專利名稱：一種稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種用于模擬稠油油藏注氣吞吐采油過(guò)程的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
在石油開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中，注氣吞吐采油是指在不超過(guò)地層破裂壓力的注入壓力下，向油井中注入吞吐氣體(天然氣、二氧化碳等)，然關(guān)井燜 井一段時(shí)間，讓注入氣體盡可能多地與地層原油接觸并溶解，達(dá)到飽和，稱之為吞入過(guò)程；待浸泡期結(jié)束后開(kāi)井生產(chǎn)，由于溶解氣驅(qū)作用及原油膨脹，停留在地層內(nèi)的氣體混同被膨脹的原油一同流出井口，完成噴吐過(guò)程。目前，中國(guó)稠油開(kāi)發(fā)方式主要包括蒸汽吞吐(約占78% )，蒸汽驅(qū)(約占10 % )和常規(guī)水驅(qū)(約占10% )。這些方法工藝簡(jiǎn)單，采收率較高，適合埋藏較淺(小于1000m)的稠油油藏。然而，對(duì)于埋藏深(一般大于1500m)的深層稠油油藏，由于注蒸汽熱損失率大，注蒸汽壓力、地面注氣設(shè)備及工藝要求高，給該類稠油的開(kāi)采帶來(lái)了困難。而注氣吞吐開(kāi)采方式則不存在熱損失問(wèn)題，天然氣、二氧化碳等注入氣體在稠油中的溶解降黏作用、稠油和注入氣接觸面之間的傳質(zhì)作用以及注入氣近井筒地帶的彈性驅(qū)動(dòng)和攜帶作用等都有助于稠油油藏的增產(chǎn)。近幾年幾個(gè)油田還進(jìn)行了小規(guī)模的注氣(天然氣、二氧化碳?xì)獾?吞吐開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并取得了很好的效果。但由于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)裝置的限制，注氣吞吐相關(guān)機(jī)理和注采參數(shù)研究不夠系統(tǒng)還不夠完善，對(duì)礦場(chǎng)油藏管理指導(dǎo)作用小，不利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外在油藏注氣吞吐開(kāi)發(fā)模擬方法和裝置進(jìn)行了大量的工作，以下對(duì)現(xiàn)有的油藏注氣吞吐開(kāi)發(fā)模擬方法和裝置進(jìn)行一些介紹I、國(guó)外的一種現(xiàn)有的注天然氣吞吐采油實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置包括水注入裝置、巖心管、壓差傳感器、氣體計(jì)量器、油水計(jì)量器、閥門等。但其對(duì)于開(kāi)展油藏注氣吞吐機(jī)理研究仍存在以下不足1)模型規(guī)模較小，特別是一維長(zhǎng)度不夠，不能模擬從注氣井到注氣井(采油井)之間的整個(gè)地層彈性；2)能夠進(jìn)行的吞吐周期少、周期采出程度高，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)不符；3)模型沿程沒(méi)有設(shè)置壓力測(cè)點(diǎn)，無(wú)法研究注氣吞吐過(guò)程中能量的傳遞和轉(zhuǎn)移規(guī)律。2、國(guó)內(nèi)的一種注二氧化碳吞吐采油實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置包括水注入裝置、巖心管、壓力表、閥門、氣體流量計(jì)、六通閥、分離器、回壓調(diào)節(jié)閥等。但其對(duì)于開(kāi)展油藏注氣吞吐機(jī)理研究現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置仍存在以下不足1)模型一維長(zhǎng)度不夠，不能模擬從注氣井到注氣井(采油井)之間的整個(gè)地層彈性；2)不能監(jiān)測(cè)模型不同部位壓力變化，無(wú)法研究注氣吞吐過(guò)程中能量的傳遞和轉(zhuǎn)移規(guī)律。3、另外國(guó)內(nèi)的一種注天然氣吞吐采油實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置包括注入泵、巖心管、壓力表、氣源、產(chǎn)出系統(tǒng)等。但其對(duì)于開(kāi)展油藏注氣吞吐機(jī)理研究現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置仍存在以下不足1)模型沿程不具備壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，無(wú)法真實(shí)反映注氣與回采過(guò)程中的油藏壓力梯度變化情況及注氣吞吐過(guò)程中能量的傳遞和轉(zhuǎn)移規(guī)律；2)單管模型能夠進(jìn)行的吞吐周期少、周期采出程度高，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)不符；3)多根巖心管模型之間使用細(xì)管線進(jìn)行聯(lián)通，與實(shí)際地層滲流情況不符。