CN103603637B - 一种气体辅助sagd开采超稠油的实验装置及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体辅助SAGD开采超稠油的实验装置及***，其中，所述***包括：实验装置、多元注入装置、数据采集装置及生产装置；所述多元注入装置、数据采集处理模块及生产装置连接于所述实验装置；其中，所述实验装置包括：模型箱及高压舱，用于模拟开采中的储层；所述多元注入装置，用于向所述实验装置进行蒸汽及流体的注入；所述生产装置，用于接收所述实验装置产出的流体；所述数据采集装置，用于采集记录实验数据。
Description
技术领域
本发明属于石油开发室内实验领域，具体是指气体辅助SAGD开采超稠油的实验装置及***。
背景技术
蒸汽辅助重力泄油（Steam Assisted Gravity Drainage，SAGD）技术是开采超稠油及沥青的方法。该方法通常采用两口平行的水平井，其水平段长度一般为500～750m，上部为水平注入井，下部为水平生产井，或在一些实际应用中采用多口垂直井注入，这些井位于生产井以上3～7m的位置，水平生产井通常接近油藏底部。注入的蒸汽在注入井以上形成蒸汽腔，被加热的原油在重力作用下驱向生产井。这是一个连续过程，当蒸汽腔到达油藏顶部时，蒸汽腔向侧翼扩展。
目前，在国外，早期实施的SAGD开采方式大部分已经进入了SAGD中后期，如何延长其生产时间，改善开发效果，提高经济效益，是人们关注的焦点。我国的某油藏蒸汽辅助重力泄油现场试验已取得成功，但该油藏在平面上呈椭圆形，油层由中部向四周减薄，直接与边水接触。油藏顶部埋深530～640m，油层和顶水之间没有纯的泥岩隔层，只有3m左右的沥青壳，油层属于边顶底水油藏。
发明内容
从现有的SAGD开采过程中监测的资料发现，由于蒸汽的超覆作用蒸汽腔向上扩展较快，很容易使沥青壳熔化，引起顶水下泄，严重影响SAGD的开发效果。
本发明针对油藏的特殊性，提出了一种气体辅助SAGD开发技术，具体作法是在SAGD过程中添加一种适宜的非凝结气体（如N2、CO2、CH4等），在蒸汽腔与油层顶部之间形成一个隔热层，降低蒸汽向上覆岩层的传热速度，从而延缓顶水的下泄时间；同时与蒸汽一起注入的非凝结气体可以起到降低蒸汽分压的作用，使蒸汽腔在横向得到进一步的扩展，为研究提高SAGD热效率、增大蒸汽波及体积，进一步提高油汽比的超稠油油藏有效开发技术提供数据支持。
为达到上述目的，本发明提供了一种气体辅助SAGD开采超稠油的实验装置，所述实验装置包括：模型箱及高压舱；在进行实验时，所述模型箱被固定在所述舱体内；其中，所述模型箱包括：箱体、真空隔热层、水平井模拟井口、直井模拟井口、填砂口、温度测孔、双水平井SAGD井网及8字形循环预热井网；其中，所述箱体设置有真空隔热层，所述箱体的上面设置有所述直井模拟井口及填砂口，所述箱体的侧面设置有所述水平井模拟井口及温度测孔，所述箱体内部为一空腔，所述空腔中设置有所述双水平井SAGD井网及8字形循环预热井网；所述高压舱包括：舱体左端盖、舱体、舱体右端盖、连接螺栓、加热装置；其中，所述舱体左端盖及所述舱体右端盖分别由所述连接螺栓连接所述舱体，所述舱体内部为另一空腔，所述加热装置设置在所述舱体内。
为达到上述目的，本发明提供了一种气体辅助SAGD开采超稠油的实验***，所述实验***包括：实验装置、多元注入装置、数据采集装置及生产装置；所述多元注入装置、数据采集处理模块及生产装置连接于所述实验装置；其中，所述实验装置用于模拟开采中的储层，包括：模型箱及高压舱；在进行实验时，所述模型箱被固定在所述舱体内；其中，所述模型箱包括：箱体、真空隔热层、水平井模拟井口、直井模拟井口、填砂口、温度测孔、双水平井SAGD井网及8字形循环预热井网；其中，所述箱体设置有真空隔热层，所述箱体的上面设置有所述直井模拟井口及填砂口，所述箱体的侧面设置有所述水平井模拟井口及温度测孔，所述箱体内部为一空腔，所述空腔中设置有所述双水平井SAGD井网及8字形循环预热井网；所述高压舱包括：舱体左端盖、舱体、舱体右端盖、连接螺栓、加热装置；其中，所述舱体左端盖及所述舱体右端盖分别由所述连接螺栓连接所述舱体，所述舱体内部为另一空腔，所述加热装置设置在所述舱体内；所述多元注入装置，用于向所述实验装置进行蒸汽及流体的注入；所述生产装置，用于接收所述实验装置产出的流体；所述数据采集装置，用于采集记录实验数据。
