一種氣體輔助sagd開採超稠油的實驗裝置及系統的製作方法
2023-05-02 22:37:26 2
一種氣體輔助sagd開採超稠油的實驗裝置及系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種氣體輔助SAGD開採超稠油的實驗裝置及系統，其中，所述系統包括：實驗裝置、多元注入裝置、數據採集裝置及生產裝置；所述多元注入裝置、數據採集處理模塊及生產裝置連接於所述實驗裝置；其中，所述實驗裝置包括：模型箱及高壓艙，用於模擬開採中的儲層；所述多元注入裝置，用於向所述實驗裝置進行蒸汽及流體的注入；所述生產裝置，用於接收所述實驗裝置產出的流體；所述數據採集裝置，用於採集記錄實驗數據。
【專利說明】一種氣體輔助SAGD開採超稠油的實驗裝置及系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於石油開發室內實驗領域，具體是指氣體輔助SAGD開採超稠油的實驗裝置及系統。
【背景技術】
[0002]蒸汽輔助重力洩油(Steam Assisted Gravity Drainage, SAGD)技術是開採超稠油及浙青的方法。該方法通常採用兩口平行的水平井，其水平段長度一般為500?750m，上部為水平注入井，下部為水平生產井，或在一些實際應用中採用多口垂直井注入，這些井位於生產井以上3?7m的位置，水平生產井通常接近油藏底部。注入的蒸汽在注入井以上形成蒸汽腔，被加熱的原油在重力作用下驅向生產井。這是一個連續過程，當蒸汽腔到達油藏頂部時，蒸汽腔向側翼擴展。
[0003]目前，在國外，早期實施的SAGD開採方式大部分已經進入了 SAGD中後期，如何延長其生產時間，改善開發效果，提高經濟效益，是人們關注的焦點。我國的某油藏蒸汽輔助重力洩油現場試驗已取得成功，但該油藏在平面上呈橢圓形，油層由中部向四周減薄，直接與邊水接觸。油藏頂部埋深530?640m，油層和頂水之間沒有純的泥巖隔層，只有3m左右的浙青殼，油層屬於邊頂底水油藏。
實用新型內容
[0004]從現有的SAGD開採過程中監測的資料發現，由於蒸汽的超覆作用蒸汽腔向上擴展較快，很容易使浙青殼熔化，引起頂水下洩，嚴重影響SAGD的開發效果。
[0005]本實用新型針對油藏的特殊性，提出了一種氣體輔助SAGD開發技術，具體作法是在SAGD過程中添加一種適宜的非凝結氣體(如N2、C02、CH4等)，在蒸汽腔與油層頂部之間形成一個隔熱層，降低蒸汽向上覆巖層的傳熱速度，從而延緩頂水的下洩時間；同時與蒸汽一起注入的非凝結氣體可以起到降低蒸汽分壓的作用，使蒸汽腔在橫向得到進一步的擴展，為研究提高SAGD熱效率、增大蒸汽波及體積，進一步提高油汽比的超稠油油藏有效開發技術提供數據支持。
[0006]為達到上述目的，本實用新型提供了一種氣體輔助SAGD開採超稠油的實驗裝置，所述實驗裝置包括:模型箱及高壓艙；在進行實驗時，所述模型箱被固定在所述艙體內；其中，所述模型箱包括:箱體、真空隔熱層、水平井模擬井口、直井模擬井口、填砂口、溫度測孔、雙水平井SAGD井網及8字形循環預熱井網；其中，所述箱體設置有真空隔熱層，所述箱體的上面設置有所述直井模擬井口及填砂口，所述箱體的側面設置有所述水平井模擬井口及溫度測孔，所述箱體內部為一空腔，所述空腔中設置有所述雙水平井SAGD井網及8字形循環預熱井網；所述高壓艙包括:艙體左端蓋、艙體、艙體右端蓋、連接螺栓、加熱裝置；其中，所述艙體左端蓋及所述艙體右端蓋分別由所述連接螺栓連接所述艙體，所述艙體內部為另一空腔，所述加熱裝置設置在所述艙體內。
