專利名稱：稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及石油熱采注蒸汽工藝室內(nèi)試驗裝置，特別是涉及到一種稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)。
背景技術：
目前使用的蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)多采用圓形結構，壓力低、測溫點少，只能模擬直井條件下的不同油藏地質(zhì)參數(shù)(滲透率、含油飽和度、孔隙度、原油粘度、油層非均質(zhì)性)對蒸汽驅效果的影響，無法評價水平井蒸汽驅適用的范圍及具體油藏蒸汽驅的可行性。只能模擬直井條件下的不同注采工藝方式、參數(shù)(井網(wǎng)、井距、注汽溫度、速度、干度、氮氣泡沫劑注入方式與參數(shù)、射孔方式、參數(shù)等)對蒸汽驅效果的影響，對現(xiàn)場油藏管理指導作用小，無法為水平井的現(xiàn)場實施方案提供實驗依據(jù)，也無法為數(shù)值模擬提供基礎數(shù)據(jù)。無法深入探索水平井蒸汽驅驅油機理，直接影響了現(xiàn)場水平井蒸汽驅采油工藝的發(fā)展前景。為此我們發(fā)明了一種新的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，解決了以上技術問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可模擬水平井和采用多種開發(fā)方式提高采收率的三維物理模擬實驗的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可通過如下技術措施來實現(xiàn)
稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，該稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)包括注入系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、產(chǎn)出系統(tǒng)和模型本體，該注入系統(tǒng)向該模型本體中注入蒸汽、化學劑、氣體和飽和油，該測控系統(tǒng)對該注入系統(tǒng)和該產(chǎn)出系統(tǒng)進行設置以及對該模型本體內(nèi)部各測溫測壓點進行數(shù)據(jù)采集，該產(chǎn)出系統(tǒng)完成開井、關井和定壓生產(chǎn)，該模型本體與該注入系統(tǒng)、該測控系統(tǒng)和該產(chǎn)出系統(tǒng)相連接，該模型本體包括試驗油層、壓力傳感器、差壓傳感器和熱電偶，該試驗油層內(nèi)布有模擬井，該熱電偶在該試驗油層內(nèi)分上、中、下三層布置，該壓力傳感器位于該模擬井，該差壓傳感器位于該模擬井的出口位置，以進行試驗油層的模擬試驗。本發(fā)明的目的還可通過如下技術措施來實現(xiàn)
該注入系統(tǒng)包括蒸汽注入單元、化學劑注入單元、氣體注入單元和飽和油單元。該蒸汽注入單元包括水泵、蒸汽發(fā)生器和配水泵，蒸汽是采用給該水泵給水，經(jīng)過該蒸汽發(fā)生器，與該配水泵混合，調(diào)節(jié)該蒸汽的干度，注入該模型本體。該化學劑注入單元包括恒速泵和第一中間容器，采用該恒速泵驅替，將驅替液從該第一中間容器下端打入，從而將該第一中間容器上端的介質(zhì)頂出，進入該模型本體。該氣體注入單元包括高壓氣瓶、過濾器、減壓閥和流量測控器，采用該高壓氣瓶提供氣源，經(jīng)該過濾器過濾，該減壓閥減壓，該流量測控器測量及控制流量，使氣體進入該模型本體。該飽和油單元包括恒速泵和第二中間容器，采用該恒速泵驅替，將驅替液從該第二中間容器下端打入，從而將該第二中間容器上端的飽和油頂出，進入該模型本體。該測控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，對采集的溫度、壓力、差壓數(shù)據(jù)進行分析。該產(chǎn)出系統(tǒng)包括空氣壓縮機、生產(chǎn)井回壓控制單元和產(chǎn)出液收集單元，該空氣壓縮機為該生產(chǎn)井回壓控制單元提供氣動力，該生產(chǎn)井回壓控制單元控制氣動元件動作，驅動閥門的開啟與關閉，該產(chǎn)出液收集單元進行對產(chǎn)出物的收集。該模型本體還包括主體、上封蓋、下壓板和隔熱層，該上封蓋為方形結構，由螺栓與該主體相固定，該隔熱層采用高溫隔熱保溫涂料和四氟絕熱板覆結該主體，該下壓板通過螺桿與該主體相固定。