專利名稱：模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的實驗裝置及其專用模型系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的實驗裝置及其專用模型系統(tǒng)，屬于油氣田開發(fā)領(lǐng)域的室內(nèi)物理模擬實驗裝置。
背景技術(shù)：
原油粘度高成為制約稠油油田開發(fā)的主要影響因素，采用常規(guī)的技術(shù)難以經(jīng)濟有效地開發(fā)稠油油田，但是稠油的粘度對溫度非常敏感，隨著溫度的上升粘度急劇下降，因此熱采開發(fā)成為目前稠油開采的主要方式。由于蒸汽注入量和蒸汽的攜熱能力有限，導(dǎo)致油藏的加熱半徑有限，國內(nèi)外理論和礦場試驗研究都表明，蒸汽加上氣體混注入地層是改善稠油油藏注蒸汽開采效果的有效方法。結(jié)合實際油藏條件，進行氣體輔助蒸汽熱力采油室內(nèi)物理模擬，研究注氣壓力、注氣量、氣體組成、蒸汽干度和溫度等相關(guān)參數(shù)對開發(fā)效果的影響，為該技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用提供理論支持。目前在該方面的室內(nèi)實驗主要是利用高溫高壓PVT物性分析儀對氣體在稠油中的溶解能力及不同氣體對稠油物性的影響進行測定。驅(qū)替實驗應(yīng)用的也主要是一維填砂管實驗，一維填砂管實驗僅能模擬線性驅(qū)替實驗，與現(xiàn)場的氣體輔助蒸汽吞吐及后續(xù)轉(zhuǎn)驅(qū)實際開發(fā)狀況差別較大，實驗結(jié)果借鑒意義不大。因此，需要研制出一種能在實驗室內(nèi)進行氣體輔助蒸汽熱力采油模擬的實驗裝置，用于研究在不同儲層物性參數(shù)、流體性質(zhì)、注入?yún)?shù)、井型及井距等條件下的氣體輔助蒸汽熱力采油開發(fā)情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的實驗裝置及其專用模型系統(tǒng)，本發(fā)明提供的實驗裝置既可以模擬氣體輔助蒸汽驅(qū)熱采開發(fā)方式，也可以模擬氣體輔助蒸汽吞吐熱采開發(fā)方式，可以用于氣體輔助蒸汽熱采的提高采收率機理研究，可以進行溫度、注入速度、注氣量、氣體組成等注入?yún)?shù)及儲層流體物性參數(shù)對油井產(chǎn)油量、產(chǎn)液量、采收率和油汽比等開發(fā)指標的影響研究，還可以為熱采的井型和井距優(yōu)化提供指導(dǎo)。由于本發(fā)明在所述模型系統(tǒng)上還設(shè)計了一個井模型接口，因此本實驗裝置還可以對蒸汽輔助重力泄油的熱采開發(fā)方式進行物理模擬。另外，本發(fā)明可以模擬不同儲層厚度條件下的熱采開發(fā)。本發(fā)明所提供的一種模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的模型系統(tǒng)，包括一筒體，所述筒體的兩端開口分別與上蓋和活塞密封配合；所述活塞通過活塞固定壓帽固定于所述筒體上；所述上蓋上至少I個流體進出口，所述流體進出口延伸至所述筒體的腔體且與一井模型連接口相連接，所述井模型連接口用于連接井模型；所述筒體上設(shè)有至少一個數(shù)據(jù)采集接口，所述數(shù)據(jù)采集接口延伸至所述筒體的腔體；所述活塞固定壓帽上設(shè)有液體入口，所述液體入口延伸至所述活塞與所述活塞固定壓帽之間的腔體。上述的模型系統(tǒng)，所述筒體可為圓柱筒體。上述的模型系統(tǒng)，所述筒體可由保溫層和套設(shè)于所述保溫層之外的金屬層組成，以減少實驗過程中的熱損失。上述的模型系統(tǒng)，所述活塞和所述上蓋均通過O型圈與所述筒體密封配合，可防止流體或氣體溢出至所述筒體外。上述的模型系統(tǒng)，所述上蓋與所述筒體可通過螺母相連接。上述的模型系統(tǒng)，所述活塞上設(shè)有至少I個流體出口。上述的模型系統(tǒng)，所述上蓋上設(shè)有若干個所述流體進出口，以利用所述模型系統(tǒng)進行不同類型的模擬實驗；所述流體進出口呈周向均勻布置。