一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置及應(yīng)用
【專(zhuān)利摘要】一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，該裝置可以模擬油藏中高溫、高壓、高礦化度等苛刻條件下的泡沫壓錐堵水行為，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了流體在多孔介質(zhì)中動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的可視化評(píng)價(jià)，并可以模擬地層中的各類(lèi)壓力波動(dòng)的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了直井井網(wǎng)及水平井井網(wǎng)的快速配置，進(jìn)而達(dá)到了準(zhǔn)確、高效評(píng)定各類(lèi)油藏條件下泡沫壓錐堵水性能的目的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種模擬油藏條件下泡沬壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置及應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置及應(yīng)用，屬于利用 泡沫流體提高石油、天然氣采收率的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 底水油藏在我油氣資源儲(chǔ)量中占有較高比例，底水錐進(jìn)是底水油藏開(kāi)發(fā)面臨的嚴(yán) 峻問(wèn)題，生產(chǎn)井一旦被底水突破，產(chǎn)水比例將大幅度升高，同時(shí)產(chǎn)油量則大幅度降低，嚴(yán)重 影響生產(chǎn)作業(yè)效率。
[0003] 泡沫作為一種智能流體已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外油氣田開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中，涵蓋了鉆完井、 壓裂酸化、提高采收率、油氣井作業(yè)等一系列生產(chǎn)工藝。大量油氣田開(kāi)發(fā)實(shí)踐表明，運(yùn)用泡 沫流體是保護(hù)油氣層、提高油氣產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本的有效手段。近年來(lái)，泡沫壓錐堵水工 藝在我國(guó)底水油藏提高采收率作業(yè)中不斷推廣。化工進(jìn)展2014年第33卷中，記載了石海磊 等人發(fā)表的《海上油田氮?dú)馀菽瓑哄F堵水技術(shù)應(yīng)用》一文，文章中采用BHT泡沫體系對(duì)油井 進(jìn)行改造?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)向海上油田的高含水井注入氮?dú)馀菽?，可以有效起到?水增油目的，改善油井生產(chǎn)效果。中國(guó)海上油氣2012年第24卷中，記載了馬躍等人發(fā)表的 《海上底水稠油油藏氮?dú)馀菽瓑哄F技術(shù)研究與應(yīng)用》一文，文章中采用氮?dú)馀菽瓕?duì)QHD32-6 油田西區(qū)底水稠油油藏進(jìn)行改造，氮?dú)馀菽瓑哄F液能有效地抑制底水沿高滲透部位的錐 進(jìn)，試驗(yàn)井含水率由92.8%下降到62.5%，日產(chǎn)液量降低60m 3，日產(chǎn)油量增加22m3，累積增油 3500m3，綜合效益顯著。中外能源2015年第20卷中，記載了趙普春等人發(fā)表的《氮?dú)馀菽?塔河強(qiáng)底水砂巖油藏的應(yīng)用》一文，其針對(duì)塔河油田砂巖油藏具有強(qiáng)底水、埋藏深、溫度高、 礦化度高等特點(diǎn)，通過(guò)注入氮?dú)馀菽M(jìn)行改造，試驗(yàn)結(jié)果表明：TK907H井組驅(qū)替效果優(yōu)于單 井吞吐效果，TK923H井單井吞吐效果不明顯，這倆井組累計(jì)產(chǎn)生費(fèi)用273.5萬(wàn)元，增油 4942.7t，折算噸油成本553.3元/t，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0004] 泡沫壓錐堵水主要工藝是在底水錐進(jìn)嚴(yán)重的生產(chǎn)井中，采用地面泡沫發(fā)生工藝以 高壓注強(qiáng)化泡沫流體，造成近井地帶壓力上升，將水錐壓至合適位置，同時(shí)強(qiáng)化泡沫在井筒 周?chē)母吆畢^(qū)域內(nèi)形成一定范圍的富集帶，進(jìn)而抑制水錐并使原油富集，達(dá)到提高原油 采收率的目的。然而，強(qiáng)化泡沫的性能會(huì)受到油藏溫度、壓力、孔隙結(jié)構(gòu)、地層水礦化度、原 油性質(zhì)等地層條件以及泡沫自身性質(zhì)等多重因素的影響，這些因素的綜合作用直接影響泡 沫壓錐堵水工藝的成敗。因此，模擬油藏中復(fù)雜、苛刻的條件，評(píng)價(jià)強(qiáng)化泡沫的壓錐堵水性 能，對(duì)于工藝的選擇和優(yōu)化是十分必要的。