有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述諸多問(wèn)題，本設(shè)計(jì)人基于從事相關(guān)領(lǐng)域多年的豐富經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，結(jié)合應(yīng)用實(shí)際，積極加以研究創(chuàng)新，以期克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種能夠較為真實(shí)地在室內(nèi)模擬向地層注氣、燜井、回采過(guò)程，并能夠監(jiān)測(cè)注氣和回采過(guò)程中模擬從注氣井(生產(chǎn)井)井底到地層遠(yuǎn)端不同位置的壓力(壓力梯度)分布規(guī)律的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，從而找到吞吐過(guò)程中的最優(yōu)動(dòng)態(tài)工作制度，為稠油油藏注氣吞吐開(kāi)發(fā)的機(jī)理及應(yīng)用研究提供了一個(gè)可靠的研究平臺(tái)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠較為真實(shí)地在室內(nèi)模擬向地層注氣、燜井、回采過(guò)程，并能夠監(jiān)測(cè)模擬注氣和回采過(guò)程中從注氣井(生產(chǎn)井)井底到地層遠(yuǎn)端不同位置的壓力及壓力梯度分布規(guī)律的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出一種稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，所述實(shí)驗(yàn)裝置包括注入系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、產(chǎn)出控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，其中模型系統(tǒng)，包括模型本體、若干個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)接口及恒溫套，所述模型本體由多根巖心管依次串接而成，在每根所述巖心管上沿軸向布設(shè)有多個(gè)所述壓力測(cè)點(diǎn)接口，每根所述巖心管的管壁上包裹有所述恒溫套；注入系統(tǒng)，包括并聯(lián)設(shè)置的地層水注入單元、原油注入單元、高壓氣體注入單元，以及連接于地層水注入單元、原油注入單元、高壓氣體注入單元外側(cè)的驅(qū)動(dòng)單元，所述地層水注入單元和所述原油注入單元分別通過(guò)輸液管路與所述模型本體的進(jìn)口端相連接，所述高壓氣體注入單元通過(guò)輸氣管路與所述模型本體的出口端相連接；產(chǎn)出控制系統(tǒng)，與所述模型本體的出口端相連接，用于控制模型本體的油氣混合物的產(chǎn)出量，并計(jì)量產(chǎn)出的油氣混合物中的氣體流量及產(chǎn)油量；數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)采集單元與所述模型本體相接，用于采集所述模型本體內(nèi)的壓力、溫度及吞吐氣體流量數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，所述數(shù)據(jù)處理單元用于實(shí)時(shí)監(jiān)視和處理數(shù)據(jù)。如上所述的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述地層水注入單元包括地層水活塞容器和設(shè)置在所述地層水活塞容器兩側(cè)的第一控制閥組；所述原油注入單元包括原油活塞容器和設(shè)置在所述原油活塞容器兩側(cè)的第二控制閥組；所述高壓氣體注入單元包括注入氣活塞容器和設(shè)置在所述注入氣活塞容器兩側(cè)的第三控制閥組；所述驅(qū)動(dòng)單元包括計(jì)量泵和真空泵，所述計(jì)量泵通過(guò)所述第一控制閥組、第二控制閥組、第三控制閥組分別與所述地層水活塞容器、原油活塞容器、注入氣活塞容器相連接；所述真空泵設(shè)置在所述模型本體的進(jìn)口端一側(cè)的所述輸液管路上。如上所述的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其中，產(chǎn)出控制系統(tǒng)包括背壓控制單元和油氣分離單元，所述背壓控制單元由柱塞泵、活塞容器、回壓閥通過(guò)管路依次串接而成，所述回壓閥的輸入端經(jīng)由回壓閥控制閥門與所述模型本體的出口端相連接，所述柱塞泵與所述數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線相連接；所述油氣分離單元由分離器和氣體流量計(jì)串接而成，所述分離器通過(guò)管路與所述回壓閥的輸出端相連接。[0016]如上所述的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述分離器為具有液體測(cè)量裝置的分離器。