CN113266345A - 一种储层模拟单元及其气体溶解分配评价装置及评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明“一种储层模拟单元及其CO2溶解分配评价装置及评价方法”属于油田开发技术领域。所述储层模拟单元包括：可密闭的容器；所述容器内设有分隔连通部件将容器分隔成填砂室和底水室且使二者连通；所述填砂室位于底水室上部；容器对应填砂室所在区域的容器壁上在不同高度开设若干注采口。本发明不仅适用于CO2注气溶解评价，亦可有效开展满足N2、CO2+N2复合气、烟道气等注气溶解评价实验要求。
Description
技术领域
本专利属于油田开发技术领域，具体涉及一种储层模拟单元及其气体溶解分配评价装置 及评价方法。
背景技术
塔河油田三叠系油藏可采储1500余万吨，约占碎屑岩储量的69.7％，目前采出程度 28.9％，油藏进入高含水阶段。油藏温度为110℃，压力49.1MPa(原始压力49.8MPa)，地层 水矿化度213.3g/L。具有水体强度大、油藏温度压力高、地层水矿化度高的特点。在开展油 藏注CO2驱油过程中就需充分考虑水体的影响，掌握CO2在原油-地层水体系中溶解分配情 况，是本领域亟待解决的问题。
对于可模拟CO2在原油-地层水体系中溶解情况的装置，本领域尚未见报道。
发明内容
基于本领域存在的上述空白，本发明提供一种CO2溶解分配评价装置，该装置适用于油 水体系中CO2溶解评价。
本发明的技术方案如下：
一种储层模拟单元，其特征在于，包括：可密闭的容器；所述容器内设有分隔连通部件 将容器分隔成填砂室和底水室；所述填砂室位于底水室上部；容器对应填砂室所在区域的容 器壁上在不同高度开设若干注采口。
所述的一种储层模拟单元还包括：储层模拟物；所述容器顶部设有顶部开口；可通过顶 部开口在所述填砂室内填充不同大小的颗粒物；可通过顶部开口或者注采口在容器内注入油 水混合物；可通过气液接口向底水室内充入气体；所述储层模拟物包括颗粒物、油水混合物、 气体；
优选地，所述容器底部设有底部开口；
优选地，所述顶部开口、底部开口、注采口均可通过密封部件密封；
优选地，所述分隔连通部件包括多孔板；优选地，多孔板上的孔均匀分布；各孔孔径为 0.150-0.075mm(150-250目)优选0.125mm(200目)；多孔板优选多孔烧结板；
优选地，所述密封部件选自：密封盖、密封阀门、密封法兰；
优选地，上下相邻的注采口之间的间距为10-15cm，优选10cm。
填砂室内设置有颗粒物层；颗粒物层可设置1-10层；
优选地，填砂室内油水混合物浸没全部颗粒物层；
优选地，相邻的颗粒物层之间为上下设置；各颗粒物层的高度大于10cm，渗透率为50-2000mD；
优选地，填砂室顶端设置100目单层金属防砂网；
优选地，所述颗粒物选自：石英砂、陶粒、碳酸钙颗粒、球形玻璃珠等；
所述气体选自：CO2、N2、CO2+N2复合气体、烟道气。
所述容器为立式筒体结构；
优选地，分隔连通部件还包括连接件；所述连接件包括连接块；所述连接块为带有通孔 的柱体结构；所述柱体结构的形状、大小与筒体内壁周缘相适配；所述通孔轴向穿透所述柱 体；柱体顶面与多孔板底面相接；
优选地，所述柱体高度为2.0-4.0cm；通孔孔径为0.5cm-2cm优选1cm；
优选地，所述连接件还包括法兰；所述柱体外壁周缘径向伸出凸缘；所述凸缘形状、大 小与法兰相适配；
优选地，所述筒体的筒壁由内到外包括金属层、电阻材料层、保温层；
优选地，所述金属选自：316L不锈钢、哈氏合金267、精铜；
所述电阻材料选自：镍铬合金、铁铬铝、铁铬镍、碳膜、陶瓷、碳纤维、铜丝；
所述保温层材料选自：玻璃纤维、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡、真空板、阻燃铝箔材料、B1级聚氨酯。
所述底水室内设有可上下移动的活塞；
优选地，所述填砂室的高度占整个容器高度的1/2-4/5，优选3/4。
一种气体溶解分配评价装置，包括所述的一种储层模拟单元。
所述的一种气体溶解分配评价装置还包括：气液注入单元；所述气液注入单元包括：注 入泵、气液储存罐组；
