，能為室內(nèi)底水油藏彈性水壓驅(qū)動(dòng)過(guò)程中水體 能量物理模擬的實(shí)現(xiàn)提供計(jì)算方法。
[0196] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例LD5-2N區(qū)塊底水油藏三維模型尺寸示意圖。在本實(shí)施例中， 依據(jù)《氣瓶水壓試驗(yàn)方法（GB/T 9251-2011)》測(cè)定地層水在原始地層壓力（即模擬地層壓 力P)下的壓縮系數(shù)為4. 5 X 10 4MPa \已知LD5-2N區(qū)塊的水體倍數(shù)為50,原始地層壓力為 lOMPa。根據(jù)底水油藏三維物理模擬設(shè)計(jì)，該物理模型的橫截面為正方形，邊長(zhǎng)為41cm，內(nèi)部 深度為30cm，油層厚度為16cm，模型本體底水層厚度為10cm，模型孔隙度為0. 35,可以得到 實(shí)際操作的水體倍數(shù)為〇. 625,模型本體中飽和原油體積為9. 41 X 10 3m3,如圖8所示。以 該三維物理模型為基礎(chǔ)，開(kāi)展高壓條件下的蒸汽吞吐三維物理模擬試驗(yàn)，其中蒸汽溫度為 350°C，油藏初始溫度為50°C，50°C下原油粘度為50678mPa · s，原始油藏壓力為IOMPa ;油 層中部深度處距離模型內(nèi)腔壁面2cm處各布置一口水平井，用于模擬蒸汽吞吐。
[0197] 在滿足外部水體體積和氣體體積之和等于已有的容器總尺寸條件下，依據(jù)式（27) 計(jì)算外部水體體積Vw2和外部氣體體積Vg，即求取以下方程組（29)的解。
[0198]
(29)
[0199] 選取不同的容器總?cè)莘eConst，經(jīng)計(jì)算獲得不同的外部水體體積和外部氣體體積， 目前常用的中間容器體積有1L、2L和5L，從而可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)施方案，外部水體體積和 外部氣體體積計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。
[0200] 表1外部水體體積和外部氣體體積計(jì)算結(jié)果
[0201]
[0202] 由表1所示計(jì)算結(jié)果可知，若水體中間容器62和氣體中間容器63的總?cè)莘e過(guò)小， 即使整個(gè)上述兩個(gè)中間容器在模擬地層壓力P下充滿壓縮性氣體，也無(wú)法真實(shí)的模擬底水 的水體能量，因此保證中間容器總?cè)莘e足夠大是成功實(shí)現(xiàn)底水油藏水體能量三維物理模擬 的前提，同時(shí)隨著中間容器總?cè)莘eConst值的增加，所需外部水體體積較大幅度增加，但所 需外部氣體的體積基本不變，外部氣體體積對(duì)中間容器總尺寸的增加不敏感，因此室內(nèi)底 水油藏水體能量物理模擬主要靠注入氣體彈性能量來(lái)實(shí)現(xiàn)。在底水油藏三維物理模擬過(guò)程 中，為防止氣體進(jìn)入模型本體，保證外部水體提供足夠的水侵量，同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室器材狀況 采用方案3,即水體中間容器62選用規(guī)格為2L的容器，氣體中間容器63也選用規(guī)格為2L 的容器，LD5-2N區(qū)塊底水油藏水體能量三維物理模擬參數(shù)選擇方案3的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。
[0203] 表2 LD5-2N區(qū)塊底水油藏水體能量三維物理模擬參數(shù)
[0204]
[0205] 利用該三維物理模擬模型進(jìn)行了 3個(gè)輪次的蒸汽吞吐開(kāi)發(fā)，每個(gè)輪次兩口水平井 同時(shí)注汽同時(shí)生產(chǎn)。其中，第1輪次注汽150mL，燜井2min，生產(chǎn)時(shí)控制井底流壓為9. OMPa 生產(chǎn)至不產(chǎn)油為止；第2輪次注汽165mL，燜井2min，生產(chǎn)時(shí)控制井底流壓為8. 5MPa生產(chǎn)至 不產(chǎn)油為止；第3輪次注汽180mL，燜井2min，生產(chǎn)時(shí)控制井底流壓為8. OMPa生產(chǎn)至不產(chǎn)油 為止。圖9展示了在該試驗(yàn)過(guò)程中物理模擬實(shí)測(cè)壓力與數(shù)值模擬計(jì)算壓力隨時(shí)間變化的曲 線。由圖9可知，數(shù)值模擬計(jì)算的壓力與物理模擬實(shí)測(cè)壓力的變化趨勢(shì)完全一致，最大誤差 僅為〇. 09%。
