專利名稱：蒸汽驅(qū)油低壓三維比例物理模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于研究蒸汽驅(qū)油機(jī)理及預(yù)測其開發(fā)效果實(shí)驗(yàn)裝置，特別是一種蒸汽驅(qū)油低壓三維比例物理模擬裝置。
背景技術(shù)：
關(guān)于蒸汽驅(qū)油提高采收率的研究方法主要有物理模擬、數(shù)值模擬、礦場試驗(yàn)。物理模擬主要開展的是一個單管驅(qū)替或兩個平行單管驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，研究驅(qū)替和波及機(jī)理，這種單管或雙管的驅(qū)替實(shí)驗(yàn)有很大的局限性，不能反映油藏內(nèi)宏觀波及和驅(qū)替的滲流機(jī)理；數(shù)值模擬主要依賴修正后的達(dá)西定律，及一些其他相關(guān)的物理和化學(xué)定律，但是蒸汽驅(qū)油過程是一個非常復(fù)雜的流動過程，涉及到物理、化學(xué)、力學(xué)等多個學(xué)科，因此大量機(jī)理沒有弄清楚，建立的數(shù)學(xué)模型不完善，數(shù)值模擬結(jié)果還不能完全反映油藏內(nèi)的真實(shí)流動；礦場試驗(yàn)是最能夠反映油藏內(nèi)真實(shí)的流動過程，獲得的數(shù)據(jù)是真實(shí)的，也是其他研究結(jié)果的對比基礎(chǔ)，不足之處在于獲得的數(shù)據(jù)較少，不能解決一些機(jī)理問題和工程中的普遍性問題，而且需要大量的財(cái)力和物力支持。
技術(shù)方案本實(shí)用新型的目的在于提供一種蒸汽驅(qū)油低壓三維比例物理模擬裝置。三維油藏物理模擬系統(tǒng)指的是根據(jù)相似原理將油田現(xiàn)場按相似比例設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在模擬油藏溫度和壓力下借助于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)最新成果，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、先進(jìn)的傳感技術(shù)、圖象處理技術(shù)、自動控制技術(shù)等等，在三維模型上進(jìn)行復(fù)雜驅(qū)動體系的物理模擬實(shí)驗(yàn)研究。通過物理模擬研究，可以得到蒸汽驅(qū)的不同驅(qū)替過程對開采效果的影響，同時獲得不同類型油藏(如均質(zhì)、平面非均質(zhì)、垂向非均質(zhì))的三維流場在不同的驅(qū)替過程中隨時間的變化，通過三維圖象處理技術(shù)能夠非常清楚地研究復(fù)雜驅(qū)動體系的流動機(jī)理和開采效果。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，它由注入系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、產(chǎn)出液收集系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)五部分組成，包括水凈化裝置(21)、高壓驅(qū)替泵(1)、緩沖水容器(2)、熱水器(3)、蒸汽發(fā)生器(4)、熱水器(3)、混合器(5)、油浴(6)、循環(huán)熱水器(7)、油層(8)、蓋底層(9)、上下保溫水箱(10)、壓力傳感器(11)、氣瓶(12)、回壓控制閥(13)、冷凝器(14)、樣品收集器(15)、數(shù)據(jù)采集器(16)、微機(jī)(17)、地層水容器(18)、化學(xué)劑容器(19)、模擬油容器(20)組成，高壓驅(qū)替泵(1)與緩沖水容器(2)、蒸汽發(fā)生器(4)、混合器和(5)、油浴(6)、油層(8)、蓋底層(9)、上下保溫水箱(10)、回壓控制閥(13)、冷凝器(14)、樣品收集器(15)依次連接，熱水器(3)兩端分別與緩沖水容器(2)、混合器(5)連接，緩沖水容器(2)又與地層水容器(18)、化學(xué)劑容器(19)、模擬油容器(20)分別連接，并連接在油層(8)、蓋底層(9)、上下保溫水箱(10)上，上下保溫水箱(10)與壓力傳感器(11)、氣瓶(12)依次連接，與數(shù)據(jù)采集器(16)、微機(jī)(17)依次連接，與循環(huán)熱水器(7)并接。