优选地，气液储存罐组包括储气罐和储液罐；所述储气罐、储液罐分别通过管路与储层 模拟单元的容器的底水室的气液接口相连通；注入泵通过线路分别与储气罐、储液罐相连；
优选地，所述气液注入单元还包括：气体压力调节器、流量控制器；气体压力调节器可 通过线路与储层模拟单元的容器的填砂室的注采口相连；流量控制器通过线路与注入泵相连；
所述储层模拟单元包括容器和储层模拟物；所述气体选自：CO2、N2、CO2+N2复合气体、 烟道气。
所述的一种气体溶解分配评价装置还包括：温度控制与采集单元、油气水分离计量单元；
优选地，温度控制与采集单元包括：温度探头、控制器；
所述控制器通过线路与储层模拟单元的容器的筒体的筒壁的电阻材料层相接；
所述温度探头设置在储层模拟单元的容器的筒体的筒壁内侧；
优选地，所述温度探头设置4个，从下至上分别设置在筒壁高度1/5、2/5、3/5、4/5处； 所述控制器通过线路分别与各温度探头相连；
优选地，所述温度探头选自：Pt100热电偶温度探头；
所述控制器选自：PID调节控制器；
优选地，油气水分离计量单元可通过管路与储层模拟单元的容器的填砂室的注采口连通；
优选地，油气水分离计量单元包括：回压阀、气液分离器、气体流量计、油水分离器、 油水计量器；
优选地，所述气液分离器通过管路储层模拟单元的容器的注采口相连通，所述回压阀设 置在所述气液分离器与注采口之间的管路上；
气液分离器的液体出口通过管路与油水分离器相连；油水分离器的气体出口通过管路与 气体流量计相连；油水分离器的液体出口通过管路与油水计量器相连；
优选地，所述气体选自：CO2、N2、CO2+N2复合气体、烟道气。
一种气体溶解分配评价方法，其特征在于，采用所述的一种气体溶解分配评价装置对溶 解于油水混合物中的气体溶解进行评价。
所述的一种气体溶解分配评价方法，其特征在于，包括：先通过气体溶解分配评价装置 的储层模拟单元的容器的注采口向容器内注入地层水和模拟油形成油水混合物，再在油水混 合物中填入颗粒物形成颗粒物层；通过气液注入单元的注入泵将气体注入储层模拟单元内， 再通过油气水分离计量单元将从储层模拟单元的容器的填砂室的注采口采集得到的油气水混 合物进行油气水分离并计量其中的气体的含量；
优选地，所述颗粒物层浸没于油水混合物中；
优选地，所述储层模拟单元的储层模拟物的各颗粒物层的渗透率为50-2000mD；
优选地，气体注入储层模拟单元内使储层模拟单元内的油水混合物全部或部分变成油气 水混合物；
优选地，将气体注入储层模拟单元后，通过温度控制与采集单元使储层模拟单元的容器 内温度保持在室温-150℃，优选120-135℃；
优选地，将气体注入储层模拟单元后，通过气液注入单元的气体压力调节器使储层模拟 单元的压力保持在常压-70MPa，优选50-60MPa；
优选地，模拟油井吞吐实验时需关闭全部注采口模拟焖井48-240h后，再通过油气水分 离计量单元将从储层模拟单元的容器的填砂室的注采口采集得到的油气水混合物进行油气水 分离并计量其中的气体的含量；
优选地，模拟油井驱替试验时，需同时打开至少2个注采口，通过其中至少1个注采口 注入气体，通过另1个注采口采集油气水混合物。
本发明通过该实验流程装置(气体溶解分配评价装置)开展，温度150℃，压力70MPa， 矿化度250g/L条件下，三个类实验：(1)单相溶解：①CO2在原油中的溶解度；②CO2在地 层水中的溶解度；(2)体系转移能力：①饱和CO2原油向水中转移能力；②饱和CO2地层水向油中转移能力；③不饱和CO2油水体系相互转移能力；(3)动态自由扩单：①不考虑储层，CO2在油-水中的自由扩散性；②模拟储层条件，CO2在油-水中的自由扩散性。
中石化西北油田分公司实验中心科研实验站(原勘探开发研究院地质中心实验室)自 2015年开始就对强底水油藏原油-地层水体系中CO2溶解分配评价装置进行了相关的设计。
本发明专利目的在于提供一种模拟强底水油藏原油-地层水体系中CO2溶解分配评价装 置。装置有效容积8600ml，高度2500mm，可以模拟11层非均质层段，材质主要为316L不 锈钢，承压70MPa，耐温150℃。模型主要包括4个部分，高压注入与压力采集、溶解模型、油气水分离计量和温度控制与采集，其中溶解模型为其核心组成。装置流程示意图，见图1，溶解模型装置即本发明的储层模拟单元，见图2-3。
