一種氣藏開發動態物理模擬方法及其裝置的製作方法
2023-05-08 19:28:11
專利名稱：一種氣藏開發動態物理模擬方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及油氣田開發分析技術，具體是一種再現開發過程壓力、產量變 化規律的氣藏開發動態物理模擬方法及其裝置。
背景技術：
氣藏開發分析是在氣藏投產以後，用氣井生產、試井和測試等資料，分析 氣井、氣藏的生產特點，研究氣藏開發過程中的開採特徵、開發規律、動態機 理等，目的是為氣藏合理開發方案提供依據。
目前，國內外氣藏開發以依靠氣藏自身能量進行定壓差或定產量衰竭開採 為主，方法是廣泛應用於氣藏工程的氣藏開發分析，它是以氣體滲流實驗為主， 主要研究氣體在多孔介質中的滲流特徵、滲流機理。氣藏開發動態分析方法主 要有試井分析技術、氣藏數值模擬動態分析技術、物質平衡方法等，這些方法 是在對氣藏儲層地質條件初步認識的基礎上，建立理論模型，結合實際氣井生 產過程中的壓力、產量特徵，跟蹤預測氣藏開發動態。這些方法沒有用到真實 的儲層介質，難以在室內模擬氣藏環境和氣藏開發方式，不能再現氣藏生產過 程中均質儲層、非均質儲層壓力、產量變化規律，無法通過物理模擬實驗認識 氣藏開發動態特徵，不能實現數據自動監測、採集、處理。
根據上述氣體滲流實驗的方法，目前採用的裝置基本組成是裝載巖心部分、 加圍壓部分、驅動動力源部分、計量部分。在這些組成中核心的是裝載巖心部
分，目前常用於裝載巖心的是巖心夾持器，常用規格有直徑為2.5cm、 3.8cm、 7.0cm、 10cm，長度滿足10cm 100cm，每個巖心夾持器上測壓點不超過5個， 加圍壓裝置是手搖泵，只能給巖心加低圍壓，驅動動力源用高壓氣瓶、平流泵， 壓力較低，單一的巖心夾持器流程中無法安裝皂末流量計、質量流量計等計量 裝置，不能沿程監測、採集氣藏開發中儲層壓力、產量變化，不能通過現有裝 置在室內模擬研究氣藏開發動態變化規律。
發明內容
本發明目的在於提供一種可再現氣藏開發過程中壓力、產量變化規律的氣 藏開發動態物理模擬方法及其裝置。
本發明提供如下技術方案
一種氣藏開發動態物理模擬方法，依照以下步驟進行
1) 採集氣井單井巖心並製取氣藏天然巖心；
步驟1)所述氣藏天然巖心是從實際氣藏儲層取得，直徑為7cm至10cm， 單塊長度大於10cm，累計長度100cm至300cm。
2) 根據已知氣井單井控制儲層地質特徵和氣藏環境順序排列巖心； 步驟2)所述氣井單井控制儲層地質特徵是指單井控制儲層範圍內，由近井
到遠井儲層的滲透率、孔隙度。
步驟2)所述氣藏環境是巖心溫度為2CTC至70°C ，巖心圍壓為OMPa至70MPa， 巖心孔隙中氣壓為OMPa至50MP，巖心圍壓應大於巖心孔隙中氣壓10MPa以上。
步驟2)所述的順序排列是巖心排列物性特徵與氣井單井控制儲層地質特徵 一致。
3) 根據不同的氣藏開採方式，間斷記錄巖心不同位置點壓力、流量、累計 流量，實時繪出變化曲線，模擬氣井單井生產動態特徵和氣藏開發動態物理變 化。
步驟3)所述的氣藏開採方式是指定產衰竭或定壓差衰竭開採方式。
步驟3)所述的間斷記錄時間間隔為5至300秒，時間間隔可隨時調整。
步驟3)所述的位置點是分布在順序排列巖心上的壓力測量點和流量測量 點，壓力測量點4 13個，流量測量點1 3個。
步驟3)所述的氣井生產動態特徵曲線是壓力與生產時間、流量與生產時間、 累計流量與生產時間關係圖。
本發明還提供如下技術方案根據上述氣藏開發動態物理模擬方法提供以下氣藏開發動態物理模擬裝
