CN108825221A - 层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置及方法，层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置包括：分层计量平板模型，分层计量平板模型包括长方体壳体，长方体壳体内为单层或多层砂体，长方形壳体一侧顶端设有注入口，另一侧侧壁设有单个或多个出口，出口连接对应的油水分离器与量筒；分层计量平板模型正后方设置均匀光源、正前方设置摄像机，层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置整体置于恒温箱中。本发明可以从实验尺度上利用相似准则模拟各大油田实际区块的储层结构，通过注入方式、注入时机各种措施的调整，模拟出最适合目标油田生产的开发措施，为油田今后的增产、增质开发提供相关技术支持。

Description

层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置及方法

技术领域

本发明属于石油天然气开采的物理实验设备领域，具体地，涉及一种层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置及方法，用于测试均质、正韵律、反韵律等非均质大厚储层的剩余油分布。

背景技术

海上油田由于平台面积小容纳的井口有限，多采用大井距多层合采的方式开发，目前开发的油藏储层较厚，且层内非均质严重，在注水、注聚开发过程中由于渗透率差异、重力分异作用，使注采井间注入水沿优势通道突进严重，致使在高含水期生产井周围层大量未被波及的剩余油。

厚油层层内按纵向渗透率不同分为：均质油层、正韵律(下部渗透率高上部渗透率低)油层、反韵律(上部渗透率高下部渗透率低)油层。水驱开发过程中沿油层纵向剩余油的动用程度各有差异，矿场上称为“存在和次生原生优势水流通道”，在油井产水率很高的情况下其井底周围的未动用剩余油饱和度仍非常高。为研究层内剩余油的水驱动用程度及影响因素，设计了此“均质及层内非均质厚油层剩余油分布检测装置”，可通过物理实验手段直接观察到层内剩余油存在规律，指导油田进一步调整开发方案，对提高原油采收率具有重要的意义。

目前，室内物理模拟实验大多是采用并联岩心或并联填砂管模型研究层间非均质储层的剩余油分布规律及影响因素，孙致学等设计了分注分采用X射线检测各层剩余油饱和度的实验装置。目前为止，没有检测层内由于重力分异作用造成的油层纵向各部位剩余油分布规律及流动状况的实验装置。本实验装置是一个二维可视的平板模型，主要模拟目前海上油田大厚层合注合采生产状况，注入井合注，生产井分段检测出液、出油状况，通过录像及观察检测各层原油的动用情况，通过改变注入方式，观测纵向及油井附近原油饱和度动用及出液状况，为石油工程师认识及改善此类油田开发状况提供坚实基础。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供一种层内均质及非均质厚油层剩余油分布的检测装置及方法；该层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置可直观显示均质及层内非均质厚油层注水(聚/聚表二元)分层开采时均质及层内非均质厚油层内油水的推进变化及生产井附近剩余油分布，并且可以通过流体采集***进一步分析各层的驱替情况，得出各层的采出程度。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置，包括：分层计量平板模型，其中：分层计量平板模型包括长方体壳体，长方体壳体内为单层或多层砂体，长方形壳体一侧顶端设有注入口，另一侧侧壁设有单个或多个出口，出口数与砂体的层数相同，各个出口对应一个油水分离器与一个量筒，各个出口分别连接对应的油水分离器，各个油水分离器连接对应的量筒；分层计量平板模型正后方设置均匀光源、正前方设置摄像机，层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置整体置于恒温箱中。

优选地，长方体壳体由亚克力有机玻璃板通过有机玻璃胶粘接而成，包括：分层计量平板模型前端玻璃板、分层计量平板模型后端玻璃板、分层计量平板模型上端玻璃条、分层计量平板模型下端玻璃条、分层计量平板模型左端玻璃条、分层计量平板模型右端玻璃条；长方体壳体内距离左端玻璃条2mm～4mm的位置竖直嵌入左端多孔玻璃条，左端多孔玻璃条长度、厚度与左端玻璃条相同，厚度为2mm～3mm，左端多孔玻璃条右侧紧贴一层等长度的左端纱网；长方体壳体距离右端玻璃条2mm～4mm的位置竖直嵌入右端多孔玻璃条，右端多孔玻璃条长度、厚度与右端玻璃条相同，厚度为2mm～4mm，右端多孔玻璃条左侧紧贴一层等长度的右端纱网；右端玻璃条与右端多孔玻璃条之间横向设置单个或多个出口端隔板，各个出口端隔板位于砂体的相邻层之间。

优选地，左端多孔玻璃条和右端多孔玻璃条之间设有单层或多层砂体，砂体由石英砂与环氧树脂胶混合固化而成，非均质储层各层之间相互连通，由目数不同的石英砂、不同比例的环氧树脂胶与石英砂模拟出不同储层结构。