注入系統(tǒng)凈化裝置能夠去除水中的懸浮物及Ca2+、Mg2+等陽離子，產(chǎn)生軟化水；高壓驅(qū)替泵可以采用定壓及定流量兩種工作方式，每種工作方式下可采用單缸、雙缸及交替三種工作模式，能夠滿足蒸汽干度的配比要求，模型系統(tǒng)是整個裝置的核心部分，實(shí)時監(jiān)測物理模擬試驗(yàn)中的溫場發(fā)育狀況。
控制系統(tǒng)理模擬試驗(yàn)過程中模型不同位置的溫度、壓力數(shù)據(jù)，還可以應(yīng)用數(shù)據(jù)處理軟件將溫度、壓力數(shù)據(jù)處理成場圖。
產(chǎn)出液收集系統(tǒng)可收集產(chǎn)出液，分離產(chǎn)出液中的油水量，當(dāng)蒸汽突破時，啟動冷凝器將蒸汽冷卻成水。
輔助系統(tǒng)給上下保溫層對油層部分加熱；用來承裝試驗(yàn)所用的模型水、模型油及化學(xué)藥劑。
本實(shí)用新型通過建立蒸汽驅(qū)油低壓三維比例物理模擬裝置，開展物理模擬研究，可以預(yù)測蒸汽驅(qū)的不同驅(qū)替過程對開采效果的影響，同時獲得不同類型油藏(如均質(zhì)、平面非均質(zhì)、垂向非均質(zhì))的三維流場在不同的驅(qū)替過程中隨時間的變化，通過三維圖象處理技術(shù)能夠非常清楚地研究復(fù)雜驅(qū)動體系的流動機(jī)理和開采效果，從而節(jié)省大量的財(cái)力和物力，并且促進(jìn)稠油開發(fā)水平的提高。



圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)用新型由注入系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、產(chǎn)出液收集系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)五部分組成，包括水凈化裝置21高壓驅(qū)替泵1、緩沖水容器2、熱水器3、蒸汽發(fā)生器4、熱水器3、混合器5、油浴6、循環(huán)熱水器7、油層8、蓋底層9、上下保溫水箱10、壓力傳感器11、氣瓶12、回壓控制閥13、冷凝器14、樣品收集器15、數(shù)據(jù)采集器16、微機(jī)17、地層水容器18、化學(xué)劑容器19、模擬油容器20組成，高壓驅(qū)替泵1與緩沖水容器2、蒸汽發(fā)生器4、混合器5、油浴6、油層8、蓋底層9、上下保溫水箱10、回壓控制閥13、冷凝器14、樣品收集器15依次連接，熱水器3兩端分別與緩沖水容器2、混合器5連接，緩沖水容器2又與地層水容器18、化學(xué)劑容器19、模擬油容器20分別連接，并連接在油層8、蓋底層9、上下保溫水箱10上，上下保溫水箱10與壓力傳感器11、氣瓶12依次連接，與數(shù)據(jù)采集器16、微機(jī)17依次連接，與循環(huán)熱水器7并接。
蒸汽驅(qū)低壓比例物理模型試驗(yàn)裝置流程見圖1，共有五部分組成，即為注入系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、產(chǎn)出液收集系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。
(1)注入系統(tǒng)水凈化裝置能夠去除水中的懸浮物及Ca2+、Mg2+等陽離子，產(chǎn)生軟化水；高壓驅(qū)替泵可以采用定壓及定流量兩種工作方式，每種工作方式下可采用單缸、雙缸及交替三種工作模式，能夠滿足蒸汽干度的配比要求，最高工作壓力28MPa，泵缸總?cè)萘?000ml(雙缸)，最大排量15000ml/hr，最小排量1ml/hr，排量精度為±0.02％；蒸汽發(fā)生器最高工作壓力5MPa，最高工作溫度350℃，最高蒸汽發(fā)生能力1800ml/hr(水當(dāng)量)；熱水器最高工作壓力14MPa，最高工作溫度350℃，最大排量12000ml/hr；蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生過熱蒸汽，熱水器產(chǎn)生恒溫?zé)崴?，兩者在混合器?nèi)混合產(chǎn)生試驗(yàn)所需的具有一定溫度、干度的濕蒸汽；混合器采用噴咀結(jié)構(gòu)，汽由中心管噴出，熱水由側(cè)口壓入，兩者混合，混合器、流程管線、閥體、閥門均置于油浴中，以最大限度地減小熱損失。