本發(fā)明還進一步提供了一種模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的實驗裝置，所述實驗裝置包括水容器、蒸汽發(fā)生器、電加熱器、上述的模型系統(tǒng)、液體流量計、氣體流量計、中間容器1、中間容器II和液體容器；所述水容器的出口通過泵與所述蒸汽發(fā)生器的入口相連通；所述蒸汽發(fā)生器的出口與所述模型系統(tǒng)的流體進出口相連通，且所述模型系統(tǒng)為豎直放置，所述蒸汽發(fā)生器與所述模型系統(tǒng)之間設(shè)有壓力表IV ；所述高壓氣瓶I和所述高壓氣瓶II均通過所述泵與所述中間容器I相連通，所述中間容器I的出口與所述電加熱器的入口相連通；所述電加熱器的出口與所述模型系統(tǒng)的流體進出口相連通，且所述壓力表IV設(shè)于所述電加熱器的出口處；所述模型系統(tǒng)的流體進出口還依次與壓力表V1、冷凝器和氣液分離器相連通，所述氣液分離器的氣相出口與所述氣體流量計相連通，所述氣液分離器的液相出口依次與所述液體流量計和收集器皿相連通；所述液體入口依次與壓力表V、所述中間容器I1、增壓泵和所述液體容器相連通；所述數(shù)據(jù)采集接口與數(shù)據(jù)采集器相連接，所述數(shù)據(jù)采集器包括溫度傳感器、壓力傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置。上述的實驗裝置，所述泵具體可為驅(qū)替泵；所述中間容器I和所述中間容器II均可為圓柱形，可用于提供穩(wěn)定的一定流體，使得測試過程中保證穩(wěn)定的流體進入所述模型系統(tǒng)，為模型系統(tǒng)提供一定的軸向壓力。上述的實驗裝置，所述蒸汽發(fā)生器與所述泵之間設(shè)有壓力表I ;所述中間容器I與所述泵之間分別設(shè)有壓力表II和壓力表ΠΙ，所述壓力表1、壓力表II和壓力表m均用于監(jiān)測所述泵的壓力。本發(fā)明提供的模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的模型系統(tǒng)的形筒體可以充滿模擬儲層砂；模擬井通過連接口放置在箱體中；增壓泵將液體容器中的液體注入模型系統(tǒng)，壓實填砂模型；驅(qū)替泵將高壓氣瓶內(nèi)的氣體注入中間容器按一定比例混合后進入電加熱器加熱到一定溫度后與蒸汽發(fā)生器出來的一定溫度和干度下的水蒸汽一起注入到模型系統(tǒng)的注入井模型中，打開模型系統(tǒng)的生產(chǎn)井模型出口；實驗裝置測試模型系統(tǒng)內(nèi)不同位置的壓力和溫度，流出氣液混合物經(jīng)氣液分離器后分別計量流出油井的流體流量和氣體流量，通過計算得到注入速度、注氣量、注入壓力、氣體組成等注入?yún)?shù)與流體流量的關(guān)系曲線；本發(fā)明的實驗裝置能對氣體改善蒸汽吞吐及蒸汽驅(qū)的增產(chǎn)機理和效果進行精確的實驗研究，實驗結(jié)果更真實可信，對稠油油藏進行氣體輔助蒸汽熱采開發(fā)具有重要指導(dǎo)意義。


圖1為本發(fā)明的模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的模型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的模型系統(tǒng)的俯視圖。圖3為本發(fā)明的模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標記如下:1水容器、2驅(qū)替泵1、3截止閥、4壓力表1、5蒸汽發(fā)生器、6高壓氣瓶1、7高壓氣瓶11、8驅(qū)替泵11、9驅(qū)替泵m、10壓力表11、11壓力表111、12中間容器
1、13電加熱器、14壓力表IV、15模型系統(tǒng)、16液體容器、17增壓泵、18中間容器I1、19壓力表V、20數(shù)據(jù)采集器、21冷凝器、22壓力表V1、23氣液分離器、24液體流量計、25收集器皿、26氣體流量計、27井模型連接口、28上蓋、29流體進出口、30螺母、31圓柱筒體、32數(shù)據(jù)采集接口、33活塞固定壓帽、34流體出口、35活塞、36保溫套、37液體入口、380型圈。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明并局限于以下實施例。如圖1和圖2所示，本發(fā)明所提供的一種模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的模型系統(tǒng)包括一個圓柱筒體31，該圓柱筒體31為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為保溫套36，以減少實驗過程中的熱損失。該圓柱筒體31的兩端開口分別與上蓋28和活塞35密封配合，且均通過O型圈38密封配合；上蓋28通過螺母30與圓柱筒體31進行固定連接，活塞35通過活塞固定壓帽33與圓柱筒體31進行固定連接。在上蓋28上設(shè)有17個流體進出口 29，且這些流體進出口 29在上蓋29呈等間距的同心圓排列，如圖2所示。