气、液注入***模块(气液注入单元)：注入***包括模型驱替试验的流体存储需求和 流体驱替控制机构，包括注入泵、气液储存罐组(主要用于盛放气体或驱替用流体(油水混 合物)，如地层水、原油等)、气体压力调节器、流量控制器、管线阀门等。
溶解模型(储层模拟单元)：作为溶解模拟实验的核心，模型满足三个关键技术要求， 其一，模拟强底水的条件，通过设计连通填砂室和底水模拟室，底水室，具有1000ml的自由 调节空间，便于恒压条件的模拟，且通过设置可自由滑动且又具备阻断特征的活塞，保证了 上部水体的封闭性，此外，在填砂室和底水室之间设置200目多孔烧结板，既保证了流体的 自由连通，有保证了填砂室砂子进入底水室；其二，具备储层条件和非储层条件的有效模拟， 填砂室层高1500mm，间隔100mm预留一组注采口，便于非均质储层多层段模拟，通过模型 中填入不同目数的石英砂，可以较好地实验储层模拟，若模型室不装填，则可以实现非储层 条件模拟，并且避免通过喷砂工艺打磨，可以有效防止表面“水窜效应”；其三，满足高温高 压耐腐属性实验，模型具备70MPa，150℃，通过内衬C276哈氏合金材料，从而具备了优良 的耐CO2和H2S腐蚀。
油气水分离计量模块(油气水分离计量单元)：气水分离方面，通过独特的过饱和碳酸氢 钠、氯化钙干燥***，变色硅胶监测***的集成设计，气液通过碳酸氢钠进行初步分离，在 通过氯化钙进行彻底脱水，变色硅胶遇水会由蓝色变为粉色，其进一步指示二氧化碳中水是 否进行彻底分离。一方面保证了气液有效分离，另一方面严格控制死体积，结合独特自控压 力平衡气体自动计量***，保证了气水计量的准确，计量器经过精细设计和调校，确保其活 塞滑动摩擦力等于活塞自重，当气体进入计量器中，内压大于大气压，活塞向下缓慢移动， 配置有精密的压力计，最小分度值为大气压的1/100，通过调整活塞位置，确保直至内部压力 与大气压平衡，此时活塞移动的空腔体积，就是流入的气体体积；油水-油气分离方面，通过 图像跟踪液位***，结合独特自控压力平衡气体自动计量***，计量***由双圆柱玻璃管组 成，玻璃管底部和中部连通，油水流入到玻璃管中，利用其密度差异自动分离，摄像头根据 油水页面变化自动识别其位置，通过软件自动计算出其含量，实现了最小0.01ml的计量精度。
温度控制与采集模块(温度控制与采集单元)，通过设置多级加热和多段温度补偿，保 证了较快的加热速率和优异的温度均一特征，从而实现了高温条件的有效模拟，此外，通过 设置外置保温隔热纤维，提升了设备操作的安全性能。
本发明的效果：1)通过设计的模型装置实现了油气水体积精确计量，温度压力精准可控， 最高可满足现150℃，70MPa条件下的实验溶解测定工作要求；
2)实现了油藏二氧化碳溶解扩散的有效模拟；
3)支撑开展16组高温高压条件下CO2在原油和高矿化度地层水中的溶解度和扩散分配 实验评价，为塔河油田底水砂岩油藏注CO2提高采收率工作提供技术支撑。
4)该评价装置还适用于测试其他流体在高温高压条件下的溶解实验。
注CO2是油藏注气提高采收率重要手段，开展注气试验前，必须在实验室内对其进行高 温高压溶解模拟实验评价。依据本发明开展溶解评价实验，逐步解决了底水油藏CO2溶解能 力、CO2在底水油藏中原油-地层水体系中溶解能力、CO2在底水油藏中原油-地层水体系中自 由扩散情况，为塔河油田底水油藏注CO2驱替可行性研究评价提供设备支撑。本发明不仅可 以应用于碎屑岩油藏注气评价，同时也在碳酸盐岩缝洞油藏注气开发领域拥有广阔的应用前 景，本发明不仅适用于CO2注气溶解评价，亦可有效开展满足N2、CO2+N2复合气、烟道气 等注气溶解评价实验要求。
附图说明
图1为本发明的一个实施例提供的CO2溶解分配评价实验装置的连接结构示意图和工艺 流程示意图。
图2为本发明的另一个实施例提供的CO2溶解分配评价实验装置的储层模拟单元的模型(模型高2m)实物图。
图3为本发明的一个实施例提供的CO2溶解分配评价实验装置的储层模拟单元的内部结 构示意图。