如上所述的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述數(shù)據(jù)采集單元包括設(shè)置在各個(gè)所述壓力測(cè)點(diǎn)接口處的多個(gè)壓力傳感器、設(shè)置在所述恒溫套內(nèi)的溫度傳感器和設(shè)置在所述輸氣管路上的氣體質(zhì)量流量計(jì)；所述壓力傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)采集板與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，所述溫度傳感器通過(guò)溫度顯示與控制模塊與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，所述氣體質(zhì)量流量計(jì)通過(guò)數(shù)據(jù)線 與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，所述氣體質(zhì)量流量計(jì)經(jīng)由閥門與所述模型本體的出口端相連接。如上所述的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述模型本體的長(zhǎng)度為I. 5m,所述模型本體由內(nèi)徑分別為2. 54cm、9cm、16cm、9cm、2. 54cm的五根等長(zhǎng)的巖心管通過(guò)密封法蘭依次串接而成。如上所述的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其中，在每根所述巖心管上沿軸向等間距的設(shè)有15個(gè)所述壓力測(cè)點(diǎn)接口和壓力傳感器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)I、本實(shí)用新型通過(guò)注入系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、產(chǎn)出控制系統(tǒng)的相互配合，能夠較為真實(shí)地在室內(nèi)模擬向地層注氣、燜井、回采過(guò)程，并且通過(guò)產(chǎn)出控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)模擬注氣和回采過(guò)程中從注氣井(生產(chǎn)井)井底到地層遠(yuǎn)端不同位置的壓力及壓力梯度分布規(guī)律，從而找到吞吐過(guò)程中的最優(yōu)動(dòng)態(tài)工作制度，為稠油油藏注氣吞吐開(kāi)發(fā)的機(jī)理及應(yīng)用研究提供了可靠的數(shù)據(jù)和研究平臺(tái)。2、本實(shí)用新型模擬最高油藏壓力45MPa，模擬最高油藏溫度150°C，符合實(shí)際工況環(huán)境要求。3、本實(shí)用新型米用長(zhǎng)I. 5m,內(nèi)徑分別為2. 54cm、9cm、16cm、9cm、2. 54cm的5根巖心管采用法蘭密封方式依次串聯(lián)組成擬一維模型本體，其彈性能量相當(dāng)于長(zhǎng)度為100m、內(nèi)徑為2. 54cm的巖心管彈性能量，能夠模擬100米井距的地層彈性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更真實(shí)可靠。4、本實(shí)用新型在一維模型本體沿程設(shè)置75支壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注氣與回采過(guò)程中壓力的分布特征。5、本實(shí)用新型采用精密的注入和產(chǎn)出控制系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高。

在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來(lái)限制本實(shí)用新型公開(kāi)的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對(duì)本實(shí)用新型的理解，并不是具體限定本實(shí)用新型各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來(lái)實(shí)施本實(shí)用新型。圖I為本實(shí)用新型稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明100-模型本體；1_真空泵；2_閥門；3-ISC0高精度計(jì)量泵；4_閥門；5_地層水活塞容器；6-閥門；7-閥門；8_原油活塞容器；9-閥門；10_閥門；11_注入氣活塞容器；12-閥門；13-氣體質(zhì)量流量計(jì)；14_閥門；15-巖心管(內(nèi)徑2. 54cm) ; 16-巖心管(內(nèi)徑9cm) ; 17-巖心管(內(nèi)徑16cm) ; 18-巖心管(內(nèi)徑9cm) ; 19-巖心管(內(nèi)徑2. 54cm) ;20_壓力測(cè)點(diǎn)接口；21-恒溫套；22_溫度顯示與控制模塊；23_壓力傳感器；24_數(shù)據(jù)采集板；25_PC監(jiān)測(cè)模塊；26_柱塞泵；27_活塞容器；28_回壓閥；29_閥門；30_具有液體計(jì)量裝置的分離器；31_氣體流量計(jì)；32_輸液管路；33_輸氣管路；34_管路；35_管路；
