CN113062733B - 一种分段水平井控水三维模拟实验装置及其实验方法 - Google Patents
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Abstract
一种分段水平井控水三维模拟实验装置及其实验方法，实验装置主要由供液***、环空***、控水装置工作***、中心管***、样品采集***组成。所述供液***中高排量变频柱塞泵进液端用管线与储液罐连接，出液端用管线与数控流量计相连接，数控流量计用管线与环空***进液接口连接，控水***基管安装在环空***内，通过封隔挡板形成独立产液段，中心管模块安装在控水***基管内部，基管与中心管内部形成环空流通腔室，中心管出液端与样品采集***相连接，形成完整的流动***。本发明可有效的模拟分段水平井在不同产液贡献、油水混合状态不同含水率情况下单个或多个自动流入控制装置的流量限制效果，从而验证控水装置的控水效果。
Description
技术领域
本申请涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种分段水平井控水三维模拟实验装置及其实验方法。
背景技术
随着石油科技的不断发展，水平井和多分支井等复杂结构井已经成为油气田开采的主要方式，水平井相对直井具有增大井眼与油气藏的接触面积、增加产液能力、提高驱油效率以及推迟气水突破时间等优点。然而，由于储层物性、生产压差和“跟趾”效应，水平井在生产过程中各个位置的产液贡献存在一定的差异，主要表现为在生产井中沿水平段的不均衡产液，见水后产油/气量急剧下降，严重影响水平井的产能发挥和开发综合效益。近年来，水平井高效开采的目标是实现单井多层控制、水平井及多分支井选择性生产和注入、各层流动和生产剖面实时优化、延缓和降低气水脊进，最终达到高品质油藏经营和生产管理、提高采收率。实现这一目标最好的方法是采用自动流入控制器(AICD)控水技术，该技术是在流入控制器控水技术的基础上发展起来的，具有均衡剖面、消除趾跟效应，消除环空流影响，延长油井生产寿命的特点，同时还能够区分流体，限制水的产出，大大提高了油井的采收率，适用于非均质性强的底水油藏。同智能完井技术相比，不需要光缆的控制，大大提高了流入控制器的可靠性，同传统的流入控制器控水技术相比，自动流入控制器控水技术在井筒见水后，加强了对水产出的限制，进一步提高了水平井产液剖面的均衡控制效果，更有利于提高水平井的采收率。自动流入控制装置是一种被动的井筒流入控制装置，它通过在环形空间与基管之间产生流体流过的附加压降，调节水平段的砂面压力分布，进而获得相对均衡的产液剖面。
目前，控水完井技术仍在不断完善阶段，尤其水平井控水三维物理模型，现有的实验装置尚无法模拟环空、基管和中心管综合环境下的控水能力，也无法通过各段产出贡献整体的评价单个或多个自动流入控制装置综合控水效果，因此，为了更有效果的模拟水平井在不同层段、不同含水率下的控水效果，迫切需要一种分段水平井控水三维模拟实验装置。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供了一种分段水平井控水三维模拟实验装置及其实验方法，本发明可有效的模拟分段水平井在不同产液贡献、油水混合状态不同含水率情况下单个或多个自动流入控制装置的流量限制能力，从而验证自动流入控制装置的控水效果。
一种分段水平井控水三维模拟实验装置各组件特征在于，包括：
供液***，包括高排量变频柱塞泵、储液罐、数控流量计和压力传感器；所述高排量变频柱塞泵用于实验装置供液；所述压力传感器安装与环空进液口外侧，另一端连接电脑；所述储液罐用于储存实验流体；所述流量控制阀用于设定每段流量，可实现定流量注入。
