CN112761597A - 一种水平井注气吞吐采油物理模拟实验装置 - Google Patents
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Abstract
一种水平井注气吞吐采油物理模拟实验装置，包括注液计量泵、注气活塞容器、注水活塞容器、注油活塞容器、岩心夹持器，岩心夹持器中的模拟岩心中心轴向设置有条形槽体，夹持器外壳表面靠近夹持器盖的两侧分别设置有连通岩心夹持器内部空间的连通孔，电热套筒表面设有与夹持器外壳表面连通孔数量、位置和大小相同的连通孔，模拟注液井和模拟注气井穿过夹持器外壳和电热套筒表面的一端的连通孔径向伸入模拟岩心中，两者的伸入端部设有与条形槽体接触的端孔；在岩心夹持器表面上设置有一定数量的连通孔，可根据实验需要改变岩心夹持器上的模拟井筒的位置，使得实验可根据需要改变模拟水平井的设置位置，实现对水平井注气吞吐驱油的有效模拟。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气开发当中的模拟实验领域，具体涉及一种水平井注气吞吐采油物理模拟实验装置。
背景技术
我国致密油资源储量丰富，但各地的致密油藏从地质条件到储层物性都有较大的差异，有必要针对具体油藏展开深入研究，经矿场实验显示采用注气驱对于低渗油藏等复杂油藏进行补充能量开采的方法是具有较好的可行性的，从而使得注气驱油技术被广泛地应用在如致密砂砾岩油藏等非常规复杂条件油藏的开采中。
而在目前开发应用最为广泛的水平井开采当中，在压裂水平井小井距开发条件下，注气是最现实的提高采收率方式，因此，将注气吞吐驱油技术应用到水平井的开采中，即对于水平井的注气吞吐驱油方面进行的研究，就显得相当有必要，然而目前能够对水平井注气吞吐驱油相关方面进行有效研究的设备还鲜有所见，需要有一种专门的实验设备为水平井注气驱油方面的研究提供技术依据。
发明内容
针对现有技术问题，本发明提出了一种能够更改模拟井口位置的气驱油水平井实验装置，从而真实有效地模拟出水平井中气驱油的实验过程，并得到准确的实验数据。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种水平井注气吞吐采油物理模拟实验装置，包括注液计量泵，注气活塞容器，注水活塞容器，注油活塞容器，岩心夹持器，回压阀，注液计量泵与岩心夹持器之间管路连接，注气活塞容器，注水活塞容器，注油活塞容器分别设置在注液计量泵与岩心夹持器之间的管路上，岩心夹持器还与回压阀管路连接，岩心夹持器包括模拟注液井、模拟注气井、模拟生产井、模拟岩心、夹持器外壳、夹持器盖、电热套筒、堵口塞，模拟岩心设置在夹持器外壳与夹持器盖组成的密闭空间中，其中心轴向设置有条形槽体；夹持器外壳表面靠近夹持器盖的两侧分别设置有连通岩心夹持器内部空间的连通孔；电热套筒套设在夹持器外壳外表面，其表面设有与夹持器外壳表面连通孔数量、位置和大小相同的连通孔；模拟注液井和模拟注气井穿过夹持器外壳和电热套筒表面的一端的连通孔径向伸入模拟岩心中，两者的伸入端部设有与条形槽体接触的端孔；模拟生产井穿过夹持器外壳和电热套筒表面另一端的连通孔径向伸入模拟岩心中，其伸入端部设有与条形槽体接触的端孔；剩余的夹持器外壳和电热套筒表面的连通孔中设置有直径与之相等的堵口塞，注液计量泵经管路与岩心夹持器上的模拟注气井连接，在此连接管路上还设置有注气活塞容器和气体流量计，注液计量泵经管路与岩心夹持器上的模拟注液井连接，在此连接管路上并联设置有注水活塞容器和注油活塞容器，回压阀经管路与岩心夹持器上的模拟生产井相连接。
进一步的，所述回压阀经管路连依次与回压活塞容器和回压泵相连接。
