一種用於實驗室內模擬非均質性儲層差異注水的方法以及裝置製造方法
2023-05-21 02:05:41
一種用於實驗室內模擬非均質性儲層差異注水的方法以及裝置製造方法
【專利摘要】一種用於實驗室內模擬非均質性儲層差異注水的方法以及裝置。主要為了解決目前缺乏一種有效的實驗手段可以模擬對非均質性儲層進行差異性注水實驗的問題。其特徵在於：裝置由平流泵、多通閥、巖心夾持器以及若干流量控制閥和壓力表連接後組成；巖心夾持器具有外殼、左緊固套筒、右緊固套筒、左固定套筒、右固定套筒、巖心左頂頭、巖心右頂頭以及橡膠筒；巖心左頂頭為內部具有若干獨立且互不連通的平行液流通道的圓柱體，在右端固定連接有與注水限位環等高的巖心夾緊環；巖心右頂頭為中心處具有一根出液通道的實心圓柱體，阻水擋板的中央處開孔與出液通道貫穿，非均質巖心模型位於橡膠筒內的空腔中，兩端通過巖心左、右頂頭進行夾緊固定。
【專利說明】一種用於實驗室內模擬非均質性儲層差異注水的方法以及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種應用於油氣田開發領域中的實驗室內模擬測試方法以及專用裝置。
【背景技術】
[0002]在油田開發中，油層非均質性是影響油田開發的重要因素之一，由於儲層非均質性的存在，儲層各點處的滲透率並不完全相同，我國大部分油田油層的層間、層內滲流特性上存在著明顯差異，在注水開發油藏中，注入水沿高孔隙度、高滲透帶、大孔喉或裂縫竄流而使基質、低孔隙度、低滲透帶中的油氣採出程度低，甚至採不出，對於非均質性嚴重的儲層，常規的注水開發方法驅油效果差、石油採收率低，需要針對儲層具體的非均質狀況進行差異性注水，均衡驅替剩餘油。但是究竟怎樣才能對非均質性儲層進行差異注水，目前是困擾業界的難題，每確定並實施一次現場實驗方案都需要投入大量的財力、物力和人力。所以如果有一種裝置可以在實驗室內模擬非均質性儲層差異注水，並經過不斷試驗得到初步優選結果，將會大大減少現場試驗的次數，降低現場試驗的成本支出。
【發明內容】
[0003]為了解決【背景技術】中所提到的技術問題，本發明提供一種用於實驗室內模擬非均質性儲層差異注水的方法以及裝置，該種方法以及裝置可以模擬對非均質性儲層進行差異性注水實驗，從而獲得初步可行的注水方案。
[0004]本發明的技術方案是:該種用於實驗室內模擬非均質性儲層的裝置，由平流泵、多通閥、可實現密集多點注入的巖心夾持器以及若干流量控制閥和壓力表連接後組成，其中，
巖心夾持器具有外殼、左緊固套筒、右緊固套筒、左固定套筒、右固定套筒、巖心左頂頭、巖心右頂頭以及橡膠筒:
外殼為圓筒狀，其上設有若干環壓注入孔，並配有用於封閉該孔的相應絲堵；外殼的兩端分別通過螺紋連接左固定套筒和右固定套筒的大徑端，左固定套筒和右固定套筒的小徑端則分別通過螺紋連接固定在橡膠筒的兩端；由橡膠筒的外壁、所述左右固定套筒和外殼的內壁之間形成一個密閉的環形圍壓空間；橡膠筒與外殼具有相同的中心軸線；
左固定套筒和右固定套筒的內壁開有內螺紋，左緊固套筒和右緊固套筒上的縮徑段在外壁上開有與其匹配的外螺紋，可分別實現與左固定套筒和右固定套筒之間的螺紋連接；巖心左頂頭為內部具有若干獨立且互不連通的平行液流通道的圓柱體，所述平行液流通道的首端與進液管相連接並貫通，所述平行液流通道的尾端開口位於巖心左頂頭的端面上，在所述尾端開口外覆蓋一個由四片擋片組合而成的十字紋路出口，四片擋片的外緣連結成一個圓環壓合在尾端開口的外側端面上，在所述圓環的壓合處固定有注水限位環，在巖心左頂頭的右端固定連接有與注水限位環等高的巖心夾緊環；
