邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置及其使用方法，所述裝置包括注入單元、模型本體、邊底水溫度控制單元、邊底水壓力控制單元、模型保溫單元、產(chǎn)出計(jì)量單元、數(shù)據(jù)采集與圖像處理單元等7個部分。本發(fā)明用于探索邊底水油藏蒸汽驅(qū)油機(jī)理，認(rèn)識油藏的邊底水對蒸汽驅(qū)開采效果影響，邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)的溫度場發(fā)育特征、生產(chǎn)特征，指導(dǎo)邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)開發(fā)。
【專利說明】邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地球物理勘探領(lǐng)域，涉及物理勘探的數(shù)值處理及模擬技術(shù)，具體為一種邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]稠油開采中常用的一種方法是注蒸汽熱采，其中蒸汽吞吐是注蒸汽熱采中的重要方式。蒸汽吞吐是向一 口生產(chǎn)井短期內(nèi)連續(xù)注入一定數(shù)量的蒸汽，關(guān)井?dāng)?shù)天后，再開井生產(chǎn)。由于蒸汽吞吐注汽時間短、見效快、經(jīng)濟(jì)效益好，國內(nèi)外常把蒸汽吞吐作為蒸汽驅(qū)前的一種開采方式應(yīng)用。注蒸汽熱采的另一方式是蒸汽驅(qū)，將蒸汽注入到一 口或多口井中，將地下粘度較大的稠油加熱降粘，然后在蒸汽蒸餾的作用下，把原油驅(qū)向鄰近多口生產(chǎn)井采出。蒸汽驅(qū)是目前應(yīng)用較多的熱采技術(shù)，它一定程度上克服了蒸汽吞吐加熱半徑有限的弱點(diǎn)，能夠持續(xù)給地層提供熱量，是蒸汽吞吐后提高采收率的有效方法之一。
[0003]我國大部分稠油屬于熱采技術(shù)的邊際油藏，開發(fā)難度很大，主要體現(xiàn)在:油層埋藏深(主要在900m?1400m)，不能保證井底高干度注汽；此外油層的邊底水活躍，油藏吞吐降壓易造成水淹，開發(fā)效果差。特別是，目前我國大部分稠油已進(jìn)入蒸汽吞吐開發(fā)后期，處于低產(chǎn)低效階段，邊底水的影響更是巨大，因此亟待轉(zhuǎn)換開發(fā)方式。
[0004]室內(nèi)比例物理模擬研究是稠油注蒸汽熱采油藏工程研究的重要內(nèi)容之一，比例物理模型與油田原型之間在長度比、力比、速度比、溫差比以及濃度差之比，都具有相同的數(shù)值。因而能準(zhǔn)確的反映整個油藏或部分(單元)油藏中采油過程的動態(tài)特征和注入流體的波及效率特征，并廣泛的應(yīng)用于機(jī)理研究、優(yōu)化井網(wǎng)配置、注采參數(shù)的指標(biāo)及技術(shù)政策界限，預(yù)測現(xiàn)場實(shí)施效果，為油藏開發(fā)方案設(shè)計(jì)、現(xiàn)場合理實(shí)施提供可靠的依據(jù)。但是，現(xiàn)有的稠油油藏蒸汽驅(qū)比例物理模擬裝置，在物理模擬實(shí)驗(yàn)存在著以下缺點(diǎn)或不足:
[0005](I)不具有邊水、底水或邊底水的模擬單元，不能開展邊底水油藏蒸汽驅(qū)物理模擬實(shí)驗(yàn)研究，邊底水對蒸汽驅(qū)開發(fā)效果的影響不清楚，直接影響了邊底水油藏采油工藝的發(fā)展；
[0006](2)低壓模型壓力只有0.1MPa,與蒸汽驅(qū)油藏條件差別較大，不能全面反映稠油油藏蒸汽驅(qū)的生產(chǎn)特征；
[0007](3)高壓模型壓力可達(dá)幾十MPa，但模型必須置于高壓艙內(nèi)，操作復(fù)雜，試驗(yàn)周期長，限制了物理模擬研究的進(jìn)度，同時需要耗費(fèi)大量的人力、物力。
[0008]為了適應(yīng)現(xiàn)實(shí)油藏開發(fā)的需要，亟需一種能夠客觀反映地層油藏實(shí)際情況的地球物理勘探技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置及其使用方法，其中邊底水包括邊水和底水。[0010]依據(jù)本發(fā)明的第一技術(shù)方案，一種邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置包括注入單元、模型本體、邊底水溫度控制單元、邊底水壓力控制單元、模型保溫單元、產(chǎn)出計(jì)量單元、數(shù)據(jù)采集與圖像處理單元等7個部分；