該模型本體還包括圍壓裝置，該圍壓裝置包括圍壓活塞和密封圈，通過該圍壓活塞的上下移動帶動該上蓋板的上下移動，對該模型內(nèi)部施加覆壓。該模擬井為直井五點或九點、雙水平井、平行錯列式水平井或直井/水平井組合中的一種或者多種井網(wǎng)。本發(fā)明中的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，采用方形三維模擬方式，利用相似理論研究控制和優(yōu)化水平井井網(wǎng)，具有模擬直井九點、雙水平井、平行錯列式水平井、直井/水平井組合等多井網(wǎng)布局功能，研究蒸汽前緣平面推進和展布規(guī)律，對水平井蒸汽驅現(xiàn)場試驗的動態(tài)油藏管理提供重要的指導作用。本發(fā)明中的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)能夠開展水平井蒸汽驅三維物理模擬實驗，并且能夠進行蒸汽驅、蒸汽泡沫驅、化學蒸汽驅、蒸汽復合氣驅等多種開發(fā)方式提高采收率三維物理模擬實驗。本發(fā)明中的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)參數(shù)測點分布廣、布置理論性強，不與模擬井的布置沖突，不影響油層內(nèi)部流場分布，能夠真實模擬三維蒸汽驅過程中實驗油層的溫度場。此外，本發(fā)明中的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)安全可靠性強，能多次充填、重復使用、維護容易，易于實驗室操作。


圖1是本發(fā)明實施例的結構示意 圖2是本發(fā)明實施例的工作流程示意 圖3是圖1中模型本體的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。如圖1所示，圖1為本發(fā)明的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)的結構圖。該稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)由注入系統(tǒng)10、測控系統(tǒng)11、產(chǎn)出系統(tǒng)12及模型本體13組成，整個模型置于可轉動的模型支架上。注入系統(tǒng)10用于向模型本體13中注入蒸汽、化學劑、氣體和飽和油，保證不同注入方式、不同注入?yún)?shù)的順利實現(xiàn)，注入系統(tǒng)10由蒸汽注入單元101、化學劑注入單元102、氣體注入單元103和飽和油單元104組成。所述蒸汽注入單元101采用蒸汽發(fā)生器和配水泵調(diào)節(jié)蒸汽干度，注入模型本體13。所述化學劑注入單元102主要由恒速泵、第一中間容器、閥門、管線等組成，采用恒速泵驅替，將驅替液從第一中間容器下端打入，從而將第一中間容器上端的介質(zhì)頂出，進入模型本體13。所述氣體注入單元104采用高壓氣瓶提供氣源，經(jīng)減壓閥減壓，流量測控器測量及控制流量，進入模型本體13。所述飽和油單元104主要由恒速泵、帶加熱第二中間容器、閥門、管線等組成，用于采用恒速泵驅替，將驅替液(如水)從第二中間容器下端打入，從而將第二中間容器上端的飽和油頂出，進入模型。測控系統(tǒng)11包括熱電偶、壓力傳感器、差壓傳感器、氣體流量計、計算機接口線路等，用于實現(xiàn)對注入系統(tǒng)、產(chǎn)出系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)的具體設置以及模型內(nèi)部各測溫測壓點的數(shù)據(jù)米集。產(chǎn)出系統(tǒng)12包括空氣壓縮機33、生產(chǎn)井回壓控制單元34和產(chǎn)出液收集單元35，生產(chǎn)井回壓控制單元34主要由高溫閥門、氣動元件、電磁閥、調(diào)節(jié)器、控制器、A/D模塊、壓力調(diào)節(jié)器等組成，用于完成開井、關井、定壓生產(chǎn)等油藏管理功能。模擬本體13與注入系統(tǒng)10、測控系統(tǒng)11和產(chǎn)出系統(tǒng)12相連接，包括主體及其固定為一體的上下封蓋、隔熱層、引壓管、熱電偶、支架、安裝于主體內(nèi)試驗油層，模型本體采用方形結構，預埋注采水平井、直井、壓力場測點、溫度場傳感器，進行試驗油層的模擬試驗。如圖2所示，圖2為本發(fā)明的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)的工作流程示意圖。