置，由高壓氣源GR，氣體增壓器ZRH，巖心夾持器CG1、 CG2、 CG3，閥門VI、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8、 V9、 VIO、 Vll，壓力傳感器PS1、 PS2、 PS3、 PS4、 PS5、 PS6、 PS7、 PS8、 PS9、 PSIO、 PSll、 PS12、 PS13，高壓注射泵HP-100A， 調壓閥PR、質量流量控制器QC1、 QC2、 QC3、計算機PC、組成。
高壓氣源GR與閥門V1、閥門V2連接，閥門V2與闊門V3、氣體增壓器ZRH、 壓力傳感器PS1、巖心夾持器CG1入口端連接，巖心夾持器CG1正體與壓力傳感 器PS2、 PS3、 PS4連接，巖心夾持器CG1出口端與閥門V4、壓力傳感器PS5、 質量流量控制器QC1、巖心夾持器CG2入口端連接。
巖心夾持器CG2正體與壓力傳感器PS6、 PS7、 PS8連接，巖心夾持器CG2 出口端與閥門V5、壓力傳感器PS9、質量流量控制器QC2、巖心夾持器CG3入口 端連接。
巖心夾持器CG3正體與壓力傳感器PSIO、 PSll、 PS12連接，巖心夾持器CG3 出口端與閥門V6、壓力傳感器PS13、調壓閥PR、質量流量控制器QC3連接。
高壓注射泵HP-100A與閥門V7、 V8和巖心夾持器CG1、與閥門V9、 V10和 巖心夾持器CG2、與閥門Vll和巖心夾持器CG3連接。
壓力傳感器PS1 PS13和質量流量控制器QC1 QC3與計算機PC連接。
巖心夾持器CG1、 CG2、 CG3為多測壓孔巖心夾持器，由2個以上組合而成，
可裝入巖心的尺寸為直徑為7.5cm至10cin，單塊長度大於10cm，累計長度為
100cm 300cm。
高壓注射泵HP-100A加圍壓最大為70MPa。 高壓氣源GR，氣體增壓器ZRH最大壓力為50MPa。
壓力傳感器PS1、 PS2、 PS3、 PS4、 PS5、 PS6、 PS7、 PS8、 PS9、 PSIO、 PSll、 PS12、 PS13監測壓力，壓力範圍0 50MPa。
質量流量控制器QC1、 QC2、 QC3流量範圍0 10000ml/min。
本發明可以在室內模擬氣藏環境和氣藏開發方式，再現氣藏生產過程中均質儲層、非均質儲層壓力、產量變化規律，實現了通過物理模擬方法研究氣藏 開發動態規律，本發明裝置可實現數據自動監測、採集、處理，準確、可信、 自動化程度高。
圖1為本發明氣井單井控制儲層地質特徵示意圖； 圖2為本發明壓力與生產時間關係圖； 圖3為本發明流量與生產時間關係圖； 圖4為本發明累計流量與生產時間關係圖； 圖5為本發明裝置結構示意圖。
具體實施例方式
本發明氣藏開發動態物理模擬方法，依照以下步驟進行
1) 採集氣井單井巖心並製取氣藏天然巖心；
步驟l)所述氣藏天然巖心是採用鑽井和制樣技術，從實際氣藏儲層取得，
直徑為7cm至10cm，單塊長度大於10cm，累計長度100cm至300cm。由於氣藏 儲層非均質性強，為了能更好的反映儲層實際物性特徵，優先使用直徑為10cm， 單塊長度大於20cm，累計長度為300cm的巖心。
2) 根據已知氣井單井控制儲層地質特徵和氣藏環境順序排列巖心，見圖1;
步驟2)所述氣井單井控制儲層地質特徵是指單井控制儲層範圍內，由近井 到遠井儲層的滲透率、孔隙度。氣藏儲層一般都具有較強非均質性，井周圍區 域物性有差異， 一般近井區域為高滲區，離井遠的區域為低滲，氣井單井控制 儲層地質特徵見圖1。