傳統(tǒng)的壓錐堵水可視化模型設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，可實(shí) 現(xiàn)的模擬條件相對(duì)較少，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的油藏評(píng)價(jià)條件。以工程熱物理學(xué)報(bào)2012年第33卷 中王太等人發(fā)表的《縫洞型油藏溶洞內(nèi)底水錐進(jìn)現(xiàn)象的可視化研究》為例，其建立了二維底 水錐進(jìn)的可視化實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，屬于典型的壓錐堵水可視化模型。模型的實(shí)驗(yàn)段為"寬T型"結(jié) 構(gòu)，實(shí)驗(yàn)段底部是2個(gè)水路進(jìn)口，上部是2個(gè)油路進(jìn)口，實(shí)驗(yàn)裝置的其他附件可記錄溫度、流 量、壓力。實(shí)驗(yàn)分析了部分對(duì)水錐的變化形狀及流量對(duì)水錐高度與油層厚度的影響。此類(lèi)裝 置模擬地層中壓錐堵水的局限性主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
[0005] -是未考慮地層流體的動(dòng)態(tài)流動(dòng)，壓錐堵水用流體在地層多孔介質(zhì)中會(huì)發(fā)生剪切 作用，多孔介質(zhì)的孔吼結(jié)構(gòu)以及液體的流動(dòng)距離、流速等參數(shù)都會(huì)對(duì)流體性能的產(chǎn)生作用， 尤其對(duì)泡沫類(lèi)多相流體的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較強(qiáng)影響，這不僅會(huì)改變局部壓錐堵水的效果，也 會(huì)影響液體的作用范圍。
[0006] 二是未考慮壓力的波動(dòng)，由于受到施工及生產(chǎn)作業(yè)等因素影響，地層壓力是不穩(wěn) 定的，壓力的波動(dòng)會(huì)照成作業(yè)流體及地層油、氣、水間接觸形態(tài)的變化，這些局部的微觀變 化通過(guò)疊加作用會(huì)影響壓錐堵水的整體作用效果；
[0007] 三是未實(shí)現(xiàn)地層的高壓環(huán)境，可視化模型的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)無(wú)法模擬地層中高達(dá)上百倍 大氣壓的苛刻環(huán)境，而這一參數(shù)的變化對(duì)可壓縮流體，尤其是泡沫類(lèi)流體的性能影響很大。
[0008] 四是對(duì)布井方式的選擇比較簡(jiǎn)單，未考慮復(fù)雜的直井井網(wǎng)及水平井井網(wǎng)間的作 用，這些復(fù)雜井間作用無(wú)疑會(huì)影響作業(yè)流體的效果。
[0009] 因此，針對(duì)傳統(tǒng)壓錐堵水可視化模型不足，有必要研發(fā)一種新型的可以模擬油藏 條件下壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，且能實(shí)現(xiàn)泡沫這類(lèi)特殊多相流體的性能評(píng)價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià) 裝置。
[0011]本發(fā)明還提供一種上述裝置的工作方法。
[0012] 本發(fā)明概述：
[0013] -種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，該裝置可以模擬油藏中高 溫、高壓、高礦化度等苛刻條件下的泡沫壓錐堵水行為，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了流體在多孔介質(zhì)中動(dòng)態(tài) 穩(wěn)定性的可視化評(píng)價(jià)，并可以模擬地層中的各類(lèi)壓力波動(dòng)的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了直井井網(wǎng)及水平 井井網(wǎng)的快速配置，進(jìn)而達(dá)到了準(zhǔn)確、高效評(píng)定各類(lèi)油藏條件下泡沫壓錐堵水性能的目的。
[0014] 本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0015] -種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，包括泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部和 泡沫壓錐堵水監(jiān)控部；
[0016] 泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部和泡沫壓錐堵水監(jiān)控部之間通過(guò)泡沫注入管路連接；
[0017] 所述泡沫注入管路為四通管路:第一管路、第二管路、第三管路和第四管路;所述 第一管路通過(guò)第一閥門(mén)與外部泡沫發(fā)生器相連;所述第二管路通過(guò)第二閥門(mén)與所述泡沫壓 錐堵水監(jiān)控部相連;所述第三管路、第四管路與所述泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部串聯(lián)為循環(huán)回路。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部，包括高壓變體積腔、填充有模擬地 層物質(zhì)的多孔介質(zhì)模擬腔和循環(huán)管路；
