過溫度顯示與控制模塊與所述數據處理單元相連接，所述氣體質量流量計通過數據線與所述數據處理單元相連接，所述氣體質量流量計經 由閥門與所述模型本體的出口端相連接。如上所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，其中，所述模型本體的長度為I. 5m,所述模型本體由內徑分別為2. 54cm、9cm、16cm、9cm、2. 54cm的五根等長的巖心管通過密封法蘭依次串接而成。如上所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，其中，在每根所述巖心管上沿軸向等間距的設有15個所述壓カ測點接口和壓カ傳感器。本發明還提供了一種稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗方法，所述實驗方法採用如上所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，所述實驗裝置的產出控制系統包括背壓控制単元和油氣分離単元，所述背壓控制單元由柱塞泵、活塞容器、回壓閥通過管路依次串接而成；所述油氣分離單元由分離器和氣體流量計串接而成；所述實驗方法包括注入系統通過驅動單元將地層水注入単元中的地層水飽和注入到模型本體內，通過回壓閥調整為設定的油藏壓カ；注入系統通過驅動單元將原油注入單元中的原油飽和注入到模型本體內；注入系統通過驅動單元將高壓氣體注入單元中的吞吐氣體加壓到模型本體內部平均壓カ值後，向模型本體注入吞吐氣體，同時通過回壓閥調整背壓使之與模型本體的出ロ端壓カ平衡，燜井一定時間；數據處理単元通過柱塞泵和活塞容器控制回壓閥背壓的降壓速度，直至模型本體內部平均壓カ降到設定值時停止降壓，使得油氣混合物由模型本體的出口端逐漸驅出而實現回米；產出的油氣混合物進入油氣分離単元，分別通過具有液體測量裝置的分離器和氣體流量計計量油氣產出量；數據採集及控制系統，採集所述模型本體內的壓力、溫度及吞吐氣體流量數據，完成第一輪吞吐模擬實驗。如上所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗方法，其中，所述實驗方法還包括完成第一輪吞吐模擬實驗後，注入系統通過驅動單元將高壓氣體注入単元中的吞吐氣體加壓到模型本體內部平均壓カ值後，向模型本體注入吞吐氣體；同時通過回壓閥調整背壓與吞吐氣體注入端壓カ平衡，燜井一定時間；
利用柱塞泵將回壓增大到模型內部壓カ值，通過柱塞泵控制回壓閥背壓的降壓速度，直至模型本體內部平均壓カ降到設定值時停止降壓，使得油氣混合物由模型本體的出ロ端逐漸驅出實現回採；產出的油氣混合物進 入油氣分離単元，分別通過具有液體測量裝置的分離器和氣體流量計計量油氣產出量；通過數據採集及控制系統，採集所述模型本體內的壓力、溫度及吞吐氣體流量數據，完成第二輪吞吐模擬實驗；重複上述第二輪吞吐模擬實驗步驟，進行下一輪次的呑吐模擬過程，直至達到總吞吐輪次的預定總呑吐輪次結束。與現有技術相比，本發明具有以下特點和優點I、本發明通過注入系統、模型系統、產出控制系統的相互配合，能夠較為真實地在室內模擬向地層注氣、燜井、回採過程，並且通過產出控制系統和數據採集及控制系統能夠監測模擬注氣和回採過程中從注氣井(生產井)井底到地層遠端不同位置的壓カ及壓カ梯度分布規律，從而找到吞吐過程中的最優動態工作制度，為稠油油藏注氣呑吐開發的機理及應用研究提供了可靠的數據和研究平臺。2、本發明模擬最高油藏壓カ45MPa，模擬最高油藏溫度150°C，符合實際エ況環境要求。3、本發明米用長I. 5m,內徑分別為2. 54cm、9cm、16cm、9cm、2. 54cm的5根巖心管採用法蘭密封方式依次串聯組成擬ー維模型本體，其彈性能量相當於長度為100m、內徑為
2.54cm的巖心管彈性能量，能夠模擬100米井距的地層彈性，實驗結果更真實可靠。4、本發明在ー維模型本體沿程設置75支壓カ傳感器，實時監測注氣與回採過程中壓カ的分布特徵。5、本發明採用精密的注入和產出控制系統，自動化程度高。
