一種用于模擬低滲儲層壓裂直井水驅油實驗的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于模擬低滲儲層壓裂直井水驅油實驗的裝置及方法。該裝置包括設于烘箱內的地層油中間容器、地層水中間容器、注入水中間容器、徑向巖心夾持器Ⅰ和徑向巖心夾持器Ⅱ；地層油中間容器、地層水中間容器和注入水中間容器的入口與驅替泵相連通；地層油中間容器、地層水中間容器和注入水中間容器的出口均依次與徑向巖心夾持器Ⅰ和徑向巖心夾持器Ⅱ相連通；徑向巖心夾持器Ⅱ的出口端依次與回壓控制閥、回壓表和液體計量容器相連接；液體計量容器的頂部與氣體計量器相連通。本發(fā)明還提供了利用該裝置評價滲儲層壓裂直井水驅油效果的方法。本發(fā)明填補了國內模擬裂縫遠端的徑向流和裂縫內雙線性流的耦合流動實驗裝置的空白，可真實地模擬低滲儲層壓裂直井水驅開發(fā)效果。
【專利說明】一種用于模擬低滲儲層壓裂直井水驅油實驗的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于模擬低滲儲層壓裂直井水驅油實驗的裝置及方法，屬于石油和天然氣的勘探開發(fā)領域。
【背景技術】
[0002]國內低滲透油氣田石油地質儲量豐富，占陸地探明儲量的26.9%，一般需要壓裂才能達到經濟開采要求。在低滲油藏開發(fā)過程中，常需要進行室內物理模擬實驗，評價油藏的水驅開發(fā)效果。低滲透油藏壓裂直井開發(fā)實踐表明:深層儲層經水力壓裂，往往形成一條過井的單一的垂直裂縫，在裂縫表面將會產生垂直裂縫表面的地層線性流動，在裂縫內部，存在朝向井的不穩(wěn)定線性流動；在裂縫遠端為擬徑向流。目前，低滲透儲層壓裂直井的水驅油實驗主要采用將實驗巖心壓裂成垂直縫放入單向流巖心夾持器中，模擬水驅開發(fā)效果，而未考慮到裂縫遠端未壓裂部分的驅替效果和徑向滲流特征，造成實驗誤差大，嚴重影響了模擬效果，無法為現(xiàn)場試驗提供有力的指導。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于模擬低滲儲層壓裂直井水驅油實驗的裝置及方法，本發(fā)明提供的裝置結構合理且操作簡便；利用本發(fā)明的裝置，可以定量模擬裂縫遠端的徑向流和裂縫內雙線性流的耦合流動模型的水驅效果評價，更加有效地模擬地層流體實際滲流特征。
[0004]本發(fā)明所提供的一種用于模擬低滲儲層壓裂直井水驅油實驗的裝置，包括設于烘箱內的地層油中間容器、地層水中間容器、注入水中間容器、徑向巖心夾持器I和徑向巖心夾持器II ；
[0005]所述地層油中間容器、所述地層水中間容器和所述注入水中間容器的入口均與一驅替泵相連通；所述地層油中間容器、所述地層水中間容器和所述注入水中間容器的出口均依次與所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II相連通；
[0006]所述徑向巖心夾持器I的入口端設有注入壓力表；所述徑向巖心夾持器II的出口端依次與回壓控制閥、回壓表和液體計量容器相連接；
[0007]所述液體計量容器的頂部通過一管路與一氣體計量器相連通；
[0008]所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II分別與一圍壓控制泵相連接；所述徑向巖心夾持器I可放置的巖心的內徑與所述徑向巖心夾持器II可放置的巖心的外徑相等。
[0009]上述的裝置中，所述徑向巖心夾持器I的入口端和所述徑向巖心夾持器II的出口端均設有觀察窗，可用于觀察流體的流動。
[0010]上述的裝置中，所述地層油中間容器、所述地層水中間容器和所述注入水中間容器的出口端均與一過濾器相連接，用于過濾地層油、地層水和注入水中的雜質。
[0011]上述的裝置中，所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II的徑向上均設有若干個壓力傳感器，所述若干個壓力傳感器與一計算機相連接，可用于監(jiān)測所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II徑向上的壓力。
[0012]本發(fā)明還進一步提供了利用所述裝置評價滲儲層壓裂直井水驅油效果的方法，包括如下步驟:
[0013](I)分別獲取目標油田低滲儲層中直井壓裂裂縫的長度、井控動用儲量的半徑和鉆井取心獲得的全直徑巖心的半徑，依次標記為xf、re和r ;并在所述全直徑巖心中鉆取半徑為(rXxf) / re的同心巖心；
[0014]選擇內徑為(rXxf) / re的巖心放置于所述徑向巖心夾持器I中；
[0015]選擇外徑為(rXxf) / re的巖心放置于所述徑向巖心夾持器II中；
[0016](2)對所述外徑為(rXxf)/ re的巖心進行人工造壓裂裂縫，得到經過所述巖心的垂直裂縫，且所述垂直裂縫的長度為2 (rXxf) / re；
[0017](3)配制地層油、地層水和注入水；
[0018](4)向所述地層水中間容器中注入所述地層水，并將所述徑向巖心夾持器I的出口端與所述回壓控制閥相連接，然后啟動所述驅替泵；在所述驅替泵的作用下，所述地層水流經所述徑向巖心夾持器I ;當監(jiān)測到所述液體計量容器中有所述地層水注入時，關閉所述驅替泵，即實現(xiàn)對所述徑向巖心夾持器I的水驅；然后向所述地層油中間容器中注入所述地層油，啟動所述驅替泵；在所述驅替泵的作用下，所述地層油流經所述徑向巖心夾持器
I;當監(jiān)測到所述液體計量容器中有所述地層油注入時，關閉所述驅替泵，即實現(xiàn)對所述徑向巖心夾持器I的油驅；
[0019]向所述地層水中間容器中注入所述地層水，并將所述徑向巖心夾持器II的入口端與所述地層水中間容器的出口相連接，然后啟動所述驅替泵；在所述驅替泵的作用下，所述地層水流經所述徑向巖心夾持器II ;當監(jiān)測到所述液體計量容器中有所述地層水注入時，關閉所述驅替泵，即實現(xiàn)對所述徑向巖心夾持器II的水驅；然后向所述地層油中間容器中注入所述地層油，啟動所述驅替泵；在所述驅替泵的作用下，所述地層油流經所述徑向巖心夾持器II ;當監(jiān)測到所述液體計量容器中有所述地層油注入時，關閉所述驅替泵，即實現(xiàn)對所述徑向巖心夾持器II的油驅；
[0020](5)根據低滲儲層的實際油藏的溫度，設定所述烘箱的溫度；
[0021]根據開采條件，設定所述回壓控制閥和初始注入壓力，所述回壓控制閥的壓力為地層壓力，且所述初始注入壓力小于地層破裂壓力；
[0022](6)在步驟(5)設定的溫度和壓力下，進行水驅評價試驗，具體可按照SY/T5345中的規(guī)定進行，具體步驟如下:
[0023]向所述注入水中間容器中注入所述注入水，開啟所述驅替泵；在所述驅替泵的作用下，所述注入水依次流經所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II ;并通過所述液體計量容器收集并計量流入所述液體計量容器中的地層油，即實現(xiàn)對儲層壓裂直井水驅油效果的評價。
[0024]上述的方法中，步驟(4)中，在進行所述水驅步驟之前，所述方法還包括對所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II進行清洗、烘干和抽真空的步驟，具體可按照SY/T5345中的規(guī)定進行。
[0025]上述的方法中，所述方法還包括通過所述壓力傳感器測定所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II徑向上的壓力的步驟。
[0026]通過本發(fā)明的方法，可以得到水驅采油率，即注入到所述液體計量容器中的地層油與所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II中的地層油的總量的比值；同時，通過本發(fā)明的方法，還可以進行評價聚合物驅和氣驅的效果。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果:
[0028]( I)本發(fā)明填補了國內模擬裂縫遠端的徑向流和裂縫內雙線性流的耦合流動實驗裝置的空白，可以真實地模擬低滲儲層壓裂直井水驅開發(fā)效果；
[0029](2)本發(fā)明提供了一套低滲儲層壓裂直井水驅油效果的實驗測試方法，原理可靠，操作簡單方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明用于模擬低滲儲層壓裂直井水驅油實驗的裝置的結構示意圖。