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖和本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的描述，能夠更加清楚地了解本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)。但是，在此描述的本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，僅用于解釋本實(shí)用新型的目的，而不能以任何方式理解成是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本實(shí)用新型的教導(dǎo)下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本實(shí)用新型的任意可能的變形，這些都應(yīng)被 視為屬于本實(shí)用新型的范圍。請(qǐng)參考圖I、圖2，分別為本實(shí)用新型稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖和結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，本實(shí)用新型提出的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括注入系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、產(chǎn)出控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，注入系統(tǒng)連接于模型系統(tǒng)，以向模型系統(tǒng)內(nèi)注入地層水、原油和吞吐氣體；模型系統(tǒng)的出口端連接產(chǎn)出控制系統(tǒng)，產(chǎn)出控制系統(tǒng)用于控制模型系統(tǒng)的油氣混合物的產(chǎn)出量，并計(jì)量產(chǎn)出的油氣混合物中的氣體流量及產(chǎn)油量；模型系統(tǒng)還與數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)線相連接，數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)用于采集所述模型本體內(nèi)的壓力、溫度及吞吐氣體流量數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)監(jiān)視和處理數(shù)據(jù)，從而獲得更加真實(shí)可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參數(shù)。如圖I所示，其中模型系統(tǒng)包括模型本體100、若干個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)接口 20及恒溫套21，模型本體100由多根巖心管15、16、17、18、19依次串接而成，用于模擬井下地層；在每根巖心管上沿軸向布設(shè)有多個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)接口 20，用于容裝壓力傳感器，以便檢測(cè)模型本體100內(nèi)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的壓力；每根巖心管的管壁上包裹有恒溫套21，用于控制模型本體100的溫度。注入系統(tǒng)包括并聯(lián)設(shè)置的地層水注入單元、原油注入單元、高壓氣體注入單元，以及連接于地層水注入單元、原油注入單元、高壓氣體注入單元外側(cè)的驅(qū)動(dòng)單元。在本實(shí)施例中，地層水注入單元包括地層水活塞容器5和設(shè)置在地層水活塞容器5兩側(cè)用于控制地層水活塞容器5的第一控制閥組，即閥門4和閥門6 ;原油注入單元包括原油活塞容器8和設(shè)置在原油活塞容器8兩側(cè)用于控制原油活塞容器8的第二控制閥組，即閥門7和閥門9 ;高壓氣體注入單元包括注入氣活塞容器11和設(shè)置在注入氣活塞容器11兩側(cè)用于控制注入氣活塞容器11的第三控制閥組，即閥門10和閥門12 ;驅(qū)動(dòng)單元包括計(jì)量泵3和真空泵1，在本實(shí)用新型中，計(jì)量泵3采用ISCO高精度計(jì)量泵，當(dāng)然也可以采用其它現(xiàn)有的計(jì)量泵，只要滿足精度和工況要求即可，計(jì)量泵3通過(guò)第一控制閥組的閥門4、第二控制閥組的閥門7、第三控制閥組的閥門10分別與地層水活塞容器5、原油活塞容器8、注入氣活塞容器11相連接,通過(guò)計(jì)量泵3來(lái)驅(qū)動(dòng)注入液體(地下水和原油)；注入氣活塞容器11通過(guò)輸氣管路33與模型本體100的出口端相連接，通過(guò)計(jì)量泵3來(lái)驅(qū)動(dòng)注入吞吐氣體。