在此描述的附圖僅用於解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本發明公開的範圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用於幫助對本發明的理解，並不是具體限定本發明各部件的形狀和比例尺寸。本領域的技術人員在本發明的教導下，可以根據具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本發明。圖I為本發明稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置的結構示意圖；圖2為本發明稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置的結構框圖。附圖標記說明100-模型本體；1_真空泵；2_閥門；3-ISC0高精度計量泵；4_閥門；5_地層水活塞容器；6_閥門；7_閥門；8_原油活塞容器；9_閥門；10_閥門；11_注入氣活塞容器；12-閥門；13-氣體質量流量計；14_閥門；15-巖心管(內徑2. 54cm) ; 16-巖心管(內徑9cm) ;17_巖心管(內徑16cm) ; 18-巖心管(內徑9cm) ; 19-巖心管(內徑2. 54cm) ;20_壓カ測點接ロ ；21_恆溫套；22_溫度顯示與控制模塊；23_壓カ傳感器；24_數據採集板；25_PC監測模塊；26_柱塞泵；27_活塞容器；28_回壓閥；29_閥門；30_具有液體計量裝置的分離器；31_氣體流量計；32_輸液管路；33_輸氣管路；34_管路；35_管路；
具體實施例方式結合附圖和本發明具體實施方式
的描述，能夠更加清楚地了解本發明的細節。但是，在此描述的本發明的具體實施方式
，僅用於解釋本發明的目的，而不能以任何方式理解成是對本發明的限制。在本發明的教導下，技術人員可以構想基於本發明的任意可能的變形，這些都應被視為屬於本發明的範圍。請參考圖I、圖2，分別為本發明稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置的結構示意圖和結構框圖。如圖所示，本發明提出的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，包括注入系統、模型系統、產出控制系統和數據採集及控制系統，注入系統連接於模型系統，以向模型系統內注入地層水、原油和吞吐氣體；模型系統的出ロ端連接產出控制系統，產出控制系統用於控制模型系統的油氣混合物的產出量，並計量產出的油氣混合物中的氣體流量及產油量；模型系統還與數據採集及控制系統通過數據線相連接，數據採集及控制系統用於採集所述模型本體內的壓力、溫度及吞吐氣體流量數據並實時監視和處理數據，從而獲得更加真實可靠的實驗數據參數。如圖I所示，其中模型系統包括模型本體100、若干個壓カ測點接ロ 20及恆溫套21，模型本體100由多根巖心管15、16、17、18、19依次串接而成，用於模擬井下地層；在每根巖心管上沿軸向布設有多個壓カ測點接ロ 20，用於容裝壓カ傳感器，以便檢測模型本體100內各個測點的壓カ；每根巖心管的管壁上包裹有恆溫套21，用於控制模型本體100的溫度。注入系統包括並聯設置的地層水注入単元、原油注入単元、高壓氣體注入単元，以及連接於地層水注入單元、原油注入單元、高壓氣體注入單元外側的驅動單元。