[0007]為達到上述目的，本實用新型提供了一種氣體輔助SAGD開採超稠油的實驗系統，所述實驗系統包括:實驗裝置、多元注入裝置、數據採集裝置及生產裝置；所述多元注入裝置、數據採集處理模塊及生產裝置連接於所述實驗裝置；其中，所述實驗裝置用於模擬開採中的儲層，包括:模型箱及高壓艙；在進行實驗時，所述模型箱被固定在所述艙體內；其中，所述模型箱包括:箱體、真空隔熱層、水平井模擬井口、直井模擬井口、填砂口、溫度測孔、雙水平井SAGD井網及8字形循環預熱井網；其中，所述箱體設置有真空隔熱層，所述箱體的上面設置有所述直井模擬井口及填砂口，所述箱體的側面設置有所述水平井模擬井口及溫度測孔，所述箱體內部為一空腔，所述空腔中設置有所述雙水平井SAGD井網及8字形循環預熱井網；所述高壓艙包括:艙體左端蓋、艙體、艙體右端蓋、連接螺栓、加熱裝置；其中，所述艙體左端蓋及所述艙體右端蓋分別由所述連接螺栓連接所述艙體，所述艙體內部為另一空腔，所述加熱裝置設置在所述艙體內；所述多元注入裝置，用於向所述實驗裝置進行蒸汽及流體的注入；所述生產裝置，用於接收所述實驗裝置產出的流體；所述數據採集裝置，用於採集記錄實驗數據。
[0008]進一步的，所述高壓艙還包括:測溫熱電偶、第一壓力表、注汽孔；所述測溫熱電偶設置於所述艙體左端蓋上，所述注汽孔設置於所述艙體右端蓋上，所述第一壓力表設置於所述艙體上。
[0009]進一步的，所述箱體的材質為不鏽鋼，能耐最高的工作壓差為IMPa，最高的工作溫度為350°C。
[0010]進一步的，所述加熱裝置為三塊加熱板，在進行實驗時，一塊加熱板設置於所述模型箱的下面，另外兩塊加熱板設置於所述模型箱的兩側各一塊。
[0011]進一步的，所述多元注入裝置包括:第一注入泵、第一蒸汽發生器、背壓閥、第二壓力表、氣瓶、乾燥器、氣體質量流量計、單向閥；其中，所述第一注入泵連接第一蒸汽發生器，所述第一蒸汽發生器連接背壓閥，所述背壓閥連接第二壓力表，所述氣瓶連接所述乾燥器，所述乾燥器連接氣體質量流量計，所述氣體質量流量計連接單向閥，所述單向閥及第一蒸汽發生器通過注入管線連接至所述模型箱。
[0012]進一步的，所述多元注入裝置還包括:第二注入泵、第二蒸汽發生器；其中，所述第二注入泵連接第二蒸汽發生器，所述第二蒸汽發生器通過伴熱管線連接至所述模型箱。
[0013]進一步的，所述生產裝置包括:回壓閥、燒杯、第三壓力表；其中，所述第三壓力表連接回壓閥，所述回壓閥通過產出管線連接所述模型箱，所述燒杯用於接收所述回壓閥產出的流體。
[0014]進一步的，所述生產裝置還包括:加熱離心機；加熱離心機用於對產出的流體進行固液分離。
[0015]進一步的，所述數據採集裝置包括:壓力傳感器、溫度傳感器、數據採集處理模塊；其中，所述壓力傳感器及溫度傳感器設置於所述模型箱內，連接所述數據採集處理模塊。
[0016]通過本實用新型的氣體輔助SAGD開採超稠油的實驗裝置及系統，能夠精確的模擬在SAGD過程中添加一定量的氣體時，蒸汽腔向上部擴展速度得到部分抑制，形成有效的氣體隔熱層，阻止了蒸汽向上覆巖層的熱損失，且迫使蒸汽腔向側翼擴展，增大了蒸汽腔的體積的特點，並且方便測量出蒸汽腔擴展過程中溫度場的變化規律，為研究提高SAGD熱效率、增大蒸汽波及體積，進一步對提高油汽比的超稠油油藏有效開發技術提供數據支持，有助於後續的理論研究和數值模擬研究。【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本實用新型的限定。在附圖中:
[0018]圖1為本實用新型實施例的模型箱的結構示意圖。
[0019]圖2為本實用新型實施例的高壓艙的結構示意圖。
[0020]圖3為本實用新型實施例的實驗系統的結構示意圖。
[0021]圖4為本實用新型實施例的實驗系統的具體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下配合圖式及本實用新型的較佳實施例，進一步闡述本實用新型為達成預定實用新型目的所採取的技術手段。
[0023]圖1為本實用新型實施例的模型箱的結構示意圖，圖2為本實用新型實施例的高壓艙的結構示意圖。結合圖1及圖2所示，本實用新型的實驗裝置用於模擬開採中的儲層，包括:模型箱10及高壓艙11 ;在進行實驗時，模型箱10被固定在艙體112內。其中，
[0024]模型箱10包括:箱體101、真空隔熱層102、5個水平井模擬井口、直井模擬井口104、填砂口 105、溫度測孔106、8字形循環預熱井網107及雙水平井SAGD井網108。
[0025]箱體101的材質為不鏽鋼，最高工作溫度為350°C，能耐最高的工作壓差為IMPa。箱體101設置有真空隔熱層102，由真空包隔熱層102密封箱體101內部的空腔，真空隔熱層102可以減小實驗過程中內部溫度場受外部環境的影響。空腔能夠用於容納實驗流體，例如蒸汽。箱體101的空腔內設置有8字形循環預熱井網107及雙水平井SAGD井網108，其中，雙水平井SAGD井網108包括:水平井SAGD井網108a、水平井SAGD井網108b，其能夠很好地模擬實際油藏中的布井方式；8字形循環預熱井網107用於SAGD啟動階段對雙水平井SAGD井網108的周圍進行預熱，以便於SAGD生產階段能很好的生產。箱體101的上面設置有直井模擬井口 104及填砂口 105，直井模擬井口 104用於模擬不同的布井方式；填砂口 105有2個，主要用於將石英砂填入模型箱10內，2個填砂口 105採用螺栓密封，很好的保證了模型的密封性。箱體101的側面設置有5個水平井模擬井口，包括:水平井模擬井口103a、水平井模擬井口 103b、水平井模擬井口 103c、水平井模擬井口 103d、水平井模擬井口103e，主要供飽和油使用。箱體101的側面還設置有多個溫度測孔106，其中可以裝設熱電偶，可以對空腔內的流體溫度進行實時測量。
[0026]模型箱10除了上方有兩個可供填砂的填砂口 105外，整個模型是一個整體裝置，從而使空腔成為一個穩固的密封空腔。
[0027]高壓艙11臥式放置，包括:艙體左端蓋111、艙體112、艙體右端蓋113、連接螺栓114、加熱裝置115 ;其中，艙體左端蓋111及艙體右端蓋112均為半球型結構，分別由連接螺栓114連接艙體112 ;艙體112內部為另一空腔，空腔內裝有用於模擬實際油藏周圍圍壓的氣體；加熱裝置114設置在艙體112內。
[0028]在本實施例中，高壓艙11還包括:注汽孔116、第一壓力表117、測溫熱電偶118 ；測溫熱電偶118設置於艙體左端蓋111上，用於監測高壓艙11的空腔內的溫度；注汽孔116設置於所述艙體右端蓋113上，艙體112內的模擬實際油藏周圍圍壓的氣體是由注氣孔116注入；第一壓力表117設置於所述艙體上，用於監控高壓艙11的空腔內的氣體壓力；