[0031]圖中各標記如下:
[0032]11高壓驅替泵、12圍壓控制泵1、13圍壓控制泵I1、2烘箱、21地層油中間容器、22地層水中間容器、23注入水中間容器、24過濾器、25注入壓力表、26入口觀察窗、27徑向巖心夾持器1、28徑向巖心夾持器I1、31出口觀察窗、32回壓控制閥、33回壓表、34液體計量容器、35氣體計量器、41壓力傳感器、42計算機。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明并不局限于以下實施例。
[0034]下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0035]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0036]如圖1所示，本發(fā)明提供的用于模擬低滲儲層壓裂直井水驅油實驗的裝置包括設于烘箱2內的地層油中間容器21、地層水中間容器22、注入水中間容器23、徑向巖心夾持器I 27和徑向巖心夾持器II 29。地層油中間容器21、地層水中間容器22和注入水中間容器23的入口均與一高壓驅替泵11相連通，用于驅替液體。地層油中間容器21、地層水中間容器22和注入水中間容器23的出口均依次與徑向巖心夾持器I 27和徑向巖心夾持器
II29相連通，且在該相連通的管路上依次設有過濾器24、注入壓力表25和入口觀察窗26。徑向巖心夾持器I 27和徑向巖心夾持器II 28之間設有回壓控制閥I 28，且徑向巖心夾持器II 29的出口端依次與出口觀察窗31、回壓控制閥32、回壓表33和液體計量容器34相連接，該液體計量容器34用于儲存和計量液體，且液體計量容器34的頂部通過一管路與氣體計量器35相連通，模擬試驗過程中，進入至液體計量容器34的氣體會進入至氣體計量器35中。
[0037]本發(fā)明的裝置中，徑向巖心夾持器I 27和徑向巖心夾持器II 29分別與圍壓控制泵I 12和圍壓控制泵II 13相連接，用于向徑向巖心夾持器I 27和徑向巖心夾持器II 29施加圍壓提供驅替動力。
[0038]本發(fā)明的裝置中，徑向巖心夾持器I 27內可以放置的巖心的內徑與徑向巖心夾持器II 29內可以放置的巖心的外徑相等。
[0039]本發(fā)明的裝置中，為了能監(jiān)測徑向巖心夾持器I 27和徑向巖心夾持器II 29徑向上的壓力，在徑向巖心夾持器I 27和徑向巖心夾持器II 29的徑向上設置多個壓力傳感器41，并將這些壓力傳感器41與計算機42相連接，以能實時監(jiān)測各點的壓力。具體設置的壓力傳感器41的個數(shù)，可根據實際需要進行調整。
[0040]利用本發(fā)明上述提供的裝置評價滲儲層壓裂直井的水驅油效果，具體包括如下步驟:
[0041](I)分別獲取目標油田低滲儲層中直井壓裂裂縫的長度、井控動用儲量的半徑和鉆井取心獲得的全直徑巖心的半徑，依次標記為xf、re和r ;并在所述全直徑巖心中鉆取半徑為(rXxf) / re的同心巖心；
[0042]選擇內徑為(rXxf) / re的巖心放置于徑向巖心夾持器I 27中；
[0043]選擇外徑為(rXxf) / re的巖心放置于徑向巖心夾持器II 28中；
[0044]2)對所述外徑為(rXxf) / re的巖心進行人工造壓裂裂縫，得到經過巖心的垂直裂縫，且所述垂直裂縫的長度為2 (rXxf) / re；
[0045](3)根據地層原油的PVT分析報告配制地層油；根據地層水和注入水的化驗分析報告配制地層水和注入水；
[0046](4)對巖心的原始狀態(tài)進行恢復
[0047]首先，對徑向巖心夾持器I 27和徑向巖心夾持器II 29中的巖心進行清洗、烘干、抽真空，具體可按照SY/T5345中的規(guī)定進行；
[0048]然后，對徑向巖心夾持器I 27的水驅和油驅的過程如下:
[0049]向地層水中間容器22中注入上述配制的地層水，并將徑向巖心夾持器I 27的出口直接與液體計量容器34相連通，然后啟動高壓驅替泵11 ;在該高壓驅替泵11的作用下，地層水流經徑向巖心夾持器I 27 ;當監(jiān)測到液體計量容器34中有地層水注入時，關閉高壓驅替泵11，即實現(xiàn)對徑向巖心夾持器I 27的水驅；然后向地層油中間容器21中注入上述配制的地層油，然后啟動高壓驅替泵11 ;在高壓驅替泵11的作用下，地層油流經徑向巖心夾持器I 27 ;當監(jiān)測到液體計量容器34中有地層油注入時，關閉高壓驅替泵11，即實現(xiàn)對徑向巖心夾持器I 27油驅；
[0050]對徑向巖心夾持器II 28的水驅和油驅的過程如下:
[0051]向地層水中間容器22中注入上述配制的地層水，并將徑向巖心夾持器II 28的入口直接與地層水中間容器22的出口相連通，然后啟動高壓驅替泵11 ;在該高壓驅替泵11的作用下，地層水流經徑向巖心夾持器II 28 ;當監(jiān)測到液體計量容器34中有地層水注入時，關閉高壓驅替泵11，即實現(xiàn)對徑向巖心夾持器II 28的水驅；然后向地層油中間容器21中注入上述配制的地層油，然后啟動高壓驅替泵11 ;在高壓驅替泵11的作用下，地層油流經徑向巖心夾持器II 28 ;當監(jiān)測到液體計量容器34中有地層油注入時，關閉高壓驅替泵11，即實現(xiàn)對徑向巖心夾持器I 27油驅；
[0052]向地層油中間容器21中注入上述配制的地層油，然后啟動高壓驅替泵11 ;在高壓驅替泵11的作用下，地層油依次流經徑向巖心夾持器I 27和徑向巖心夾持器II 29 ;當監(jiān)測到液體計量容器34中有地層油注入時，關閉高壓驅替泵11，即實現(xiàn)對徑向巖心夾持器
I27和徑向巖心夾持器II 29的油驅；
[0053]通過上述步驟，即得到徑向巖心夾持器I 27和徑向巖心夾持器II 29中束縛水飽和度和原始含油飽和度；[0054](5)根據低滲儲層的實際油藏的溫度，設定烘箱2的溫度；
[0055]根據開采條件，如不同的壓力水平、注采比等，設定回壓控制閥28的壓力為地層壓力，且使初始注水壓力小于地層的破裂壓力；
[0056](6)在步驟(5)設定的溫度和壓力下，具體可按照SY/T5345中的規(guī)定進行評價試驗，具體步驟如下:
[0057]向注入水中間容器23中注入上述配制好的注入水，開啟高壓驅替泵11 ;在該高壓驅替泵11的作用下，注入水依次流經徑向巖心夾持器I 27和徑向巖心夾持器II 29 ;并通過液體計量容器34收集并計量流入液體計量容器34中的地層油，進而得到收集到的地層油與徑向巖心夾持器I 27和徑向巖心夾持器II 29中的地層油的總量的比值，即為水驅采油率，至此即實現(xiàn)對儲層壓裂直井水驅油效果的評價。
[0058]利用本發(fā)明的裝置進行水驅效果評價時，還可通過計算機實時監(jiān)測徑向巖心夾持器I 27和徑向巖心夾持器II 29徑向上的各測試點的壓力。
[0059]本發(fā)明提供的裝置可以用來模擬裂縫遠端的徑向流和裂縫內雙線性流的耦合流動模型的水驅效果，本領域技術人員還可以利用本發(fā)明的裝置實現(xiàn)注聚、注氣等驅替效果評價。
【權利要求】
1.一種用于模擬低滲儲層壓裂直井水驅油實驗的裝置，其特征在于: 所述裝置包括設于烘箱內的地層油中間容器、地層水中間容器、注入水中間容器、徑向巖心夾持器I和徑向巖心夾持器II ； 所述地層油中間容器、所述地層水中間容器和所述注入水中間容器的入口均與一驅替泵相連通；所述地層油中間容器、所述地層水中間容器和所述注入水中間容器的出口均依次與所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II相連通； 所述徑向巖心夾持器I的入口端設有注入壓力表；所述徑向巖心夾持器II的出口端依次與回壓控制閥、回壓表和液體計量容器相連接； 所述液體計量容器的頂部通過一管路與一氣體計量器相連通； 所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II分別與一圍壓控制泵相連接；所述徑向巖心夾持器I可放置的巖心的內徑與所述徑向巖心夾持器II可放置的巖心的外徑相等。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述徑向巖心夾持器I的入口端和所述徑向巖心夾持器II的出口端均設有觀察窗。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于:所述地層油中間容器、所述地層水中間容器和所述注入水中間容器的出口端均與一過濾器相連接。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的裝置，其特征在于:所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II的徑向上均設有若干個壓力傳感器，所述若干個壓力傳感器與一計算機相連接。