地層水活塞容器5和原油活塞容器8分別通過(guò)輸液管路32與模型本體100的進(jìn)口端相連接，真空泵I設(shè)置在模型本體100的進(jìn)口端一側(cè)的輸液管路32上，真空泵I通過(guò)第一控制閥組的閥門6、第二控制閥組的閥門9分別與地層水活塞容器5、原油活塞容器8相連接，真空泵I通過(guò)閥門2控制，用于對(duì)模型系統(tǒng)抽真空。產(chǎn)出控制系統(tǒng)與模型本體100的出口端相連接，用于控制模型本體100的產(chǎn)出油氣量并計(jì)量產(chǎn)出油氣量中的氣體流量及產(chǎn)油量。如圖I所示，該產(chǎn)出控制系統(tǒng)包括背壓控制單元和油氣分離單元，其中背壓控制單元由柱塞泵26、活塞容器27、回壓閥28通過(guò)管路34依次串接而成，回壓閥28的輸入端經(jīng)由回壓閥控制閥門29與模型本體100的出口端相連接，通過(guò)柱塞泵26驅(qū)動(dòng)活塞容器27動(dòng)作來(lái)控制回壓閥28的降壓速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)模型本體100中的原油回采功能。柱塞泵26與數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線相連接，起到對(duì)柱塞泵26進(jìn)行監(jiān)視和控制作用。油氣分離單元由分離器30和氣體流量計(jì)31串接而成，分離器30通過(guò)管路35與回壓閥28的 輸出端相連接。分離器30用于將模型本體100的產(chǎn)出油氣混合物分離為氣和油兩部分，氣體流量計(jì)31用于計(jì)量產(chǎn)氣量，在本實(shí)施中，分離器30為具有液體測(cè)量裝置的分離器，液體測(cè)量裝置可用于計(jì)量油氣量。數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)采集單元與模型本體100相接，通過(guò)壓力和溫度傳感器及氣體質(zhì)量流量計(jì)采集模型本體內(nèi)的壓力、溫度及吞吐氣體流量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)處理單元相連接，數(shù)據(jù)處理單元用于實(shí)時(shí)監(jiān)視和處理數(shù)據(jù)。如圖I所示，數(shù)據(jù)采集單元包括設(shè)置在各個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)接口 20處的多個(gè)壓力傳感器23、設(shè)置在恒溫套21內(nèi)的溫度傳感器(圖中未示出)和設(shè)置在輸氣管路33上的氣體質(zhì)量流量計(jì)13。壓力傳感器23用于測(cè)量模型本體100上各個(gè)測(cè)點(diǎn)處的壓力值，壓力傳感器23通過(guò)數(shù)據(jù)采集板24與數(shù)據(jù)處理單元相連接，在本實(shí)用新型中，數(shù)據(jù)處理單元為計(jì)算機(jī)、控制軟件和數(shù)據(jù)處理軟件組成的PC監(jiān)控系統(tǒng)，使得各個(gè)壓力傳感器23檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集板24上，再由數(shù)據(jù)采集板24將收集到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行各測(cè)點(diǎn)壓力值的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)視和處理。溫度傳感器通過(guò)溫度顯示與控制模塊22與數(shù)據(jù)處理單元相連接，使得溫度傳感器檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)傳輸至溫度顯示與控制模塊22上，再由溫度顯示與控制模塊22將收集到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行溫度值的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)視和處理。氣體質(zhì)量流量計(jì)13經(jīng)由輸氣管路33和閥門14與所述模型本體的出口端相連接，用于計(jì)量注入氣活塞容器11向模型本體100輸入的吞吐氣體流量，氣體質(zhì)量流量計(jì)13通過(guò)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)處理單元相連接，以將計(jì)量吞吐氣體流量數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、監(jiān)視和處理。這樣，通過(guò)本實(shí)用新型稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置能夠模擬向地層注氣、燜井、回采過(guò)程，同時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示在注氣和回采過(guò)程中模型本體的不同位置的壓力分布曲線和壓力梯度分布曲線。從而找到吞吐過(guò)程中的最優(yōu)動(dòng)態(tài)工作制度，為稠油油藏注氣吞吐開(kāi)發(fā)的機(jī)理及應(yīng)用研究提供了可靠的數(shù)據(jù)和研究平臺(tái)。進(jìn)一步的,如圖I所示,模型本體100由內(nèi)徑分別為2. 54cm、9cm、16cm、9cm、2. 54cm的五根等長(zhǎng)的巖心管通過(guò)密封法蘭依次串接而成，模型本體100的長(zhǎng)度為I. 5m，形成一維模型本體，模型本體100的工作壓力為O 40MPa，最高工作溫度為150°C，其彈性能量相當(dāng)于長(zhǎng)度為100m、內(nèi)徑為2. 54cm的巖心管彈性能量，能夠模擬100米井距的地層彈性，實(shí)驗(yàn)結(jié)