进一步的，所述回压泵还与三相分离器管路连接，三相分离器分别与废水、废油、废气收集装置管路连接。
进一步的，所述三相分离器与废气收集装置连接的管路上设置有气体流量计。
进一步的，所述三相分离器与废水和废油收集装置连接的管路上设置有质量流量计。
进一步的，所述岩心夹持器外部设置有电加热器，电加热器与电热套筒电连接。
进一步的，所述注水活塞容器和注油活塞容器的并联管路与岩心夹持器之间还连接有真空泵。
本发明的技术效果是：
1、在岩心夹持器表面上设置有一定数量的连通孔，可根据实验需要在模拟岩心上钻取与之适应的安置孔，从而改变岩心夹持器上的模拟井筒的位置，使得实验可根据需要改变模拟水平井的设置位置，实现对水平井注气吞吐驱油的有效模拟。
2、模拟岩心采用中部掏空形成轴向的条形槽体，可用于模拟水平井。
3、岩心夹持器后端连接有三相分离器，可对注气吞吐驱替得出的油气水三相进行有效分离，并使其分别进入相应的计量装置中，准确收集到相关实验数据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明中岩心夹持器示意图；
图中1注液计量泵，2注气活塞容器，3注水活塞容器，4注油活塞容器，5气体流量计，6真空泵，7岩心夹持器，8模拟注液井，9模拟注气井，10模拟生产井，11电加热器，12回压阀，13回压活塞容器，14回压泵，15三相分离器，16质量流量计，701模拟岩心，702夹持器外壳，703夹持器盖，704电热套筒，705堵口塞。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
如图1、图2所示，一种水平井注气吞吐采油物理模拟实验装置，注液计量泵1与岩心夹持器7之间管路连接，注气活塞容器2，注水活塞容器3，注油活塞容器4分别设置在注液计量泵1与岩心夹持器7之间的管路上，岩心夹持器7还与回压阀12管路连接，模拟岩心701设置在夹持器外壳702与夹持器盖703组成的密闭空间中，其中心轴向设置有条形槽体；夹持器外壳702表面靠近夹持器盖703的两侧分别设置有连通岩心夹持器7内部空间的连通孔；电热套筒704套设在夹持器外壳702外表面，其表面设有与夹持器外壳702表面连通孔数量、位置和大小相同的连通孔；模拟注液井8和模拟注气井9穿过夹持器外壳702和电热套筒704表面的一端的连通孔径向伸入模拟岩心701中，两者的伸入端部设有与条形槽体接触的端孔；模拟生产井10穿过夹持器外壳702和电热套筒704表面另一端的连通孔径向伸入模拟岩心701中，其伸入端部设有与条形槽体接触的端孔；剩余的夹持器外壳702和电热套筒704表面的连通孔中设置有直径与之相等的堵口塞705；注液计量泵1经管路与岩心夹持器7上的模拟注气井9连接，在此连接管路上还设置有注气活塞容器2和气体流量计5；注液计量泵1经管路与岩心夹持器7上的模拟注液井8连接，在此连接管路上并联设置有注水活塞容器3和注油活塞容器4；回压阀12经管路与岩心夹持器7上的模拟生产井10相连接；回压阀12经管路连依次与回压活塞容器13和回压泵14相连接；回压泵12还与三相分离器15管路连接，三相分离器15分别与废水、废油、废气收集装置管路连接；三相分离器15与废气收集装置连接的管路上设置有气体流量计5；所述三相分离器15与废水和废油收集装置连接的管路上设置有质量流量计16；岩心夹持器7外部设置有电加热器11，电加热器11与电热套筒704电连接；注水活塞容器3和注油活塞容器4的并联管路与岩心夹持器7之间还连接有真空泵6。
本发明的工作原理是：