优选地，分层计量平板模型注入口位于左端多孔玻璃条、左端玻璃条之间的长方体壳体顶端，利用柱塞泵定流量地将中间容器中的流体驱替至分层计量平板模型注入口；分层计量平板模型右端水平方向设置各个出口，各个出口与对应的出口端隔板平齐，最底端出口与长方体壳体内空腔的底端平齐，各层出口分层采集砂体内部流出的流体；各个出口与对应的油水分离器连接，各个油水分离器连接至对应的量筒，各个油水分离器通过记录油的液面刻度从而确定各层的采出油量，各个量筒的液面刻度则是代表了各层的出液量。

优选地，摄像机通过三脚架立于分层计量平板模型的正前方，实时采集油水分布情况的图像，传输到计算机中进行后续处理。

层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测方法，采用上述的层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置，包括以下步骤：

(1)、称量分层计量平板模型的干重，对分层计量平板模型进行抽真空饱和模拟油，饱和完毕后待老化后称量分层计量平板模型的湿重，计算得到分层计量平板模型1的孔隙体积；

(2)、将恒温箱温度调至实验温度，当恒温箱内温度达到实验温度后通过柱塞泵定流量的驱替中间容器中的地层水，驱替至分层计量平板模型注入口之前进行一次管线设备内部的空气排空，之后，地层水通过分层计量平板模型注入口进入分层计量平板模型砂体内部，地层水由于驱动力和重力分异作用驱替三层内的模拟油，驱替出的油水从分层计量平板模型各个出口分别流入对应的油水分离器，摄像机实时进行拍摄同时每隔一段时间记录油水分离器中的油页面刻度及量筒的刻度；待出口端见水时记录该时刻的时间，待出口端含水率超过30％后，关闭装载地层水的中间容器阀门开关，打开装载聚合物的中间容器阀门开关，继续驱替至出口总出水量达到98％时结束实验；

(3)、根据各个油水分离器和量筒各个时刻采集到的数据，处理得到分层计量平板模型在不同时刻各层的采出程度和含水率，计算得到不同时刻各层的产油速度及产液速度，根据计算的数据绘制各层的采出程度与注入PV数的关系曲线、含水率与注入PV数的关系曲线；根据摄像机拍摄的图像对应数据采集时刻分析描述见水时刻及聚合物注入后分层计量平板模型中的油水分布状况，再结合绘制出的关系曲线图分析总结均质及非均质厚油层剩余油分布规律。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、可通过调节石英砂的目数与环氧树脂胶的比例调节层内非均质厚油层各层的渗透性，可以从实验尺度上利用相似准则模拟各大油田实际区块的储层结构，通过注入方式、注入时机各种措施的调整，模拟出最适合目标油田生产的开发措施，为油田今后的增产、增质开发提供相关技术支持；

2、可以分层定量采集层内非均质厚油层各层的出油、出液量，适用于非均质储层剩余油小层分布的定量研究；

3、可以直观显示均质及层内非均质厚油层注水(聚/聚表二元)分层开采时各层油水的推进变化及生产井附近剩余油分布。

附图说明

图1为层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置结构示意图；

图2为分层计量平板模型示意图；

图3为分层计量平板模型俯视剖面示意图；

图4为分层计量平板模型左视、右视示意图；

图中：1、分层计量平板模型；2、分层计量平板模型注入口；3a、第一出口；3b、第二出口；3c、第三出口；4a、第一油水分离器；4b、第二油水分离器；4c、第三油水分离器；5a、第一量筒；5b、第二量筒；5c、第三量筒；6、分层计量平板模型前端玻璃板；7、分层计量平板模型后端玻璃板；8、分层计量平板模型上端玻璃条；9、分层计量平板模型下端玻璃条；10、分层计量平板模型左端玻璃条；11、分层计量平板模型右端玻璃条；12a、左端多孔玻璃条；12b、右端多孔玻璃条；13a、左端滤网；13b、右端滤网；14a、第一出口端隔板；14b、第二出口端隔板。

具体实施方式

以下三层砂体为例进行示意性说明，如图1所示，层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置，包括：分层计量平板模型1，分层计量平板模型1包括长方体壳体，长方体壳体内为单层(均质)或多层(非均质)砂体，长方形壳体一侧顶端设有注入口，另一侧侧壁设有三个出口，三个出口分别连接油水分离器，油水分离器连接量筒；分层计量平板模型正后方设置均匀光源、正前方设置摄像机，层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置整体置于恒温箱中，恒温箱保证整套装置处于恒温环境，提供一个对应的实验温度，均匀光源确保摄像机采集到效果较好的图像，油水分离器与量筒作为油水采出情况的计量工具。

