專利名稱：變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于多元熱流體驅(qū)油實(shí)驗(yàn)的裝置，特別是涉及到一種變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置。
背景技術(shù)：
目前，在石油行業(yè)涉及物理模擬實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有的常規(guī)方法都在恒溫的環(huán)境中進(jìn)行，驅(qū)替之前先將環(huán)境溫度升至實(shí)驗(yàn)溫度，然后飽和原油進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。這種常規(guī)方法存在以下三個(gè)缺點(diǎn):1)不能在驅(qū)替方向上形成溫度場(chǎng)，無(wú)法反映實(shí)際油藏開發(fā)中發(fā)生的熱傳導(dǎo)現(xiàn)象，實(shí)際油藏開發(fā)過程中注入流體與油藏中的流體及油藏巖石之間往往存在溫度差，在稠油熱采過程中由于溫度差引起的熱量傳導(dǎo)尤其明顯；2)溫度影響到原油粘度及油水界面性質(zhì)，常規(guī)方法無(wú)法將溫度對(duì)原油及注入流體的影響反映到驅(qū)替過程中來(lái)；3)常規(guī)驅(qū)油實(shí)驗(yàn)方法中壓力和溫度大多不能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)的實(shí)時(shí)自動(dòng)采集和存儲(chǔ)。為此我們發(fā)明了一種新的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，解決了以上技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以模擬物質(zhì)環(huán)境，并綜合模擬油藏的初始溫度、壓力和多元熱流注入過程中的熱能傳遞和溫度場(chǎng)的變化規(guī)律的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬
>J-U ρ α裝直。
本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬 裝置包括一維填砂模型，砂浴，油浴循環(huán)系統(tǒng)和油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該一維填砂模型位于該砂浴的中央，并裝有實(shí)驗(yàn)用油砂或石英砂以模擬油藏儲(chǔ)層物性特征，該砂浴中裝有石英砂或油藏儲(chǔ)層砂，以模擬儲(chǔ)層物質(zhì)環(huán)境，該油浴循環(huán)系統(tǒng)位于該砂浴的外層，以調(diào)節(jié)該砂浴的外邊界的溫度，該油浴循環(huán)系統(tǒng)外接該油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中嵌入了三維熱傳導(dǎo)模型，以根據(jù)該砂浴和該油浴循環(huán)系統(tǒng)中發(fā)生的熱傳導(dǎo)，自動(dòng)計(jì)算該油浴循環(huán)系統(tǒng)的溫度并跟進(jìn)。本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置還包括預(yù)加熱系統(tǒng)和預(yù)加熱控制系統(tǒng)，該預(yù)加熱系統(tǒng)位于該一維填砂模型和該砂浴的環(huán)形空間，并提供油藏初始的溫度環(huán)境，該預(yù)加熱系統(tǒng)外接該預(yù)加熱控制系統(tǒng)，該預(yù)加熱控制系統(tǒng)控制該預(yù)加熱系統(tǒng)，調(diào)節(jié)其加熱功率和加熱溫度。該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置還包括測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)，該測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)與該一維填砂模型連接，以測(cè)量該一維填砂模型不同位置的溫度和壓力。該測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)為多個(gè)測(cè)溫測(cè)壓點(diǎn)。該多個(gè)測(cè)溫測(cè)壓點(diǎn)等距離排列。該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接于該測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)，以采集該測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)測(cè)量的溫度和壓力數(shù)據(jù)。
該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置還包括計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)連接于該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集的該溫度和壓力數(shù)據(jù)傳輸給該計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)將該溫度和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。該計(jì)算機(jī)還連接于該預(yù)加熱系統(tǒng)，以控制該預(yù)加熱系統(tǒng)使其平穩(wěn)加熱到設(shè)定溫度。該計(jì)算機(jī)還連接于該油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以根據(jù)該砂浴和該油浴循環(huán)系統(tǒng)中發(fā)生的熱傳導(dǎo)規(guī)律，自動(dòng)計(jì)算該油浴循環(huán)系統(tǒng)的溫度。