CN105114062A

CN105114062A - 一种模拟低渗水平井渗流规律的实验装置及实验方法

Info

Publication number: CN105114062A
Application number: CN201510602805.8A
Authority: CN
Inventors: 王金凯; 卢浩; 谢俊
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2015-09-21
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2035-09-21
Also published as: CN105114062B

Abstract

一种模拟低渗水平井渗流规律的实验装置及实验方法，所述实验装置包括平流泵、中间容器、圆筒状岩芯夹持器和加压装置。圆筒状岩芯夹持器内设有长方体岩芯，岩芯对角沿长边开有水平圆孔，模拟水平注入井和水平采出井，水平注入井入口设有注入端，水平采出井出口设有采出端。平流泵与中间容器输入端相连接，中间容器输出端与注入端相连。一种利用模拟低渗水平井渗流规律的实验装置的实验方法，包括以下步骤：1，制备岩芯。2，对人造岩芯进行饱和水。3，把管线和设备连接好，在中间容器一中装入模拟地层水，在中间容器二中装入模拟油，将饱和好水的岩芯装入岩芯夹持器中。4，饱和油。5，水驱操作。本发明结构简单，操作方便，实验过程效率高。

Description

一种模拟低渗水平井渗流规律的实验装置及实验方法

技术领域

本发明属于模拟水平井渗流规律的技术领域，具体涉及一种模拟低渗水平井渗流规律的实验装置及实验方法。

背景技术

室内水驱实验是确定开发方式的一种物模手段，驱油效率是水驱油实验的重要指标之一。传统的室内水驱物理模拟实验的装置，通常采用圆柱型的面状注水，装置通常由一个注水装置、岩心和收集水、油装置组成。这种单向水驱装置可以模拟直井渗流规律，而水平井水驱是多方向的，不能有效地模拟水平井渗流。

因此，研发一种能够模拟水平井渗流规律的实验装置及实验方法，对于非均质砂岩地下储油的高强度注采研究有着深远意义。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种结构简单、操作方便、实验过程效率高的模拟低渗水平井渗流规律的实验装置及试验方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种模拟低渗水平井渗流规律的实验装置，包括平流泵、中间容器一、中间容器二、岩芯夹持器和加压装置。

所述岩芯夹持器为圆筒状，所述圆筒状岩芯夹持器内设有岩芯，所述岩芯采用长方体形状，岩芯对角沿长边开有水平圆孔，分别模拟水平注入井和水平采出井，所述水平注入井入口设有注入端，所述水平采出井出口设有采出端。

所述中间容器一和中间容器二并列连接，所述平流泵与中间容器一/中间容器二（的输入端）相连接。所述中间容器一用于盛放模拟地层水，所述中间容器二用于盛放模拟油。

所述中间容器一/中间容器二的输出端与所述注入端相连，中间容器一/中间容器二的输出端和注入端之间的注水管道上设置有开关阀门和输入端压力传感器，所述输入端压力传感器用来测试注水端压力。

所述岩芯夹持器底部设置有加压管口，所述加压管口与所述加压装置连接。所述加压管口和加压装置连接的管道上设有开关阀门和加压装置压力传感器。所述加压装置和所述加压装置压力传感器可以紧密固定岩芯。

所述岩芯夹持器内设有抗压树脂，所述抗压树脂位于岩芯夹持器和岩芯之间，用于紧密固定岩芯，使岩芯能够承受试验压力。

所述采出端的注水管道上设置有输出端压力传感器、开关阀门和微计量装置，采出端流出的流体（油和水）进入液体收集器，并通过所述微计量装置分别测得相应的油和水体积量，精确计量出水量及出油量；所述压力传感器用于获得实时压力。

所述岩芯夹持器的外层为夹持不锈钢外壳，所述夹持不锈钢外壳内壁上设有高性能橡胶圈。

所述岩芯夹持器两端设有封闭器，所述封闭器内设置有石蜡。

进一步的，本发明还设有计算机，所述输入端压力传感器/输出端压力传感器与计算机连接，由计算机自动控制。

进一步的，本发明还设有恒温箱，所述计算机、岩芯夹持器、输入端压力传感器和输出端压力传感器设于恒温箱内，从而保证实验在需求温度下进行。

进一步的，所述岩芯尺寸为36cm×13cm×4.5cm。

进一步的，所述水平圆孔长度为10cm。

进一步的，所述岩芯为层理变化明显且纹层较细的区域。

进一步的，所述加压管口位于岩芯夹持器底部中心位置。

一种利用模拟低渗水平井渗流规律的实验装置的实验方法，包括以下步骤：

第一步，制备岩芯：采用石英砂胶结的三层纵向非均质岩芯，在岩芯对角沿对边开两道水平圆孔，分别模拟水平注入井和水平采出井，用电钻在水平圆孔位置钻孔，并制作螺纹以便试验时连接微型模拟水平井管管线。将制备好的岩芯放入岩芯夹持器中用抗压树脂固定，直至树脂完全硬化凝固。