长方体壳体由亚克力有机玻璃板通过有机玻璃胶粘接而成，包括：分层计量平板模型前端玻璃板6、分层计量平板模型后端玻璃板7、分层计量平板模型上端玻璃条8、分层计量平板模型下端玻璃条9、分层计量平板模型左端玻璃条10、分层计量平板模型右端玻璃条11；长方体壳体内距离左端玻璃条2mm～4mm的位置竖直嵌入左端多孔玻璃条12a，左端多孔玻璃条12a长度、厚度与左端玻璃条10相同，厚度为2mm～3mm，左端多孔玻璃条12a右侧紧贴一层等长度的左端纱网13a；长方体壳体距离右端玻璃条2mm～4mm的位置竖直嵌入右端多孔玻璃条12b，右端多孔玻璃条12b长度、厚度与右端玻璃条11相同，厚度为2mm～4mm，右端多孔玻璃条12b左侧紧贴一层等长度的右端纱网13b；右端玻璃条11与右端多孔玻璃条12b之间横向设置第一出口端隔板14a、第二出口端隔板14b，第一出口端隔板14a位于右端多孔玻璃条12b竖向三分之二处，第二出口端隔板14b位于右端多孔玻璃条12b竖向三分之一处。

左端多孔玻璃条12a和右端多孔玻璃条12b之间设有单层(均质)或多层(非均质)砂体，砂体由石英砂与环氧树脂胶混合固化而成，由目数不同的石英砂、不同比例的环氧树脂胶与石英砂模拟出不同储层结构。

分层计量平板模型注入口2位于左端多孔玻璃条12a、左端玻璃条10之间的长方体壳体顶端，利用柱塞泵定流量地将中间容器中的流体驱替至分层计量平板模型注入口2；分层计量平板模型2右端水平方向设置第一出口3a、第二出口3b、第三出口3c，第一出口3a与第一出口端隔板14a平齐，第二出口3b与第二出口端隔板14b平齐，第三出口3c与长方体壳体内空腔的底端平齐，第一出口3a、第二出口3b、第三出口3c分层采集砂体内部流出的流体；第一出口3a与第一油水分离器4a连接，第二出口3b与第二油水分离器4b连接，第三出口3c与第三油水分离器4c连接；第一油水分离器4a连接至第一量筒5a中，第二油水分离器4b连接至第二量筒5b中，第三油水分离器4c连接至第三量筒5c中，第一油水分离器4a、第二油水分离器4b、第三油水分离器4c通过记录油的液面刻度从而确定三层的采出油量，第一量筒5a、第二量筒5b、第三量筒5c的液面刻度则是代表了三层的出液量。

分层计量平板模型1正后方设置的均匀光源为拍摄提供较好的光照条件，摄像机通过三脚架立于分层计量平板模型2的正前方，实时采集油水分布情况的图像，传输到计算机中进行后续处理。

层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测方法，采用上述层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置，包括以下步骤：

(1)、称量分层计量平板模型1的干重，对分层计量平板模型1进行抽真空饱和模拟油，饱和完毕后待老化后称量分层计量平板模型1的湿重，计算得到分层计量平板模型1的孔隙体积；

(2)、将恒温箱温度调至实验温度，当恒温箱内温度达到实验温度后通过柱塞泵定流量的驱替中间容器中的地层水，驱替至分层计量平板模型注入口2之前进行一次管线设备内部的空气排空，之后，地层水通过分层计量平板模型注入口2进入分层计量平板模型1砂体内部，地层水由于驱动力和重力分异作用驱替三层内的模拟油，驱替出的油水从分层计量平板模型第一出口3a、第二出口3b、第三出口3c分别流入第一油水分离器4a、第二油水分离器4b、第三油水分离器4c，摄像机实时进行拍摄同时每隔一段时间记录油水分离器中的油页面刻度及量筒的刻度；待出口端见水时记录该时刻的时间，待出口端含水率超过30％后，关闭装载地层水的中间容器阀门开关，打开装载聚合物的中间容器阀门开关，继续驱替至出口总出水量达到98％时结束实验。

(3)、根据三个油水分离器和量筒各个时刻采集到的数据，处理得到分层计量平板模型1在不同时刻各层的采出程度和含水率，计算得到不同时刻各层的产油速度及产液速度，根据计算的数据绘制各层的采出程度与注入PV数的关系曲线、含水率与注入PV数的关系曲线；根据摄像机拍摄的图像对应数据采集时刻分析描述见水时刻及聚合物注入后分层计量平板模型1中的油水分布状况，再结合绘制出的关系曲线图分析总结均质及非均质厚油层剩余油分布规律。