[0029]在本實施例中，加熱裝置114包括三塊加熱板，主要用於調節高壓艙11的空腔內的溫度，使得溫度保持恆溫；在進行實驗時，一塊加熱板設置於模型箱10的下面，另外兩塊加熱板分別設置於模型箱10的兩側。
[0030]圖3為本實用新型實施例的實驗系統的結構示意圖。如圖3所示，本實施例的實驗系統包括:圖1及圖2所示的實驗裝置1、多元注入裝置2、生產裝置3及數據採集裝置4 ；多元注入裝置1、生產裝置3及數據採集裝置4連接於實驗裝置I ;其中，
[0031]實驗裝置1，用於模擬開採中的儲層，在上文的圖1及圖2已述，在此不贅述；多元注入裝置2，用於向實驗裝置I進行蒸汽及流體的注入；生產裝置3，用於接收實驗裝置I產出的流體；數據採集裝置4，用於採集記錄實驗數據。
[0032]在本實施例中，多元注入裝置2包括:第一注入泵20、第一蒸汽發生器21、背壓閥22、第二壓力表23、氣瓶24、乾燥器25、氣體質量流量計26、單向閥27 ;其中，
[0033]第一注入泵20連接第一蒸汽發生器21，第一蒸汽發生器21連接背壓閥22，背壓閥22連接第二壓力表23，氣瓶24連接所述乾燥器25，乾燥器25連接氣體質量流量計26，氣體質量流量計26連接單向閥27，單向閥27及第一蒸汽發生器21通過注入管線連接至模型箱10。
[0034]在本實施例中，多元注入裝置2還包括:第二注入泵28、第二蒸汽發生器29 ;其中，第二注入泵28連接第二蒸汽發生器29，第二蒸汽發生器29通過伴熱管線連接至模型箱10。
[0035]在本實施例中，生產裝置3包括:回壓閥31、燒杯32、第三壓力表33 ;其中，第三壓力表33連接回壓閥31，回壓閥31通過產出管線連接模型箱10，燒杯32用於接收回壓閥31產出的流體。
[0036]在本實施例的多元注入裝置2中，第一注入泵20這一路的設備相比第二注入泵28這一路的設備還帶有氣瓶24等設備，其功能是SAGD啟動階段進行完進入生產階段後要用這一路設備往含有雙水平井的SAGD井網內注入流體進行SAGD的生產。
[0037]第二注入泵28這一路的設備的功能是一般都注入熱水流體，它注入的流體要流向8字形的循環預熱井網107，主要是用於SAGD啟動階段對SAGD井網周圍進行預熱，以便於SAGD生產階段能很好的進行生產。
[0038]在本實施例中，生產裝置3還包括:加熱離心機；加熱離心機用於對產出的流體進行固液分離。
[0039]在本實施例中，數據採集裝置4包括:數據採集處理模塊41、壓力傳感器及溫度傳感器；其中，壓力傳感器及溫度傳感器設置於模型箱10內，其穿過高壓艙11連接數據採集處理模塊41 ;數據採集處理模塊41用於將數據整合後，顯示並記錄實驗數據。另外，高壓艙11外還可設置有壓力顯示錶、溫度顯示錶，其分別連接壓力傳感器、溫度傳感器，用於顯示實時壓力值或溫度值。
[0040]通過以上實施例的實驗系統，實現模型箱內部壓力實時跟蹤，保持模型壓板不變形；在一具體實施例中，設置有熱電偶63個，熱電偶規格:Φ 1.2mmX 2000mm帶接頭，補償導線3m，保證在實驗過程中對模型箱10內的溫度場進行有效的監測，使系統運行參數滿足實驗要求。[0041]以下結合圖1至圖4所示，利用本實用新型的氣體輔助SAGD開採超稠油的實驗裝置及系統的實驗流程。
[0042]步驟S501，將玻璃珠從填砂口 105裝入模型箱10。
[0043]步驟S502，巖心飽和水:先從水平井模擬井口 103a處對已裝滿玻璃珠的模型箱10進行抽真空，抽真空完畢後從水平井模擬井口 103e處使已裝滿玻璃珠的模型箱10進行吸水飽和。