[0019] 所述高壓變體積腔由上而下依次包括由柱塞部分隔的第一腔體和第二腔體，所述 第一腔體與第三高精度柱塞栗相連;所述第二腔體的上部與所述第四管路相連，所述第二 腔體的下部依次連接所述多孔介質(zhì)模擬腔、循環(huán)管路、循環(huán)栗和第三管路相連;在所述第二 腔體上設(shè)置有第一高溫高壓可視化窗;在所述多孔介質(zhì)模擬腔上設(shè)置有第二高溫高壓可視 化窗。
[0020] 所述第二腔體內(nèi)通過(guò)第四管路流入泡沫，通過(guò)第一高溫高壓可視窗實(shí)現(xiàn)泡沫結(jié)構(gòu) 的實(shí)時(shí)監(jiān)控，所述第一腔體內(nèi)充滿(mǎn)蒸餾水與第三高精度柱塞栗相連接，通過(guò)第三高精度柱 塞栗的規(guī)律性的頂替作用實(shí)現(xiàn)第一腔體內(nèi)壓力波動(dòng)的控制，再通過(guò)柱塞部對(duì)壓力的傳導(dǎo)， 實(shí)現(xiàn)第二腔體內(nèi)針對(duì)泡沫液體的壓力波動(dòng)條件的控制。
[0021] 所述多孔介質(zhì)模擬腔內(nèi)可填充各類(lèi)粒徑的石英砂或方形巖心用以模擬地層，多孔 介質(zhì)模擬腔與高壓變體積腔直接相連，并通過(guò)循環(huán)管路實(shí)現(xiàn)泡沫的流動(dòng)環(huán)路，環(huán)路內(nèi)的流 動(dòng)由循環(huán)栗提供動(dòng)力。此處設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)了泡沫在多孔介質(zhì)中動(dòng)態(tài)老化，動(dòng)態(tài)測(cè)試 環(huán)境可包含壓力波動(dòng)、循環(huán)速度、循環(huán)時(shí)間、多孔介質(zhì)類(lèi)型等條件的任意組合。使泡沫測(cè)試 的實(shí)驗(yàn)條件更加接近于真實(shí)的油藏環(huán)境，為壓錐堵水測(cè)試提供油藏條件下老化后的泡沫液 體，對(duì)于泡沫長(zhǎng)效壓錐堵水能力的評(píng)價(jià)具有重要意義。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述柱塞部包括在第一腔體內(nèi)設(shè)置的第一柱塞和在第二腔體 內(nèi)設(shè)置的第二柱塞，所述第一柱塞通過(guò)連接部與所述第二柱塞同軸設(shè)置，所述連接部的直 徑小于高壓變體積腔。此處設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，保證高壓下兩柱塞運(yùn)移的穩(wěn)定性，同時(shí)降低柱 塞與腔體內(nèi)部的磨損，延長(zhǎng)整個(gè)設(shè)備的使用壽命。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述泡沫壓錐堵水監(jiān)控部，包括由內(nèi)而外依次軸向套設(shè)的壓 錐堵水測(cè)試腔、第一可視化隔離壁、壓力平衡腔和第二可視化隔離壁，光源照射第二可視化 隔離壁后被攝像機(jī)采集影像;在所述泡沫壓錐堵水監(jiān)控部的軸向兩端設(shè)置有不銹鋼上蓋體 和不銹鋼下蓋體；
[0024] 在所述壓錐堵水測(cè)試腔內(nèi)由上而下依次設(shè)置有多排模擬直井、多個(gè)水平井插孔和 模擬底水；
[0025] 第一高精度柱塞栗與多排模擬底水孔相連；第二高精度柱塞栗與壓力平衡腔相 連;所述第二高精度柱塞栗受控于步進(jìn)電機(jī);所述模擬直井與第二管路相連。
[0026] 本發(fā)明中，不銹鋼上蓋體側(cè)開(kāi)有3排針對(duì)模擬直井的插孔，可根據(jù)測(cè)試設(shè)計(jì)要求插 入不同相對(duì)位置和數(shù)量的模擬直井;所述模擬水平井插孔可根據(jù)測(cè)試設(shè)計(jì)要求插入不同相 對(duì)位置和數(shù)量的模擬水平井。此處設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)泡沫壓錐堵水過(guò)程中，復(fù)雜的 直井井網(wǎng)及水平井井網(wǎng)間的作用關(guān)系研究，進(jìn)而使所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更適用與油氣田開(kāi)發(fā) 的現(xiàn)場(chǎng)。