(2)模型系統(tǒng)模型系統(tǒng)保溫水箱采用循環(huán)水對蓋底進(jìn)而對油層加熱，使油層達(dá)到試驗(yàn)設(shè)計(jì)溫度。模擬井為直徑為8mm的不銹鋼管，上面開槽。支撐傾斜結(jié)構(gòu)可使模型系統(tǒng)產(chǎn)生0～15°的傾角，油層內(nèi)分三層共布置75只熱電偶，實(shí)時監(jiān)測物理模擬試驗(yàn)中的溫場發(fā)育狀況。
(3)控制系統(tǒng)實(shí)時采集物理模擬試驗(yàn)過程中模型不同位置的溫度、壓力數(shù)據(jù)，還可以應(yīng)用數(shù)據(jù)處理軟件將溫度、壓力數(shù)據(jù)處理成場圖，系統(tǒng)溫度精度±0.1℃，壓力精度0.001MPa，采樣速度3～1000s。
(4)產(chǎn)出液收集系統(tǒng)可以收集產(chǎn)出液，分離產(chǎn)出液中的油水量，當(dāng)蒸汽突破時，啟動冷凝器將蒸汽冷卻成水。
(5)輔助系統(tǒng)恒溫部分由恒溫?zé)崴鳟a(chǎn)生熱水，供給上下保溫層對油層部分加熱；油水供給部分由活塞容器、中間容器及管閥件組成，用來承裝試驗(yàn)所用的模型水、模型油及化學(xué)藥劑；加壓部分由氣瓶、壓力定值器、壓力表及壓力傳感器組成，通過蓋底層對油層上下密封板加壓，使油層砂壓緊，并防止沿密封板竄槽。
權(quán)利要求1.一種蒸汽驅(qū)油低壓三維比例物理模擬裝置，它由注入系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、產(chǎn)出液收集系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)五部分組成，包括水凈化裝置(21)、高壓驅(qū)替泵(1)、緩沖水容器(2)、熱水器(3)、蒸汽發(fā)生器(4)、熱水器(3)、混合器(5)、油浴(6)、循環(huán)熱水器(7)、油層(8)、蓋底層(9)、上下保溫水箱(10)、壓力傳感器(11)、氣瓶(12)、回壓控制閥(13)、冷凝器(14)、樣品收集器(15)、數(shù)據(jù)采集器(16)、微機(jī)(17)、地層水容器(18)、化學(xué)劑容器(19)、模擬油容器(20)組成，其特征在于高壓驅(qū)替泵(1)與緩沖水容器(2)、蒸汽發(fā)生器(4)、混合器和(5)、油浴(6)、油層(8)、蓋底層(9)、上下保溫水箱(10)、回壓控制閥(13)、冷凝器(14)、樣品收集器(15)依次連接，熱水器(3)兩端分別與緩沖水容器(2)、混合器(5)連接，緩沖水容器(2)又與地層水容器(18)、化學(xué)劑容器(19)、模擬油容器(20)分別連接，并連接在油層(8)、蓋底層(9)、上下保溫水箱(10)上，上下保溫水箱(10)與壓力傳感器(11)、氣瓶(12)依次連接，與數(shù)據(jù)采集器(16)、微機(jī)(17)依次連接，與循環(huán)熱水器(7)并接。
專利摘要一種蒸汽驅(qū)油低壓三維比例物理模擬裝置，本實(shí)用新型由注入系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、產(chǎn)出液收集系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)五部分組成，包括高壓驅(qū)替泵1、熱水器3、蒸汽發(fā)生器4、熱水器3、油浴6、上下保溫水箱10、壓力傳感器11、回壓控制閥13、冷凝器14、樣品收集器15、數(shù)據(jù)采集器16、微機(jī)17組成，本實(shí)用新型通過建立蒸汽驅(qū)油低壓三維比例物理模擬裝置，開展物理模擬研究，可以預(yù)測蒸汽驅(qū)的不同驅(qū)替過程對開采效果的影響，同時獲得不同類型油藏的三維流場在不同的驅(qū)替過程中隨時間的變化，通過三維圖象處理技術(shù)能夠非常清楚地研究復(fù)雜驅(qū)動體系的流動機(jī)理和開采效果，從而節(jié)省大量的財(cái)力和物力，并且促進(jìn)稠油開發(fā)水平的提高。
文檔編號G09B25/02GK2752886SQ20042005852
公開日2006年1月18日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者張勇, 劉其成, 劉志惠, 萬忠謀, 田利 申請人:中國石油天然氣股份有限公司