第二步：将干燥人造岩芯称重后，放入盛有模拟地层水的容器中，将该容器放入真空干燥箱，在真空下进行饱和水，若干小时后，取出饱和好地层水的岩心再次称重，计算饱和水量V₁（孔隙体积）和岩心孔隙度。

第三步：按图1所示把管线和设备连接好，在中间容器一中装入模拟地层水，在中间容器二中装入模拟油，将饱和好水的岩芯装入岩芯夹持器中，在地层温度下（55℃）保持24小时。

第四步，饱和油：启动平流泵，向岩芯注入模拟原油，直至出口端含油达100%为止，饱和油完成，记录量筒中收集到的水的体积，即为岩芯中原油的体积V₂，以此计算原始含油饱和度So。

第五步，水驱操作：在中间容器一或者中间容器二中装入自然水，注水入口在岩芯左端，驱替在油藏温度（55℃）下进行，在驱替过程中每隔一段时间记录油、水流量和压力。水驱至出口端含水98%后，累计出油量V₃和出水量V₄，以此计算水驱采收率R。

驱油效率的计算方法和计算公式如下：

岩心孔隙度：

含油饱和度：\*MERGEFORMAT

驱油效率：\*MERGEFORMAT

式中：

V₁为饱和水量，ml；

V₂为饱和油量，ml；

V₃为累计出油量，ml；

L为岩心长边，cm；

M为岩心宽边,cm；

N为岩心高边，cm。

进一步的，在第一步中，所述三层纵向非均质岩芯气测渗透率分别为：10×10-3μm2；40×10-3μm2；90×10-3μm2；平均水测渗透率为46×10-3μm2，垂向渗透率呈正韵律分布。所述三层纵向非均质岩芯尺寸为36cm×13cm×4.5cm。

进一步的，在第四步中，饱和完油的岩芯需在地层温度下静置老化24小时，以便油与岩芯中矿物颗粒充分吸附，向岩芯注入模拟原油的速度为0.3ml/min。

进一步的，在第五步中，注水速度为0.3m1/min，在第五步驱替过程中每隔一小时记录油、水流量和压力。

本发明的有益效果为：可以夹取不同的岩心样品，方便测量同一岩芯或不同岩芯在不同PV数下的采收率；结构简单，操作方便，实验过程效率高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为岩心夹持器结构示意图；

图3为岩心夹持器横切面示意图；

图4为岩心夹持器纵切面示意图；

附图标记：1-平流泵，2-中间容器一，3-中间容器二，4-输入端压力传感器，5-计算机，6-微计量装置，7-封闭器，8-石蜡，9-岩芯，10-岩芯夹持器，11-开关阀门，12-加压管口，13-恒温箱，14-加压装置，15-输出端压力传感器，16-加压装置压力传感器,17-岩心长边，18-岩心宽边，19-岩心高边，20-注入端，21-采出端，22-夹持不锈钢外壳，23-高性能橡胶圈，24-抗压树脂。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合附图，通过实施例，对本发明技术方案作进一步具体描述：

如图1-图4所示，一种模拟低渗水平井渗流规律的实验装置，包括平流泵1、中间容器一2、中间容器二3、计算机5、岩芯夹持器10、恒温箱13和加压装置14。

岩芯夹持器10为圆筒状，圆形岩芯夹持器10内设有岩芯9，岩芯9采用长方体形状，尺寸为36cm×13cm×4.5cm，岩心对角沿长边开有长度为10cm的水平圆孔，分别模拟水平注入井和水平采出井。水平注入井入口设有注入端20，水平采出井出口设有采出端21，实验所用样品岩芯9为层理变化明显且纹层较细的区域。

中间容器一2和中间容器二3并列连接，平流泵1通过注水管道与中间容器一2/中间容器二3（的输入端）相连接。中间容器一2用于盛放模拟地层水，中间容器二3用于盛放模拟油。