Claims (6)

1.一种层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置，包括：分层计量平板模型，其特征在于：分层计量平板模型包括长方体壳体，长方体壳体内为单层或多层砂体，长方形壳体一侧顶端设有注入口，另一侧侧壁设有一个或者多个出口，出口分别连接油水分离器，油水分离器连接量筒；分层计量平板模型正后方设置均匀光源、正前方设置摄像机，层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置整体置于恒温箱中。

2.根据权利要求1所述的层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置，其特征在于：长方体壳体由亚克力有机玻璃板通过有机玻璃胶粘接而成，包括：分层计量平板模型前端玻璃板、分层计量平板模型后端玻璃板、分层计量平板模型上端玻璃条、分层计量平板模型下端玻璃条、分层计量平板模型左端玻璃条、分层计量平板模型右端玻璃条；长方体壳体内距离左端玻璃条2mm～4mm的位置竖直嵌入左端多孔玻璃条，左端多孔玻璃条长度、厚度与左端玻璃条相同，厚度为2mm～3mm，左端多孔玻璃条右侧紧贴一层等长度的左端纱网；长方体壳体距离右端玻璃条2mm～4mm的位置竖直嵌入右端多孔玻璃条，右端多孔玻璃条长度、厚度与右端玻璃条相同，厚度为2mm～4mm，右端多孔玻璃条左侧紧贴一层等长度的右端纱网；右端玻璃条与右端多孔玻璃条之间横向设置单个或多个出口端隔板，各个出口端隔板位于砂体的相邻层之间。

3.根据权利要求1-2所述的层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置，其特征在于：左端多孔玻璃条和右端多孔玻璃条之间设有单层或多层砂体，砂体由石英砂与环氧树脂胶混合固化而成，非均质储层各层之间相互连通，由目数不同的石英砂、不同比例的环氧树脂胶与石英砂模拟出不同储层结构。

4.根据权利要求1-3所述的层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置，其特征在于：分层计量平板模型注入口位于左端多孔玻璃条、左端玻璃条之间的长方体壳体顶端，利用柱塞泵定流量地将中间容器中的流体驱替至分层计量平板模型注入口；分层计量平板模型右端水平方向设置各个出口，各个出口与对应的出口端隔板平齐，最底端出口与长方体壳体内空腔的底端平齐，各层出口分层采集砂体内部流出的流体；各个出口与对应的油水分离器连接，各个油水分离器连接至对应的量筒，各个油水分离器通过记录油的液面刻度从而确定各层的采出油量，各个量筒的液面刻度则是代表了各层的出液量。

5.根据权利要求1-4所述的层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置，其特征在于：摄像机通过三脚架立于分层计量平板模型的正前方，实时采集油水分布情况的图像，传输到计算机中进行后续处理。

6.一种层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测方法，采用权利要求1-5之一所述的层内均质及非均质厚油层剩余油分布检测装置，包括以下步骤：

(1)、称量分层计量平板模型的干重，对分层计量平板模型进行抽真空饱和模拟油，饱和完毕后待老化后称量分层计量平板模型的湿重，计算得到分层计量平板模型1的孔隙体积；

(2)、将恒温箱温度调至实验温度，当恒温箱内温度达到实验温度后通过柱塞泵定流量的驱替中间容器中的地层水，驱替至分层计量平板模型注入口之前进行一次管线设备内部的空气排空，之后，地层水通过分层计量平板模型注入口进入分层计量平板模型砂体内部，地层水由于驱动力和重力分异作用驱替三层内的模拟油，驱替出的油水从分层计量平板模型各个出口分别流入对应的油水分离器，摄像机实时进行拍摄同时每隔一段时间记录油水分离器中的油页面刻度及量筒的刻度；待出口端见水时记录该时刻的时间，待出口端含水率超过30％后，关闭装载地层水的中间容器阀门开关，打开装载聚合物的中间容器阀门开关，继续驱替至出口总出水量达到98％时结束实验；

(3)、根据各个油水分离器和量筒各个时刻采集到的数据，处理得到分层计量平板模型在不同时刻各层的采出程度和含水率，计算得到不同时刻各层的产油速度及产液速度，根据计算的数据绘制各层的采出程度与注入PV数的关系曲线、含水率与注入PV数的关系曲线；根据摄像机拍摄的图像对应数据采集时刻分析描述见水时刻及聚合物注入后分层计量平板模型中的油水分布状况，再结合绘制出的关系曲线图分析总结均质及非均质厚油层剩余油分布规律。