巖心右頂頭為中心處具有一根出液通道的實心圓柱體，所述出液通道的尾端與出液管相連接並貫通，巖心右頂頭的左端固定連接有阻水擋板，阻水擋板的中央處開孔與出液通道貫穿；
巖心左頂頭和巖心右頂頭的外徑與左緊固套筒和右緊固套筒上的縮徑段外徑相同，且均開有分別與左固定套筒和右固定套筒的內壁相匹配的外螺紋；非均質巖心模型位於橡膠筒內的空腔中，兩端通過巖心左頂頭和巖心右頂頭進行夾緊固定；固定支架位於外殼的下方，外殼通過固定螺栓固定在所述固定支架上；平流泵、多通閥、可實現密集多點注入的巖心夾持器以及若干流量控制閥和壓力表的具體連接方式為，平流泵的出口經管路連接至多通閥的入口，多通閥的若干出口分別經管路連接至巖心夾持器上的若干進液管上，在多通閥的出口至進液管的管路上均接入流量控制閥和壓力表；巖心夾持器的出液管至液流回收容器的管路上接入一塊壓力表。
[0005]利用前述裝置來實現實驗室內模擬非均質性儲層差異注水的方法如下:
第一步，按照待注水儲層的實際地層狀態模擬出具有不同滲透率和孔隙度的非均質
巖心模型，使得該非均質巖心模型的形狀與權利要求1中所述裝置橡膠筒的內腔形狀相吻合，即恰可使該非均質巖心模型被巖心左頂頭和巖心右頂頭夾緊固定在橡膠筒內；
第二步，將步驟一中所形成的非均質巖心模型放在恆溫箱內高溫80°c 12小時，使其充分乾燥；
第三步，對該非均質巖心模型進行飽和水的操作；
第四步，將經過飽和水後的非均質巖心模型封閉在該裝置內，橡膠筒的內壁與該非均質巖心模型的外壁之間通過粘土層密封，然後進行飽和油的操作；
第五步，將權利要求1中所述的裝置連接完畢，按照巖心的非均質性儲層分布狀態，對應性質相同的儲層接通一根平行液流通道，即打開該平行液流通道所對應的進液管所連接的流量控制閥；
第六步，將所述非均質巖心模型上所對應的具有不同滲透率和孔隙度的區域分別對應接通不同的平行液流通道後，開啟平流泵，泵入注入液；
第七步，調整經過環壓注入孔注入環形圍壓空間內的圍壓，按比例模擬真實地質情
況；
第八步，按照初步擬定的注水量選擇方案，調整對應管路的流量控制閥開度，完成不同注入點的差異性注水；
第九步，利用壓力表測定各注入點壓力和出液口壓力，若測定各注入點壓力相同，則完成對流量的調整；否則，繼續調整流量控制閥開度，直至測定的各注入點壓力相同；
第十步，持續注水十天後，取出該非均質巖心模型，進行切片，以確定注水量對剩餘油驅替的效果，從而調整步驟八中初步擬定的注水量選擇方案；
第十一步，重複步驟一至步驟十，直至獲得最佳剩餘油驅替效果，對應該效果所選擇的注水量選擇方案為最佳差異性注水方案。
[0006]本發明具有如下有益效果:本發明所構建而成的裝置，通過壓力表與流量控制閥綜合確定巖心左頂頭各個進液口的流入液，形成針對巖心非均質性的巖心左頂頭不同進液口流量的區別注入。通過巖心左頂頭進液口的十字紋路擴大進液口的斷面波及面積，通過進液口的環形鋼圈圈定十字紋路最大範圍，限定進液口注入液的最大斷面波及範圍，形成針對巖心各個非均質性區域的定點注入和差異注入。利用本發明所述的裝置和方法可以在實驗室內模擬對非均質性儲層進行差異性注水實驗，從而獲得初步可行的注水方案，得到初步優選結果，將會大大減少現場試驗的次數，降低現場試驗的成本支出，最大限度地驅替剩餘油。
[0007]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1是本發明實施時組裝完畢後的裝置連接示意圖 圖2是本發明所述巖心夾持器的剖視結構示意圖。