[0206] 本發(fā)明采用水體倍數(shù)體現(xiàn)水體能量大小，利用壓縮性強(qiáng)的氣體來(lái)代替水體能量， 考慮彈性底水驅(qū)動(dòng)過(guò)程中底水的彈性膨脹、原油的彈性膨脹、油藏的彈性膨脹，以及室內(nèi)物 理模擬過(guò)程中氣體的彈性膨脹，依據(jù)物質(zhì)平衡方法和氣體狀態(tài)方程，推導(dǎo)了底水油藏任意 水體能量三維物理模擬實(shí)現(xiàn)中的氣體用量公式，可以用于指導(dǎo)室內(nèi)科研人員進(jìn)行底水油藏 任意水體能量三維物理模擬的實(shí)現(xiàn)。
[0207] 本發(fā)明中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例 的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員， 依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi) 容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種底水油藏水體能量三維物理模擬裝置，其特征在于，所述底水油藏水體能量三 維物理模擬裝置包括：模型本體、水體中間容器、氣體中間容器、驅(qū)替栗、高壓氣瓶、第一六 通閥及第二六通閥；其中， 所述驅(qū)替栗、高壓氣瓶、水體中間容器的頂端、氣體中間容器的頂端和底端分別與所述 第一六通閥的其中一個(gè)閥門(mén)連接；所述水體中間容器的底端通過(guò)所述第二六通閥連接至所 述模型本體的底部； 所述驅(qū)替栗用于將外部水體通過(guò)所述第一六通閥栗入所述水體中間容器，或者栗入所 述水體中間容器及氣體中間容器； 所述高壓氣瓶用于將外部氣體通過(guò)所述第一六通閥注入所述氣體中間容器，或者注入 所述氣體中間容器及水體中間容器；所述模型本體，用于容置底水油層，以模擬底水油藏。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的底水油藏水體能量三維物理模擬裝置，其特征在于，所述水 體中間容器與所述氣體中間容器的總?cè)莘e等于所述外部水體的體積與所述外部氣體的體 積之和。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的底水油藏水體能量三維物理模擬裝置，其特征在于，所述底 水油藏水體能量三維物理模擬裝置還包括：壓力表，連接至所述第一六通閥的閥門(mén)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的底水油藏水體能量三維物理模擬裝置，其特征在于，所述水 體中間容器為無(wú)活塞容器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的底水油藏水體能量三維物理模擬裝置，其特征在于，所述氣 體中間容器為無(wú)活塞容器。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的底水油藏水體能量三維物理模擬裝置，其特征在 于，所述外部氣體為氮?dú)狻?. -種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的底水油藏水體能量三維物理模擬裝置進(jìn)行底水油藏 水體能量三維物理模擬的方法，其特征在于，所述底水油藏水體能量三維物理模擬方法包 括： 根據(jù)氣瓶水壓試驗(yàn)方法，測(cè)定所述外部水體在模擬地層壓力P下的壓縮系數(shù)Cw; 計(jì)算所述底水油藏的水體倍數(shù)η ; 根據(jù)底水油藏三維物理模擬的預(yù)設(shè)試驗(yàn)條件，確定所述模型本體所需的模擬原油體積 V。以及預(yù)設(shè)水體倍數(shù)η。； 根據(jù)所述模擬地層壓力Ρ、壓縮系數(shù)Cw、水體倍數(shù)η、模擬原油體積Vci及預(yù)設(shè)水體倍數(shù) η。，計(jì)算外部氣體的體積Vg與所述模擬原油體積V。的比值：在所述水體中間容器與所述氣體中間容器的總?cè)莘e等于所述外部水體的體積與所述 外部氣體的體積之和的條件下，計(jì)算所述外部氣體的體積Vg&所述外部水體的體積V w2，并 確定組成所述底水油藏水體能量三維物理模擬裝置的所述水體中間容器及氣體中間容器 各自的容量； 采用先栗入所述外部水體，后注入所述外部氣體的順序，將所述外部水體及外部氣體 注入所述水體中間容器及所述氣體中間容器，直至所述第一六通閥中的壓力值達(dá)到所述模 擬地層壓力P，開(kāi)始驅(qū)替試驗(yàn)，進(jìn)行底水油藏水體能量三維物理模擬。