通过本发明的气体辅助SAGD开采超稠油的实验装置及***，能够精确的模拟在SAGD过程中添加一定量的气体时，蒸汽腔向上部扩展速度得到部分抑制，形成有效的气体隔热层，阻止了蒸汽向上覆岩层的热损失，且迫使蒸汽腔向侧翼扩展，增大了蒸汽腔的体积的特点，并且方便测量出蒸汽腔扩展过程中温度场的变化规律，为研究提高SAGD热效率、增大蒸汽波及体积，进一步对提高油汽比的超稠油油藏有效开发技术提供数据支持，有助于后续的理论研究和数值模拟研究。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明实施例的模型箱的结构示意图。
图2为本发明实施例的高压舱的结构示意图。
图3为本发明实施例的实验***的结构示意图。
图4为本发明实施例的实验***的具体结构示意图。
具体实施方式
以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
图1为本发明实施例的模型箱的结构示意图，图2为本发明实施例的高压舱的结构示意图。结合图1及图2所示，本发明的实验装置用于模拟开采中的储层，包括：模型箱10及高压舱11；在进行实验时，模型箱10被固定在舱体112内。其中，
模型箱10包括：箱体101、真空隔热层102、5个水平井模拟井口、直井模拟井口104、填砂口105、温度测孔106、8字形循环预热井网107及双水平井SAGD井网108。
箱体101的材质为不锈钢，最高工作温度为350℃，能耐最高的工作压差为1MPa。箱体101设置有真空隔热层102，由真空包隔热层102密封箱体101内部的空腔，真空隔热层102可以减小实验过程中内部温度场受外部环境的影响。空腔能够用于容纳实验流体，例如蒸汽。箱体101的空腔内设置有8字形循环预热井网107及双水平井SAGD井网108，其中，双水平井SAGD井网108包括：水平井SAGD井网108a、水平井SAGD井网108b，其能够很好地模拟实际油藏中的布井方式；8字形循环预热井网107用于SAGD启动阶段对双水平井SAGD井网108的周围进行预热，以便于SAGD生产阶段能很好的生产。箱体101的上面设置有直井模拟井口104及填砂口105，直井模拟井口104用于模拟不同的布井方式；填砂口105有2个，主要用于将石英砂填入模型箱10内，2个填砂口105采用螺栓密封，很好的保证了模型的密封性。箱体101的侧面设置有5个水平井模拟井口，包括：水平井模拟井口103a、水平井模拟井口103b、水平井模拟井口103c、水平井模拟井口103d、水平井模拟井口103e，主要供饱和油使用。箱体101的侧面还设置有多个温度测孔106，其中可以装设热电偶，可以对空腔内的流体温度进行实时测量。
模型箱10除了上方有两个可供填砂的填砂口105外，整个模型是一个整体装置，从而使空腔成为一个稳固的密封空腔。
高压舱11卧式放置，包括：舱体左端盖111、舱体112、舱体右端盖113、连接螺栓114、加热装置115；其中，舱体左端盖111及舱体右端盖112均为半球型结构，分别由连接螺栓114连接舱体112；舱体112内部为另一空腔，空腔内装有用于模拟实际油藏周围围压的气体；加热装置114设置在舱体112内。
在本实施例中，高压舱11还包括：注汽孔116、第一压力表117、测温热电偶118；测温热电偶118设置于舱体左端盖111上，用于监测高压舱11的空腔内的温度；注汽孔116设置于所述舱体右端盖113上，舱体112内的模拟实际油藏周围围压的气体是由注气孔116注入；第一压力表117设置于所述舱体上，用于监控高压舱11的空腔内的气体压力；