果更加真實(shí)可靠。進(jìn)一步的，在每根巖心管上沿軸向(沿程)等間距的設(shè)有15個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)接口 20和壓力傳感器23 (每個(gè)壓力傳感器23分別設(shè)置在對(duì)應(yīng)的壓力測(cè)點(diǎn)接口 20處)，通過(guò)壓力傳感器23實(shí)時(shí)檢測(cè)并采集注氣與回采過(guò)程中模型本體100內(nèi)部不同位置的壓力值，并將壓力值數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理單元使用控制軟件能夠?qū)崟r(shí)顯示沿模型本體的壓力分布曲線和壓力梯度分布曲線。[0040]在實(shí)際使用時(shí)，稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)方法采用如上所述的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)方法包括以下步驟步驟SlOO :注入系統(tǒng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元將地層水注入單元中的地層水飽和注入到模型本體100內(nèi)，通過(guò)回壓閥28調(diào)整為設(shè)定的油藏壓力；步驟SllO :注入系統(tǒng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元將原油注入單元中的原油飽和注入到模型本體100內(nèi)；步驟S120 :注入系統(tǒng)通過(guò)驅(qū) 動(dòng)單元將高壓氣體注入單元中的吞吐氣體加壓到模型本體100內(nèi)部平均壓力值后，向模型本體100注入吞吐氣體，此時(shí)氣體質(zhì)量流量計(jì)13計(jì)量注入氣量，同時(shí)通過(guò)回壓閥28調(diào)整背壓使之與模型本體100的出口端(即吞吐氣體注入端)壓力平衡，燜井一定時(shí)間；步驟S130 :數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)柱塞泵26和活塞容器27控制回壓閥28背壓的降壓速度，直至模型本體100內(nèi)部平均壓力降到設(shè)定值時(shí)停止降壓，使得油氣混合物由模型本體100的出口端逐漸驅(qū)出，從而實(shí)現(xiàn)回采；步驟S140 :產(chǎn)出的油氣混合物進(jìn)入油氣分離單元，分別通過(guò)具有液體測(cè)量裝置的分離器30和氣體流量計(jì)31計(jì)量油、氣產(chǎn)出量；數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)采集模型本體100內(nèi)的壓力、溫度及吞吐氣體流量數(shù)據(jù)，完成第一輪吞吐模擬實(shí)驗(yàn)。步驟S150 :完成第一輪吞吐模擬實(shí)驗(yàn)后，重復(fù)步驟S120 S140，完成第二輪吞吐豐吳擬實(shí)驗(yàn)；步驟S160 :重復(fù)上述第二輪吞吐模擬實(shí)驗(yàn)步驟，進(jìn)行下一輪次的吞吐模擬過(guò)程，直至達(dá)到總吞吐輪次的預(yù)定總吞吐輪次結(jié)束。如圖I所示，本實(shí)用新型的在具體使用時(shí)，首先，關(guān)閉閥門6、閥門9、閥門10、閥門14、閥門29，打開(kāi)閥門2，利用真空泵I對(duì)
模型系統(tǒng)抽真空；其次，關(guān)閉閥門2，打開(kāi)閥門4、閥門6，利用ISCO高精度計(jì)量泵3將地層水活塞容器5中地層水從模型本體100的進(jìn)口端飽和注入到模型本體100內(nèi)。再次，關(guān)閉閥門7、閥門9，背壓閥28調(diào)整為油藏壓力，打開(kāi)閥門29、閥門7、9，通過(guò)ISCO高精度計(jì)量泵3將原油活塞容器中的地層原油從模型本體100的進(jìn)口端15飽和注入到模型本體100內(nèi)。接著，關(guān)閉閥門7、閥門9、閥門29，打開(kāi)閥門10，利用ISCO高精度計(jì)量泵3將注入氣活塞容器11中的吞吐氣體加壓到模型本體100內(nèi)部壓力值后打開(kāi)閥門14注入吞吐氣體，氣體質(zhì)量流量計(jì)13計(jì)量注入氣量。