中间容器一2/中间容器二3的输出端通过注水管道与注入端20相连，中间容器一2/中间容器二3的输出端和注入端20之间的注水管道上设置有开关阀门11和输入端压力传感器4，输入端压力传感器4用来测试注水端压力。

岩芯夹持器10底部中心位置设置有加压管口12，加压管口12通过管道与加压装置14连接；加压管口12和加压装置14连接的管道上设置有开关阀门11和加压装置压力传感器16；加压装置14和加压装置压力传感器16可以紧密固定岩芯9。

岩芯夹持器10内设有抗压树脂，抗压树脂位于岩芯夹持器10和岩芯9之间，用于紧密固定岩芯9，使岩芯9能够承受试验压力。

采出端21的注水管道上设置有输出端压力传感器15、开关阀门11和微计量装置6，采出端21流出的流体（油和水）进入液体收集器，并通过微计量装置6分别测得相应的油和水体积量，精确计量出水量及出油量；压力传感器15用于获得实时压力。

岩芯夹持器10的外层为夹持不锈钢外壳22，夹持不锈钢外壳22内壁上设置有高性能橡胶圈23。

岩芯夹持器10两端设有封闭器7，封闭器7内设置有石蜡8。

输入端压力传感器4/输出端压力传感器15与计算机5连接，由计算机5自动控制。

计算机5、岩芯夹持器10、输入端压力传感器4和输出端压力传感器15设于恒温箱13内，从而保证实验在需求温度下进行。

第一步，制备岩芯：

采用石英砂胶结的三层纵向非均质岩芯，三层气测渗透率分别为：10×10-3μm2；40×10-3μm2；90×10-3μm2；平均水测渗透率为46×10-3μm2，垂向渗透率呈正韵律分布；岩芯尺寸为36cm×13cm×4.5cm。在岩芯对角沿对边开两道长度为10cm的水平圆孔，模拟水平注入井和水平采出井。用电钻在水平圆孔位置钻孔，并制作螺纹以便试验时连接微型模拟水平井管管线。放入制备好的新型岩芯夹持器10中用抗压树脂24固定，直至树脂完全硬化凝固。

第二步：将干燥人造岩芯称重后，放入盛有模拟地层水的容器中，将该容器放入真空干燥箱，在真空下进行饱和水，6小时后，取出饱和好地层水的岩心再次称重，计算饱和水量V₁（孔隙体积）和岩心孔隙度\*MERGEFORMAT。

第三步：按图1所示把管线和设备连接好，在中间容器一2中装入模拟地层水，在中间容器二3中装入模拟油，将饱和好水的岩芯9装入岩芯夹持器10中，在地层温度下（55℃）保持24小时。

第四步，饱和油：启动平流泵1，以0.3ml/min的流量向岩芯9注入模拟原油，直至出口端含油达100%为止，饱和油完成，记录量筒中收集到的水的体积，即为岩芯9中原油的体积V₂，以此计算原始含油饱和度So。饱和完油的岩芯9需在地层温度下静置老化24小时，以便油与岩芯9中矿物颗粒充分吸附。

第五步，水驱操作：水驱油流程和饱和油的流程大致相同，在中间容器一2（或者中间容器二3）装入自然水，注水入口在岩芯9左端，驱替在油藏温度（55℃）下进行，注入速度0.3m1/min，在驱替过程中每隔1h记录油、水流量和压力。水驱至出口端含水98%后，累计出油量V₃和出水量V₄，以此计算水驱采收率R。

驱油效率的计算方法和计算公式如下：

岩心孔隙度：\*MERGEFORMAT

含油饱和度：\*MERGEFORMAT

驱油效率：\*MERGEFORMAT

式中：

V₁为饱和水量，ml；

V₂为饱和油量，ml；

V₃为累计出油量，ml；

L为岩心长边，cm；

M为岩心宽边,cm；

N为岩心高边，cm。

上述实施例只是对本发明技术方案的举例说明或解释，而不应理解为对本发明技术方案的限制，显然，本领域的技术人员可对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些修改和变型在内。

Claims

1.一种模拟低渗水平井渗流规律的实验装置，包括平流泵、中间容器一、中间容器二、岩芯夹持器和加压装置；

所述岩芯夹持器为圆筒状，所述圆筒状岩芯夹持器内设有岩芯，所述岩芯采用长方体形状，岩芯对角沿长边开有水平圆孔，分别模拟水平注入井和水平采出井，所述水平注入井入口设有注入端，所述水平采出井出口设有采出端；