步驟2)所述氣藏環境是巖心溫度為20°C至70°C ，巖心圍壓為OMPa至70MPa， 巖心孔隙中氣壓為OMPa至50MPa。如我國某大氣田，氣藏原始壓力20 30MPa， 平均井深2000m，巖石密度2. 36g/cm3，計算得出上覆巖層壓力為47. 2MPa，所 以優先選擇巖心圍壓為50MPa，巖心孔隙中氣壓為20MPa。
步驟2)所述的順序排列是巖心排列物性特徵與氣井單井控制儲層地質特徵一致。
3)據不同的氣藏開採方式，間斷記錄巖心不同位置點壓力、流量、累計流 量，實時繪出變化曲線，模擬氣井單井生產動態特徵和氣藏開發動態特徵。 步驟3)所述的氣藏開採方式是指定產衰竭或定壓差衰竭開採方式。
步驟3)所述的間斷記錄時間間隔為5至300秒，時間間隔可隨時調整。 步驟3)所述的位置點是分布在順序排列巖心上的壓力測量點和流量測量 點，壓力測量點4至13個，流量測量點1至3個。
步驟3)所述的氣井生產動態特徵曲線是壓力與生產時間見圖2、流量與生 產時間見圖3、累計流量與生產時間關係圖見圖4。
根據上述方法本發明提供氣藏開發動態物理模擬裝置，主要有高壓氣源GR， 氣體增壓器ZRH，巖心夾持器CG1、 CG2、 CG3，閥門V1、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8、 V9、 VIO、 Vll，壓力傳感器PS1、 PS2、 PS3、 PS4、 PS5、 PS6、 PS7、 PS8、 PS9、 PSIO、 PSll、 PS12、 PS13，高壓注射泵HP-100A，調壓閥PR、質量流量控 制器QC1、 QC2、 QC3、計算機PC組成。
裝置各元件連接關係見圖5。
高壓氣源GR與閥門V1、閥門V2連接，閥門V2與閥門V3、氣體增壓器ZRH、 壓力傳感器PS1、巖心夾持器CG1入口端連接，巖心夾持器CG1正體與壓力傳感 器PS2、 PS3、 PS4連接，巖心夾持器CG1出口端與閥門V4、壓力傳感器PS5、 質量流量控制器QC1、巖心夾持器CG2入口端連接；
巖心夾持器CG2正體與壓力傳感器PS6、 PS7、 PS8連接，巖心夾持器CG2 出口端與閥門V5、壓力傳感器PS9、質量流量控制器QC2、巖心夾持器CG3入口 端連接；
巖心夾持器CG3正體與壓力傳感器PSIO、 PSll、 PS12連接，巖心夾持器CG3 出口端與閥門V6、壓力傳感器PS13、調壓閥PR、質量流量控制器QC3連接；
高壓注射泵HP-100A與閥門V7、 V8和巖心夾持器CG1、與閥門V9、 V10和 巖心夾持器CG2、與閥門VI1和巖心夾持器CG3連接；
8壓力傳感器PS1 PS13和質量流量控制器QC1 QC3與計算機PC連接。
巖心夾持器CG1、 CG2、 CG3為多測壓孔巖心夾持器，每個巖心夾持器上至 少有3個測壓點，用於裝載巖心和模擬氣藏環境，可裝入巖心的尺寸為直徑 為7. 5cm或10cm，單塊長度大於10cm，累計長度為100cm 300cm。
高壓注射泵HP-100A向巖心夾持器CG1、 CG2、 CG3中的巖心加圍壓，模擬 氣藏上覆巖層壓力，最大壓力可達70MPa，該高壓注射泵實現自動控制加壓；
高壓氣源GR，氣體增壓器ZRH對巖心夾持器CG1、 CG2、 CG3中的巖心孔隙 飽和氣，模擬氣藏儲層原始地層壓力，最大壓力可達50MPa;
壓力傳感器PS1、 PS2、 PS3、 PS4、 PS5、 PS6、 PS7、 PS8、 PS9、 PSIO、 PSll、 PS12、 PS13監測壓力，壓力範圍0 50MPa;