[0011]注入單元，用于向模型本體內(nèi)注入可調(diào)節(jié)注入速度、溫度及干度的濕蒸汽，注入速度范圍為20cm3/min?100cm3/min、溫度范圍為120°C?350°C、干度范圍為20%?80%;模型本體，用于模擬實(shí)際油藏，模型本體可徑向360°、軸向45°翻轉(zhuǎn)，可模擬任意角度地層傾角；邊底水溫度控制單元，用于控制邊底水體的溫度，具有升溫、降溫、恒溫功能；邊底水壓力控制單元，用于控制邊底水體的邊底水的壓力，邊底水壓力反映邊底水體能量的大小，具有恒定壓力及壓力遞減的功能；
[0012]模型保溫單元，用于給模型本體升溫并恒溫控制，模擬油藏的初始溫度條件，即油藏未開采前的溫度；產(chǎn)出計(jì)量單元，用于模擬生產(chǎn)井的壓力控制，產(chǎn)出流體經(jīng)冷卻后收集于量筒中，計(jì)量產(chǎn)油量、產(chǎn)液量；用于分析注蒸汽采油的生產(chǎn)動態(tài)特征，即產(chǎn)油量、產(chǎn)液量、含水率、油汽比、采出程度與時間的關(guān)系；其中油汽比為注蒸汽開發(fā)油藏時，注入多少噸蒸汽才能開采一噸原油的比值；采出程度為一個油藏開發(fā)至任一時間內(nèi)累積采油量占原始地質(zhì)儲量的百分?jǐn)?shù)；數(shù)據(jù)采集與圖像處理單元，用于控制邊底水壓力、注采壓差變化，模型本體內(nèi)溫度、壓力監(jiān)測，并在計(jì)算機(jī)實(shí)時生成溫度場、壓力場圖，控制邊底水壓力、注采壓差變化。
[0013]具體地，模型本體包括模型本體外殼、隔熱層、底水層和邊水層、前后蓋板、石墨墊、緊固螺栓(密封組件)、模擬注入井、模擬生產(chǎn)井、溫度傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器接口和壓力傳感器接口 ；該模型本體外殼為不銹鋼板焊接而成的長方體殼體且在長方體殼體前面板及后面板上分別設(shè)置法蘭及蓋板；前面板上的蓋板上無接口，后面板上的蓋板上有模擬注入井、模擬生產(chǎn)井、熱線偶和引壓管接口 ；前面板上的蓋板及后面板上的蓋板與模型本體外殼法蘭之間采用石墨墊，通過緊固螺栓進(jìn)行密封；模型本體外殼的內(nèi)側(cè)四周為隔熱層，采用了耐高溫?zé)o機(jī)粘結(jié)劑進(jìn)行涂敷與粘結(jié)憎油水的絕熱材料。
[0014]優(yōu)選地，在長方體殼體前面板及后面板上分別設(shè)置的法蘭數(shù)量為兩個。
[0015]進(jìn)一步地，邊水層與模型本體的注入井位于同側(cè)，底水層位于模型本體的下部。
[0016]優(yōu)選地，邊水層與模型本體的采出井位于同側(cè)，底水層位于模型本體的下部。
[0017]優(yōu)選地，模擬注入井、模擬生產(chǎn)井為直徑為6_的不銹鋼管。上面開槽模擬現(xiàn)場注入井、生產(chǎn)井的射孔井段，開槽的位置按照現(xiàn)場注入井、生產(chǎn)井的射孔井段經(jīng)比例?；蟠_定。油層內(nèi)布設(shè)熱電偶和壓力測點(diǎn)(橫向間距5cm，縱向間距2.5cm。模型本體內(nèi)部邊水層、底水層之外的部分為“油層”)，用于實(shí)時監(jiān)測蒸汽驅(qū)物理模擬試驗(yàn)中的溫度場、壓力場發(fā)育狀況；溫度傳感器在油層內(nèi)部分布9X21支，在底水層、邊水層或邊底水層分布各I支。的壓力傳感器在油層內(nèi)部分布5X6支，在底水層、邊水層或邊底水層分布各I支。
[0018]進(jìn)一步地，注入單元包括水源、高精度流量泵(流量精度不大于1.0%)、可控干度蒸汽發(fā)生器，水源連接高精度流量泵的入口端，高精度計(jì)量泵的出口端連接可控干度蒸汽發(fā)生器的入口端，可控干度蒸汽發(fā)生器的出口端連接模型本體的模擬注入井入口端；可控干度蒸汽發(fā)生器蒸汽出口距離模擬注入井0.5米以內(nèi)。
[0019]優(yōu)選地，邊底水溫度控制單元包括換熱器、管路、循環(huán)水浴，換熱器位于邊底水層(邊水層位于模型本體內(nèi)的一側(cè)，底水層位于模型本體內(nèi)的底部)的內(nèi)部，循環(huán)水浴位于模型本體后方，循環(huán)水浴的出口端與換熱器的入口段連接，換熱器的出口端與循環(huán)水浴的入口端連接，循環(huán)水浴、換熱器、管路構(gòu)成回路，實(shí)現(xiàn)水循環(huán)，用于控制邊底水的溫度。
[0020]優(yōu)選地，邊底水壓力控制單元包括壓力傳感器、緩沖容器、高精度流量泵，緩沖容器和高精度計(jì)量泵(流量精度不大于1.0%)位于模型本體的右側(cè)，邊底水層的入口端與緩沖容器的出口端連接，緩沖容器上端連接壓力表，緩沖容器的入口端與高精度計(jì)量泵的出口端連接。
