複雜油氣藏真實巖心井網條件下可視物理模擬裝置製造方法

2023-08-03 16:16:16 1

複雜油氣藏真實巖心井網條件下可視物理模擬裝置製造方法
【專利摘要】複雜油氣藏真實巖心井網條件下可視物理模擬裝置,驅替系統與井網物理模擬單元連接，井網物理模擬單元與流量計量系統連接，在井網物理模擬單元前後的高壓管線上均設置有相同壓力傳感器，兩個壓力傳感器均與監測系統連接，井網物理模擬單元上方設置顯微鏡，顯微鏡連接監測系統，驅替系統將增壓後的驅替流體進入高壓管線，壓力傳感器監測壓力後接入真實巖心組，經傳感器監測預設位置壓力傳入監測系統，進入不鏽鋼管槽之後流入出口端引槽，經後端壓力傳感器監測壓力後流經流量計量系統記錄流量，整個驅替過程中入口端和出口端及井網物理模擬系統壓力傳感器信號均接入監測系統，同時監測系統利用顯微鏡等實時監測驅替過程中實時圖像。
【專利說明】複雜油氣藏真實巖心井網條件下可視物理模擬裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於石油開採【技術領域】，特別涉及複雜油氣藏真實巖心井網條件下可視物理模擬裝置，用於複雜油氣藏開發中井網(直井、水平井井網)驅替物理模擬，可用於研究複雜油氣藏開採各種井網下水驅滲流規律研究。
【背景技術】
[0002]油氣田開採過程中的對於滲流規律得研究是非常重要的。滲流規律認識不清楚將嚴重製約油氣田開發方案的編制和其開發效果，如果採用不合理井網或井排方向，可能造成油田過早水淹，水驅波及係數較低，使得最終的採收率偏低，後期改造提高開發效果困難。此外對於正在開發的油田，調整井網或加密井網及新的提高採收率技術使用之前均需要進行各種技術的模擬，以預測其開發效果，分析其滲流規律及提高採收率機理。對於滲流規律和各種技術提高採收率機理分析是各種技術實施的前提，對於複雜油氣藏更是意義深遠。
[0003]在現有的技術中，目前的研究主要是兩個方面:一方面是室內的理論推導，主要是從壓力特徵、滲流特徵等方面研究井網條件下滲流規律；另一方面主要通過室內物理模擬(數值模擬)研究井網條件下滲流規律和各種技術提高採收率機理和預測效果。理論計算方法主要針對均質油藏，非均質油藏只能考慮各向異性，無法很好地真實再現油藏實際情況。
[0004]物理模擬的主要優點是能夠保持和模擬原理原型，室內物理模擬方面:目前主要的方法包括(I)水電相似模擬，基於水電相似原理，利用電解模擬實驗分析水中電阻率等等效模擬井網條件下壓力變化規律；(2)填砂物理模擬，主要是採用可視或不可視填砂系統進行單井和井網條件下物理模擬，研究各種井網條件下滲流規律和產能變化規律；(3)光刻物理模擬，主要是採用光刻技術將油層巖石鑄體薄片上的實際孔隙網絡刻蝕在玻璃板上製成，此類技術由於玻璃板的性質與巖石存在一定的差異，無法反應巖石的真實特徵；
[4]真實巖心物理模擬，包括常規巖心驅替和微觀薄片驅替，主要是利用真實巖心，利用巖心夾持器或者巖心薄片進行驅替實驗，此類方法目前主要針對巖心線性驅替實驗，無法進行井網條件下物理模擬。國內有關真實巖心可視井網條件下物理模擬的測量未見報導。
[0005]國外採用真實巖心進行物理模擬主要採用以下幾種方法:(I)巖心夾持器進行常規巖心、全直徑巖心驅替實驗。此類實驗是目前較為廣泛採用的物理模擬方法，一般採用線性或徑向流動，無法模擬井網條件下滲流，此外此類物理模擬實驗可視化較為困難；(2)微觀薄片物理模擬，該技術採用真實巖心製成薄片，利用薄片研究微觀條件下巖心中滲透率規律，提高採收率機理等，該方法對於非均質性的研究只能通過多個薄片體連接等效模擬，此外目前僅僅只能進行單一模式下驅替實驗，無法進行井網條件下物理模擬，同時該模型模擬過程中無法檢測各位置的壓力。