該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置還包括絕熱保溫裝置，該絕熱保溫裝置位于該油浴循環(huán)系統(tǒng)的外層，以對(duì)整個(gè)模擬蒸汽驅(qū)砂浴模型進(jìn)行保溫。本發(fā)明中的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，可以模擬多元熱流體在油藏中與油藏流體和油藏巖石之間發(fā)生的熱能傳導(dǎo)規(guī)律，油浴模型根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件、多元熱流體注入?yún)?shù)、流體熱物理性質(zhì)并結(jié)合砂浴模型熱傳導(dǎo)規(guī)律自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度來(lái)補(bǔ)償熱能，控制砂浴模型的溫度，使砂浴模型與一維填砂模型之間保持一定的溫度差，是填砂模型與砂浴之間的熱能傳遞盡可能地與油藏實(shí)際接近，實(shí)驗(yàn)過程不但模擬了物質(zhì)環(huán)境，同時(shí)綜合模擬了油藏的初始溫度、壓力和多元熱流注入過程中的熱能傳遞和溫度場(chǎng)的變化規(guī)律，實(shí)驗(yàn)方法更科學(xué)、結(jié)果更準(zhǔn)確。本發(fā)明中的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置解決了目前石油行業(yè)稠油熱采模擬實(shí)驗(yàn)中所采用的將實(shí)驗(yàn)本體置于高溫恒溫環(huán)境開展多元熱流體驅(qū)油實(shí)驗(yàn)方式存在的各種不合理?xiàng)l件、方式和方法。大大提高了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件與現(xiàn)場(chǎng)的相似度，從而增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠度和參考價(jià)值。本發(fā)明具有模擬高熱焓蒸汽注入油藏中熱擴(kuò)散和傳遞規(guī)律及流體相態(tài)的客觀轉(zhuǎn)變所引起的驅(qū)油效果的變化規(guī)律，研究多元熱流體提高驅(qū)油效率的機(jī)理機(jī)制，實(shí)驗(yàn)操作方便，數(shù)據(jù)可靠實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，主要用于石油行業(yè)高溫蒸汽驅(qū)或多元熱流體驅(qū)油室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)。


圖1為本發(fā)明的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置的一具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。如圖1所示，圖1為本發(fā)明的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置的結(jié)構(gòu)圖。該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置由一維填砂模型1，砂浴2，預(yù)加熱系統(tǒng)3，油浴循環(huán)系統(tǒng)4，測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)5，絕熱保溫裝置6，預(yù)加熱控制系統(tǒng)7，油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)8，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9和計(jì)算機(jī)10組成。一維填砂模型I置于砂浴2的中央，其中裝有實(shí)驗(yàn)用油砂或石英砂以模擬油藏儲(chǔ)層物性特征。砂浴2中裝有石英砂或油藏儲(chǔ)層砂，以模擬儲(chǔ)層物質(zhì)環(huán)境。預(yù)加熱系統(tǒng)3 —維填砂模型I和砂浴2的環(huán)形空間，并提供油藏初始的溫度環(huán)境。預(yù)加熱系統(tǒng)3外接預(yù)加熱控制系統(tǒng)7，該預(yù)加熱控制系統(tǒng)7用于控制預(yù)加熱系統(tǒng)3，調(diào)節(jié)其加熱功率和加熱溫度。
油浴循環(huán)系統(tǒng)4置于砂浴2的外層，用于調(diào)節(jié)砂浴2外邊界的溫度。油浴循環(huán)系統(tǒng)4外接油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)8，該油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)8中嵌入了三維熱傳導(dǎo)模型，可以根據(jù)砂浴2和油浴循環(huán)系統(tǒng)4中發(fā)生的熱傳導(dǎo)，自動(dòng)計(jì)算油浴循環(huán)系統(tǒng)4的溫度并跟進(jìn)。在一實(shí)施例中，因?yàn)橛驮⊙h(huán)的溫度是由砂浴2傳遞熱量來(lái)決定的，根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算某一時(shí)間砂浴2外邊界的理論溫度，這一過程需要計(jì)算機(jī)10計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果反饋到油浴調(diào)節(jié)系統(tǒng)8，由油浴調(diào)節(jié)系統(tǒng)8跟進(jìn)油浴循環(huán)系統(tǒng)4的溫度。測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)5與一維填砂模型I連接，以測(cè)量一維填砂模型I不同位置的溫度和壓力。