蒸汽注入單元包括水泵22、蒸汽發(fā)生器23和配水泵24，蒸汽是采用給水泵22給水，經(jīng)過蒸汽發(fā)生器23，與配水泵2混合，調(diào)節(jié)蒸汽的干度，注入模型本體25的試驗油層?；瘜W劑注入單元或飽和油注入單元包括恒速泵26、第一中間容器(內(nèi)裝化學劑)27和第二中間容器(內(nèi)裝飽和油)28，化學劑是采用恒速泵26驅替，將驅替液從第一中間容器27下端打入，從而將第一中間容器27上端的藥劑頂出，進入模型本體25的試驗油層。飽和油是采用恒速泵26驅替，將驅替液從第二中間容器28下端打入，從而將第二中間容器28上端的原油頂出，進入模型本體25的試驗油層。氣體注入單元包括高壓氣瓶29、過濾器30、減壓閥31和流量測控器32，氣體采用高壓氣瓶29提供氣源，經(jīng)過濾器30過濾，減壓閥31減壓，流量測控器32測量及控制流量，進入模型本體25的試驗油層。測控系統(tǒng)實現(xiàn)溫度、壓力、差壓的測量與控制，并由數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)36進行分析。產(chǎn)出系統(tǒng)包括空氣壓縮機33、生產(chǎn)井回壓控制單元34和產(chǎn)出液收集單元35，空氣壓縮機33為回壓控制單元提供氣動力，生產(chǎn)井回壓控制單元34根據(jù)設定的壓力參數(shù)，壓力傳感器測得的產(chǎn)出井壓力值，經(jīng)過運算比較，上位計算機調(diào)整壓力調(diào)節(jié)器，控制氣動元件動作，驅動閥門的開啟與關閉。產(chǎn)出液收集單元35實現(xiàn)對產(chǎn)出物的收集。模型本體25內(nèi)的試驗油層共計布置147支熱電偶，分上、中、下三層均勻布置，每層布置49支；壓力傳感器15支，位于模擬井；壓差傳感器3支，分別布置在模擬生產(chǎn)井的出口位置，能夠實現(xiàn)油層不同部位溫度、壓力、壓差的動態(tài)精確測量，經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)接嬎銠C37，對數(shù)據(jù)進行處理。圖3為本發(fā)明的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)中模型本體的結構圖。所述模型本體由主體7、上封蓋2、下壓板5、隔熱層4、圍壓裝置、螺桿6、熱電偶、填裝的試驗油層等組成。所述上封蓋2為方形結構，由螺栓與主體7相固定，利用上封蓋2的圍壓裝置對模型內(nèi)部施加覆壓，模擬真實油層壓力。所述隔熱層4采用高溫隔熱保溫涂料和四氟絕熱板覆結主體7，其厚度為10mm。所述圍壓裝置由圍壓活塞1、密封圈3組成，通過圍壓活塞I的上下移動帶動上封蓋2的上下移動，實現(xiàn)對模型內(nèi)部施加覆壓。下壓板5通過螺桿6與主體7相固定。主體7中有填裝的試驗油層，所述熱電偶在試驗油層內(nèi)分上、中、下三層布置，每層布置49支，共147個測溫熱電偶。模擬井安裝有差壓傳感器3-6支，壓力傳感器15-20支。所述試驗油層內(nèi)布有直井五點或九點、雙水平井、平行錯列式水平井或直井/水平井組合中的一種或者多種井網(wǎng)。
權利要求
1.稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)包括注入系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、產(chǎn)出系統(tǒng)和模型本體，該注入系統(tǒng)向該模型本體中注入蒸汽、化學劑、氣體和飽和油，該測控系統(tǒng)對該注入系統(tǒng)和該產(chǎn)出系統(tǒng)進行設置以及對該模型本體內(nèi)部各測溫測壓點進行數(shù)據(jù)采集，該產(chǎn)出系統(tǒng)完成開井、關井和定壓生產(chǎn),該模型本體與該注入系統(tǒng)、該測控系統(tǒng)和該產(chǎn)出系統(tǒng)相連接，該模型本體包括試驗油層、壓力傳感器、差壓傳感器和熱電偶，該試驗油層內(nèi)布有模擬井，該熱電偶在該試驗油層內(nèi)分上、中、下三層布置，該壓力傳感器位于該模擬井，該差壓傳感器位于該模擬井的出口位置，以進行試驗油層的模擬試驗。
2.根據(jù)權利要求1所述的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該注入系統(tǒng)包括蒸汽注入單元、化學劑注入單元、氣體注入單元和飽和油單元。