[0027] 第一高精度柱塞栗與模擬底水相連，此處設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于采用多排底水孔可以保 證模擬底水的均勻推進(jìn)，更符合油藏底水環(huán)境。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述壓錐堵水測(cè)試腔內(nèi)填充有微米級(jí)粒度的玻璃砂、石英砂 或粉碎處理后的天然巖心用于模擬地層多孔介質(zhì);所述光源為透射光源或反射光源。當(dāng)填 充玻璃砂時(shí)，采用透射光源進(jìn)行測(cè)試，即攝像機(jī)及光源分別放置在第二可視化隔離壁的兩 偵I此處設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)為可實(shí)現(xiàn)所述壓錐堵水測(cè)試腔內(nèi)液體流動(dòng)性為的整體觀察；當(dāng)填充石 英砂或天然巖心粉粒時(shí)，采用反射光源進(jìn)行測(cè)試，即攝像機(jī)及光源放置在第二可視化隔離 壁同一側(cè)。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述第二可視化隔離壁的材質(zhì)為耐高壓藍(lán)寶石玻璃材質(zhì)，且 厚度大于4cm;所述壓力平衡腔內(nèi)充滿(mǎn)透明硅油。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步進(jìn)電機(jī)監(jiān)控壓錐堵水測(cè)試腔的壓力Ρ?，且步進(jìn)電機(jī)實(shí)時(shí)控 制壓力平衡腔的壓力P衡，使Pii-P衡〈〇 · 5MPa。此處設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于：
[0031] 第一，提升了壓錐堵水測(cè)試腔內(nèi)的壓力控制范圍，可以將測(cè)試腔的最大承受壓力 升到50MPa以上，可以更好的模擬高壓油藏環(huán)境；
[0032] 第二，降低了第一可視化隔離壁的耐壓性要求，所述第一可視化隔離壁可選取價(jià) 格相對(duì)較低的透明玻璃。各類(lèi)填充物對(duì)第一可視化隔離壁的磨損會(huì)導(dǎo)致其頻繁更換，該設(shè) 計(jì)降低了因此產(chǎn)生的高昂實(shí)驗(yàn)成本。
[0033] -種上述裝置的工作方法，包括步驟如下：
[0034] (1)填充多孔介質(zhì)：
[0035] 根據(jù)需要模擬的油藏特點(diǎn)，分別向所述多孔介質(zhì)模擬腔和所述壓錐堵水測(cè)試腔內(nèi) 填充模擬地層顆粒;可以選擇對(duì)應(yīng)滲透率、孔隙度的天然巖心、人工巖心進(jìn)行上述填充；
[0036] (2)布井：
[0037] 根據(jù)油藏壓錐堵水及生產(chǎn)作業(yè)的井網(wǎng)要求，分別布置直井井網(wǎng)和水平井井網(wǎng)的數(shù) 量；
[0038] (3)布置原油、底水：
[0039] 將原油注入到壓錐堵水測(cè)試腔內(nèi)；通過(guò)底水孔注入模擬底水;實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可通過(guò) 選定的水平井插孔及底水孔分別向壓錐堵水測(cè)試腔內(nèi)補(bǔ)充原油和底水；
[0040] (4)設(shè)備連接：
[0041 ]連接所述泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部及所述泡沫壓錐堵水監(jiān)控部;如需模擬多井組的油 藏壓錐堵水行為，可同時(shí)設(shè)置相應(yīng)組數(shù)的泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部，并連接至泡沫壓錐堵水監(jiān) 控部的模擬井上；
[0042] (5)模擬地層中泡沫老化：
[0043] 打開(kāi)第一閥門(mén)，向第二腔體注入壓錐堵水用泡沫，關(guān)閉第一閥門(mén)，設(shè)置第二閥門(mén)和 第三閥門(mén)，使泡沫在多孔介質(zhì)模擬腔中動(dòng)態(tài)老化;實(shí)驗(yàn)規(guī)程中，通過(guò)高壓變體積腔控制泡沫 所處的壓力波動(dòng)環(huán)境，通過(guò)循環(huán)栗控制泡沫流體的循環(huán)速度、循環(huán)時(shí)間；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò) 第一高溫高壓可視化窗觀察泡沫的形態(tài)衍變，通過(guò)第二高溫高壓可視化窗觀察泡沫在多孔 介質(zhì)中的流動(dòng)狀態(tài)；
[0044] (6)泡沫注入：
[0045]打開(kāi)第三閥門(mén)，打開(kāi)第三高精度柱塞栗，壓縮第二腔體的體積，將泡沫推入所述壓 錐堵水測(cè)試腔內(nèi)；
[0046] (7)油井生產(chǎn)及數(shù)據(jù)記錄：
[0047]恢復(fù)模擬直井和模擬水平井的生產(chǎn)，記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，同時(shí)利用光源和攝像機(jī)記錄 壓錐堵水過(guò)程中，所述泡沫形態(tài)變化參數(shù)。
[0048]本發(fā)明的有益效果：
[0049] -種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，該裝置可以模擬油藏中高 溫、高壓、高礦化度等苛刻條件下的泡沫壓錐堵水行為，同時(shí)可以添加流體在多孔介質(zhì)中的 動(dòng)態(tài)流動(dòng)條件，并可以模擬地層中的各類(lèi)壓力波動(dòng)的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了的直井井網(wǎng)及水平井井 網(wǎng)的快速配置，最終可以達(dá)到準(zhǔn)確、高效評(píng)定各類(lèi)油藏條件下泡沫壓錐堵水性能的作用。