环空***，包括有机玻璃环空管、进液接口、封隔挡板和环空管底座；所述封隔挡板通过螺丝固定在玻璃钢环空管内部，可拆卸；所述进液接口与供液***相连接；所述环空管底座安装于环空管底部，由螺丝与环空管固定，用于搭载整个***。
控水装置工作***，包括智能可释放示踪剂、基管、智能可释放示踪剂安装槽和自动流入控制装置；所述基管安装在有机玻璃环空管内；所述自动流入控制装置安装在基管管外侧且可根据实验需求变更数量。所述智能可释放示踪剂安装在基管外侧专用槽内且可根据实验需求增加和减少数量。
中心管***，包括中心管、单流环、流嘴和管线接口；所述中心管安装在基管内部；所述流嘴安装在中心管管外，是流体流入中心管的唯一通道。
样品采集***，包括进液阀门、采集阀门、采集容器和废液储液灌；所述阀门安装在环空管出口端。
一种分段水平井控水三维模拟实验装置特征在于，包括：
供液***中高排量变频柱塞泵进液端用管线与储液罐连接，出液端用管线与数控流量计相连接，数控流量计用管线与环空***进液接口连接；控水***基管安装在环空***内，通过封隔挡板形成独立产液段；中心管***安装在控水***基管内部，基管与中心管内部形成环空流通腔室，中心管出液端与样品采集***相连接，形成完整的流动***，可实现模拟水平井生产过程。
在上述技术方案中，所述实验流体为油相、水相或不同比例的油水混合相。
在上述技术方案中，所述智能可释放示踪剂为油溶性和水溶性两种可溶解释放类示踪剂。
在上述技术方案中，所述数控流量计采用质量流量计或体积流量计等数字化采集装备。
在上述技术方案中，所述管线由不锈钢管和高压软管组成，用于设备及装置的连接。
所述分段水平井控水三维模拟实验方法其特征在于，包括：
步骤1)，安装实验用控水工作***，根据实验方案设计，安装自动流入控制装置和智能可释放示踪剂，并将控水工作***安装进所述环空管内，安装好所述管线。
步骤2)，向储液罐中加入实验流体；
步骤3)，关闭样品采集***中的阀门，使环空管内呈密闭状态；
步骤4)，打开供液***中的数控流量计一、数控流量计二、数控流量计三，数控流量计四，数控流量计五。
步骤5)，打开供液***中的高排量变频柱塞泵，向环空管内注液直至实验流体完全充满所有管内体积后关闭。
步骤6)，关闭高排量变频柱塞泵后静置24小时，实验装置保持步骤3)状态，智能可释放示踪剂与实验流体充分接触，释放示踪剂团。
步骤7)，打开样品采集***阀门，打开高排量变频柱塞泵，监测压力传感器变化，并在样品采集***储液罐附近连续取样，取样频率30秒/次。
步骤8)，检测样品中智能可释放示踪剂的有效化学成分及物质浓度，通过示踪剂浓度分布解释各段油水产量分布。
步骤9)，通过步骤8)获取的各段油水产量贡献评价自动流入控制装置对水平井的控水增油效果。
本发明具有如下效益效果：
本发明可有效的模拟流体在环空、水平井控水基管和中心管的三维模拟流动，模拟水平井各段不同产液贡献、油水两相不同含水率情况下单个或多个自动流入控制装置的控水效果，可用于模拟水平井生产动态及控水完井优化方案设计，指导水平井的高效开发。
附图说明
图1是本发明完整装置主视示意图。
图2是本发明控水装置工作***俯视示意图。
以上附图各标记说明：
1、供液储液罐；2高排量变频柱塞泵；3、中心管流嘴；4、自动流入控制装置；5、数控流量计；6、压力传感器；7、环空进液口；8、有机玻璃环空管；9、进液阀门；10、环空管底座；11、智能可释放示踪剂；12、基管；13、中心管；14、封隔挡板；15、采集阀门；16、采集容器；17、废液储液罐。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，需在此说明的是本实施例仅是本发明针对具体情况的一个实施方法，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质进行的任何简单修改、变更以及其他变化，均在本发明的保护范围内。