流體進出口 29延伸至圓柱筒體31的腔體且與一井模型連接口 27相連接，該井模型連接口 27用于連接井模型；圓柱筒體31上設(shè)有多個數(shù)據(jù)采集接口 32，數(shù)據(jù)采集接口 32延伸至圓柱筒體31的腔體內(nèi)。在活塞固定壓帽33上設(shè)有液體入口 37，該液體入口 37延伸至活塞35與活塞固定壓帽33之間的腔體。在活塞35上設(shè)有I個流體出口。如圖3所示，本發(fā)明所提供的一種模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的實驗裝置包括水容器1、蒸汽發(fā)生器5、電加熱器13、上述的模型系統(tǒng)15、液體流量計24、氣體流量計26、圓柱形的中間容器I 12、圓柱形的中間容器II 18和液體容器16 ;水容器12依次與驅(qū)替泵1、截止閥3、壓力表I 4和蒸汽發(fā)生器5相連接，蒸汽發(fā)生器5的出口依次與截止閥3、壓力表IV 14、截止閥3和模型系統(tǒng)15的流體進出口 29相連通，且模型系統(tǒng)15為豎直放置。高壓氣瓶I 6依次與驅(qū)替泵II 8、截止閥3、壓力表II 10和中間容器I 12相連接，高壓氣瓶II 7依次與驅(qū)替泵ΠΙ9、截止閥3、壓力表ΠΙ11和中間容器I 12相連接，該中間容器I 12的出口依次與截止閥3、電加熱器13、截止閥3、壓力表IV 14、截止閥3和模型系統(tǒng)15的流體進出口 29相連通。該模型系統(tǒng)15的流體進出口 29還依次與截止閥3、壓力表VI 22、冷凝器21和氣液分離器23相連通，該氣液分離器23的氣相出口與氣體流量計26相連通，其液相出口依次與液體流量計24和收集器皿25相連通。模型系統(tǒng)15上的液體入口 37依次與截止閥3、壓力表V 19、中間容器II 18、截止閥3、增壓泵17和液體容器16相連通。模型系統(tǒng)15上的數(shù)據(jù)采集接口 32與數(shù)據(jù)采集器20相連接，該數(shù)據(jù)采集器20包括溫度傳感器、壓力傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置，用于監(jiān)測模型系統(tǒng)內(nèi)的溫度和壓力。上述的模型系統(tǒng)中，所設(shè)置的數(shù)據(jù)采集接口和所述流體進出口的個數(shù)可根據(jù)實際需要進行調(diào)控。實驗進行時，驅(qū)替泵將高壓氣瓶內(nèi)的氣體注入中間容器按一定比例混合后進入電加熱器加熱到一定溫度后與蒸汽發(fā)生器出來的一定溫度和干度下的水蒸汽一起注入到模型系統(tǒng)的注入井模型中，流體從生產(chǎn)井模型出口端流出，流出物質(zhì)經(jīng)過冷凝器和氣液分離器后通過計量系統(tǒng)分別對產(chǎn)出的液體和氣體進行精確計量。實驗過程中，在模型系統(tǒng)中填完儲層砂以后，增壓泵將液體容器中的液體注入模型系統(tǒng)，通過活塞來壓實填砂模型。實驗過程中，壓力表1、壓力表II和壓力表m分別監(jiān)測驅(qū)替泵的壓力，壓力表IV測試模型注入端壓力，壓力表V測試填砂模型的軸向壓力，壓力表VI測試出口端的壓力，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄填砂模型中不同位置的壓力和溫度。通過控制不同氣體注入量、注入端壓力、蒸汽注入量、注入溫度等相關(guān)注入?yún)?shù)，就可模擬出不同注入?yún)?shù)下的油井產(chǎn)量變化規(guī)律，并計算出溫度、壓力在填砂模型中的分布規(guī)律。利用本發(fā)明裝置可以對氣體輔助蒸汽熱力采油的油藏適應(yīng)性進行研究，可以模擬排狀井網(wǎng)、反五點井網(wǎng)、正五點井網(wǎng)等多種井網(wǎng)模式下的驅(qū)替開發(fā)，研究不同注入?yún)?shù)、不同儲層物性、不同井距條件下油井的生產(chǎn)動態(tài)規(guī)律，為稠油油藏氣體輔助蒸汽熱采開發(fā)的現(xiàn)場應(yīng)用奠定堅實的理論基礎(chǔ)。
權(quán)利要求