在一實(shí)施例中，測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)5為多個(gè)測(cè)溫測(cè)壓點(diǎn)。在一實(shí)施例中，該多個(gè)測(cè)溫測(cè)壓點(diǎn)等距離排列。絕熱保溫裝置6置于油浴循環(huán)系統(tǒng)4的外層對(duì)整個(gè)模擬蒸汽驅(qū)砂浴模型進(jìn)行保溫，盡可能減小模型與環(huán)境間的熱能交換。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9連接于測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)5，以采集測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)5測(cè)量的溫度和壓力數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)10連接于預(yù)加熱系統(tǒng)3，油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)8，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9。計(jì)算機(jī)在此起到3個(gè)作用:一是根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要控制預(yù)加熱系統(tǒng)3使其平穩(wěn)加熱到設(shè)定溫度；二是根據(jù)砂浴2和油浴循環(huán)系統(tǒng)4中發(fā)生的熱傳導(dǎo)規(guī)律，自動(dòng)計(jì)算油浴循環(huán)系統(tǒng)4的溫度；三是在驅(qū)替實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)檢測(cè)一維砂浴模型I不同位置的溫度和壓力并記錄。預(yù)加熱系統(tǒng)3提供油藏初始的溫度環(huán)境，熱流體注入驅(qū)替過程中，砂浴2模擬巖心在油藏中的物質(zhì)環(huán)境，結(jié)合油浴循環(huán)系統(tǒng)4和油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)8在一維填砂模型I的驅(qū)替方向上產(chǎn)生類似于油藏的溫度梯度，從而使多元熱流體驅(qū)替評(píng)價(jià)更加準(zhǔn)確。在運(yùn)行時(shí)，將一維填砂模型I置于砂浴2中，利用預(yù)加熱系統(tǒng)3使一維填砂模型I和砂浴2達(dá)到油藏的溫度環(huán)境，飽和原油后進(jìn)行熱流體驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要的出口端溫度，油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)8利用拉普拉斯熱傳導(dǎo)方程計(jì)算出油浴的溫度，熱流體進(jìn)入一維填砂模型I后帶進(jìn)的熱量將通過砂浴2傳導(dǎo)到油浴循環(huán)系統(tǒng)4中，熱流體的溫度在流動(dòng)方向上逐漸降低；同理，該裝置可以模擬油藏中注入相對(duì)低溫的流體，評(píng)價(jià)流體的驅(qū)油效果。本發(fā)明的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，用實(shí)驗(yàn)用油砂或石英砂按要求裝填好一維填砂模型I模擬油藏儲(chǔ)層物性特征，同時(shí)與測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)5連接好后置于裝置的正中間，然后在一維填砂模型I與油浴循環(huán)系統(tǒng)4的環(huán)形空間里裝填模擬儲(chǔ)層物質(zhì)環(huán)境的砂浴2，并將與預(yù)加熱控制系統(tǒng)7相連的預(yù)加熱系統(tǒng)3埋在砂浴2的中間，最后進(jìn)行個(gè)環(huán)節(jié)試壓并將油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)8與油浴循環(huán)系統(tǒng)4相連。實(shí)驗(yàn)初期，根據(jù)油藏溫度條件設(shè)置預(yù)加熱控制系統(tǒng)7和油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)8的初始溫度，使之與油藏溫度一致來(lái)模擬油藏的溫度條件，等整個(gè)砂浴2和油浴循環(huán)系統(tǒng)4的溫度達(dá)到設(shè)定溫度之后根據(jù)蒸汽注入?yún)?shù)(速度、溫度)、一維填砂模型I (導(dǎo)熱、比熱、體積)、砂浴2參數(shù)(導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、體積)等參數(shù)設(shè)計(jì)油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)8的溫度控制參數(shù)，從而可以模擬蒸汽驅(qū)過程中溫度、壓力、流體相態(tài)和溫度場(chǎng)的變化過，大大提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)的相似性和實(shí)用性。
權(quán)利要求