[0006]目前國外採用上述兩種真實巖心物理模擬方法的物理模擬裝置主要是針對常規巖心非井網條件下的物理模擬，同時可視化(常規巖心)和壓力監測(薄片模擬)困難。對於複雜油氣藏井網條件下可視壓力可檢測的物理模擬裝置目前還未見報導。

【發明內容】

[0007]為了克服上述現有技術的特點，本發明的目的在於提供一種複雜油氣藏真實巖心井網條件下可視物理模擬裝置，提供複雜油氣藏的真實巖心井網條件下可視壓力可檢測物理量的模擬，達到對複雜油氣藏非均質(均質)儲層真實巖心井網條件下可視的可檢測的驅替物理模擬目的。
[0008]為了達到上述目的，本發明的技術方案為:
[0009]複雜油氣藏真實巖心井網條件下可視物理模擬裝置，包括驅替系統1，驅替系統I經過高壓管線及第一閥門6與井網物理模擬單元2連接，井網物理模擬單元2經過高壓管線及第二閥門7與流量計量系統3連接，在井網物理模擬單元2前後的高壓管線上均設置有相同壓力傳感器8，兩個壓力傳感器8的信號輸出埠均與監測系統4的壓力監測輸入監測端連接，井網物理模擬單元2上方設置有顯微鏡5，顯微鏡5的信號輸出端連接監測系統4的圖像監測輸入埠。
[0010]所述的驅替系統I包括增壓系統9，增壓系統9通過高壓管線與中間容器10連通，增壓系統9為氣瓶或流量泵，中間容器為氣體容器或液體容器或氣、液各一組。
[0011]所述井網物理模擬單元2包括有機玻璃載片17和有機玻璃蓋片13重疊壓實形成外體，外體內布置至少一組入口端引槽11，入口端引槽11與外體內部布置的真實巖心組12連通，真實巖心組12另一端連通不鏽鋼管槽15，不鏽鋼管槽15連通出口端引槽14，在外體內真實巖心組12周圍布置至少一個傳感器16。
[0012]所述真實巖心組12由厚度不超過0.3cm的至少I塊真實巖心拼接而成，每塊真實巖心高度不低於2cm，各個真實巖心間距不大於0.01cm，在真實巖心組四周與外體邊緣距離 1cm。
[0013]所述流量計量系統3採用光電式微流量檢測器。
[0014]本發明具有如下優點:
[0015](I)由於本發明採用了多組真實巖心構成真實巖心組12，是一種適用於真實巖心考慮井網條件下的物理模擬驅替與監測實驗裝置，可以模擬非均質性特徵對井網影響，同時具有結構簡單、精度高、適用範圍廣、成本低等優點。
[0016](2)由於本發明採用了多組入口端引槽11可以實現多組注入，不鏽鋼管槽15的設置可實現不同裂縫穿透比或水平井長度的模擬。
[0017](3)由於本發明在真實巖心組12周圍加入至少一個傳感器16，可實時監測物理模擬系統對應井網條件下的壓力變化規律，此外採用可視技術可實現對於真實巖心井網模擬系統的實時可視的設計要求，不僅直觀而且整個監測系統通過計算機可連續實時記錄數據，整體系統不僅靈敏度高，而且可實時可視，多位置的壓力監測系統的引入可方便後續機理的分析與認識，系統精度和實用性得到較大提高。
[0018](4)本發明中採用驅替泵可實現更為精準壓力控制，而光電式微流量檢測器可更為準確測量較小流量，克服目前常規驅替的流量計量誤差，系統可滿足低滲透、超低滲透及緻密油等多種複雜油氣藏低流量下的高速、高精度的驅替測量的要求。【專利附圖】

【附圖說明】:
[0019]圖1是本發明的連接結構示意圖。
[0020]圖2是驅替系統I結構示意圖。
[0021]圖3是井網物理模擬單元2示意圖，其中A為俯視圖，B為側視圖。