[0021]優(yōu)選地，模型保溫單元包括溫度傳感器、加熱器、保溫套、溫度控制器，保溫套位于模型本體的外部，加熱器保溫套內(nèi)部的相對側(cè)面，溫度控制器位于模型本體的一側(cè)，溫度傳感器、加熱器與溫度控制器連接。
[0022]優(yōu)選地，產(chǎn)出計(jì)量單元包括冷卻器、回壓閥、液體收集器(量筒)，采出井的出口端與回壓閥的入口端連接，回壓閥上部連接氣源、壓力表，回壓閥下部的出口端下面放置量筒，量筒收集產(chǎn)出流體。
[0023]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)采集與圖像處理單元包括硬件和軟件兩部分，硬件包括溫度傳感器、壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、微機(jī)，溫度傳感器、壓力傳感器的信號線與數(shù)據(jù)采集模塊連接，數(shù)據(jù)采集模塊與微機(jī)連接。
[0024]依據(jù)本發(fā)明第二技術(shù)方案，提供一種邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置的使用方法:
[0025]第一步，建立邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模型。安裝模擬注入井、模擬生產(chǎn)井、邊底水溫度控制單元、邊底水壓力控制單元，邊底水層(邊水層位于模型本體內(nèi)的一側(cè)，底水層位于模型本體內(nèi)的底部)(只模擬底水的情況，不需要邊水層；只模邊水的情況，不需要底水層；模擬邊底水的情況，邊水層、底水層同時存在)，填裝油層砂，安裝模型本體前蓋板，上緊螺栓密封。
[0026]第二步，流程連接。注入單元與模型本體的模擬注入井連接，產(chǎn)出計(jì)量單元與模型本體的模擬生產(chǎn)井連接，壓力傳感器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、依次與微機(jī)連接。(這次將概念同意了，只有模擬注入井、模擬生產(chǎn)井。模擬注入井與注入單元連接，模擬生產(chǎn)井與才出計(jì)量單元連接。)
[0027]第三步，建立油藏初始溫度條件。啟動模型保溫單元，給模型本體升溫并恒溫控制，模擬油藏的初始溫度條件。
[0028]第四步，模擬油層飽和水，測定油層的孔隙體積。
[0029]第五步，模擬油層飽和油，啟動邊底水壓力控制單元，控制邊底水的壓力，得到模擬油層初始含油飽和度及模擬油層的初始壓力條件。
[0030]第六步，注蒸汽采油，注入速度為(20?100cm3/min)、溫度為(120?350°C )、干度為(20?80%)的濕蒸汽，產(chǎn)出計(jì)量單元收集產(chǎn)出流體。邊底水壓力控制依據(jù)油田現(xiàn)場生產(chǎn)壓力的變化情況進(jìn)行。
[0031]第七步，產(chǎn)出流體分離。計(jì)量產(chǎn)出油量、產(chǎn)出水量、產(chǎn)出液量、油汽比、采出程度。
[0032]第八步，分析注蒸汽采油的生產(chǎn)動態(tài)特征。即產(chǎn)油量、產(chǎn)液量、含水率、油汽比、采出程度與時間的關(guān)系曲線規(guī)律。
[0033]本發(fā)明的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置及使用方法，用于探索邊底水油藏蒸汽驅(qū)油機(jī)理，認(rèn)識油藏的邊水、底水或邊底水對蒸汽驅(qū)開采效果影響，邊水、底水或邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)的溫度場發(fā)育特征、生產(chǎn)特征，指導(dǎo)邊水、底水或邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)開發(fā)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn):
[0034](I)實(shí)現(xiàn)了邊水、底水或邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)物理模擬；
[0035](2)可模擬五點(diǎn)、七點(diǎn)、九點(diǎn)、行列井網(wǎng)，直井-水平井組合，模型本體可徑向360°，軸向45°翻轉(zhuǎn)，可模擬地層傾角。