質量流量控制器QC3和調壓閥PR調節控制出口壓力和流量，質量流量控制 器QC1、 QC2監測不同位置流量，實現了分區監測，可監測流量範圍0 10000ml/min。
氣藏衰竭開採過程中，壓力、產量隨時都在發生改變，通過監測壓力、產 量變化規律，可以了解儲層能量，預測氣藏開發生產動態，制定合理開發方案， 指導氣藏合理開發。
計算機PC實時採集處理壓力、流量、時間數據，實現了計算機自動採集、 處理數據，準確、可信、自動化程度高。
本發明裝置工作原理和過程如下
從實際氣藏儲層鑽取巖心，能反映真實的氣藏儲層物性條件，將巖心裝入 巖心夾持器CG1、 CG2、 CG3後，通過高壓注射泵HP-100A向巖心夾持器CG1、 CG2、 CG3中的巖心加圍壓，模擬上覆巖層壓力，通過高壓氣源GR，氣體增壓器ZRH 向巖心孔隙飽和氣，模擬氣藏儲層原始壓力；通過調壓閥PR、質量流量控制器 QC1、 QC2、 QC3控制生產壓差和流量，模擬氣藏定產量衰竭或定壓差衰竭開採； 定產量衰竭過程中，初期配產控制在100ml/min 10000ml/min之間，定壓差衰 竭過程中，壓差控制在5MPa以內；通過壓力傳感器PS1、 PS2、 PS3、 PS4、 PS5、PS6、 PS7、 PS8、 PS9、 PSIO、 PSll、 PS12、 PS13、質量流量控制器QC1、 QC2、 QC3實時監測不同位置點壓力、流量、累計流量，通過計算機PC實時採集和處 理數據，採集記錄時間間隔為5秒至300秒，在採集數據的基礎上，計算機自 動繪製壓力與生產時間、流量與生產時間、累計流量與生產時間關係圖。
權利要求
1、一種氣藏開發動態物理模擬方法，其特徵在於依照以下步驟進行1)採集氣井單井巖心並製取氣藏天然巖心，巖心直徑為7cm至10cm，單塊長度大於10cm，累計長度100cm至300cm；2)根據已知氣井單井控制儲層由近井到遠井儲層的滲透率、孔隙度地質特徵和氣藏環境順序排列巖心，巖心排列物性特徵與氣井單井控制儲層地質特徵一致；3)根據定產衰竭或定壓差衰竭開採方式，每隔為5至300秒間斷記錄巖心不同位置點的壓力、流量、累計流量，實時繪出壓力與生產時間、流量與生產時間、累計流量與生產時間關係動態特徵曲線，模擬氣井單井生產動態特徵和氣藏開發動態物理變化。
2、 根據權利要求1所述的氣藏開發動態物理模擬方法，其特徵在於步驟2) 所述氣藏環境是巖心溫度為2(TC至70。C,巖心圍壓為0MPa至70MPa，巖心孔隙 中氣壓為簡Pa至50MP，巖心圍壓應大於巖心孔隙中氣壓10MPa以上。
3、 根據權利要求1所述的氣藏開發動態物理模擬方法，其特徵在於步驟3) 所述的位置點是分布在順序排列巖心上的壓力測量點和流量測量點，壓力測量 點4 13個，流量測量點1 3個。
4、 根據權利要求1所述的氣藏開發動態物理模擬方法製造的裝置，其特徵 在於由高壓氣源GR)，氣體增壓器ZRH)，巖心夾持器(CG1、 CG2、 CG3)，閥門(Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8、 V9、 VIO、 Vll)，壓力傳感器(PS1、 PS2、 PS3、 PS4、 PS5、 PS6、 PS7、 PS8、 PS9、 PSIO、 PSll、 PS12、 PS13)，高壓注射 泵(HP-100A)，調壓閥(PR)、質量流量控制器(QC1、 QC2、 QC3)、計算機(PC)、 組成，高壓氣源(GR)與閥門(Vl)、閥門(V2)連接，閥門(V2)與閥門(V3)、 氣體增壓器(ZRH)、壓力傳感器(PS1)、巖心夾持器(CG1)入口端連接，巖心 夾持器(CG1)正體與壓力傳感器(PS2、 PS3、 PS4)連接，巖心夾持器(CG1) 出口端與閥門(V4)、壓力傳感器(PS5)、質量流量控制器(QC1)、巖心夾持器(CG2)入口端連接，巖心夾持器(CG1、 CG2、 CG3)為多測壓孔巖心夾持器，由2個以上組合而成，可裝入巖心的尺寸為直徑為7. 5cm至lOcm,單塊長度大於10cm，累計長度為100cm 300cm。