[0022]圖4是井網物理模擬單元2兩個以上入口端引槽11示意圖，其中A為俯視圖，B為側視圖。
[0023]圖5是監測系統4結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明做詳細敘述。
[0025]參照圖1，複雜油氣藏真實巖心井網條件下可視物理模擬裝置，包括驅替系統1，驅替系統I經過高壓管線及第一閥門6與井網物理模擬單元2連接，井網物理模擬單元2經過高壓管線及第二閥門7與流量計量系統3連接，在井網物理模擬單元2前後的高壓管線上均設置有相同壓力傳感器8，兩個壓力傳感器8的信號輸出埠均與監測系統4的壓力監測輸入監測端連接，井網物理模擬單元2上方設置有顯微鏡5，顯微鏡5的信號輸出端連接監測系統4的圖像監測輸入埠。
[0026]參照圖2，所述的驅替系統I包括增壓系統9，增壓系統9通過高壓管線與中間容器10連通，增壓系統9為氣瓶或流量泵，中間容器為氣體容器或液體容器或氣、液各一組。
[0027]參照圖3，所述井網物理模擬單元2包括有機玻璃載片17和有機玻璃蓋片13重疊壓實形成外體，外體內布置至少一組入口端引槽11，參照圖4，設置有三組入口端引槽11。入口端引槽11與外體內部布置的真實巖心組12連通，真實巖心組12另一端連通不鏽鋼管槽15，不鏽鋼管槽15連通出口端引槽14，在外體內真實巖心組12周圍布置至少一個傳感器16。
[0028]所述真實巖心組12由厚度不超過0.3cm的至少I塊真實巖心拼接而成，每塊真實巖心高度不低於2cm，各個真實巖心間距不大於0.01cm，在真實巖心組四周與外體邊緣距離 1cm。
[0029]所述流量計量系統3採用光電式微流量檢測器。光電式微流量檢測器測量對應的流量。可實現對於低滲透、超低滲透和緻密油等較低滲透儲層小流量準確計量。
[0030]參照圖4，在實際設計和製作中，井網物理模擬單元2按下述步驟製作:
[0031]①按設計要求割取兩塊尺寸基本相同的平板有機玻璃載片17和有機玻璃蓋片13，玻璃尺寸按照物理模擬井網採用相似原理確定尺寸後增加適當0.5cm距離作為外邊距。根據模擬井網類型不同選擇一定長度(按照巖心組中長度選擇給定比例，用來標識壓裂裂縫或水平井)有孔眼不鏽鋼管槽作為出口端，另選擇合適注射針頭磨平針頭後作為入口端注入井(可根據需要選擇I個(圖3為5點井網模擬裝置圖)或多個(圖4為七點水平井井網模擬圖))。玻璃洗淨晾乾待用。
[0032]②根據儲層特徵，選擇一塊或多塊實際巖心，將巖心切成近似等高、近似等厚
0.5cm左右的長方形巖心塊,然後將各個巖心打磨成近似等厚0.2cm左右厚度(各個巖心厚度差異不超過0.03cm)的巖心薄片構成真實巖心組12。
[0033]③把適量的環氧樹脂(視玻璃的大小數量而定)、乙二胺、無水乙醇、鄰苯二甲酸二丁酯等配成環氧樹脂膠，將其均勻刮塗在樹脂玻璃的內表面，然後將打磨好的真實巖心依次排列在有機玻璃載片膠面上，各個真實巖心間距不要大於0.0lcm,即儘量不出現明顯間隙，入口端根據設計放置不同數量設定好長度入口端注射器磨平針頭(圖3、圖4中的標號1)，同時在有機玻璃載片中間適當位置(根據井網確定巖心擺放長度40%，70%位置放置2個與外界連通不鏽鋼針以連接壓力監測器監測設定位置壓力，然後在出口端放置與出口端針頭相連接給定長度的有多空不鏽鋼管槽，。
[0034]④沿整個真實巖心組外邊緣塗抹適量環氧樹脂膠，給系統整體加壓，確保均勻平整，將兩塊玻璃合好粘接，同時用膠封好井口處的玻璃與不繡綱管連接部位。將此物理模型置於一平面並在其上壓一重物，4小時後待膠幹透即告完成。應注意的是兩玻璃接合處不能有漏氣和大氣泡。1-2小時後用刀片清除玻璃邊緣寬5-8mm處和出入口端引槽處的膠，然後清潔整個物理模擬系統。再過2-4小時後待膠幹透，在引槽部署與高壓管線連接接入裝置後真箇系統製作完成。