[0036](3)模型本體隔熱、注采井保溫隔熱結(jié)構(gòu)獨(dú)創(chuàng)。在溫度高達(dá)350°C條件下，油層向蓋、底層傳熱傳質(zhì)模擬準(zhǔn)確。
[0037](4)實(shí)現(xiàn)了蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)聯(lián)動物理模擬，同時可開展分層注汽、分層采油及合注分采、分注合采的物理模擬實(shí)驗(yàn)。
[0038](5)邊底水壓力、溫度可控；
[0039](6)注入蒸汽干度可控；
[0040](7)依據(jù)相似理論計(jì)算和模擬油藏彈性能大小，客觀描述蒸汽吞吐動態(tài)特征、采出程度及剩余油分布特征。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1是依據(jù)本發(fā)明的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置示意圖；
[0042]圖2是五點(diǎn)井網(wǎng)布置示意圖；
[0043]圖3是七點(diǎn)井網(wǎng)布置示意圖；
[0044]圖4是九點(diǎn)井網(wǎng)布置示意圖；
[0045]圖5是行列井網(wǎng)布置示意圖；
[0046]圖6是直井-水平井井網(wǎng)布置示意圖；
[0047]圖7是注入單元示意圖；
[0048]圖8是模型本體示意圖；
[0049]圖9是邊底水溫度控制單元示意圖；
[0050]圖10是邊底水壓力控制單元示意圖；
[0051 ] 圖11是模型保溫控制單元示意圖；
[0052]圖12是產(chǎn)出計(jì)量單元示意圖；
[0053]圖13是數(shù)據(jù)采集與圖像處理單元示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0055]在附圖中，附圖標(biāo)記指示如下:101注入單元、102模型本體、103底水溫度控制單元、104底水壓力控制單元、105數(shù)據(jù)采集與圖像處理單元、106產(chǎn)出計(jì)量單元、107模型保溫控制單元、701水源、702高壓計(jì)量泵、703蒸汽發(fā)生器、801模擬注入井、802邊水、803邊水滲透層、804模型本體隔熱層、805底水、806螺栓、807模擬生產(chǎn)井、808壓力監(jiān)測點(diǎn)(導(dǎo)壓管)、809溫度監(jiān)測點(diǎn)(熱電偶)、810底水滲透層901循環(huán)水浴、902底水、903第一溫度傳感器、904換熱器、1001壓力傳感器、1002第一壓力表、1003緩沖容器、1004邊水、1005高壓計(jì)量泵、1101第二溫度傳感器、1102第三溫度控制器、1103中心旋轉(zhuǎn)軸、1104保溫套、1105模型本體、1106加熱器、1201模型本體、1202模擬生產(chǎn)井、1203回壓閥、1204第二壓力表、1205氣源、1206冷卻器、1207量筒、1301微機(jī)、1302數(shù)據(jù)采集模塊、1303壓力傳感器、1304第四溫度傳感器。在圖2-5中，“Λ”表示注入井、“〇”表示生產(chǎn)井。圖6中，表示水平井“O”表示直井。
[0056]更詳細(xì)地，參考并結(jié)合附圖進(jìn)一步說明，在圖1為依據(jù)本發(fā)明的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置中，底水層和邊水層的位置關(guān)系可以為:第一種位置關(guān)系是邊水層與模型本體的注入井位于同側(cè)，底水層位于模型本體的下部；第二種位置關(guān)系是邊水層與模型本體的采出井位于同側(cè)，底水層位于模型本體的下部。第二種位置關(guān)系相對于第一種位置關(guān)系的改變點(diǎn)在于注入井與采出井互換位置。
[0057]如圖1-圖13所示，圖1為依據(jù)本發(fā)明的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置，本發(fā)明的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置，包括注入單元、模型本體、邊底水溫度控制單元、邊底水壓力控制單元、模型保溫單元、產(chǎn)出計(jì)量單元、數(shù)據(jù)采集與圖像處理單元等7個部分。
[0058]注入單元，用于向模型本體內(nèi)注入速度為(20-IOOcmVmin)、溫度為(120-350°C )、干度為(20-80% )的濕蒸汽，注入速度、溫度、干度可調(diào)。