[0008]圖3是圖2中A-A剖面的剖面示意圖。
[0009]圖4是本發明所述巖心左頂頭的立體結構示意圖。
[0010]圖5是本發明所述巖心右頂頭的立體結構示意圖。
[0011]圖6本發明實施時所應用到的流量控制閥的結構示意圖。
[0012]【具體實施方式】:
下面結合附圖對本發明作進一步說明:
由圖1所示，該種用於實驗室內模擬非均質性儲層的裝置，由平流泵23、多通閥24、可實現密集多點注入的巖心夾持器27以及若干流量控制閥25和壓力表26連接後組成，其中，
如圖2至圖5所示，巖心夾持器27具有外殼5、左緊固套筒2、右緊固套筒12、左固定套筒3、右固定套筒10、巖心左頂頭4、巖心右頂頭9以及橡膠筒7。
[0013]外殼5為圓筒狀，其上設有若干環壓注入孔6，並配有用於封閉該孔的相應絲堵；外殼5的兩端分別通過螺紋連接左固定套筒3和右固定套筒10的大徑端，左固定套筒3和右固定套筒10的小徑端則分別通過螺紋連接固定在橡膠筒7的兩端；由橡膠筒7的外壁、所述左右固定套筒和外殼5的內壁之間形成一個密閉的環形圍壓空間13 ;橡膠筒7與外殼5具有相同的中心軸線；
左固定套筒3和右固定套筒10的內壁開有內螺紋，左緊固套筒2和右緊固套筒12上的縮徑段在外壁上開有與其匹配的外螺紋，可分別實現與左固定套筒3和右固定套筒10之間的螺紋連接；
巖心左頂頭4為內部具有若干獨立且互不連通的平行液流通道的圓柱體，所述平行液流通道的首端與進液管I相連接並貫通，所述平行液流通道的尾端開口 15位於巖心左頂頭4的端面上，在所述尾端開口外覆蓋一個由四片擋片29組合而成的十字紋路出口 16，四片擋片29的外緣連結成一個圓環壓合在尾端開口 15的外側端面上，在所述圓環的壓合處固定有注水限位環17，在巖心左頂頭4的右端固定連接有與注水限位環17等高的巖心夾緊環28。
[0014]巖心右頂頭9為中心處具有一根出液通道18的實心圓柱體，所述出液通道18的尾端與出液管11相連接並貫通，巖心右頂頭9的左端固定連接有阻水擋板30，阻水擋板30的中央處開孔與出液通道18貫穿；巖心左頂頭4和巖心右頂頭9的外徑與左緊固套筒2和右緊固套筒12上的縮徑段外徑相同，且均開有分別與左固定套筒3和右固定套筒10的內壁相匹配的外螺紋；非均質巖心模型8位於橡膠筒7內的空腔中，兩端通過巖心左頂頭4和巖心右頂頭9進行夾緊固定；固定支架14位於外殼5的下方，外殼5通過固定螺栓固定在所述固定支架上。
[0015]平流泵23、多通閥24、可實現密集多點注入的巖心夾持器27以及若干流量控制閥25和壓力表26的具體連接方式為，平流泵23的出口經管路連接至多通閥24的入口，多通閥24的若干出口分別經管路連接至巖心夾持器27上的若干進液管I上，在多通閥24的出口至進液管I的管路上均接入流量控制閥25和壓力表26 ;巖心夾持器27的出液管11至液流回收容器的管路上接入一塊壓力表。
[0016]圖6本實施時所應用到的流量控制閥的結構示意圖，圖中標號19為手動調節閥組，標號20為流量控制閥進液口，標號21為流量控制閥出液口，標號22為自動調節閥組。這種流量控制閥為自力式流量控制閥。該種自力式流量控制閥為雙閥組合，即由一個設定流量的手動調節閥組和維持流量恆定的自動平衡閥組組成。手動調節閥組的每一個開度對應一個流量，開度和流量的關係由試驗臺試驗標定，並配有開度的顯示和鎖定裝置。使用該種流量控制閥既可按照要求設定流量，又可保持流量的穩定。
[0017]將上述裝置組裝完畢後，應用該裝置來實現實驗室內模擬非均質性儲層差異注水的方法，該方法由如下步驟組成:
第一步，按照待注水儲層的實際地層狀態模擬出具有不同滲透率和孔隙度的非均質巖心模型，使得該非均質巖心模型的形狀與權利要求1中所述裝置橡膠筒的內腔形狀相吻合，即恰可使該非均質巖心模型被巖心左頂頭和巖心右頂頭夾緊固定在橡膠筒內；
第二步，將步驟一中所形成的非均質巖心模型放在恆溫箱內高溫80°c 12小時，使其充分乾燥；
第三步，對該非均質巖心模型進行飽和水的操作；
第四步，將經過飽和水後的非均質巖心模型封閉在該裝置內，橡膠筒的內壁與該非均質巖心模型的外壁之間通過粘土層密封，然後進行飽和油的操作；
第五步，將權利要求1中所述的裝置連接完畢，按照巖心的非均質性儲層分布狀態，對應性質相同的儲層接通一根平行液流通道，即打開該平行液流通道所對應的進液管所連接的流量控制閥；
第六步，將所述非均質巖心模型上所對應的具有不同滲透率和孔隙度的區域分別對應接通不同的平行液流通道後，開啟平流泵，泵入注入液；
第七步，調整經過環壓注入孔注入環形圍壓空間內的圍壓，按比例模擬真實地質情
況；
第八步，按照初步擬定的注水量選擇方案，調整對應管路的流量控制閥開度，完成不同注入點的差異性注水；
第九步，利用壓力表測定各注入點壓力和出液口壓力，若測定各注入點壓力相同，則完成對流量的調整；否則，繼續調整流量控制閥開度，直至測定的各注入點壓力相同；
第十步，持續注水十天後，取出該非均質巖心模型，進行切片，以確定注水量對剩餘油驅替的效果，從而調整步驟八中初步擬定的注水量選擇方案；
第十一步，重複步驟一至步驟十，直至獲得最佳剩餘油驅替效果，對應該效果所選擇的注水量選擇方案為最佳差異性注水方案。
[0018]平流泵泵入注入流體，經過多通閥分成多股流體，每股流體流經流量控制閥，經由相應開通的進液口進入非均質巖心中，利用壓力表測定巖心左頂頭相應進液口處的壓力和巖心右頂頭出液口處的壓力，根據壓力表測得的壓力計算調整後各進液口的注入流量，調整相應流量控制閥的開度，設定流量，使得各進液口的壓力相同，即完成對各進液口流量的 調整，最後，注入非均質巖心中的流體通過巖心右頂頭中出液口匯聚流出。
【權利要求】
1.一種用於實驗室內模擬非均質性儲層的裝置，由平流泵(23)、多通閥(24)、可實現密集多點注入的巖心夾持器(27)以及若干流量控制閥(25)和壓力表(26)連接後組成，其中， 巖心夾持器(27)具有外殼(5)、左緊固套筒(2)、右緊固套筒(12)、左固定套筒(3)、右固定套筒(10)、巖心左頂頭(4)、巖心右頂頭(9)以及橡膠筒(7): 外殼(5)為圓筒狀，其上設有若干環壓注入孔(6)，並配有用於封閉該孔的相應絲堵；外殼(5)的兩端分別通過螺紋連接左固定套筒(3)和右固定套筒(10)的大徑端，左固定套筒(3)和右固定套筒(10)的小徑端則分別通過螺紋連接固定在橡膠筒(7)的兩端；由橡膠筒(7)的外壁、所述左右固定套筒和外殼(5)的內壁之間形成一個密閉的環形圍壓空間(13);橡膠筒(7)與外殼(5)具有相同的中心軸線； 左固定套筒(3)和右固定套筒(10)的內壁開有內螺紋，左緊固套筒(2)和右緊固套筒(12)上的縮徑段在外壁上開有 與其匹配的外螺紋，可分別實現與左固定套筒(3)和右固定套筒(10)之間的螺紋連接； 巖心左頂頭(4)為內部具有若干獨立且互不連通的平行液流通道的圓柱體，所述平行液流通道的首端與進液管(I)相連接並貫通，所述平行液流通道的尾端開口( 