關(guān)閉閥門14，利用柱塞泵26將回壓增大到模型本體100內(nèi)部壓力值，打開(kāi)閥門29，利用柱塞泵26控制回壓的泄壓速率回采原油(即油氣混合物)，產(chǎn)出油氣進(jìn)入帶液體計(jì)量裝置的分離器30分離油氣并計(jì)量產(chǎn)油量，分離后的氣體通過(guò)氣體流量計(jì)31計(jì)量，PC監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集壓力和流量數(shù)據(jù)，當(dāng)模型本體內(nèi)部平均壓力降到設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉閥門29，第一輪吞吐模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)束。利用ISCO高精度計(jì)量泵3將注入氣活塞容器11中的氣體調(diào)整到模型本體100內(nèi)部平均壓力值，打開(kāi)閥門14注入吞吐氣體，氣體質(zhì)量流量計(jì)13計(jì)量注入氣量。關(guān)閉閥門14，利用柱塞泵26將回壓增大到模型內(nèi)部壓力值，打開(kāi)閥門29，利用柱塞泵26控制回壓的泄壓速率回采原油，產(chǎn)出油氣進(jìn)入帶液體計(jì)量功能的分離器30分離油氣并計(jì)量產(chǎn)油量，分離后的氣體通過(guò)氣體流量計(jì)31計(jì)量，PC監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集壓力和流量數(shù)據(jù)，當(dāng)模型本體內(nèi)部平均壓力降到設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉閥門29，第二輪次吞吐模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)束。按照第二輪次吞吐實(shí)驗(yàn)步驟依次進(jìn)行下一輪次的吞吐模擬過(guò)程，直到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的總吞吐輪次結(jié)束實(shí)驗(yàn)。針對(duì)上述各實(shí)施方式的 詳細(xì)解釋，其目的僅在于對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行解釋，以便于能夠更好地理解本實(shí)用新型，但是，這些描述不能以任何理由解釋成是對(duì)本實(shí)用新型的限制，特別是，在不同的實(shí)施方式中描述的各個(gè)特征也可以相互任意組合，從而組成其他實(shí)施方式，除了有明確相反的描述，這些特征應(yīng)被理解為能夠應(yīng)用于任何一個(gè)實(shí)施方式中，而并不僅局限于所描述的實(shí)施方式。
權(quán)利要求1.一種稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)裝置包括注入系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、產(chǎn)出控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，其中 模型系統(tǒng)，包括模型本體、若干個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)接口及恒溫套，所述模型本體由多根巖心管依次串接而成，在每根所述巖心管上沿軸向布設(shè)有多個(gè)所述壓力測(cè)點(diǎn)接口，每根所述巖心管的管壁上包裹有所述恒溫套； 注入系統(tǒng)，包括并聯(lián)設(shè)置的地層水注入單元、原油注入單元、高壓氣體注入單元，以及連接于地層水注入單元、原油注入單元、高壓氣體注入單元外側(cè)的驅(qū)動(dòng)單元，所述地層水注入單元和所述原油注入單元分別通過(guò)輸液管 路與所述模型本體的進(jìn)口端相連接，所述高壓氣體注入單元通過(guò)輸氣管路與所述模型本體的出口端相連接； 產(chǎn)出控制系統(tǒng)，與所述模型本體的出口端相連接，通過(guò)所述產(chǎn)出控制系統(tǒng)控制模型本體的油氣混合物的產(chǎn)出量，并計(jì)量產(chǎn)出的油氣混合物中的氣體流量及產(chǎn)油量； 數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)采集單元與所述模型本體相接，通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集單元采集所述模型本體內(nèi)的壓力、溫度及吞吐氣體流量數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，通過(guò)所述數(shù)據(jù)處理單元實(shí)時(shí)監(jiān)視和處理數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求I所述的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述地層水注入單元包括地層水活塞容器和設(shè)置在所述地層水活塞容器兩側(cè)的第一控制閥組；所述原油注入單元包括原油活塞容器和設(shè)置在所述原油活塞容器兩側(cè)的第二控制閥組；所述高壓氣體注入單元包括注入氣活塞容器和設(shè)置在所述注入氣活塞容器兩側(cè)的第三控制閥組；所述驅(qū)動(dòng)單元包括計(jì)量泵和真空泵，所述計(jì)量泵通過(guò)所述第一控制閥組、第二控制閥組、第三控制閥組分別與所述地層水活塞容器、原油活塞容器、注入氣活塞容器相連接；所述真空泵設(shè)置在所述模型本體的進(jìn)口端一側(cè)的所述輸液管路上。