在本实施例中，加热装置114包括三块加热板，主要用于调节高压舱11的空腔内的温度，使得温度保持恒温；在进行实验时，一块加热板设置于模型箱10的下面，另外两块加热板分别设置于模型箱10的两侧。
图3为本发明实施例的实验***的结构示意图。如图3所示，本实施例的实验***包括：图1及图2所示的实验装置1、多元注入装置2、生产装置3及数据采集装置4；多元注入装置1、生产装置3及数据采集装置4连接于实验装置1；其中，
实验装置1，用于模拟开采中的储层，在上文的图1及图2已述，在此不赘述；多元注入装置2，用于向实验装置1进行蒸汽及流体的注入；生产装置3，用于接收实验装置1产出的流体；数据采集装置4，用于采集记录实验数据。
在本实施例中，多元注入装置2包括：第一注入泵20、第一蒸汽发生器21、第一回压阀22、第二压力表23、气瓶24、干燥器25、气体质量流量计26、单向阀27；其中，
第一注入泵20连接第一蒸汽发生器21，第一蒸汽发生器21连接第一回压阀22，第一回压阀22连接第二压力表23，气瓶24连接所述干燥器25，干燥器25连接气体质量流量计26，气体质量流量计26连接单向阀27，单向阀27及第一蒸汽发生器21通过注入管线连接至模型箱10。
在本实施例中，多元注入装置2还包括：第二注入泵28、第二蒸汽发生器29；其中，第二注入泵28连接第二蒸汽发生器29，第二蒸汽发生器29通过伴热管线连接至模型箱10。
在本实施例中，生产装置3包括：第二回压阀31、烧杯32、第三压力表33；其中，第三压力表33连接第二回压阀31，第二回压阀31通过产出管线连接模型箱10，烧杯32用于接收第二回压阀31产出的流体。
在本实施例的多元注入装置2中，第一注入泵20这一路的设备相比第二注入泵28这一路的设备还带有气瓶24等设备，其功能是SAGD启动阶段进行完进入生产阶段后要用这一路设备往含有双水平井的SAGD井网内注入流体进行SAGD的生产。
第二注入泵28这一路的设备的功能是一般都注入热水流体，它注入的流体要流向8字形的循环预热井网107，主要是用于SAGD启动阶段对SAGD井网周围进行预热，以便于SAGD生产阶段能很好的进行生产。
在本实施例中，生产装置3还包括：加热离心机；加热离心机用于对产出的流体进行固液分离。
在本实施例中，数据采集装置4包括：数据采集处理模块41、压力传感器及温度传感器；其中，压力传感器及温度传感器设置于模型箱10内，其穿过高压舱11连接数据采集处理模块41；数据采集处理模块41用于将数据整合后，显示并记录实验数据。另外，高压舱11外还可设置有压力显示表、温度显示表，其分别连接压力传感器、温度传感器，用于显示实时压力值或温度值。
通过以上实施例的实验***，实现模型箱内部压力实时跟踪，保持模型压板不变形；在一具体实施例中，设置有热电偶63个，热电偶规格：φ1.2mm×2000mm带接头，补偿导线3m，保证在实验过程中对模型箱10内的温度场进行有效的监测，使***运行参数满足实验要求。
以下结合图1至图4所示，利用本发明的气体辅助SAGD开采超稠油的实验装置及***的实验流程。
步骤S501，将玻璃珠从填砂口105装入模型箱10。
步骤S502，岩心饱和水：先从水平井模拟井口103a处对已装满玻璃珠的模型箱10进行抽真空，抽真空完毕后从水平井模拟井口103e处使已装满玻璃珠的模型箱10进行吸水饱和。
步骤S503，岩心饱和油：从水平井模拟井口103c进行注入原油，从水平井模拟井口103b、103d进行采出原油。
步骤S504，采用第二注入泵28及第二蒸汽发生器29往8字形的循环预热井网107注入120℃热水，以保证使注入井周围充分预热。注热水速率30ml/min，预热时间持续1小时，待注入井周围达到100℃左右后，开始SAGD生产模式。