在本實施例中，地層水注入単元包括地層水活塞容器5和設置在地層水活塞容器5兩側用於控制地層水活塞容器5的第一控制閥組，即閥門4和閥門6 ;原油注入単元包括原油活塞容器8和設置在原油活塞容器8兩側用於控制原油活塞容器8的第二控制閥組，即閥門7和閥門9 ;高壓氣體注入単元包括注入氣活塞容器11和設置在注入氣活塞容器11兩側用於控制注入氣活塞容器11的第三控制閥組，即閥門10和閥門12 ;驅動單元包括計量泵3和真空泵1，在本發明中，計量泵3採用ISCO高精度計量泵，當然也可以採用其它現有的計量泵，只要滿足精度和エ況要求即可，計量泵3通過第一控制閥組的閥門4、第二控制閥組的閥門7、第三控制閥組的閥門10分別與地層水活塞容器5、原油活塞容器8、注入氣活塞容器11相連接，通過計量泵3來驅動注入液體(地下水和原油)；注入氣活塞容器11通過輸氣管路33與模型本體100的出口端相連接，通過計量泵3來驅動注入吞吐氣體。地層水活塞容器5和原油活塞容器8分別通過輸液管路32與模型本體100的進ロ端相連接，真空泵I設置在模型本體100的進ロ端一側的輸液管路32上，真空泵I通過第一控制閥組的閥門6、第二控制閥組的閥門9分別與地層水活塞容器5、原油活塞容器8相連接，真空泵I通過閥門2控制，用於對模型系統抽真空。產出控制系統與模型本體100的出ロ端相連接，用於控制模型本體100的產出油氣量並計量產出油氣量中的氣體流量及產油量。如圖I所示，該產出控制系統包括背壓控制単元和油氣分離単元，其中背壓控制単元由柱塞泵26、活塞容器27、回壓閥28通過管路34依次串接而成，回壓閥28的輸入端經由回壓閥控制閥門29與模型本體100的出ロ端相連接，通過柱塞泵26驅動活塞容器27動作來控制回壓閥28的降壓速度，實現對模型本體、100中的原油回採功能。柱塞泵26與數據採集及控制系統的數據採集単元通過數據線相連接，起到對柱塞泵26進行監視和控制作用。油氣分離単元由分離器30和氣體流量計31串接而成，分離器30通過管路35與回壓閥28的輸出端相連接。分離器30用於將模型本體100的產出油氣混合物分離為 氣和油兩部分，氣體流量計31用於計量產氣量，在本實施中，分離器30為具有液體測量裝置的分離器，液體測量裝置可用於計量油氣量。數據採集及控制系統，包括數據採集単元和數據處理単元，數據採集単元與模型本體100相接，通過壓カ和溫度傳感器及氣體質量流量計採集模型本體內的壓力、溫度及吞吐氣體流量數據；數據採集単元通過數據線與數據處理単元相連接，數據處理単元用於實時監視和處理數據。如圖I所示，數據採集単元包括設置在各個壓カ測點接ロ 20處的多個壓カ傳感器23、設置在恆溫套21內的溫度傳感器(圖中未示出)和設置在輸氣管路33上的氣體質量流量計13。壓カ傳感器23用於測量模型本體100上各個測點處的壓カ值，壓力傳感器23通過數據採集板24與數據處理単元相連接，在本發明中，數據處理単元為計算機、控制軟體和數據處理軟體組成的PC監控系統，使得各個壓カ傳感器23檢測得到的數據傳輸至數據採集板24上，再由數據採集板24將收集到數據實時傳輸至數據處理單元進行各測點壓カ值的實時採集、監視和處理。溫度傳感器通過溫度顯示與控制模塊22與數據處理單元相連接，使得溫度傳感器檢測得到的數據傳輸至溫度顯示與控制模塊22上，再由溫度顯示與控制模塊22將收集到數據實時傳輸至數據處理單元進行溫度值的實時採集、監視和處理。氣體質量流量計13經由輸氣管路33和閥門14與所述模型本體的出ロ端相連接，用於計量注入氣活塞容器11向模型本體100輸入的吞吐氣體流量，氣體質量流量計13通過數據線與數據處理単元相連接，以將計量吞吐氣體流量數據傳輸至數據處理單元進行實時採集、監視和處理。這樣，通過本發明稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置能夠模擬向地層注氣、燜井、回採過程，同時監測和顯示在注氣和回採過程中模型本體的不同位置的壓カ分布曲線和壓カ梯度分布曲線。從而找到吞吐過程中的最優動態工作制度，為稠油油藏注氣吞吐開發的機理及應用研究提供了可靠的數據和研究平臺。進一步的,如圖I所示,模型本體100由內徑分別為2. 54cm、9cm、16cm、9cm、2. 54cm的五根等長的巖心管通過密封法蘭依次串接而成，模型本體100的長度為I. 5m，形成ー維模型本體，模型本體100的工作壓カ為0 40MPa，最高工作溫度為150°C，其彈性能量相當於長度為100m、內徑為2. 54cm的巖心管彈性能量，能夠模擬100米井距的地層彈性，實驗結