实施例1、
一种分段水平井控水三维模拟实验装置各组件特征在于，包括：
供液***，包括高排量变频柱塞泵、储液罐、数控流量计和压力传感器；所述高排量变频柱塞泵用于实验装置供液；所述压力传感器安装与环空进液口外侧，另一端连接电脑；所述储液罐用于储存实验流体；所述流量控制阀用于设定每段流量，可实现定流量注入。
环空***，包括有机玻璃环空管、进液接口、封隔挡板和环空管底座；所述封隔挡板通过螺丝固定在玻璃钢环空管内部，可拆卸；所述进液接口与供液***相连接；所述环空管底座安装于环空管底部，由螺丝与环空管固定，用于搭载整个***。
控水装置工作***，包括智能可释放示踪剂、基管、智能可释放示踪剂安装槽和自动流入控制装置；所述基管安装在有机玻璃环空管内；所述自动流入控制装置安装在基管管外侧且可根据实验需求变更数量。所述智能可释放示踪剂安装在基管外侧专用槽内且可根据实验需求增加和减少数量。
中心管***，包括中心管、单流环、流嘴和管线接口；所述中心管安装在基管内部；所述流嘴安装在中心管管外，是流体流入中心管的唯一通道。
样品采集***，包括进液阀门、采集阀门、采集容器和废液储液灌；所述阀门安装在环空管出口端。
一种分段水平井控水三维模拟实验装置特征在于，包括：
供液***中高排量变频柱塞泵进液端用管线与储液罐连接，出液端用管线与数控流量计相连接，数控流量计用管线与环空***进液接口连接；控水***基管安装在环空***内，通过封隔挡板形成独立产液段；中心管***安装在控水***基管内部，基管与中心管内部形成环空流通腔室，中心管出液端与样品采集***相连接，形成完整的流动***，可实现模拟水平井生产过程。
实施例2、
利用上述模拟实验装置在分段水平井评价单相流体从不同层段流入时控水效果的实验方法，包括步骤如下：
以图1所示的本发明所设计模拟实验装置模拟5段流体流入井段为例，但本发明并不限于模拟5个流体流入井段。
步骤1)，安装实验用控水工作***，根据实验方案设计，安装自动流入控制装置和智能可释放示踪剂，并将控水工作***安装进所述环空管内，安装好所述管线。
步骤2)，向储液罐中加入实验流体；
步骤3)，关闭样品采集***中的阀门，使环空管内呈密闭状态；
步骤4)，打开供液***中的数控流量计一、数控流量计二、数控流量计三，数控流量计四，数控流量计五。
步骤5)，打开供液***中的高排量变频柱塞泵，向环空管内注液直至实验流体完全充满所有管内体积后关闭。
步骤6)，关闭高排量变频柱塞泵后静置24小时，实验装置保持步骤3)状态，智能可释放示踪剂与实验流体充分接触，释放示踪剂。
步骤7)，打开样品采集***阀门，打开高排量变频柱塞泵，监测压力传感器变化，并在样品采集***储液罐附近连续取样，取样频率30秒/次。
步骤8)，检测样品中智能可释放示踪剂的有效化学成分及物质浓度，通过示踪剂浓度分布解释各段油水产量分布。
步骤9)，通过步骤8)获取的各段油水产量贡献评价自动流入控制装置对水平井的控水增油效果。
实施例3、
利用上述模拟实验装置在分段水平井评价油水混合流体从不同层段流入时控水效果的实验方法，包括步骤如下：
以图1所示的本发明所设计模拟实验装置模拟5段流体流入井段为例，但本发明并不限于模拟5段流体流入井段。
步骤1)，安装实验用控水工作***，根据实验方案设计，安装自动流入控制装置和智能可释放示踪剂，并将控水工作***安装进所述环空管内，安装好所述管线。
步骤2)，向储液罐中加入实验流体；
步骤3)，关闭样品采集***中的阀门，使环空管内呈密闭状态；
步骤4)，打开供液***中的数控流量计一、数控流量计二、数控流量计三，数控流量计四，数控流量计五。
步骤5)，打开供液***中的高排量变频柱塞泵，向环空管内注液直至实验流体完全充满所有管内体积后关闭。