[0059]模型本體，用于模擬實(shí)際油藏，模型本體可徑向360°、軸向45°翻轉(zhuǎn)，可模擬任意角度地層傾角。圖2-6為井網(wǎng)布置示意圖，其井網(wǎng)布置方式有五點(diǎn)、七點(diǎn)、九點(diǎn)、行列井網(wǎng)和直井-水平井組合(如圖2-6所示)。五點(diǎn)井網(wǎng)的注、采井均勻分布，相鄰井點(diǎn)位置構(gòu)成正方形，注汽井在生產(chǎn)井正方形的中心，構(gòu)成一個注采單元，注采井?dāng)?shù)比例為1:1 ;七點(diǎn)井網(wǎng)按正三角形井網(wǎng)布置的每個井排上相鄰兩口采油井之間夾兩口注汽井，由三口采油井組成的正三角形的中心為一口注汽井。每口注汽井與周圍三口采油井相關(guān)，每口采油井受六口注汽井影響。其注采井?dāng)?shù)比為2:1 ;九點(diǎn)井網(wǎng)的每一個單元為一個正方形，中間有一口生產(chǎn)井和周邊八口注汽井。四口注汽井在正方形的四個角上，四口注汽井在正方形的四個邊上。注采井?dāng)?shù)之比為3:1 ;行列井網(wǎng)的注、采井排列關(guān)系為一排生產(chǎn)井，一排注汽井，注汽井與生產(chǎn)井構(gòu)成長方形，注采井比例為1:1 ;直井-水平井組合方式為水平井打在兩行直井的中間，且位于油層的下部，采用兩行直井注汽，水平井生產(chǎn)。
[0060]邊底水溫度控制單元，用于控制邊底水體的溫度，具有升溫、恒溫、降溫功能。
[0061]邊底水壓力控制單元，用于控制邊底水的壓力，邊底水壓力反映邊底水體能量的大小，具有恒定壓力、壓力遞減的功能。
[0062]模型保溫單元，用于給模型本體升溫并恒溫控制，模擬油藏的初始溫度條件，即油藏未開采前的溫度。
[0063]產(chǎn)出計(jì)量單元，用于產(chǎn)出流體冷卻，并進(jìn)行生產(chǎn)壓力控制，收集產(chǎn)出流體，計(jì)量產(chǎn)出油、水量，分析注蒸汽采油的生產(chǎn)動態(tài)特征，即產(chǎn)油量、產(chǎn)液量、含水率、油汽比、采出程度與時間的關(guān)系。其中油汽比為注蒸汽開發(fā)油藏時，注入多少噸蒸汽才能開采一噸原油的比值；采出程度為一個油藏開發(fā)至任一時間內(nèi)累積采油量占原始地質(zhì)儲量的百分?jǐn)?shù)。
[0064]數(shù)據(jù)采集與圖像處理單元，用于模型本體內(nèi)溫度、壓力監(jiān)測，并在計(jì)算機(jī)實(shí)時生成溫度場、壓力場圖，控制邊底水壓力、注采壓差變化。[0065]進(jìn)一步地，如圖7所示的注入單元，注入單元包括水源701、高壓計(jì)量泵702、蒸汽發(fā)生器水源703。所述高壓計(jì)量泵702可以是高精度流量泵、蒸汽發(fā)生器水源703可以是可控干度蒸汽發(fā)生器，水源連接高精度流量泵的入口端，高精度計(jì)量泵的出口端連接可控干度蒸汽發(fā)生器的入口端，可控干度蒸汽發(fā)生器的出口端連接模型本體的注入井入口端；可控干度蒸汽發(fā)生器蒸汽出口距離注入井0.5米以內(nèi)。
[0066]如圖8所示的模型本體，該模型本體外殼為不銹鋼板焊接而成的長方體殼體且在長方體殼體前面板及后面板上分別設(shè)置法蘭及蓋板；前面板上的蓋板上無接口，后面板上的蓋板上有模擬注入井、模擬生產(chǎn)井、溫度傳感器和引壓管接口 ；前面板上的蓋板及后面板上的蓋板與模型本體外殼法蘭之間采用石墨墊，通過緊固螺栓進(jìn)行密封；模型本體外殼的內(nèi)側(cè)四周為隔熱層，采用了耐高溫?zé)o機(jī)粘結(jié)劑進(jìn)行涂敷與粘結(jié)憎油水的絕熱材料。
[0067]模擬注入井、模擬生產(chǎn)井均為直徑為6_的不銹鋼管。上面開槽模擬現(xiàn)場注入井、生產(chǎn)井的射孔井段，開槽的位置按照現(xiàn)場注入井、生產(chǎn)井的射孔井段經(jīng)比例?；蟠_定。油層內(nèi)布設(shè)熱電偶和壓力測點(diǎn)，熱電偶和壓力測點(diǎn)橫向間距5cm，熱電偶和壓力測點(diǎn)縱向間距
3.5cm或2.5cm。模型本體內(nèi)部邊水層、底水層之外的部分為“油層”，用于實(shí)時監(jiān)測蒸汽驅(qū)物理模擬試驗(yàn)中的溫度場、壓力場發(fā)育狀況。
[0068]溫度傳感器在油層內(nèi)部分布9X21支，在底水層、邊水層或邊底水層分布各I支。的壓力傳感器在油層內(nèi)部分布5X6支，在底水層、邊水層或邊底水層分布各I支。
[0069]如圖9所示的邊底水溫度控制單元，邊底水溫度控制單元包括換熱器、管路、循環(huán)水浴，換熱器位于邊底水層的內(nèi)部，循環(huán)水浴位于模型本體一側(cè)，循環(huán)水浴的出口端與換熱器的入口段連接，換熱器的出口端與循環(huán)水浴的入口端連接，構(gòu)成回路。
