CN103352695A

CN103352695A - 考虑层间窜流的可视化物理模拟装置

Info

Publication number: CN103352695A
Application number: CN2013102887405A
Authority: CN
Inventors: 曹仁义; 孙维; 刘帅; 刘佳
Original assignee: China University of Petroleum Beijing
Current assignee: China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: CN103352695B

Abstract

本发明为一种考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，该模拟装置的模型***进口端连接注入***，模型***的出口端连接收集装置；模型***由两个或两个以上呈并列设置的透明密封容器构成；密封容器一端设有输入管，另一端设有输出管；各密封容器的输入管相互并联；密封容器上与相邻容器相对的侧壁上至少间隔设有两个连接孔，密封容器上的各个连接孔分别通过连接管与相邻的密封容器的相对侧壁上的连接孔连接；密封容器中填充有多孔介质。该模拟装置可模拟不同开发方式下的非均质油藏，能清晰观察油水运移规律，特别是层间流体交换现象，从而研究非均质油藏中油水渗流机理，同时进行非均质油藏不同开发方式效果评价。

Description

考虑层间窜流的可视化物理模拟装置

技术领域

本发明是关于一种可视化油藏物理模拟实验装置，尤其涉及一种用于模拟层间窜流情况下油气水三相渗流的可视化物理模拟装置。

背景技术

随着全球经济迅猛发展，人类对石油的需求也越来越大。目前，由于勘探技术已进入瓶颈，新区块的发现越来越难，所以开展剩余油分布规律研究以及提高采收率技术研究越来越重要。通常的研究方法有油藏数值模拟方法和油藏物理模拟方法，由于地下油藏的复杂性，数值模拟方法很难真实地模拟地下流体渗流情况，而物理模拟方法可以在一定条件下近似模拟油藏实际情况，从而更好地研究地下流体渗流规律，为剩余油挖潜策略及提高采收率技术提供指导。

物理模拟是根据相似原理进行科学试验研究的重要手段之一。油藏物理模拟技术能较真实的反映地下流体运动规律而在石油工业中广泛应用，目前国内外进行的一维物理模拟实验使用的大多是人造岩心或填砂管模型。而根据测井和岩心资料分析，许多油藏在垂向上具有强烈的非均质性，甚至表现为多层油藏；流体在实际地层中流动时会在层与层之间发生窜流，从而会影响室内物理模拟实验结果的准确性。目前国内外使用的人造岩心或填砂管模型不能考虑这种层间窜流的影响，更不能观察流体在不同渗透率储层间的分布和流向，因而实验结果并不能真实地反应实际地层中流体的渗流规律，甚至会对油田现场制定合理的生产措施形成误导。因此，研究一种能考虑层间窜流作用的物理模拟装置，特别是对渗流情况能实现可视化的实验装置具有十分重要的理论研究意义和实际应用价值。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，用以模拟不同开发方式下的非均质油藏，通过该装置能清晰观察油水运移规律，特别是层间流体交换现象，从而研究非均质油藏中油水渗流机理，以进行非均质油藏不同开发方式效果评价。

本发明的目的是这样实现的，一种考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，所述可视化物理模拟装置包括有模型***，该模型***的进口端连接注入***，模型***的出口端连接收集装置；所述模型***由两个或两个以上呈上下并列设置的密封容器构成；所述密封容器一端设有输入管，另一端设有输出管；所述各密封容器的输入管相互并联构成所述进口端；所述密封容器上与相邻容器相对的侧壁上至少间隔设有两个连接孔，所述密封容器上的各个连接孔分别通过连接管与相邻的密封容器的相对侧壁上的连接孔连接；所述密封容器及其之间的连接管由透明材料制成；所述密封容器中填充有多孔介质。

在本发明的一较佳实施方式中，所述并列设置的密封容器为呈上、下并列或左、右并列设置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述密封容器由一圆筒及其两端的密封盖构成；所述圆筒呈横向设置；一端密封盖上设有输入管，另一端密封盖上设有输出管；所述各密封盖内侧面与圆筒端部之间设有滤网。