步骤6)，关闭高排量变频柱塞泵后静置24小时，实验装置保持步骤3)状态，智能可释放示踪剂与实验流体充分接触，释放示踪剂。
步骤7)，打开样品采集***阀门，打开高排量变频柱塞泵，监测压力传感器变化，并在样品采集***储液罐附近连续取样，取样频率30秒/次。
步骤8)，检测样品中智能可释放示踪剂的有效化学成分及物质浓度，通过示踪剂浓度分布解释各段油水产量分布。
步骤9)，通过步骤8)获取的各段油水产量贡献评价自动流入控制装置对水平井的控水增油效果。
Claims (2)
1.一种分段水平井控水三维模拟实验装置，其特征在于，包括：
供液***、环空***、控水装置工作***、中心管***和样品采集***，其中供液***包括高排量变频柱塞泵、供液储液罐、数控流量计和压力传感器，高排量变频柱塞泵进液端用管线与供液储液罐连接，高排量变频柱塞泵的出液端用管线与数控流量计相连接，数控流量计用管线与环空***的环空进液口连接，所述高排量变频柱塞泵用于实验装置供液；所述压力传感器安装于环空进液口外侧，另一端连接电脑；所述供液储液罐用于储存实验流体；所述数控流量计用于设定每段流量，实现定流量注入；
所述环空***中，包括有机玻璃环空管、环空进液口、封隔挡板和环空管底座；所述封隔挡板通过螺丝固定在有机玻璃环空管内部，能够拆卸；所述环空进液口与供液***相连接；所述环空管底座安装于有机玻璃环空管底部，由螺丝与有机玻璃环空管固定，用于搭载整个环空***；
控水装置工作***包括基管，所述基管安装在有机玻璃环空管内，通过封隔挡板形成独立产液段，所述控水装置工作***中，还包括智能可释放示踪剂、智能可释放示踪剂安装槽和自动流入控制装置；所述基管安装在有机玻璃环空管内；所述自动流入控制装置安装在基管外侧且能够根据实验需求变更数量，所述智能可释放示踪剂安装在基管外侧的智能可释放示踪剂安装槽内且能够根据实验需求增加或减少数量；
中心管***安装在所述基管内部，所述中心管***包括中心管、单流环、中心管流嘴和管线接口；所述中心管安装在基管内部，基管与中心管内部形成环空流通腔室，中心管出液端与样品采集***相连接，形成完整的流动***，实现模拟水平井生产过程，所述中心管流嘴安装在中心管管外，是流体流入中心管的唯一通道；
所述的样品采集***，包括进液阀门、采集阀门、采集容器和废液储液灌；所述进液阀门安装在有机玻璃环空管出口端。
2.一种分段水平井控水三维模拟实验方法，其特征在于，通过权利要求1所述的分段水平井控水三维模拟实验装置进行实验，智能可释放示踪剂安装槽内安装的智能可释放示踪剂类型不同，包括以下步骤：
步骤1)，安装控水装置工作***，根据实验方案设计，安装自动流入控制装置和智能可释放示踪剂，并将控水装置工作***安装进所述环空管内，安装好管线；
步骤2)，向供液储液罐中加入实验流体；
步骤3)，关闭样品采集***中的进液阀门，使有机玻璃环空管内呈密闭状态；
步骤4)，打开供液***中的所有数控流量计；
步骤5)，打开供液***中的高排量变频柱塞泵，向有机玻璃环空管内注液直至实验流体完全充满所有管内体积后关闭；
步骤6)，关闭高排量变频柱塞泵后静置24小时，实验装置保持步骤3)状态，智能可释放示踪剂与实验流体充分接触，释放示踪剂；
步骤7)，打开样品采集***阀门，打开高排量变频柱塞泵，监测压力传感器变化，并在样品采集***的废液储液罐附近连续取样，取样频率30秒/次；
步骤8)，检测样品中智能可释放示踪剂的有效化学成分及物质浓度，通过示踪剂浓度分布解释各段油水产量分布；
步骤9)，通过步骤8)获取的各段油水产量贡献评价自动流入控制装置对水平井的控水增油效果。
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