步骤S505，进行SAGD岩心驱替实验；使用第一注入泵20及第一蒸汽发生器21往双水平井SAGD井网108内注入热流体。待第一蒸汽发生器21升温至实验温度200℃时，先打开连接第一回压阀22、第二压力表23的旁通管路，使热流体通过旁通管路流畅稳定后，然后关闭旁通管路，开始从水平井SAGD井网108a往双水平井SAGD井网108内注入经过旁通管路流畅稳定的热流体；进行SAGD实验，用烧杯32从水平井SAGD井网108b收集生产出的采出液，利用数据采集装置4采集记录温度、压力，记录注入和采出数据，并可用于控制实验装置。
通过本发明的气体辅助SAGD开采超稠油的实验装置及***，能够精确的模拟在SAGD过程中添加一定量的气体时，蒸汽腔向上部扩展速度得到部分抑制，形成有效的气体隔热层，阻止了蒸汽向上覆岩层的热损失，且迫使蒸汽腔向侧翼扩展，增大了蒸汽腔的体积的特点，并且方便测量出蒸汽腔扩展过程中温度场的变化规律，为研究提高SAGD热效率、增大蒸汽波及体积，进一步对提高油汽比的超稠油油藏有效开发技术提供数据支持，有助于后续的理论研究和数值模拟研究。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种气体辅助SAGD开采超稠油的实验***，其特征在于，所述实验***包括：实验装置、多元注入装置、数据采集装置及生产装置；所述多元注入装置、数据采集装置及生产装置连接于所述实验装置；其中，
所述实验装置用于模拟开采中的储层，包括：模型箱及高压舱；在进行实验时，所述模型箱被固定在所述高压舱的舱体内；其中，
所述模型箱包括：箱体、真空隔热层、水平井模拟井口、直井模拟井口、填砂口、温度测孔、双水平井SAGD井网及8字形循环预热井网；其中，所述箱体设置有真空隔热层，所述箱体的上面设置有所述直井模拟井口及填砂口，所述箱体的侧面设置有所述水平井模拟井口及温度测孔，所述箱体内部为一空腔，所述空腔中设置有所述双水平井SAGD井网及8字形循环预热井网；
所述高压舱包括：舱体左端盖、舱体、舱体右端盖、连接螺栓、加热装置；其中，所述舱体左端盖及所述舱体右端盖分别由所述连接螺栓连接所述舱体，所述舱体内部为另一空腔，所述加热装置设置在所述舱体内；
所述多元注入装置，用于向所述实验装置进行蒸汽及流体的注入，包括：第一注入泵、第一蒸汽发生器、第一回压阀、第二压力表、气瓶、干燥器、气体质量流量计、单向阀、第二注入泵、第二蒸汽发生器；其中，
所述第一注入泵连接第一蒸汽发生器，所述第一蒸汽发生器连接第一回压阀，所述第一回压阀连接第二压力表，所述气瓶连接所述干燥器，所述干燥器连接气体质量流量计，所述气体质量流量计连接单向阀，所述单向阀及第一蒸汽发生器通过注入管线连接至所述模型箱，所述第二注入泵连接第二蒸汽发生器，所述第二蒸汽发生器通过伴热管线连接至所述模型箱；
所述生产装置，用于接收所述实验装置产出的流体；
所述数据采集装置，用于采集记录实验数据。
2.根据权利要求1所述的实验***，其特征在于，所述高压舱还包括：测温热电偶、第一压力表、注汽孔；
所述测温热电偶设置于所述舱体左端盖上，所述注汽孔设置于所述舱体右端盖上，所述第一压力表设置于所述舱体上。
3.根据权利要求1所述的实验***，其特征在于，所述箱体的材质为不锈钢，能耐最高的工作压差为1MPa，最高的工作温度为350℃。
4.根据权利要求1所述的实验***，其特征在于，所述加热装置为三块加热板，在进行实验时，一块加热板设置于所述模型箱的下面，另外两块加热板设置于所述模型箱的两侧各一块。
5.根据权利要求1所述的实验***，其特征在于，所述生产装置包括：第二回压阀、烧杯、第三压力表；其中，
所述第三压力表连接第二回压阀，所述第二回压阀通过产出管线连接所述模型箱，所述烧杯用于接收所述第二回压阀产出的流体。
6.根据权利要求5所述的实验***，其特征在于，所述生产装置还包括：加热离心机；加热离心机用于对产出的流体进行固液分离。
7.根据权利要求1所述的实验***，其特征在于，所述数据采集装置包括：压力传感器、温度传感器、数据采集处理模块；其中，
所述压力传感器及温度传感器设置于所述模型箱内，连接所述数据采集处理模块。
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