[0070]如圖10所示的邊底水壓力控制單元，邊底水壓力控制單元包括壓力傳感器、緩沖容器、高精度流量泵，緩沖容器和高精度計(jì)量泵位于模型本體的一側(cè)，邊底水層的入口端與緩沖容器的出口端連接，緩沖容器上端連接壓力表，緩沖容器的入口端與高精度計(jì)量泵的出口端連接。
[0071]如圖11所示的模型保溫單元，模型保溫單元包括溫度傳感器、加熱器、保溫套、溫度控制器，保溫套位于模型本體的外部，加熱器保溫套內(nèi)部的相對側(cè)面，溫度控制器位于模型本體的一側(cè)，溫度傳感器、加熱器與溫度控制器連接。
[0072]如圖12所示的產(chǎn)出計(jì)量單元，產(chǎn)出計(jì)量單元包括冷卻器、回壓閥、液體收集器(量筒)，模擬生產(chǎn)井的出口端與回壓閥的入口端連接，回壓閥上部連接氣源、壓力表，回壓閥下部的出口端下面放置量筒。
[0073]如圖13所示的數(shù)據(jù)采集與圖像處理單元，數(shù)據(jù)采集與圖像處理單元包括硬件和軟件兩部分，硬件包括溫度傳感器、壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、微機(jī)，溫度傳感器、壓力傳感器的信號線與數(shù)據(jù)采集模塊連接，數(shù)據(jù)采集模塊與微機(jī)連接。
[0074]使用本發(fā)明的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置的具體實(shí)驗(yàn)步驟如下:
[0075]第一步，建立邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模型。安裝模擬注入井、模擬生產(chǎn)井、邊底水溫度控制單元、邊底水壓力控制單元，邊底水層(邊水層位于模型本體內(nèi)的一側(cè)，底水層位于模型本體內(nèi)的底部)(只模擬底水的情況，不需要邊水層；只模邊水的情況，不需要底水層；模擬邊底水的情況，邊水層、底水層同時存在)，填裝油層砂，安裝模型本體前蓋板，上緊螺栓密封。
[0076]第二步，流程連接。注入單元與模型本體的模擬注入井連接，產(chǎn)出計(jì)量單元與模型本體的模擬生產(chǎn)井連接，壓力傳感器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊依次與微機(jī)連接。模擬注入井與注入單元連接，模擬生產(chǎn)井與才出計(jì)量單元連接。
[0077]第三步，建立油藏初始溫度條件。啟動模型保溫單元，給模型本體升溫并恒溫控制，模擬油藏的初始溫度條件。
[0078]第四步，模擬油層飽和水，測定油層的孔隙體積。
[0079]第五步，模擬油層飽和油，啟動邊底水壓力控制單元，控制邊底水的壓力，得到模擬油層初始含油飽和度及模擬油層的初始壓力條件。
[0080]第六步，注 蒸汽采油，注入速度為(20-100cm3/min)、溫度為(120-350°C )、干度為(20-80%)的濕蒸汽，產(chǎn)出計(jì)量單元收集產(chǎn)出流體。邊底水壓力控制依據(jù)油田現(xiàn)場生產(chǎn)壓力的變化情況進(jìn)行。
[0081]第七步，產(chǎn)出流體分離。計(jì)量產(chǎn)出油量、產(chǎn)出水量、產(chǎn)出液量、油汽比、采出程度。
[0082]第八步，分析注蒸汽采油的生產(chǎn)動態(tài)特征。即產(chǎn)油量、產(chǎn)液量、含水率、油汽比、采出程度與時間的關(guān)系曲線規(guī)律。
[0083]上述發(fā)明的技術(shù)方案基于以下本申請發(fā)明人的以下研究基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明下面所述的研究基礎(chǔ)與上面所述的發(fā)明技術(shù)方案有機(jī)地結(jié)合在一起:
[0084]一、邊底水油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬的工作原理
[0085]比例物理模擬的依據(jù)是相似準(zhǔn)則，依據(jù)蒸汽驅(qū)比例物理模擬相似準(zhǔn)則，將油藏原型參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到一套模型控制參數(shù)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)建立與油藏原型相似的邊底水油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模型。依據(jù)邊水、底水油藏累計(jì)水侵量計(jì)算公式，計(jì)算邊水、底水油藏累計(jì)水侵量。將模型參數(shù)帶入到邊水、底水累計(jì)水侵量計(jì)算公式，得到模型邊水、底水