注液计量泵1与岩心夹持器7之间管路连接，注气活塞容器2，注水活塞容器3，注油活塞容器4分别设置在注液计量泵1与岩心夹持器7之间的管路上，岩心夹持器7还与回压阀12管路连接，模拟岩心701设置在夹持器外壳702与夹持器盖703组成的密闭空间中，其中心轴向设置有条形槽体，条形槽体在岩心上钻出，根据实验需要确定其位置，钻出后还可使用相应的酸对其内部进行刻蚀造缝；
夹持器外壳702表面靠近夹持器盖703的两侧分别设置有连通岩心夹持器7内部空间的连通孔，当确定了需要使用的连通孔后，即在模拟岩心701上钻出位置和大小都与夹持器外壳702上的连通孔对应的孔洞即可，并使得该孔洞与条形槽体连通，电热套筒704套设在夹持器外壳702外表面，其表面设有与夹持器外壳702表面连通孔数量、位置和大小相同的连通孔，使得模拟井筒可穿过连通孔伸入岩心夹持器7中，并可通过改变模拟井筒伸入连通孔的位置来改变水平井竖井部分的位置，而条形槽体则可以与模拟井筒一道，组成整个模拟水平井体系。
模拟注液井8和模拟注气井9穿过夹持器外壳702和电热套筒704表面的一端的连通孔径向伸入模拟岩心701中，两者的伸入端部设有与条形槽体接触的端孔，端孔用于构成模拟竖井部分的进出液口；
模拟生产井10穿过夹持器外壳702和电热套筒704表面另一端的连通孔径向伸入模拟岩心701中，其伸入端部设有与条形槽体接触的端孔，在进行注气吞吐实验时，岩心夹持器7中的油气水混合物将由端孔进入模拟生产井10，并作为模拟产物进入后续管路中；
剩余的夹持器外壳702和电热套筒704表面的连通孔中设置有直径与之相等的堵口塞705，堵口塞705的作用是对剩余的连通孔进行堵漏，使得岩心夹持器7内可以保持实验所需的密闭条件；
注液计量泵1经管路与岩心夹持器7上的模拟注液井8连接，在此连接管路上并联设置有注水活塞容器3和注油活塞容器4，注水活塞容器3和注油活塞容器4为并联状态，则可以通过更改两者前后的开关实现先后注入，在注入时启动注液计量泵1，先将注水活塞容器3中的实验水注入岩心夹持器7中进行饱和地层水，之后调整阀门，将注油活塞容器4中的模拟油注入岩心夹持器7中，将实验的地层条件模拟得出；
注液计量泵1经管路与岩心夹持器7上的模拟注气井9连接，在此连接管路上还设置有注气活塞容器2和气体流量计5，注气活塞容器2中储存的是注气吞吐实验所需的实验气，根据实验需要决定气体种类，可以是烃气、水蒸气、二氧化碳等，当注液计量泵1将注水活塞容器3和注油活塞容器4中的水和油依次注入模拟岩心701中饱和完成之后，使用注液计量泵1对注气活塞容器2中的实验气进行加压，并将实验气注入模拟岩心701中进行闷井，注气的流量由气体流量计5进行记录；
回压阀12经管路与岩心夹持器7上的模拟生产井10相连接，回压阀12经管路连依次与回压活塞容器13和回压泵14相连接，由回压活塞容器13和回压泵14对回压阀12提供回压，在注气之后驱油时控制气驱油的排出量；
回压泵12还与三相分离器15管路连接，三相分离器15分别与废水、废油、废气收集装置管路连接，三相分离器15与废气收集装置连接的管路上设置有气体流量计5，三相分离器15与废水和废油收集装置连接的管路上设置有质量流量计16，三相分离器15可将驱替过程中的油水气混合物彻底分离开，分离出的气体经过气体流量计5测定出气体总量，可与注气活塞容器2连接的气体流量计5中测得的注入气的流量形成对比，即可形成前后对照，分离出的水和油分别通过质量流量计16计算总量，并与注液计量泵1注入的原始量相比将，同样可形成前后对照，用于分析注气吞吐的实验效果。
岩心夹持器7外部设置有电加热器11，电加热器11与电热套筒704电连接，为岩心夹持器7提供温度环境，用于模拟实验所需的地层温度；