5、 根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於巖心夾持器(CG2)正體與壓力傳感器(PS6、 PS7、 PS8)連接，巖心夾持器(CG2)出口端與閥門(V5)、壓力傳感器(PS9)、質量流量控制器(QC2)、巖心夾持器(CG3)入口端連接。
6、 根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於巖心夾持器(CG3)正體與壓力傳感器(PSIO、 PSll、 PS12)連接，巖心夾持器(CG3)出口端與閥門(V6)、壓力傳感器(PS13)、調壓閥(PR)、質量流量控制器(QC3)連接。
7、 根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於高壓注射泵(HP-100A)與閥門(V7、 V8)和巖心夾持器(CG1)、與閥門(V9、 V10)和巖心夾持器(CG2)、與閥門(VII)和巖心夾持器(CG3)連接。
8、 根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於壓力傳感器(PS1 PS13)和質量流量控制器(QC1 QC3)與計算機(PC)連接。
9、 根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於高壓注射泵(HP-100A)加圍壓最大為70MPa，高壓氣源(GR)，氣體增壓器(ZRH)最大壓力為50MPa。
10、 根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於壓力傳感器(PS1、 PS2、 PS3、PS4、 PS5、 PS6、 PS7、 PS8、 PS9、 PSIO、 PSll、 PS12、 PS13)監測壓力，壓力範圍0 50MPa，質量流量控制器(QC1、 QC2、 QC3)流量範圍0 10000ml/min。
全文摘要
本發明是再現開發過程壓力、產量變化規律的氣藏開發動態物理模擬方法及其裝置，採集氣井單井巖心並製取氣藏天然巖心，根據已知氣井單井控制儲層由近井到遠井儲層的滲透率、孔隙度特徵排列巖心，記錄巖心不同位置點的壓力、流量、累計流量，繪出特徵曲線，模擬氣井單井生產動態特徵和氣藏開發動態物理變，本發明裝置由高壓氣源，巖心夾持器，壓力傳感器，調壓閥、質量流量控制器、計算機組成，巖心夾持器2個以上組合而成出口端與壓力傳感器、質量流量控制器。本發明可以模擬氣藏環境和氣藏開發方式，再現氣藏生產過程中均質儲層、非均質儲層壓力、產量變化規律，實現了通過物理模擬方法研究氣藏開發動態規律。
文檔編號G09B25/00GK101667353SQ20081011955
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月3日 優先權日2008年9月3日
發明者萬玉金, 朱華銀, 李熙喆, 羅瑞蘭, 勇 胡 申請人:中國石油天然氣股份有限公司