[0050] (1)本發(fā)明所述裝置可以模擬油藏中高溫、高壓、高礦化度等苛刻條件下的泡沫壓 錐堵水可視化行為，通過(guò)該裝置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)即可獲得一系列泡沫壓錐堵水的參數(shù)，進(jìn)而優(yōu) 化現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)。
[0051] (2)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了模擬流體的在地層中動(dòng)態(tài)可視化流動(dòng)，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，設(shè)置 模擬地層的多孔介質(zhì)的孔吼結(jié)構(gòu)以及液體的流動(dòng)距離、流速等參數(shù)，評(píng)價(jià)流體在地層多孔 介質(zhì)中發(fā)生的剪切老化作用，這有利于研究泡沫類(lèi)多相流體在地層中微觀結(jié)構(gòu)的變化，判 斷泡沫壓錐堵水作用范圍。
[0052] (3)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了壓錐堵水過(guò)程中流體壓力的波動(dòng)，可以根據(jù)地層參數(shù)及施工、生 產(chǎn)作業(yè)等要求，設(shè)置壓錐堵水過(guò)程中流體的壓力波動(dòng)范圍，這有利于研究壓力的波動(dòng)照成 的作業(yè)流體及地層油、氣、水間接觸形態(tài)的變化，有利于判斷泡沫壓錐堵水的界面衍變規(guī) 律。
[0053] (4)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了地層的高壓環(huán)境，可模擬模擬地層中高壓的苛刻環(huán)境，同時(shí)通過(guò) 結(jié)構(gòu)的優(yōu)選設(shè)計(jì)，降低了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的可視化耗材所產(chǎn)生的成本。
[0054] (5)本發(fā)明可布置復(fù)雜的直井井網(wǎng)及水平井井網(wǎng)間的作用，可以實(shí)現(xiàn)泡沫壓錐堵 水過(guò)程中，復(fù)雜的直井井網(wǎng)及水平井井網(wǎng)間的作用關(guān)系研究，進(jìn)而使所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更 適用與油氣田開(kāi)發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)。
【附圖說(shuō)明】
[0055] 圖1為本發(fā)明所述裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056] 在圖1中，1、泡沫壓錐堵水監(jiān)控部;2、泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部;3、泡沫注入管路;4、第 一閥門(mén)；5、第二閥門(mén)；6、第三閥門(mén)；7、第一腔體;8、第一柱塞;9、連接部；10、高壓變體積腔； 11、第二柱塞；12、第二腔體;13、第一高溫高壓可視化窗；14、第二高溫高壓可視化窗；15、多 孔介質(zhì)模擬腔；16、循環(huán)管路；17、循環(huán)栗；18、上密封塞；19、不銹鋼上蓋體;20、模擬直井； 21、水平井插孔;22、模擬底水;23、不銹鋼下蓋體;24、下密封塞;25、壓錐堵水測(cè)試腔;26、第 一可視化隔離壁;27、壓力平衡腔;28、第二可視化隔離壁;29、光源;30、攝像機(jī)、31、第一高 精度柱塞栗;32、第二高精度柱塞栗;33、第三高精度柱塞栗;34、步進(jìn)系統(tǒng)。
[0057]圖2為透過(guò)第一高溫高壓可視窗監(jiān)測(cè)到應(yīng)用例中所述兩種泡沫體系微觀結(jié)構(gòu)的衍 變圖，圖中標(biāo)尺為300μπι。
[0058] 圖3為透過(guò)第二高溫高壓可視窗，監(jiān)測(cè)到應(yīng)用例中所述兩種泡沫體系在多孔介質(zhì) 中微觀結(jié)構(gòu)的衍變圖，圖中標(biāo)尺為lOOym。
【具體實(shí)施方式】
[0059] 下面結(jié)合實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明，但不限于此。
[0060] 如圖1所示。
[0061 ] 實(shí)施例1、
[0062] -種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，包括泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部2 和泡沫壓錐堵水監(jiān)控部1;