图中标记列示如下：1-储层模拟单元、11-容器(筒体)、111-填砂室、112-底水室、113- 多孔板、114-注采口、115-顶部开口、116-底部开口、117-容器壁(筒壁)、12-密封部件、 13-活塞、14-密封部件(法兰)、15-固定环、16-连接块；2-气液注入单元；3-温度控制与采 集单元；4-油气水分离计量单元、41-气液分离器、42-油水分离器、43-气体流量计、44-油水 计量器。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明的内容做进一步详细描述，但并不以此限制本发明 的保护范围。
第1组实施例、本发明的储层模拟单元
本组实施例提供一种储层模拟单元。本组所有的实施例都具备如下共同特征：所述储层 模拟单元1包括：可密闭的容器11；所述容器11内设有分隔连通部件将容器11分隔成填砂 室111和底水室112；所述填砂室111位于底水室112上部；容器11对应填砂室111所在区 域的容器壁上在不同高度开设若干注采口114。
在一些实施例中，所述注采口114同时也可作为取样口、测压接口、气液接口。
在进一步的实施例中，所述的一种储层模拟单元1还包括：储层模拟物(图中未示出)； 所述容器11顶部设有顶部开口115；可通过顶部开口115在所述填砂室内填充不同大小的颗 粒物；可通过顶部开口115或者注采口114在容器11内注入油水混合物；可通过注采口114 向底水室内充入气体；所述颗粒物、油水混合物、气体构成储层模拟物；
优选地，所述容器11底部设有底部开口116；底部设置成开口形式，方便从底部打开容 器11拆卸、清洗、更换、维护容器内部结构或部件，例如，活塞13等部件。
优选地，所述顶部开口115、底部开口116、注采口114、气液接口均可通过密封部件12 密封；
优选地，所述分隔连通部件包括多孔板113；优选地，所述多孔板上的孔均匀分布；各 孔孔径为0.150-0.075mm(150-250目)优选0.125mm(200目)；多孔板113优选多孔烧结板；
优选地，所述密封部件12选自：密封盖、密封阀门、密封法兰14、密封圈；
在一些具体的实施例中，密封圈可选用O型圈。如图3所示，通常在顶部开口、底部开 口的密封盖位置设置密封圈。
优选地，上下相邻的注采口114之间的间距为10-15cm，优选10cm。
采取这一间距的好处在于：便于从模拟不同深度的储层中采集油水混合物样品进行气体 的溶解度分析与测量，间距越近，得出的不同深度的测量数据越详实，分析效果更好。
在更具体的实施例中，如图3所示，注采口114位于筒壁117内侧的一端设有固定环15， 固定环15的作用是将注采口位于筒壁117内侧的一端与筒壁117固定。
所述油水混合物为人为配制的原油-地层水体系，用于模拟真实地下储层中的原油与水的 混合物。原油-地层水体系具备石油领域技术人员通晓的技术含义，一般指原油与地下水的混 合体系。本领域技术人员可根据石油领域的常规技术知识和技术手段配制出原油-地层水体 系，例如，可参考《CO2在原油及高矿化度地层水体系中的溶解试验》、《高温高压下CO2在 原油和高矿化度地层水中溶解度实验——以塔河油田某区三叠系油藏为例》等文献记载的原 油-地层水体系进行配制。
在一些实施例中，填砂室内设置有颗粒物层；颗粒物层可设置1-10层；
优选地，相邻的颗粒物层之间为上下设置；颗粒物层高度大于10cm，渗透率为 50-2000mD；
本领域技术人员可通过常用手段测量出待模拟的目标地层(例如，不同渗透性的砂岩地 层)的厚度、渗透率等参数，在填砂室内填充颗粒物并通过常用测量手段使其颗粒物层厚度、 渗透率与目标地层的厚度、渗透率一致或接近，这是本领域技术人员可常规操作并实现的。
优选地，填砂室111顶端设置100目单层金属防砂网(图中未示出)，金属防砂网用于 防止出砂，防治颗粒物从填砂室111顶部露出进入油气水分离计量单元的气液管道内对管道 造成磨损。
优选地，所述颗粒物选自：石英砂、陶粒、碳酸钙颗粒、球形玻璃珠等；
所述气体选自：CO2、N2、CO2+N2复合气体、烟道气。
在另一些实施例中，如图3和图2所示，所述容器11为立式筒体结构；
优选地，填砂室111的筒体底部与底水室112的筒体顶部通过连接件连接；