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的底水油藏水體能量三維物理模擬方法，其特征在于，采用先 栗入所述外部水體，后注入所述外部氣體的順序，將所述外部水體及外部氣體注入所述水 體中間容器及所述氣體中間容器，包括： 當(dāng)所述水體中間容器的體積大于所述外部水體的體積時(shí)，先將所述外部水體栗入所述 水體中間容器中，再向所述水體中間容器中注入所述外部氣體，直至所述第一六通閥中的 壓力值達(dá)到所述模擬地層壓力P ;然后向所述氣體中間容器中注入所述外部氣體，直至所 述第一六通閥中的壓力值再次達(dá)到所述模擬地層壓力P。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的底水油藏水體能量三維物理模擬方法，其特征在于，采用先 栗入所述外部水體，后注入所述外部氣體的順序，將所述外部水體及外部氣體注入所述水 體中間容器及所述氣體中間容器，包括： 當(dāng)所述水體中間容器的體積等于所述外部水體的體積時(shí)，先將所述外部水體栗入所述 水體中間容器中，然后將所述外部氣體注入所述氣體中間容器中。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的底水油藏水體能量三維物理模擬方法，其特征在于，采用先 栗入所述外部水體，后注入所述外部氣體的順序，將所述外部水體及外部氣體注入所述水 體中間容器及所述氣體中間容器，包括： 當(dāng)所述水體中間容器的體積小于所述外部水體的體積時(shí)，先向所述水體中間容器中栗 入所述外部水體；再向所述氣體中間容器中注入剩余的所述外部水體，然后向所述氣體中 間容器中注入所述外部氣體，直至所述第一六通閥中的壓力值再次達(dá)到所述模擬地層壓力 p〇11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的底水油藏水體能量三維物理模擬方法，其特征在于，計(jì)算所 述底水油藏的水體倍數(shù)n，包括： 根據(jù)容積法、或者物質(zhì)平衡法、或者非穩(wěn)態(tài)水侵法、或者數(shù)值模擬法，確定所述底水油 藏的水體倍數(shù)η。12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的底水油藏水體能量三維物理模擬方法，其特征在于，根據(jù)所 述模擬地層壓力Ρ、壓縮系數(shù)Cw、水體倍數(shù)η、模擬原油體積Vci及預(yù)設(shè)水體倍數(shù)η。，計(jì)算外部 氣體的體積Vg與所述模擬原油體積V ^的比值，包括： 僅采用模型本體底部水體進(jìn)行三維物理模擬時(shí)，依據(jù)彈性水壓驅(qū)動(dòng)理論計(jì)算第一彈性 產(chǎn)液量Vu:采用外部水體及外部氣體進(jìn)行三維物理模擬時(shí)，根據(jù)孔隙體積縮小量、原油體積膨脹 量、模型本體底水層體積膨脹量、外部水體體積膨脹量與外部氣體體積膨脹量計(jì)算第二彈 性產(chǎn)液量\2:采用相同的彈性產(chǎn)液量模擬水體能量的方式，計(jì)算外部氣體的體積\與所述模擬原油 體積V。的比值：其中，Vci為模擬原油的體積，m3; Δρ為地層壓力降，MPa ;Cf為巖石的壓縮系數(shù)，MPa S Φ為天然水域的有效孔隙度，小數(shù)；C。為油的壓縮系數(shù)，MPa ^Cw為水的壓縮系數(shù)，MPa Scg為氣體的壓縮系數(shù)，MPa、
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種底水油藏水體能量三維物理模擬裝置及方法，該底水油藏水體能量三維物理模擬裝置包括模型本體、水體中間容器、氣體中間容器、驅(qū)替泵、高壓氣瓶、第一六通閥及第二六通閥；驅(qū)替泵、高壓氣瓶、水體中間容器的頂端、氣體中間容器的頂端和底端分別與第一六通閥的其中一個(gè)閥門(mén)連接；水體中間容器的底端通過(guò)第二六通閥連接至模型本體的底部；驅(qū)替泵用于將外部水體通過(guò)第一六通閥泵入水體中間容器；高壓氣瓶用于將外部氣體通過(guò)第一六通閥注入氣體中間容器；模型本體，用于容置底水油層，以模擬底水油藏。本發(fā)明大大減小了三維物理模擬設(shè)備的體積，并且所用設(shè)備簡(jiǎn)單、易于操作，使底水油藏水體能量的三維物理模擬可在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
【IPC分類】E21B49/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105156102
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510628714
【發(fā)明人】龐占喜, 吳亞龍, 劉慧卿, 田杰, 張兆祥
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年9月28日