[0044]步驟S503，巖心飽和油:從水平井模擬井口 103c進行注入原油，從水平井模擬井口 103b、103d進行採出原油。
[0045]步驟S504，採用第二注入泵28及第二蒸汽發生器29往8字形的循環預熱井網107注入120°C熱水，以保證使注入井周圍充分預熱。注熱水速率30ml/min，預熱時間持續I小時，待注入井周圍達到100°C左右後，開始SAGD生產模式。
[0046]步驟S505，進行SAGD巖心驅替實驗；使用第一注入泵20及第一蒸汽發生器21往雙水平井SA⑶井網108內注入熱流體。待第一蒸汽發生器21升溫至實驗溫度200°C時，先打開連接第一回壓閥22、第二壓力表23的旁通管路，使熱流體通過旁通管路流暢穩定後，然後關閉旁通管路，開始從水平井SA⑶井網108a往雙水平井SA⑶井網108內注入經過旁通管路流暢穩定的熱流體；進行SAGD實驗，用燒杯32從水平井SAGD井網108b收集生產出的採出液，利用數據採集裝置4採集記錄溫度、壓力，記錄注入和採出數據，並可用於控制實驗裝置。
[0047]通過本實用新型的氣體輔助SAGD開採超稠油的實驗裝置及系統，能夠精確的模擬在SAGD過程中添加一定量的氣體時，蒸汽腔向上部擴展速度得到部分抑制，形成有效的氣體隔熱層，阻止了蒸汽向上覆巖層的熱損失，且迫使蒸汽腔向側翼擴展，增大了蒸汽腔的體積的特點，並且方便測量出蒸汽腔擴展過程中溫度場的變化規律，為研究提高SAGD熱效率、增大蒸汽波及體積，進一步對提高油汽比的超稠油油藏有效開發技術提供數據支持，有助於後續的理論研究和數值模擬研究。
[0048]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限定本實用新型的保護範圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種氣體輔助SAGD開採超稠油的實驗裝置，其特徵在於，所述實驗裝置包括:模型箱及高壓艙；在進行實驗時，所述模型箱被固定在所述艙體內；其中， 所述模型箱包括:箱體、真空隔熱層、水平井模擬井口、直井模擬井口、填砂口、溫度測孔、雙水平井SAGD井網及8字形循環預熱井網；其中，所述箱體設置有真空隔熱層，所述箱體的上面設置有所述直井模擬井口及填砂口，所述箱體的側面設置有所述水平井模擬井口及溫度測孔，所述箱體內部為一空腔，所述空腔中設置有所述雙水平井SAGD井網及8字形循環預熱井網； 所述高壓艙包括:艙體左端蓋、艙體、艙體右端蓋、連接螺栓、加熱裝置；其中，所述艙體左端蓋及所述艙體右端蓋分別由所述連接螺栓連接所述艙體，所述艙體內部為另一空腔，所述加熱裝置設置在所述艙體內。
2.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特徵在於，所述高壓艙還包括:測溫熱電偶、第一壓力表、注汽孔； 所述測溫熱電偶設置於所述艙體左端蓋上，所述注汽孔設置於所述艙體右端蓋上，所述第一壓力表設置於所述艙體上。
3.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特徵在於，所述箱體的材質為不鏽鋼，能耐最高的工作壓差為IMPa，最高的工作溫度為350°C。
4.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特徵在於，所述加熱裝置包括三塊加熱板，在進行實驗時，一塊加熱板設置於所述模型箱的下面，另外兩塊加熱板分別設置於所述模型箱的兩側。