[0063] 泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部2和泡沫壓錐堵水監(jiān)控部1之間通過(guò)泡沫注入管路3連接； [0064]所述泡沫注入管路3為四通管路:第一管路、第二管路、第三管路和第四管路;所述 第一管路通過(guò)第一閥門(mén)4與外部泡沫發(fā)生器相連;所述第二管路通過(guò)第二閥門(mén)5與所述泡沫 壓錐堵水監(jiān)控部1相連;所述第三管路、第四管路與所述泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部2串聯(lián)為循環(huán) 回路。
[0065]所述泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部2,包括高壓變體積腔10、填充有模擬地層物質(zhì)的多孔介 質(zhì)模擬腔15和循環(huán)管路16;
[0066] 所述高壓變體積腔10由上而下依次包括由柱塞部分隔的第一腔體7和第二腔體 12,所述第一腔體7與第三高精度柱塞栗33相連;所述第二腔體12的上部與所述第四管路相 連，所述第二腔體12的下部依次連接所述多孔介質(zhì)模擬腔15、循環(huán)管路16、循環(huán)栗17和第三 管路相連;在所述第二腔體12上設(shè)置有第一高溫高壓可視化窗13;在所述多孔介質(zhì)模擬腔 15上設(shè)置有第二高溫高壓可視化窗14。
[0067] 實(shí)施例2、
[0068] 如實(shí)施例1所述的一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，其區(qū)別在 于，所述柱塞部包括在第一腔體內(nèi)7設(shè)置的第一柱塞8和在第二腔體12內(nèi)設(shè)置的第二柱塞 11，所述第一柱塞8通過(guò)連接部9與所述第二柱塞11同軸設(shè)置，所述連接部9的直徑小于高壓 變體積腔10。
[0069] 實(shí)施例3、
[0070] 如實(shí)施例1、2所述的一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，其區(qū)別 在于，所述泡沫壓錐堵水監(jiān)控部1，包括由內(nèi)而外依次軸向套設(shè)的壓錐堵水測(cè)試腔25、第一 可視化隔離壁26、壓力平衡腔27和第二可視化隔離壁28,光源29照射第二可視化隔離壁28 后被攝像機(jī)30采集影像;在所述泡沫壓錐堵水監(jiān)控部1的軸向兩端設(shè)置有不銹鋼上蓋體19 和不銹鋼下蓋體23;
[0071] 在所述壓錐堵水測(cè)試腔25內(nèi)由上而下依次設(shè)置有多排模擬直井20、多個(gè)水平井插 孔21和模擬底水22;
[0072] 第一高精度柱塞栗31與多排模擬底水孔相連;第二高精度柱塞栗32與壓力平衡腔 27相連;所述第二高精度柱塞栗32受控于步進(jìn)電機(jī)34;所述模擬直井20與第二管路相連。
[0073] 所述壓錐堵水測(cè)試腔25內(nèi)填充有微米級(jí)粒度的玻璃砂、石英砂或粉碎處理后的天 然巖心用于模擬地層多孔介質(zhì);所述光源29為透射光源或反射光源。
[0074] 實(shí)施例4、
[0075] 如實(shí)施例1-3所述的一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，其區(qū)別 在于，所述第二可視化隔離壁28的材質(zhì)為耐高壓藍(lán)寶石玻璃材質(zhì)，且厚度大于4cm;所述壓 力平衡腔27內(nèi)充滿(mǎn)透明硅油。
[0076]步進(jìn)電機(jī)34監(jiān)控壓錐堵水測(cè)試腔25的壓力P測(cè)，且步進(jìn)電機(jī)34實(shí)時(shí)控制壓力平衡腔 2 7的壓力P衡，使Pij-P衡〈0 · 5MPa。
[0077] 實(shí)施例5、
[0078] 如實(shí)施例1-4所述裝置的工作方法，包括步驟如下：
[0079] (1)填充多孔介質(zhì)：
[0080]根據(jù)需要模擬的油藏特點(diǎn)，分別向所述多孔介質(zhì)模擬腔15和所述壓錐堵水測(cè)試腔 25內(nèi)填充模擬地層顆粒；可以選擇對(duì)應(yīng)滲透率、孔隙度的天然巖心、人工巖心進(jìn)行上述填 充;可以選擇對(duì)應(yīng)滲透率、孔隙度的天然巖心、人工巖心進(jìn)行上述填充;選取體積占比30% 的80~100目石英砂及體積占比70 %的300目~350目的混合石英砂，填充至所述泡沫動(dòng)態(tài) 循環(huán)老化部2的多孔介質(zhì)模擬腔15和所述泡沫壓錐堵水監(jiān)控部1的壓錐堵水測(cè)試腔25;
[0081 ] (2)布井：
[0082]根據(jù)油藏壓錐堵水及生產(chǎn)作業(yè)的井網(wǎng)要求，分別布置直井井網(wǎng)和水平井井網(wǎng)的數(shù) 量;此實(shí)施例插入一口模擬直井20;
[0083] (3)布置原油、底水：
[0084] 將原油注入到壓錐堵水測(cè)試腔內(nèi)25;通過(guò)底水孔注入模擬底水22;實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可 通過(guò)選定的水平井插孔21及底水孔分別向壓錐堵水測(cè)試腔25內(nèi)補(bǔ)充原油和底水；
[0085] (4)設(shè)備連接：