所述中间容器一和中间容器二并列连接，所述平流泵与中间容器一/中间容器二的输入端相连接；

所述中间容器一/中间容器二的输出端与所述注入端相连，中间容器一/中间容器二的输出端和注入端之间的注水管道上设置有开关阀门和输入端压力传感器；

所述岩芯夹持器底部设置有加压管口，所述加压管口与所述加压装置连接，所述加压管口和加压装置连接的管道上设有开关阀门和加压装置压力传感器；

所述岩芯夹持器内设有抗压树脂，所述抗压树脂位于岩芯夹持器和岩芯之间；

所述采出端的注水管道上设置有输出端压力传感器、开关阀门和微计量装置；

所述岩芯夹持器的外层为夹持不锈钢外壳，所述夹持不锈钢外壳内壁上设有高性能橡胶圈；

2.根据权利要求1所述的模拟低渗水平井渗流规律的实验装置，其特征在于：本实验装置设有计算机，所述输入端压力传感器/输出端压力传感器与所述计算机连接。

3.根据权利要求2所述的模拟低渗水平井渗流规律的实验装置，其特征在于：本实验装置设有恒温箱，所述计算机、岩芯夹持器、输入端压力传感器和输出端压力传感器设于所述恒温箱内。

4.根据权利要求3所述的模拟低渗水平井渗流规律的实验装置，其特征在于：所述岩芯为层理变化明显且纹层较细的区域，所述岩芯尺寸为36cm×13cm×4.5cm。

5.根据权利要求3所述的模拟低渗水平井渗流规律的实验装置，其特征在于：所述水平圆孔长度为10cm。

6.根据权利要求5所述的模拟低渗水平井渗流规律的实验装置，其特征在于：所述加压管口位于岩芯夹持器底部中心位置。

7.一种利用如权利要求1-6中任一项所述的模拟低渗水平井渗流规律的实验装置的实验方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，制备岩芯：采用石英砂胶结的三层纵向非均质岩芯，在岩芯对角沿对边开两道水平圆孔，分别模拟水平注入井和水平采出井，用电钻在水平圆孔位置钻孔，并制作螺纹，将制备好的岩芯放入岩芯夹持器中用抗压树脂固定，直至树脂完全硬化凝固；

第二步：将干燥人造岩芯称重后，放入盛有模拟地层水的容器中，将该容器放入真空干燥箱，在真空下进行饱和水，若干小时后，取出饱和好地层水的岩心再次称重，计算饱和水量V₁和岩心孔隙度\*MERGEFORMAT；

第三步：按图1所示把管线和设备连接好，在中间容器一中装入模拟地层水，在中间容器二中装入模拟油，将饱和好水的岩芯装入岩芯夹持器中，在地层温度下保持24小时；

第四步，饱和油：启动平流泵，向岩芯注入模拟原油，直至出口端含油达100%为止，饱和油完成，记录量筒中收集到的水的体积，即为岩芯中原油的体积V₂，以此计算原始含油饱和度So；

第五步，水驱操作：在中间容器一或者中间容器二中装入自然水，注水入口在岩芯左端，驱替在油藏温度下进行，在驱替过程中每隔一段时间记录油、水流量和压力，水驱至出口端含水98%后，累计出油量V₃和出水量V₄。

8.如权利要求7所述的一种利用如权利要求1-6中任一项所述的模拟低渗水平井渗流规律的实验装置的实验方法，其特征在于：在第一步中，所述三层纵向非均质岩芯气测渗透率分别为：10×10-3μm2；40×10-3μm2；90×10-3μm2；平均水测渗透率为46×10-3μm2，垂向渗透率呈正韵律分布，所述三层纵向非均质岩芯尺寸为36cm×13cm×4.5cm。

9.如权利要求7所述的一种利用如权利要求1-6中任一项所述的模拟低渗水平井渗流规律的实验装置的实验方法，其特征在于：在第四步中，饱和完油的岩芯需在地层温度下静置老化24小时，以便油与岩芯9中矿物颗粒充分吸附，向岩芯注入模拟原油的速度为0.3ml/min。

10.如权利要求7所述的一种利用如权利要求1-6中任一项所述的模拟低渗水平井渗流规律的实验装置的实验方法，其特征在于：在第五步中，注水速度为0.3m1/min，在第五步驱替过程中每隔一小时记录油、水流量和压力。