5.一種氣體輔助SAGD開採超稠油的實驗系統，其特徵在於，所述實驗系統包括:實驗裝置、多元注入裝置、數據採集裝置及生產裝置；所述多元注入裝置、數據採集處理模塊及生產裝置連接於所述實驗裝`置；其中， 所述實驗裝置用於模擬開採中的儲層，包括:模型箱及高壓艙；在進行實驗時，所述模型箱被固定在所述艙體內；其中， 所述模型箱包括:箱體、真空隔熱層、水平井模擬井口、直井模擬井口、填砂口、溫度測孔、雙水平井SAGD井網及8字形循環預熱井網；其中，所述箱體設置有真空隔熱層，所述箱體的上面設置有所述直井模擬井口及填砂口，所述箱體的側面設置有所述水平井模擬井口及溫度測孔，所述箱體內部為一空腔，所述空腔中設置有所述雙水平井SAGD井網及8字形循環預熱井網； 所述高壓艙包括:艙體左端蓋、艙體、艙體右端蓋、連接螺栓、加熱裝置；其中，所述艙體左端蓋及所述艙體右端蓋分別由所述連接螺栓連接所述艙體，所述艙體內部為另一空腔，所述加熱裝置設置在所述艙體內； 所述多元注入裝置，用於向所述實驗裝置進行蒸汽及流體的注入； 所述生產裝置，用於接收所述實驗裝置產出的流體； 所述數據採集裝置，用於採集記錄實驗數據。
6.根據權利要求5所述的實驗系統，其特徵在於，所述高壓艙還包括:測溫熱電偶、第一壓力表、注汽孔； 所述測溫熱電偶設置於所述艙體左端蓋上，所述注汽孔設置於所述艙體右端蓋上，所述第一壓力表設置於所述艙體上。
7.根據權利要求5所述的實驗系統，其特徵在於，所述箱體的材質為不鏽鋼，能耐最高的工作壓差為IMPa，最高的工作溫度為350°C。
8.根據權利要求5所述的實驗系統，其特徵在於，所述加熱裝置為三塊加熱板，在進行實驗時，一塊加熱板設置於所述模型箱的下面，另外兩塊加熱板設置於所述模型箱的兩側各一塊。
9.根據權利要求5所述的實驗系統，其特徵在於，所述多元注入裝置包括:第一注入泵、第一蒸汽發生器、背壓閥、第二壓力表、氣瓶、乾燥器、氣體質量流量計、單向閥；其中， 所述第一注入泵連接第一蒸汽發生器，所述第一蒸汽發生器連接背壓閥，所述背壓閥連接第二壓力表，所述氣瓶連接所述乾燥器，所述乾燥器連接氣體質量流量計，所述氣體質量流量計連接單向閥，所述單向閥及第一蒸汽發生器通過注入管線連接至所述模型箱。
10.根據權利要求9所述的實驗系統，其特徵在於，所述多元注入裝置還包括:第二注入泵、第二蒸汽發生器；其中， 所述第二注入泵連接第二蒸汽發生器，所述第二蒸汽發生器通過伴熱管線連接至所述模型箱。
11.根據權利要求5所述的實驗系統，其特徵在於，所述生產裝置包括:回壓閥、燒杯、第三壓力表；其中， 所述第三壓力表連接回壓閥，所述回壓閥通過產出管線連接所述模型箱，所述燒杯用於接收所述回壓閥產出的流體。
12.根據權利要求11所述的實驗系統，其特徵在於，所述生產裝置還包括:加熱離心機；加熱離心機用於對產出的流體進行固液分離。
13.根據權利要求5所述`的實驗系統，其特徵在於，所述數據採集裝置包括:壓力傳感器、溫度傳感器、數據採集處理模塊；其中， 所述壓力傳感器及溫度傳感器設置於所述模型箱內，連接所述數據採集處理模塊。
【文檔編號】E21B43/24GK203626767SQ201320668341
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】張運軍, 沈德煌, 高永榮, 王紅莊, 蔣有偉, 李秀巒, 李曉玲, 羅建華, 朱建文, 劉巖 申請人:中國石油天然氣股份有限公司