3.如權(quán)利要求I所述的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，產(chǎn)出控制系統(tǒng)包括背壓控制單元和油氣分離單元，所述背壓控制單元由柱塞泵、活塞容器、回壓閥通過(guò)管路依次串接而成，所述回壓閥的輸入端經(jīng)由回壓閥控制閥門與所述模型本體的出口端相連接，所述柱塞泵與所述數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線相連接；所述油氣分離單元由分離器和氣體流量計(jì)串接而成，所述分離器通過(guò)管路與所述回壓閥的輸出端相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述分離器為具有液體測(cè)量裝置的分離器。
5.如權(quán)利要求I所述的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集單元包括設(shè)置在各個(gè)所述壓力測(cè)點(diǎn)接口處的多個(gè)壓力傳感器、設(shè)置在所述恒溫套內(nèi)的溫度傳感器和設(shè)置在所述輸氣管路上的氣體質(zhì)量流量計(jì)；所述壓力傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)采集板與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，所述溫度傳感器通過(guò)溫度顯示與控制模塊與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，所述氣體質(zhì)量流量計(jì)通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，所述氣體質(zhì)量流量計(jì)經(jīng)由閥門與所述模型本體的出口端相連接。
6.如權(quán)利要求I所述的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模型本體的長(zhǎng)度為I. 5m,所述模型本體由內(nèi)徑分別為2. 54cm、9cm、16cm、9cm、2. 54cm的五根等長(zhǎng)的巖心管通過(guò)密封法蘭依次串接而成。
7.如權(quán)利要求6所述的稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，在每根所述巖心管 上沿軸向等間距的設(shè)有15個(gè)所述壓力測(cè)點(diǎn)接口和壓力傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種稠油油藏注氣吞吐采油物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括注入系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、產(chǎn)出控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，注入系統(tǒng)連接于模型系統(tǒng)，以向模型系統(tǒng)內(nèi)注入地層水、原油和吞吐氣體；模型系統(tǒng)的出口端連接產(chǎn)出控制系統(tǒng)，產(chǎn)出控制系統(tǒng)用于控制模型系統(tǒng)的油氣混合物的產(chǎn)出量，并計(jì)量產(chǎn)出的油氣混合物中的氣體流量及產(chǎn)油量；模型系統(tǒng)還與數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)相連接，數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)用于采集所述模型本體內(nèi)的壓力、溫度及吞吐氣體流量數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)監(jiān)視和處理數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型能夠較為真實(shí)地在室內(nèi)模擬向地層注氣、燜井、回采過(guò)程，并能夠監(jiān)測(cè)在模擬注氣和回采過(guò)程中從注氣井井底到地層遠(yuǎn)端不同位置的壓力及壓力梯度分布規(guī)律。
文檔編號(hào)E21B49/00GK202788823SQ20122035913
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者梁金中, 馬德勝, 關(guān)文龍, 王紅莊, 蔣有偉, 李秀巒, 王伯軍, 李松林, 韓靜 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司