[0035]參照圖5，監測系統4主要是目的是對物理模擬系統的壓力和流動特徵進行實施可視監測，該部分包括圖像處理系統、微型計算機、監視器、印表機，其中圖像處理系統經過壓力傳感器線路與井網物理模擬單元2的傳感器16連接，用於將傳感器16信號經相關圖形處理後實時傳輸給微型計算機，可實現監測位置處壓力的實時顯示和記錄。井網物理模擬單元2驅替過程通過顯微鏡5進行圖像採集後傳輸至圖像處理系統，經計算機進一步處理後通過監視器可實現實時顯示，相關結果也可通過印表機輸出。監測部分可實時對井網物理模擬系統相關部分進行實時數據採集與處理。
[0036]本發明工作原理
[0037]驅替系統I將增壓後的驅替流體進入高壓管線，然後進入入口端第一閥門6，經三通由前端壓力傳感器8監測壓力後經高壓管線接入井網物理單元2入口端引槽11，經入口引槽I進入真實巖心組12，經真實巖心組12依次流過，中間經傳感器16監測預設位置壓力傳入監測系統4，之後進入不鏽鋼管槽15 (模擬水平井等各種複雜結構井)，之後流入出口端引槽14，然後接入出口端高壓管線，經後端壓力傳感器8監測壓力後流經第二閥門7，之後接入流量計量系統3記錄流量。整個驅替過程中入口端和出口端及井網物理模擬系統壓力傳感器信號均接入監測系統，同時監測系統利用顯微鏡等實時監測驅替過程中實時圖像。
【權利要求】
1.複雜油氣藏真實巖心井網條件下可視物理模擬裝置，其特徵在於，包括驅替系統(I)，驅替系統(I)經過高壓管線及第一閥門(6)與井網物理模擬單元(2)連接，井網物理模擬單元(2)經過高壓管線及第二閥門(7)與流量計量系統(3)連接，在井網物理模擬單元(2)前後的高壓管線上均設置有相同壓力傳感器(8)，兩個壓力傳感器(8)的信號輸出埠均與監測系統(4)的壓力監測輸入監測端連接，井網物理模擬單元(2)上方設置有顯微鏡(5)，顯微鏡(5)的信號輸出端連接監測系統(4)的圖像監測輸入埠 ； 所述的驅替系統(I)包括增壓系統(9)，增壓系統(9)通過高壓管線與中間容器(10)連通，增壓系統(9)為氣瓶或流量泵，中間容器為氣體容器或液體容器或氣、液各一組； 所述井網物理模擬單元(2)包括有機玻璃載片(17)和有機玻璃蓋片(13)重疊壓實形成的外體，外體內布置至少一組入口端引槽(11)，入口端引槽(11)與外體內部布置的真實巖心組(12)連通，真實巖心組(12)另一端連通不鏽鋼管槽(15)，不鏽鋼管槽(15)連通出口端引槽(14)，在外體內真實巖心組(12)周圍布置至少一個傳感器(16)。
2.根據權利要求1所述的複雜油氣藏真實巖心井網條件下可視物理模擬裝置，其特徵在於，所述真實巖心組(12)由厚度不超過0.3cm的至少I塊真實巖心拼接而成，每塊真實巖心高度不低於2cm，各個真實巖心間距不大於0.01cm，在真實巖心組四周與外體邊緣距離 1cm。
3.根據權利要求1所述的複雜油氣藏真實巖心井網條件下可視物理模擬裝置，其特徵在於，所述流量計量系統(3)採用光電式微流量檢測器。
【文檔編號】E21B43/20GK103939093SQ201410188966
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月6日 優先權日:2014年5月6日
【發明者】張益 , 陳軍斌, 張明, 趙金省, 閆健 申請人:西安石油大學