在本发明的一较佳实施方式中，所述注入***包括有并联设置的多个中间容器，所述多个中间容器的进口分别设有阀门且均连接于一驱替泵；所述多个中间容器的出口通过一个六通阀与模型***的进口端连接；所述六通阀上还连接一供气管路，该供气管路上顺序设有气瓶、减压阀、压力表和气体质量流量计；所述各密封容器的输出管分别通过相应阀门连接一量筒；在所述模型***旁边设有图像采集***。

在本发明的一较佳实施方式中，所述图像采集***由摄像头和与其连接的计算机构成。

在本发明的一较佳实施方式中，所述模型***由三个并列设置的密封容器构成。

在本发明的一较佳实施方式中，所述多孔介质为石英砂或地层砂。

在本发明的一较佳实施方式中，所述透明材料为钢化玻璃。

由上所述，本发明考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，可以模拟不同开发方式下的非均质油藏，通过该装置能清晰观察油水运移规律，特别是层间流体交换现象，从而研究非均质油藏中油水渗流机理，同时进行非均质油藏不同开发方式效果评价。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明考虑层间窜流的可视化物理模拟装置的结构示意图。

图2：为本发明中模型***的结构示意图。

图3：为本发明中密封容器的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2和图3所示，本发明提出一种考虑层间窜流的可视化物理模拟装置100，所述可视化物理模拟装置100包括有模型***1，该模型***1的进口端连接注入***2，模型***1的出口端连接收集装置3；如图2所示，所述模型***1由两个或两个以上呈上下或呈左右并列设置的密封容器11构成，在本实施方式中，设置三个密封容器11；所述密封容器11一端设有输入管114，另一端设有输出管115；所述各密封容器11的输入管114相互并联构成所述进口端；所述密封容器11上与相邻容器相对的侧壁上至少间隔设有两个连接孔113（如图3所示），所述密封容器上的各个连接孔113分别通过连接管116与相邻的密封容器的相对侧壁上的连接孔连接（所述连接管116以可方便拆卸的连接方式与连接孔113连接的；所述连接孔113也可根据情况被封堵）；所述密封容器11及其之间的连接管116由透明材料制成，本实施例中是由钢化玻璃制成；所述密封容器11中填充有多孔介质，所述多孔介质为石英砂或地层砂；所述各个密封容器11中填充的多孔介质可以是相同目数的介质（模拟均质油藏），也可以是不同目数的介质（模拟非均质油藏）；在所述模型***1旁边设有图像采集***4，可实时记录不同驱替方式下，流体在多孔介质中的运移情况。

进一步，如图1所示，在本实施方式中，所述注入***2包括有并联设置的多个中间容器21、22、23和24，中间容器21中装有地层水，中间容器22中装有地层油，中间容器23中装有泡沫液，中间容器24为备用中间容器；所述多个中间容器的进口和出口分别设有相应阀门，所述多个中间容器的进口连接于一驱替泵25；所述多个中间容器的出口通过一个六通阀26与模型***1的进口端连接（根据需要可在六通阀26与模型***1的进口端之间设置泡沫发生器28）；所述六通阀26上还连接一供气管路27，该供气管路27上顺序设有气瓶271、减压阀272、压力表273和气体质量流量计274；所述各密封容器11的输出管115分别通过相应阀门连接一量筒31；所述图像采集***4由摄像头41和与其连接的计算机42构成。

如图3所示，在本实施方式中，所述密封容器11由一圆筒111及其两端的密封盖112构成；所述圆筒111呈横向设置；一端密封盖112上设有输入管114，另一端密封盖112上设有输出管115；所述各密封盖112内侧面与圆筒111端部之间设有滤网（图中未示出），以防止多孔介质流出模型***。

本发明考虑层间窜流的可视化物理模拟装置的具体使用过程如下：

（1）填砂：

首先在密封容器一端的密封盖内固定一张滤网，所选滤网的目数高于实验用的粒状多孔介质的目数，盖好密封盖并拧紧；再用密封螺丝将密封容器一侧的连接孔堵住（此时，连接孔还没有连接所述连接管）；将密封容器竖立，往密封容器内填满一定量、一定目数的粒状多孔介质，根据实验要求压实该介质；在另一个密封盖内侧固定同样滤网，盖上密封盖并拧紧；