5.利用權利要求1-4中任一項所述裝置評價滲儲層壓裂直井水驅油效果的方法，包括如下步驟:` (1)分別獲取目標油田低滲儲層中直井壓裂裂縫的長度、井控動用儲量的半徑和鉆井取心獲得的全直徑巖心的半徑，依次標記為xf、re和r ;并在所述全直徑巖心中鉆取半徑為(rXxf) / re的同心巖心； 選擇內徑為(rXxf) / re的巖心放置于所述徑向巖心夾持器I中； 選擇外徑為(rXxf) / re的巖心放置于所述徑向巖心夾持器II中； (2)對所述外徑為(rXxf)/re的巖心進行人工造壓裂裂縫，得到經過所述巖心的垂直裂縫，且所述垂直裂縫的長度為2 (rXxf) / re； (3)配制地層油、地層水和注入水； (4)向所述地層水中間容器中注入所述地層水，并將所述徑向巖心夾持器I的出口端與所述回壓控制閥相連接，然后啟動所述驅替泵；在所述驅替泵的作用下，所述地層水流經所述徑向巖心夾持器I ;當監(jiān)測到所述液體計量容器中有所述地層水注入時，關閉所述驅替泵，即實現(xiàn)對所述徑向巖心夾持器I的水驅；然后向所述地層油中間容器中注入所述地層油，啟動所述驅替泵；在所述驅替泵的作用下，所述地層油流經所述徑向巖心夾持器I ;當監(jiān)測到所述液體計量容器中有所述地層油注入時，關閉所述驅替泵，即實現(xiàn)對所述徑向巖心夾持器I的油驅； 向所述地層水中間容器中注入所述地層水，并將所述徑向巖心夾持器II的入口端與所述地層水中間容器的出口相連接，然后啟動所述驅替泵；在所述驅替泵的作用下，所述地層水流經所述徑向巖心夾持器II ;當監(jiān)測到所述液體計量容器中有所述地層水注入時，關閉所述驅替泵，即實現(xiàn)對所述徑向巖心夾持器II的水驅；然后向所述地層油中間容器中注入所述地層油，啟動所述驅替泵；在所述驅替泵的作用下，所述地層油流經所述徑向巖心夾持器II ;當監(jiān)測到所述液體計量容器中有所述地層油注入時，關閉所述驅替泵，即實現(xiàn)對所述徑向巖心夾持器II的油驅； (5)根據低滲儲層的實際油藏的溫度，設定所述烘箱的溫度； 根據開采條件，設定所述回壓控制閥和初始注入壓力，所述回壓控制閥的壓力為地層壓力，且所述初始注入壓力小于地層破裂壓力； (6)在步驟(5)設定的溫度和壓力下，進行水驅評價試驗，具體可按照SY/T5345中的規(guī)定進行，具體步驟如下: 向所述注入水中間容器中注入所述注入水，開啟所述驅替泵；在所述驅替泵的作用下，所述注入水依次流經所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II ;并通過所述液體計量容器收集并計量流入所述液體計量容器中的地層油，即實現(xiàn)對儲層壓裂直井水驅油效果的評價。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于:步驟(4)中，在進行所述水驅步驟之前，所述方法還包括對所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II進行清洗、烘干和抽真空的步驟。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于:所述方法還包括通過所述壓力傳感器測定所述徑向巖心夾持器I和所述徑向巖心夾持器II徑向上的壓力的步驟。
【文檔編號】G01M99/00GK103674593SQ201310632442
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權日:2013年12月2日
【發(fā)明者】苑志旺, 楊莉, 楊寶泉, 皮建 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院