1.一種模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的模型系統(tǒng)，其特征在于: 所述模型系統(tǒng)包括一筒體，所述筒體的兩端開口分別與上蓋和活塞密封配合；所述活塞通過活塞固定壓帽固定于所述筒體上； 所述上蓋上至少1個流體進出口，所述流體進出口延伸至所述筒體的腔體且與一井模型連接口相連接，所述井模型連接口用于連接井模型； 所述筒體上設(shè)有至少一個數(shù)據(jù)采集接口，所述數(shù)據(jù)采集接口延伸至所述筒體的腔體；所述活塞固定壓帽上設(shè)有液體入口，所述液體入口延伸至所述活塞與所述活塞固定壓帽之間的腔體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模型系統(tǒng)，其特征在于:所述筒體為圓柱筒體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模型系統(tǒng)，其特征在于:所述筒體由保溫層和套設(shè)于所述保溫層之外的金屬層組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的模型系統(tǒng)，其特征在于:所述活塞和所述上蓋均通過O型圈與所述筒體密封配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的模型系統(tǒng)，其特征在于:所述上蓋與所述筒體通過螺母相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的模型系統(tǒng)，其特征在于:所述活塞上設(shè)有至少I個流體出口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的模型系統(tǒng)，其特征在于:所述上蓋上設(shè)有若干個所述流體進出口 ； 所述流體進出口呈周向均勻布置。
8.一種模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的實驗裝置，其特征在于:所述實驗裝置包括水容器、蒸汽發(fā)生器、電加熱器、權(quán)利要求1-7中任一項所述的模型系統(tǒng)、液體流量計、氣體流量計、中間容器1、中間容器II和液體容器； 所述水容器的出口通過泵與所述蒸汽發(fā)生器的入口相連通；所述蒸汽發(fā)生器的出口與所述模型系統(tǒng)的流體進出口相連通，且所述模型系統(tǒng)為豎直放置，所述蒸汽發(fā)生器與所述模型系統(tǒng)之間設(shè)有壓力表IV ； 所述高壓氣瓶I和所述高壓氣瓶II均通過所述泵與所述中間容器I相連通，所述中間容器I的出口與所述電加熱器的入口相連通；所述電加熱器的出口與所述模型系統(tǒng)的流體進出口相連通，且所述壓力表IV設(shè)于所述電加熱器的出口處； 所述模型系統(tǒng)的流體進出口還依次與壓 力表V1、冷凝器和氣液分離器相連通，所述氣液分離器的氣相出口與所述氣體流量計相連通，所述氣液分離器的液相出口依次與所述液體流量計和收集器皿相連通； 所述液體入口依次與壓力表V、所述中間容器I1、增壓泵和所述液體容器相連通； 所述數(shù)據(jù)采集接口與數(shù)據(jù)采集器相連接，所述數(shù)據(jù)采集器包括溫度傳感器、壓力傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的實驗裝置，其特征在于:所述泵為驅(qū)替泵； 所述中間容器I和所述中間容器II均為圓柱形。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的實驗裝置，其特征在于:所述蒸汽發(fā)生器與所述泵之間設(shè)有壓力表I;所述中間容器I與所述泵之間分別 設(shè)有壓力表II和壓力表III。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模擬稠油油藏氣體輔助蒸汽熱力采油的實驗裝置及其模型系統(tǒng)。所述模型系統(tǒng)包括一筒體，所述筒體的兩端開口分別與上蓋和活塞密封配合；所述活塞通過活塞固定壓帽固定于所述筒體上；所述上蓋上至少1個流體進出口，所述流體進出口延伸至所述筒體的腔體且與一井模型連接口相連接，所述井模型連接口用于連接井模型；所述筒體上設(shè)有至少一個數(shù)據(jù)采集接口，所述數(shù)據(jù)采集接口延伸至所述筒體的腔體；所述活塞固定壓帽上設(shè)有液體入口，所述液體入口延伸至所述活塞與所述活塞固定壓帽之間的腔體。本發(fā)明的實驗裝置能對氣體改善蒸汽吞吐及蒸汽驅(qū)的增產(chǎn)機理和效果進行精確的實驗研究，實驗結(jié)果更真實可信，對稠油油藏進行氣體輔助蒸汽熱采開發(fā)具有重要指導(dǎo)意義。
文檔編號E21B49/00GK103161458SQ201310064548
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者梁丹, 馮國智, 曾祥林, 房茂軍, 楊俊茹, 蔣珊珊 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院