[0086]連接所述泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部2及所述泡沫壓錐堵水監(jiān)控部1;如需模擬多井組的 油藏壓錐堵水行為，可同時(shí)設(shè)置相應(yīng)組數(shù)的泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部2,并連接至泡沫壓錐堵水 監(jiān)控部1的模擬井上；
[0087] (5)模擬地層中泡沫老化：
[0088]打開(kāi)第一閥門(mén)4,向第二腔體12注入壓錐堵水用泡沫，關(guān)閉第一閥門(mén)4,設(shè)置第二閥 門(mén)5和第三閥門(mén)6,使泡沫在多孔介質(zhì)模擬腔15中動(dòng)態(tài)老化;實(shí)驗(yàn)規(guī)程中，通過(guò)高壓變體積腔 控制泡沫所處的壓力波動(dòng)環(huán)境，通過(guò)循環(huán)栗17控制泡沫流體的循環(huán)速度、循環(huán)時(shí)間；實(shí)驗(yàn)過(guò) 程中，通過(guò)第一高溫高壓可視化窗13觀察泡沫的形態(tài)衍變，通過(guò)第二高溫高壓可視化窗14 觀察泡沫在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)狀態(tài)；
[0089] (6)泡沫注入：
[0090]打開(kāi)第三閥門(mén)6,打開(kāi)第三高精度柱塞栗33,壓縮第二腔體12的體積，將泡沫推入 所述壓錐堵水測(cè)試腔25內(nèi)；
[0091] (7)油井生產(chǎn)及數(shù)據(jù)記錄：
[0092]恢復(fù)模擬直井20和模擬水平井的生產(chǎn)，記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，同時(shí)利用光源29和攝像機(jī) 30記錄壓錐堵水過(guò)程中，所述泡沫形態(tài)變化參數(shù)。
[0093] 應(yīng)用例：
[0094] 利用如實(shí)施例1-4所述裝置、且按照如實(shí)施例5所述工作方法進(jìn)行評(píng)價(jià)壓錐堵水用 泡沫的性能：
[0095] 其中所述待評(píng)價(jià)的泡沫液包括以下兩種體系：
[0096]體系一：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.35%的SDBS (十二烷基苯磺酸鈉)水溶液與二氧化碳所產(chǎn)生 的泡沫壓裂液；
[0097]體系二：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45 %交聯(lián)胍膠水溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.35%的SDBS(十二烷 基苯磺酸鈉)水溶液形成混合液，混合液與二氧化碳產(chǎn)生的泡沫壓裂液。
[0098]其中，泡沫中氣體的占比為60%，注入壓力為5Mpa，循環(huán)栗設(shè)定的循環(huán)速度為 1 OmL/min，泡沫循環(huán)24h后注入壓錐堵水測(cè)試腔內(nèi)。
[0099] 圖2為透過(guò)第一高溫高壓可視窗監(jiān)測(cè)到的兩種泡沫體系微觀結(jié)構(gòu)的衍變，圖中標(biāo) 尺為300μπι。從圖2可以觀測(cè)到，體系一經(jīng)過(guò)24h后，氣泡粒度增大明顯，且氣泡的變得不均 勻，泡沫變得不穩(wěn)定。相比之下，體系二中的氣泡微觀結(jié)構(gòu)24h后變化不大，泡沫保持非常穩(wěn) 定。
[0100] 圖3為透過(guò)第二高溫高壓可視窗，監(jiān)測(cè)到的兩種泡沫體系在多孔介質(zhì)中微觀結(jié)構(gòu) 的衍變，圖中標(biāo)尺為100μπι。從圖2可以觀測(cè)到，體系一和體系二兩種泡沫在初始時(shí)刻在多孔 介質(zhì)中的微觀結(jié)構(gòu)差別不大，24h后，體系一中氣泡聚并明顯，甚至形成了氣竄帶，相比之 下，體系二中泡沫在多孔介質(zhì)中的微觀形態(tài)經(jīng)過(guò)24h后變化不大，這說(shuō)明體系二中泡沫在多 孔介質(zhì)中更加穩(wěn)定，泡沫的在多孔介質(zhì)中穩(wěn)定是確保其壓錐堵水的基礎(chǔ)，因此通過(guò)評(píng)價(jià)實(shí) 驗(yàn)可初步優(yōu)選體系二。
[0101] 表1為通過(guò)本發(fā)明測(cè)得的泡沫壓錐堵水后提高原油采收率的參數(shù)表?？梢钥吹襟w 系二泡沫相對(duì)體系一增油效果明顯。
[0102] 結(jié)論：
[0103] 利用本發(fā)明所述的裝置評(píng)價(jià)體系一泡沫相對(duì)體系二泡沫穩(wěn)定性更強(qiáng)，提高原油采 收率更明顯，因此體系二泡沫相對(duì)體系一更適合作為壓錐堵水流體。