果更加真實可靠。進ー步的，在每根巖心管上沿軸向(沿程)等間距的設有15個壓カ測點接ロ 20和壓カ傳感器23 (每個壓力傳感器23分別設置在對應的壓カ測點接ロ 20處)，通過壓カ傳感器23實時檢測並採集注氣與回採過程中模型本體100內部不同位置的壓カ值，並將壓カ值數據傳輸至數據採集及控制系統，數據處理単元使用控制軟體能夠實時顯示沿模型本體的壓カ分布曲線和壓カ梯度分布曲線。本發明還提供了一種稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗方法，該實驗方法採用如上所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，該實驗方法包括以下步驟步驟SlOO :注入系統通過驅動單元將地層水注入単元中的地層水飽和注入到模型本體100內，通過回壓閥28調整為設定的油藏壓カ；
步驟SllO :注入系統通過驅動單元將原油注入単元中的原油飽和注入到模型本體100內；步驟S120 :注入系統通過驅動單元將高壓氣體注入単元中的吞吐氣體加壓到模型本體100內部平均壓カ值後，向模型本體100注入吞吐氣體，此時氣體質量流量計13計量注入氣量，同時通過回壓閥28調整背壓使之與模型本體100的出口端(即吞吐氣體注入端)壓カ平衡，燜井一定時間；步驟S130 :數據處理単元通過柱塞泵26和活塞容器27控制回壓閥28背壓的降壓速度，直至模型本體100內部平均壓カ降到設定值時停止降壓，使得油氣混合物由模型本體100的出口端逐漸驅出，從而實現回採；步驟S140 :產出的油氣混合物進入油氣分離単元，分別通過具有液體測量裝置的分離器30和氣體流量計31計量油、氣產出量；數據採集及控制系統採集模型本體100內的壓力、溫度及吞吐氣體流量數據，完成第一輪吞吐模擬實驗。·
步驟S150 :完成第一輪吞吐模擬實驗後，重複步驟S120 S140，完成第二輪吞吐豐吳擬實驗；步驟S160 :重複上述第二輪吞吐模擬實驗步驟，進行下一輪次的呑吐模擬過程，直至達到總吞吐輪次的預定總呑吐輪次結束。如圖I所示，本發明的在具體使用時，首先，關閉閥門6、閥門9、閥門10、閥門14、閥門29，打開閥門2，利用真空泵I對
模型系統抽真空；其次，關閉閥門2，打開閥門4、閥門6，利用ISCO高精度計量泵3將地層水活塞容器5中地層水從模型本體100的進ロ端飽和注入到模型本體100內。再次，關閉閥門7、閥門9，背壓閥28調整為油藏壓力，打開閥門29、閥門7、9，通過ISCO高精度計量泵3將原油活塞容器中的地層原油從模型本體100的進ロ端15飽和注入到模型本體100內。接著，關閉閥門7、閥門9、閥門29，打開閥門10，利用ISCO高精度計量泵3將注入氣活塞容器11中的吞吐氣體加壓到模型本體100內部壓カ值後打開閥門14注入吞吐氣體，氣體質量流量計13計量注入氣量。關閉閥門14，利用柱塞泵26將回壓増大到模型本體100內部壓カ值，打開閥門29，利用柱塞泵26控制回壓的洩壓速率回採原油(即油氣混合物)，產出油氣進入帶液體計量裝置的分離器30分離油氣並計量產油量，分離後的氣體通過氣體流量計31計量，PC監控系統實時採集壓カ和流量數據，當模型本體內部平均壓カ降到設定值時，關閉閥門29，第ー輪吞吐模擬實驗結束。利用ISCO高精度計量泵3將注入氣活塞容器11中的氣體調整到模型本體100內部平均壓カ值，打開閥門14注入吞吐氣體，氣體質量流量計13計量注入氣量。關閉閥門14，利用柱塞泵26將回壓増大到模型內部壓カ值，打開閥門29，利用柱塞泵26控制回壓的洩壓速率回採原油，產出油氣進入帶液體計量功能的分離器30分離油氣並計量產油量，分離後的氣體通過氣體流量計31計量，PC監控系統實時採集壓力和流量數據，當模型本體內部平均壓カ降到設定值時，關閉閥門29，第二輪次吞吐模擬實驗結束。按照第二輪次吞吐實驗步驟依次進行下一輪次的呑吐模擬過程，直到實驗設計的總吞吐輪次結束實驗。針對上述各實施方式的詳細解釋，其目的僅在於對本發明進行解釋，以便於能夠更好地理解本發明，但是，這些描述不能以任何理由解釋成是對本發明的限制，特別是，在不同的實施方式中描述的各個特徵也可以相互任意組合，從而組成其他實施方式，除了有明確相反的描述，這些特徵應被理解為能夠應用於任何一個實施方式中，而並不僅局限於所描述的實施方式。權利要求