15)位於巖心左頂頭(4)的端面上，在所述尾端開口外覆蓋一個由四片擋片(29)組合而成的十字紋路出口(16)，四片擋片(29)的外緣連結成一個圓環壓合在尾端開口(15)的外側端面上，在所述圓環的壓合處固定有注水限位環(17)，在巖心左頂頭(4)的右端固定連接有與注水限位環(17)等聞的巖心夾緊環(28)； 巖心右頂頭(9)為中心處具有一根出液通道(18)的實心圓柱體，所述出液通道(18)的尾端與出液管(11)相連接並貫通，巖心右頂頭(9)的左端固定連接有阻水擋板(30)，阻水擋板(30)的中央處開孔與出液通道(18)貫穿； 巖心左頂頭(4)和巖心右頂頭(9)的外徑與左緊固套筒(2)和右緊固套筒(12)上的縮徑段外徑相同，且均開有分別與左固定套筒(3)和右固定套筒(10)的內壁相匹配的外螺紋； 非均質巖心模型(8 )位於橡膠筒(7 )內的空腔中，兩端通過巖心左頂頭(4 )和巖心右頂頭(9)進行夾緊固定； 固定支架(14)位於外殼(5)的下方,外殼(5)通過固定螺栓固定在所述固定支架上；平流泵(23)、多通閥(24)、可實現密集多點注入的巖心夾持器(27)以及若干流量控制閥(25)和壓力表(26)的具體連接方式為， 平流泵(23)的出口經管路連接至多通閥(24)的入口，多通閥(24)的若干出口分別經管路連接至巖心夾持器(27 )上的若干進液管(I)上，在多通閥(24)的出口至進液管(I)的管路上均接入流量控制閥(25 )和壓力表(26 );巖心夾持器(27 )的出液管(11)至液流回收容器的管路上接入一塊壓力表。
2.一種應用權利要求1中所述的裝置來實現實驗室內模擬非均質性儲層差異注水的方法，該方法由如下步驟組成: 第一步，按照待注水儲層的實際地層狀態模擬出具有不同滲透率和孔隙度的非均質巖心模型，使得該非均質巖心模型的形狀與權利要求1中所述裝置橡膠筒的內腔形狀相吻合，即恰可使該非均質巖心模型被巖心左頂頭和巖心右頂頭夾緊固定在橡膠筒內；第二步，將步驟一中所形成的非均質巖心模型放在恆溫箱內高溫80°C 12小時，使其充分乾燥； 第三步，對該非均質巖心模型進行飽和水的操作； 第四步，將經過飽和水後的非均質巖心模型封閉在該裝置內，橡膠筒的內壁與該非均質巖心模型的外壁之間通過粘土層密封，然後進行飽和油的操作； 第五步，將權利要求1中所述的裝置連接完畢，按照巖心的非均質性儲層分布狀態，對應性質相同的儲層接通一根平行液流通道，即打開該平行液流通道所對應的進液管所連接的流量控制閥； 第六步，將所述非均質巖心模型上所對應的具有不同滲透率和孔隙度的區域分別對應接通不同的平行液流通道後，開啟平流泵，泵入注入液； 第七步，調整經過環壓注入孔注入環形圍壓空間內的圍壓，按比例模擬真實地質情況； 第八步，按照初步擬定的注水量選擇方案，調整對應管路的流量控制閥開度，完成不同注入點的差異性注水； 第九步，利用壓力表測定各注入點壓力和出液口壓力，若測定各注入點壓力相同，則完成對流量的調整；否則，繼續調整流量控制閥開度，直至測定的各注入點壓力相同； 第十步，持續注水十 天后，取出該非均質巖心模型，進行切片，以確定注水量對剩餘油驅替的效果，從而調整步驟八中初步擬定的注水量選擇方案； 第十一步，重複步驟一至步驟十，直至獲得最佳剩餘油驅替效果，對應該效果所選擇的注水量選擇方案為最佳差異性注水方案。
【文檔編號】E21B43/20GK104005742SQ201410232399
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】張繼成, 何曉茹, 李琦, 王瀟悅, 王鴻博 申請人:東北石油大學