3.根據(jù)權利要求2所述的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該蒸汽注入單元包括水泵、蒸汽發(fā)生器和配水泵，蒸汽是采用給該水泵給水，經(jīng)過該蒸汽發(fā)生器，與該配水泵混合，調(diào)節(jié)該蒸汽的干度，注入該模型本體。
4.根據(jù)權利要求2所述的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該化學劑注入單元包括恒速泵和第一中間容器，采用該恒速泵驅替，將驅替液從該第一中間容器下端打入，從而將該第一中間容器上端的介質(zhì)頂出，進入該模型本體。
5.根據(jù)權利要求2所述的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該氣體注入單元包括高壓氣瓶、過濾器、減壓閥和流量測控器，采用該高壓氣瓶提供氣源，經(jīng)該過濾器過濾，該減壓閥減壓，該流量測控器測量及控制流量，使氣體進入該模型本體。
6.根據(jù)權利要求2所述的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該飽和油單元包括恒速泵和第二中間容器，采用該恒速泵驅替，將驅替液從該第二中間容器下端打入，從而將該第二中間容器上端的飽和油頂出，進入該模型本體。
7.根據(jù)權利要求1所述的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該測控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，對采集的溫度、壓力、差壓數(shù)據(jù)進行分析。
8.根據(jù)權利要求1所述的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該產(chǎn)出系統(tǒng)包括空氣壓縮機、生產(chǎn)井回壓控制單元和產(chǎn)出液收集單元，該空氣壓縮機為該生產(chǎn)井回壓控制單元提供氣動力，該生產(chǎn)井回壓控制單元控制氣動元件動作，驅動閥門的開啟與關閉，該產(chǎn)出液收集單元進行對產(chǎn)出物的收集。
9.根據(jù)權利要求1所述的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該模型本體還包括主體、上封蓋、下壓板和隔熱層，該上封蓋為方形結構，由螺栓與該主體相固定，該隔熱層采用高溫隔熱保溫涂料和四氟絕熱板覆結該主體，該下壓板通過螺桿與該主體相固定。
10.根據(jù)權利要求9所述的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該模型本體還包括圍壓裝置，該圍壓裝置包括圍壓活塞和密封圈，通過該圍壓活塞的上下移動帶動該上蓋板的上下移動，對該模型內(nèi)部施加覆壓。
11.根據(jù)權利要求1所述的稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該模擬井為直井五點或九點、雙水平井、平行錯列式水平井或直井/水平井組合中的一種或者多種井網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)，注入系統(tǒng)向該模型本體中注入蒸汽、化學劑、氣體和飽和油，測控系統(tǒng)對該注入系統(tǒng)和產(chǎn)出系統(tǒng)進行設置以及對模型本體內(nèi)部各測溫測壓點進行數(shù)據(jù)采集，產(chǎn)出系統(tǒng)完成開井、關井和定壓生產(chǎn)，該模型本體中具有試驗油層、壓力傳感器、差壓傳感器和熱電偶，以進行試驗油層的模擬試驗。該稠油水平井蒸汽驅三維物理模擬系統(tǒng)解決了現(xiàn)有技術中壓力低、測溫點少，只能模擬直井條件下各參數(shù)和注采工藝方式對蒸汽驅效果的影響等問題，可模擬水平井和采用多種開發(fā)方式提高采收率的三維物理模擬實驗，具有參數(shù)測點分布廣、布置理論性強，系統(tǒng)安全可靠，易于實驗室操作等優(yōu)點。
文檔編號E21B47/06GK103032057SQ201110299179
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權日2011年9月29日
發(fā)明者蔡文斌, 劉冬青, 蓋平原, 王善堂, 白艷麗, 曹嫣鑌, 戴宇婷, 羅榮章 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司采油工藝研究院