1.一種稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，其特徵在於，所述實驗裝置包括注入系統、模型系統、產出控制系統和數據採集及控制系統，其中 模型系統，包括模型本體、若干個壓カ測點接ロ及恆溫套，所述模型本體由多根巖心管依次串接而成，在每根所述巖心管上沿軸向布設有多個所述壓カ測點接ロ，每根所述巖心管的管壁上包裹有所述恆溫套； 注入系統，包括並聯設置的地層水注入単元、原油注入単元、高壓氣體注入単元，以及連接於地層水注入単元、原油注入単元、高壓氣體注入単元外側的驅動單元，所述地層水注入単元和所述原油注入単元分別通過輸液管路與所述模型本體的進ロ端相連接，所述高壓氣體注入単元通過輸氣管路與所述模型本體的出ロ端相連接； 產出控制系統，與所述模型本體的出口端相連接，用於控制模型本體的油氣混合物的產出量，並計量產出的油氣混合物中的氣體流量及產油量； 數據採集及控制系統，包括數據採集単元和數據處理単元，所述數據採集單元與所述模型本體相接，用於採集所述模型本體內的壓力、溫度及吞吐氣體流量數據；所述數據採集単元通過數據線與所述數據處理單元相連接，所述數據處理單元用於實時監視和處理數據。
2.如權利要求I所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，其特徵在於，所述地層水注入単元包括地層水活塞容器和設置在所述地層水活塞容器兩側的第一控制閥組；所述原油注入単元包括原油活塞容器和設置在所述原油活塞容器兩側的第二控制閥組；所述高壓氣體注入単元包括注入氣活塞容器和設置在所述注入氣活塞容器兩側的第三控制閥組；所述驅動単元包括計量泵和真空泵，所述計量泵通過所述第一控制閥組、第二控制閥組、第三控制閥組分別與所述地層水活塞容器、原油活塞容器、注入氣活塞容器相連接；所述真空泵設置在所述模型本體的進ロ端ー側的所述輸液管路上。
3.如權利要求I所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，其特徵在於，產出控制系統包括背壓控制単元和油氣分離単元，所述背壓控制單元由柱塞泵、活塞容器、回壓閥通過管路依次串接而成，所述回壓閥的輸入端經由回壓閥控制閥門與所述模型本體的出ロ端相連接，所述柱塞泵與所述數據採集單元通過數據線相連接；所述油氣分離單元由分離器和氣體流量計串接而成，所述分離器通過管路與所述回壓閥的輸出端相連接。
4.如權利要求3所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，其特徵在於，所述分離器為具有液體測量裝置的分離器。
5.如權利要求I所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，其特徵在於，所述數據採集単元包括設置在各個所述壓カ測點接ロ處的多個壓カ傳感器、設置在所述恆溫套內的溫度傳感器和設置在所述輸氣管路上的氣體質量流量計；所述壓カ傳感器通過數據採集板與所述數據處理單元相連接，所述溫度傳感器通過溫度顯示與控制模塊與所述數據處理單元相連接，所述氣體質量流量計通過數據線與所述數據處理單元相連接，所述氣體質量流量計經由閥門與所述模型本體的出ロ端相連接。