[0104] 表1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，其特征在于，該裝置包括泡沫 動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部和泡沫壓錐堵水監(jiān)控部； 泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部和泡沫壓錐堵水監(jiān)控部之間通過(guò)泡沫注入管路連接； 所述泡沫注入管路為四通管路:第一管路、第二管路、第三管路和第四管路;所述第一 管路通過(guò)第一閥門(mén)與外部泡沫發(fā)生器相連;所述第二管路通過(guò)第二閥門(mén)與所述泡沫壓錐堵 水監(jiān)控部相連;所述第三管路、第四管路與所述泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部串聯(lián)為循環(huán)回路。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，其特征 在于，所述泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部，包括高壓變體積腔、填充有模擬地層物質(zhì)的多孔介質(zhì)模擬 腔和循環(huán)管路； 所述高壓變體積腔由上而下依次包括由柱塞部分隔的第一腔體和第二腔體，所述第一 腔體與第三高精度柱塞栗相連;所述第二腔體的上部與所述第四管路相連，所述第二腔體 的下部依次連接所述多孔介質(zhì)模擬腔、循環(huán)管路、循環(huán)栗和第三管路相連;在所述第二腔體 上設(shè)置有第一高溫高壓可視化窗；在所述多孔介質(zhì)模擬腔上設(shè)置有第二高溫高壓可視化 窗。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，其特征 在于，所述柱塞部包括在第一腔體內(nèi)設(shè)置的第一柱塞和在第二腔體內(nèi)設(shè)置的第二柱塞，所 述第一柱塞通過(guò)連接部與所述第二柱塞同軸設(shè)置，所述連接部的直徑小于高壓變體積腔。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，其特征 在于，所述泡沫壓錐堵水監(jiān)控部，包括由內(nèi)而外依次軸向套設(shè)的壓錐堵水測(cè)試腔、第一可視 化隔離壁、壓力平衡腔和第二可視化隔離壁，光源照射第二可視化隔離壁后被攝像機(jī)采集 影像;在所述泡沫壓錐堵水監(jiān)控部的軸向兩端設(shè)置有不銹鋼上蓋體和不銹鋼下蓋體； 在所述壓錐堵水測(cè)試腔內(nèi)由上而下依次設(shè)置有多排模擬直井、多個(gè)水平井插孔和模擬 底水； 第一高精度柱塞栗與多排模擬底水孔相連;第二高精度柱塞栗與壓力平衡腔相連;所 述第二高精度柱塞栗受控于步進(jìn)電機(jī);所述模擬直井與第二管路相連。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，其特征 在于，所述壓錐堵水測(cè)試腔內(nèi)填充有微米級(jí)粒度的玻璃砂、石英砂或粉碎處理后的天然巖 心用于模擬地層多孔介質(zhì);所述光源為透射光源或反射光源。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，其特征 在于，所述第二可視化隔離壁的材質(zhì)為耐高壓藍(lán)寶石玻璃材質(zhì)，且厚度大于4cm;所述壓力 平衡腔內(nèi)充滿(mǎn)透明硅油。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種模擬油藏條件下泡沫壓錐堵水可視化評(píng)價(jià)裝置，其特征 在于，步進(jìn)電機(jī)監(jiān)控壓錐堵水測(cè)試腔的壓力Pii，且步進(jìn)電機(jī)實(shí)時(shí)控制壓力平衡腔的壓力Pii， 使卩泖廣卩衡〈〇 · 5MPa 〇8. -種如權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述裝置的工作方法，其特征在于，所述方法包括步驟 如下： (1)填充多孔介質(zhì)： 根據(jù)需要模擬的油藏特點(diǎn)，分別向所述多孔介質(zhì)模擬腔和所述壓錐堵水測(cè)試腔內(nèi)填充 模擬地層顆粒； (2)布井： 根據(jù)油藏壓錐堵水及生產(chǎn)作業(yè)的井網(wǎng)要求，分別布置直井井網(wǎng)和水平井井網(wǎng)的數(shù)量； (3)布置原油、底水： 將原油注入到壓錐堵水測(cè)試腔內(nèi)；通過(guò)底水孔注入模擬底水； (4) 設(shè)備連接： 連接所述泡沫動(dòng)態(tài)循環(huán)老化部及所述泡沫壓錐堵水監(jiān)控部； (5) 模擬地層中泡沫老化： 打開(kāi)第一閥門(mén)，向第二腔體注入壓錐堵水用泡沫，關(guān)閉第一閥門(mén)，設(shè)置第二閥門(mén)和第三 閥門(mén)，使泡沫在多孔介質(zhì)模擬腔中動(dòng)態(tài)老化； (6) 泡沫注入： 打開(kāi)第三閥門(mén)，打開(kāi)第三高精度柱塞栗，壓縮第二腔體的體積，將泡沫推入所述壓錐堵 水測(cè)試腔內(nèi)； (7) 油井生產(chǎn)及數(shù)據(jù)記錄： 恢復(fù)模擬直井和模擬水平井的生產(chǎn)，記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，同時(shí)利用光源和攝像機(jī)記錄壓錐 堵水過(guò)程中，所述泡沫形態(tài)變化參數(shù)。
【文檔編號(hào)】E21B43/22GK106089165SQ201610408161
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】李兆敏, 呂其超, 李賓飛, 張超, 李秉霖
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)