将另外两个相同密封容器按同样的方法充填多孔介质；这两个密封容器内填充的多孔介质可以与第一个密封容器内填充的是相同目数的介质（模拟均质油藏），也可以是不同目数的介质（模拟非均质油藏）；根据实验要求而定；

（2）饱和水过程：

如图1所示，利用管线连接模型***1的进口端与六通阀26，打开中间容器21出口端阀门，中间容器21入口端与驱替泵25相连；开启驱替泵25上的开关按钮，以一定速度向密封容器11内注入饱和水，直到模型完全饱和，关闭相应阀门。用同样的方法将另外两个密封容器进行饱和水。

（3）饱和油过程：

利用管线连接模型***1的进口端与六通阀26，打开中间容器22出口端阀门，中间容器22入口端与驱替泵10相连；开启驱替泵25上的开关按钮，以一定速度向密封容器11内注入模拟油，直到饱和所需体积，关闭入口处开关阀门。用同样的方法将另外两个密封容器进行饱和油。

（4）水驱油实验：

用连接管116将三个密封容器侧壁上的连接孔依次连接（如图2所示），利用管线连接模型***1的进口端与六通阀26，打开中间容器21出口端阀门，中间容器21入口端与驱替泵25相连；开启驱替泵25上的开关按钮，以一定速度向各密封容器11内注入地层水，进行水驱油实验。用量筒31计量出口端产液量、产油量，计算产水量和含水率，直至模型出口端几乎不出油，含水率达到90%以上，关闭相应阀门停止水驱。

（5）泡沫驱油实验：

连通装有染色后泡沫液的中间容器23上的开关阀门，打开供气管路27的阀门，通过气体质量流量计274和驱替泵25，以相同速度向模型***1内注入气体和泡沫液，用图像采集***4记录整个驱替过程，观察泡沫在多孔介质中的运移规律，以及在层间窜流情况下泡沫驱过程中油水渗流规律。

本发明考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，可以模拟不同开发方式下的非均质油藏，通过该装置能清晰观察油水运移规律，特别是层间流体交换现象，从而研究非均质油藏中油水渗流机理，同时进行非均质油藏不同开发方式效果评价。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，所述可视化物理模拟装置包括有模型***，该模型***的进口端连接注入***，模型***的出口端连接收集装置；其特征在于：所述模型***由两个或两个以上呈并列设置的密封容器构成；所述密封容器一端设有输入管，另一端设有输出管；所述各密封容器的输入管相互并联构成所述进口端；所述密封容器上与相邻容器相对的侧壁上至少间隔设有两个连接孔，所述密封容器上的各个连接孔分别通过连接管与相邻的密封容器的相对侧壁上的连接孔连接；所述密封容器及其之间的连接管由透明材料制成；所述密封容器中填充有多孔介质。

2.如权利要求1所述的考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，其特征在于：所述并列设置的密封容器为呈上、下并列或左、右并列设置。

3.如权利要求2所述的考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，其特征在于：所述密封容器由一圆筒及其两端的密封盖构成；所述圆筒呈横向设置；一端密封盖上设有输入管，另一端密封盖上设有输出管；所述各密封盖内侧面与圆筒端部之间设有滤网。

4.如权利要求3所述的考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，其特征在于：所述注入***包括有并联设置的多个中间容器，所述多个中间容器的进口分别设有阀门且均连接于一驱替泵；所述多个中间容器的出口通过一个六通阀与模型***的进口端连接；所述六通阀上还连接一供气管路，该供气管路上顺序设有气瓶、减压阀、压力表和气体质量流量计；所述各密封容器的输出管分别通过相应阀门连接一量筒；在所述模型***旁边设有图像采集***。

5.如权利要求4所述的考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，其特征在于：所述图像采集***由摄像头和与其连接的计算机构成。

6.如权利要求1所述的考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，其特征在于：所述模型***由三个并列设置的密封容器构成。

7.如权利要求1所述的考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，其特征在于：所述多孔介质为石英砂或地层砂。

8.如权利要求1所述的考虑层间窜流的可视化物理模拟装置，其特征在于：所述透明材料为钢化玻璃。