累計(jì)水侵量。
【權(quán)利要求】
1.一種邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置，其包括注入單元、模型本體、邊底水溫度控制單元、邊底水壓力控制單元、模型保溫單元、產(chǎn)出計(jì)量單元、數(shù)據(jù)采集與圖像處理單元等7個部分； 注入單元，用于向模型本體內(nèi)注入可調(diào)節(jié)注入速度、溫度及干度的濕蒸汽，濕蒸汽的注入速度范圍為20cm3/min-100cm3/min、溫度范圍為120°C-350°C、干度范圍為20%-80% ； 模型本體，用于模擬實(shí)際油藏，模型本體可徑向360°、軸向45°翻轉(zhuǎn)，可模擬任意角度地層傾角； 邊底水溫度控制單元，用于控制邊底水體的溫度，具有使邊底水體升溫、降溫、恒溫的功能； 邊底水壓力控制單元，用于控制邊底水體的邊底水的壓力，具有使邊底水恒定壓力及壓力遞減的功能，邊底水壓力反映邊底水體能量的大小； 模型保溫單元，用于給模型本體升溫并恒溫控制，模擬油藏的油藏未開采前的溫度狀況； 產(chǎn)出計(jì)量單元，將模型本體產(chǎn)出流體經(jīng)冷卻后收集于量筒中，計(jì)量產(chǎn)油量、產(chǎn)液量，用于模擬生產(chǎn)井的壓力控制；用來分析注蒸汽采油的生產(chǎn)動態(tài)特征，即產(chǎn)油量、產(chǎn)液量、含水率、油汽比、采出程度與時間的關(guān)系；其中油汽比為注蒸汽開發(fā)油藏時，注入多少噸蒸汽才能開采一噸原油的比值；采出程度為一個油藏開發(fā)至任一時間內(nèi)累積采油量占原始地質(zhì)儲量的百分?jǐn)?shù)； 數(shù)據(jù)采集與圖像處理單元，用于控制邊底水壓力、注采壓差變化以及模型本體內(nèi)溫度、壓力監(jiān)測，并在計(jì)算機(jī)實(shí)時生成溫度場、壓力場圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置，其特征在于，所述模型本體包括模型本體外殼、隔熱層、底水層和邊水層、前后蓋板、石墨墊、緊固螺栓(密封組件)、模擬注入井、模擬生產(chǎn)井、溫度傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器接口和壓力傳感器接口； 該模型本體外殼為不銹鋼板焊接而成的長方體殼體且在長方體殼體前面板及后面板上分別設(shè)置法蘭及蓋板；后面板上的蓋板上有模擬注入井、模擬生產(chǎn)井、熱線偶和引壓管接口 ；前面板上的蓋板及后面板上的蓋板與模型本體外殼法蘭之間采用石墨墊，通過緊固螺栓進(jìn)行密封；模型本體外殼的內(nèi)側(cè)四周為隔熱層，采用了耐高溫?zé)o機(jī)粘結(jié)劑進(jìn)行涂敷與粘結(jié)憎油水的絕熱材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置，其特征在于，模擬注入井、模擬生產(chǎn)井均為直徑為6_的不銹鋼管；上面開槽模擬現(xiàn)場注入井、生產(chǎn)井的射孔井段，開槽的位置按照現(xiàn)場注入井、生產(chǎn)井的射孔井段經(jīng)比例模化后確定；油層內(nèi)布設(shè)熱電偶和壓力測點(diǎn)，橫向間距5cm，縱向間距2.5cm ;模型本體內(nèi)部邊水層、底水層之外的部分為“油層”，用于實(shí)時監(jiān)測蒸汽驅(qū)物理模擬試驗(yàn)中的溫度場、壓力場發(fā)育狀況； 溫度傳感器在油層內(nèi)部分布9X21支，在底水層、邊水層分布各I支；所述的壓力傳感器在油層內(nèi)部分布5X6支,在底水層、邊水層分布各I支。