1.變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置包括一維填砂模型，砂浴，油浴循環(huán)系統(tǒng)和油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該一維填砂模型位于該砂浴的中央，并裝有實(shí)驗(yàn)用油砂或石英砂以模擬油藏儲(chǔ)層物性特征，該砂浴中裝有石英砂或油藏儲(chǔ)層砂，以模擬儲(chǔ)層物質(zhì)環(huán)境，該油浴循環(huán)系統(tǒng)位于該砂浴的外層，以調(diào)節(jié)該砂浴的外邊界的溫度，該油浴循環(huán)系統(tǒng)外接該油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中嵌入了三維熱傳導(dǎo)模型，以根據(jù)該砂浴和該油浴循環(huán)系統(tǒng)中發(fā)生的熱傳導(dǎo)，自動(dòng)計(jì)算該油浴循環(huán)系統(tǒng)的溫度并跟進(jìn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置還包括預(yù)加熱系統(tǒng)和預(yù)加熱控制系統(tǒng)，該預(yù)加熱系統(tǒng)位于該一維填砂模型和該砂浴的環(huán)形空間，并提供油藏初始的溫度環(huán)境，該預(yù)加熱系統(tǒng)外接該預(yù)加熱控制系統(tǒng)，該預(yù)加熱控制系統(tǒng)控制該預(yù)加熱系統(tǒng)，調(diào)節(jié)其加熱功率和加熱溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置還包括測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)，該測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)與該一維填砂模型連接，以測(cè)量該一維填砂模型不同位置的溫度和壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，該測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)為多個(gè)測(cè)溫測(cè)壓點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，該多個(gè)測(cè)溫測(cè)壓點(diǎn)等距離排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接于該測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)，以采集該測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)測(cè)量的溫度和壓力數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置還包括計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)連接于該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集的該溫度和壓力數(shù)據(jù)傳輸給該計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)將該溫度和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，該計(jì)算機(jī)還連接于該預(yù)加熱系統(tǒng)，以控制該預(yù)加熱系統(tǒng)使其平穩(wěn)加熱到設(shè)定溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，該計(jì)算機(jī)還連接于該油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以根據(jù)該砂浴和該油浴循環(huán)系統(tǒng)中發(fā)生的熱傳導(dǎo)規(guī)律，自動(dòng)計(jì)算該油浴循環(huán)系統(tǒng)的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置還包括絕熱保溫裝置，該絕熱保溫裝置位于該油浴循環(huán)系統(tǒng)的外層，以對(duì)整個(gè)模擬蒸汽驅(qū)砂浴模型進(jìn)行保溫。
全文摘要
本發(fā)明提供一種變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置，該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置包括一維填砂模型，砂浴，油浴循環(huán)系統(tǒng)和油浴溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，一維填砂模型裝有實(shí)驗(yàn)用油砂或石英砂以模擬油藏儲(chǔ)層物性特征，砂浴中裝有石英砂或油藏儲(chǔ)層砂，以模擬儲(chǔ)層物質(zhì)環(huán)境，油浴循環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)砂浴的外邊界的溫度，根據(jù)砂浴和油浴循環(huán)系統(tǒng)中發(fā)生的熱傳導(dǎo)，自動(dòng)計(jì)算該油浴循環(huán)系統(tǒng)的溫度并跟進(jìn)。該變溫度場(chǎng)多元熱流體驅(qū)替模擬裝置解決了目前石油行業(yè)稠油熱采模擬實(shí)驗(yàn)中所采用的將實(shí)驗(yàn)本體置于高溫恒溫環(huán)境開展多元熱流體驅(qū)油實(shí)驗(yàn)方式存在的各種不合理?xiàng)l件、方式和方法，大大提高了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件與現(xiàn)場(chǎng)的相似度，從而增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠度和參考價(jià)值。
文檔編號(hào)E21B47/00GK103184865SQ201210549428
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者李振泉, 王勝, 曹緒龍, 許堅(jiān), 閔令元, 于春磊, 曲巖濤, 孫寶泉, 李?yuàn)^, 劉華夏, 張莉莉, 楊偉宇 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院