6.如權利要求I所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，其特徵在於，所述模型本體的長度為I. 5m,所述模型本體由內徑分別為2. 54cm、9cm、16cm、9cm、2. 54cm的五根等長的巖心管通過密封法蘭依次串接而成。
7.如權利要求6所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，其特徵在於，在每根所述巖心管上沿軸向等間距的設有15個所述壓カ測點接口和壓カ傳感器。
8.一種稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗方法，其特徵在於，所述實驗方法採用如權利要求I至7中任一項所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置，所述實驗裝置的產出控制系統包括背壓控制単元和油氣分離単元，所述背壓控制單元由柱塞泵、活塞容器、回壓閥通過管路依次串接而成；所述油氣分離單元由分離器和氣體流量計串接而成；所述實驗方法包括 注入系統通過驅動單元將地層水注入単元中的地層水飽和注入到模型本體內，通過回壓閥調整為設定的油藏壓カ； 注入系統通過驅動單元將原油注入単元中的原油飽和注入到模型本體內； 注入系統通過驅動單元將高壓氣體注入單元中的吞吐氣體加壓到模型本體內部平均 壓カ值後，向模型本體注入吞吐氣體，同時通過回壓閥調整背壓使之與模型本體的出ロ端壓カ平衡，燜井一定時間； 數據處理単元通過柱塞泵和活塞容器控制回壓閥背壓的降壓速度，直至模型本體內部平均壓カ降到設定值時停止降壓，使得油氣混合物由模型本體的出口端逐漸驅出而實現回米; 產出的油氣混合物進入油氣分離単元，分別通過具有液體測量裝置的分離器和氣體流量計計量油氣產出量； 數據採集及控制系統，採集所述模型本體內的壓力、溫度及吞吐氣體流量數據，完成第ー輪吞吐模擬實驗。
9.如權利要求8所述的稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗方法，其特徵在於，所述實驗方法還包括 完成第一輪吞吐模擬實驗後，注入系統通過驅動單元將高壓氣體注入単元中的吞吐氣體加壓到模型本體內部平均壓カ值後，向模型本體注入吞吐氣體；同時通過回壓閥調整背壓與吞吐氣體注入端壓カ平衡，燜井一定時間； 利用柱塞泵將回壓增大到模型內部壓カ值，通過柱塞泵控制回壓閥背壓的降壓速度，直至模型本體內部平均壓カ降到設定值時停止降壓，使得油氣混合物由模型本體的出口端逐漸驅出實現回採； 產出的油氣混合物進入油氣分離単元，分別通過具有液體測量裝置的分離器和氣體流量計計量油氣產出量； 通過數據採集及控制系統，採集所述模型本體內的壓力、溫度及吞吐氣體流量數據，完成第二輪吞吐模擬實驗； 重複上述第二輪吞吐模擬實驗步驟，進行下一輪次的呑吐模擬過程，直至達到總呑吐輪次的預定總呑吐輪次結束。
全文摘要
本發明公開一種稠油油藏注氣吞吐採油物理模擬實驗裝置和方法，包括注入系統、模型系統、產出控制系統和數據採集及控制系統，注入系統連接於模型系統，以向模型系統內注入地層水、原油和吞吐氣體；模型系統的出口端連接產出控制系統，產出控制系統用於控制模型系統的油氣混合物的產出量，並計量產出的油氣混合物中的氣體流量及產油量；模型系統還與數據採集及控制系統相連接，數據採集及控制系統用於採集所述模型本體內的壓力、溫度及吞吐氣體流量數據並實時監視和處理數據。本發明能夠較為真實地在室內模擬向地層注氣、燜井、回採過程，並能夠監測在模擬注氣和回採過程中從注氣井井底到地層遠端不同位置的壓力及壓力梯度分布規律。
文檔編號E21B49/00GK102748018SQ20121025661
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月23日 優先權日2012年7月23日
發明者關文龍, 李松林, 李秀巒, 梁金中, 王伯軍, 王紅莊, 蔣有偉, 韓靜, 馬德勝 申請人:中國石油天然氣股份有限公司