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置，其特征在于，所述注入單元包括水源、高精度流量泵(流量精度不大于1.0% )、可控干度蒸汽發(fā)生器，水源連接高精度流量泵的入口端，高精度計(jì)量泵的出口端連接可控干度蒸汽發(fā)生器的入口端，可控干度蒸汽發(fā)生器的出口端連接模型本體的模擬注入井入口端；可控干度蒸汽發(fā)生器蒸汽出口距離注入井0.5米以內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置，其特征在于，所述邊底水溫度控制單元包括換熱器、管路、循環(huán)水浴，換熱器位于邊底水層的內(nèi)部，(邊水層位于模型本體內(nèi)的一側(cè)，底水層位于模型本體內(nèi)的底部)，循環(huán)水浴位于模型本體后方，循環(huán)水浴的出口端與換熱器的入口段連接，換熱器的出口端與循環(huán)水浴的入口端連接，循環(huán)水浴、換熱器、管路構(gòu)成回路，實(shí)現(xiàn)水循環(huán)，用于控制邊底水的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置，其特征在于，所述邊底水壓力控制單元包括壓力傳感器、緩沖容器、高精度流量泵，緩沖容器和高精度計(jì)量泵(流量精度不大于1.0% )位于模型本體的右側(cè)，邊底水層的入口端與緩沖容器的出口端連接，緩沖容器上端連接壓力表，緩沖容器的入口端與高精度計(jì)量泵的出口端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置，其特征在于，所述模型保溫單元包括溫度傳感器、加熱器、保溫套、溫度控制器，保溫套位于模型本體的外部，加熱器保溫套內(nèi)部的相對側(cè)面，溫度控制器位于模型本體的一側(cè)，溫度傳感器、加熱器與溫度控制器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置，其特征在于，所述產(chǎn)出計(jì)量單元包括冷卻器、回壓閥、液體收集器(量筒)，模擬生產(chǎn)井的出口端與回壓閥的入口端連接，回壓閥上部連接氣源、壓力表，回壓閥下部的出口端下面放置量筒，量筒收集產(chǎn)出流體。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述 的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集與圖像處理單元包括硬件和軟件兩部分，硬件包括溫度傳感器、壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、微機(jī)，溫度傳感器、壓力傳感器的信號線與數(shù)據(jù)采集模塊連接，數(shù)據(jù)采集模塊與微機(jī)連接。
10.一種使用上述權(quán)利要求中所述的邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模擬裝置的方法，其包括如下步驟: 第一步，建立邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)二維比例物理模型:安裝模擬注入井、模擬生產(chǎn)井、邊底水溫度控制單元、邊底水壓力控制單元，邊底水層包括邊水層和底水層(邊水層位于模型本體內(nèi)的一側(cè)，底水層位于模型本體內(nèi)的底部)，填裝油層砂，安裝模型本體前蓋板，上緊螺栓密封； 第二步，流程連接:注入單元與模型本體的模擬注入井連接，產(chǎn)出計(jì)量單元與模型本體的模擬生產(chǎn)井連接，壓力傳感器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、依次與微機(jī)連接；(模擬注入井與注入單元連接，模擬生產(chǎn)井與產(chǎn)出計(jì)量單元連接) 第三步，建立油藏初始溫度條件:啟動模型保溫單元，給模型本體升溫并恒溫控制，模擬油減的初始溫度條件； 第四步，模擬油層飽和水，測定油層的孔隙體積； 第五步，模擬油層飽和油，啟動邊底水壓力控制單元，控制邊底水的壓力，得到模擬油層初始含油飽和度及模擬油層的初始壓力條件； 第六步，注蒸汽采油，注入速度為(20cm3/min-100cm3/min)、溫度為(120 °C-350°C )、干度為(20%-80% )的濕蒸汽，產(chǎn)出計(jì)量單元收集產(chǎn)出流體；邊底水壓力控制依據(jù)油田現(xiàn)場生產(chǎn)壓力的變化情況進(jìn)行； 第七步，產(chǎn)出流體分離:計(jì)量產(chǎn)出油量、產(chǎn)出水量、產(chǎn)出液量、油汽比、采出程度； 第八步，分析注蒸汽采油的生產(chǎn)動態(tài)特征，生產(chǎn)動態(tài)特征即產(chǎn)油量、產(chǎn)液量、含水率、油汽比、采出程度與時間的 關(guān)系曲線規(guī)律。
【文檔編號】E21B43/24GK103452541SQ201310426137
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】張方禮, 劉其成, 趙慶輝, 劉寶良, 張勇, 高陽, 潘攀, 孫士強(qiáng), 王偉偉, 李金有 申請人:張方禮