注水活塞容器3和注油活塞容器4的并联管路与岩心夹持器7之间还连接有真空泵6，真空泵6的作用是在注水和注油之前对整个岩心夹持器7中进行抽真空，提高注液的效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种水平井注气吞吐采油物理模拟实验装置，包括注液计量泵(1)，注气活塞容器(2)，注水活塞容器(3)，注油活塞容器(4)，岩心夹持器(7)，回压阀(12)，注液计量泵(1)与岩心夹持器(7)之间管路连接，注气活塞容器(2)，注水活塞容器(3)，注油活塞容器(4)分别设置在注液计量泵(1)与岩心夹持器(7)之间的管路上，岩心夹持器(7)还与回压阀(12)管路连接，其特征在于，岩心夹持器(7)包括模拟注液井(8)、模拟注气井(9)、模拟生产井(10)、模拟岩心(701)、夹持器外壳(702)、夹持器盖(703)、电热套筒(704)、堵口塞(705)，模拟岩心(701)设置在夹持器外壳(702)与夹持器盖(703)组成的密闭空间中，其中心轴向设置有条形槽体；夹持器外壳(702)表面靠近夹持器盖(703)的两侧分别设置有连通岩心夹持器(7)内部空间的连通孔；电热套筒(704)套设在夹持器外壳(702)外表面，其表面设有与夹持器外壳(702)表面连通孔数量、位置和大小相同的连通孔；模拟注液井(8)和模拟注气井(9)穿过夹持器外壳(702)和电热套筒(704)表面的一端的连通孔径向伸入模拟岩心(701)中，两者的伸入端部设有与条形槽体接触的端孔；模拟生产井(10)穿过夹持器外壳(702)和电热套筒(704)表面另一端的连通孔径向伸入模拟岩心(701)中，其伸入端部设有与条形槽体接触的端孔；剩余的夹持器外壳(702)和电热套筒(704)表面的连通孔中设置有直径与之相等的堵口塞(705)；
注液计量泵(1)经管路与岩心夹持器(7)上的模拟注气井(9)连接，在此连接管路上还设置有注气活塞容器(2)和气体流量计(5)；
注液计量泵(1)经管路与岩心夹持器(7)上的模拟注液井(8)连接，在此连接管路上并联设置有注水活塞容器(3)和注油活塞容器(4)；
回压阀(12)经管路与岩心夹持器(7)上的模拟生产井(10)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种水平井注气吞吐采油物理模拟实验装置，其特征在于：所述回压阀(12)经管路连依次与回压活塞容器(13)和回压泵(14)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种水平井注气吞吐采油物理模拟实验装置，其特征在于：所述回压泵(12)还与三相分离器(15)管路连接，三相分离器(15)分别与废水、废油、废气收集装置管路连接。
4.根据权利要求3所述的一种水平井注气吞吐采油物理模拟实验装置，其特征在于：所述三相分离器(15)与废气收集装置连接的管路上设置有气体流量计(5)。
5.根据权利要求4所述的一种水平井注气吞吐采油物理模拟实验装置，其特征在于：所述三相分离器(15)与废水和废油收集装置连接的管路上设置有质量流量计(16)。
6.根据权利要求5所述的一种水平井注气吞吐采油物理模拟实验装置，其特征在于：所述岩心夹持器(7)外部设置有电加热器(11)，电加热器(11)与电热套筒(704)电连接。
7.根据权利要求6所述的一种水平井注气吞吐采油物理模拟实验装置，其特征在于：所述注水活塞容器(3)和注油活塞容器(4)的并联管路与岩心夹持器(7)之间还连接有真空泵(6)。
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