优选地，所述分隔连通部件还包括连接件；所述连接件包括连接块16；所述连接块16 为带有通孔的柱体结构；所述柱体结构的形状、大小与筒体11内壁周缘相适配；所述通孔轴 向穿透所述柱体；柱体顶面与多孔板113底面相接；
优选地，柱体高度为2.0-4.0cm；通孔孔径为0.5cm-2cm优选1cm；
多孔板形状大小与填砂室筒体内壁相适配而不是仅仅在连接块的通孔上设置多孔板，这 样的设置主要因为，由于多孔板虽与连接块上表面直接接触，但二者之间仍然避免不了存在 一定空隙，这样的空隙可辅助维持上下两个腔室(填砂室和底水室)之间的连通性；为了保 证填砂室和底水室之间有足够的连通性，如果只在连接块的通孔范围内设置多孔板，则其底 水室和填砂室的连通性减弱，可能带来不能及时补充稳定填砂室压力的不足。
除多孔板113以外，连接块16的设置对本发明装置实现填砂室111、底水室112的分隔 与连通起到十分关键的作用，连接块做为实体结构可将填砂室111和底水室112有效分隔开， 但又因其上设置有轴向穿透的通孔可使液体、气体可通过该通孔在填砂室111与底水室112 之间穿越流动，而通孔上部覆盖的多孔板113又能确保填砂室111的颗粒物不从填砂室111 掉落进入底水室112内，避免伤害磨损底水室112内的活塞13。通孔的孔径设置足够小但又 远大于多孔板113的孔径，一方面可以使底水室112内活塞13运动时产生足够负压对整个筒 体11内的压力进行有效调节，另一方面可保证多孔板13及其上各孔的分隔透气(液)功能 的有效性，保证底水室和填砂室之间足够的连通性，并避免填砂室内颗粒物对多孔板造成堵 塞。
优选地，所述连接件还包括法兰；所述柱体外壁周缘径向伸出凸缘；所述凸缘形状、大 小与法兰相适配；
优选地，所述筒体11的筒壁117由内到外包括金属层、电阻材料层、保温层；
优选地，所述金属选自：316L不锈钢、哈氏合金267、精铜等；
所述电阻材料选自：镍铬合金、铁铬铝、铁铬镍、碳膜、陶瓷、碳纤维、铜丝等；
所述保温层材料选自：玻璃纤维、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡、真空板、阻燃铝箔材料、B1级聚氨酯等。
在具体的实施例中，如图3所示，所述底水室112内设有可上下移动的活塞13；活塞13 的作用是：可通过活塞13的上下移动使底水室112内部空间可调整，同时可通过活塞13的 上下移动对容器11内的压力进行微调。
通常在活塞13处进一步设置密封部件14(密封圈)。
在更具体的实施例中，如图3所示，底水室112底部开口116的密封部件14为法兰，法 兰上开设有注入孔，活塞泵(图中未示出)可通过法兰14上的注入孔注入流体，推动活塞运 动。
优选地，所述填砂室111的高度占整个容器11高度的1/2-4/5，优选3/4。
第2组实施例、本发明的气体溶解分配评价装置
本组实施例提供一种气体溶解分配评价装置。所述气体溶解分配评价装置包括第1组实 施例任一项所提供的一种储层模拟单元1。
在进一步的实施例中，所述的一种气体溶解分配评价装置还包括：气液注入单元2；所 述气液注入单元2包括：注入泵、气液储存罐组(图中均未示出)；
优选地，气液储存罐组包括储气罐和储液罐(图中均未示出)；所述储气罐、储液罐分 别通过管路与储层模拟单元的容器的底水室的气液接口相连通；注入泵通过线路分别与储气 罐、储液罐相连，为储气罐内的气体、储液罐内的油水混合物注入底水室内提供动力；
优选地，所述气液注入单元2还包括：气体压力调节器、流量控制器(图中均未示出)； 气体压力调节器可通过线路与储层模拟单元1的容器11的填砂室111的注采口114相连，用 于测量容器11内部的压力；流量控制器通过线路与注入泵相连，用于控制注入泵注入底水室 112内的气体、液体流量；
所述储层模拟单元1包括容器11和储层模拟物(图中未示出)；所述气体选自：CO2、N2、CO2+N2复合气体、烟道气。
在更进一步的实施例中，所述的一种气体溶解分配评价装置还包括：温度控制与采集单 元3、油气水分离计量单元4；
优选地，温度控制与采集单元3包括：温度探头、控制器(图中均未示出)；
所述控制器通过线路与储层模拟单元1的容器的筒体11的筒壁117的电阻材料层相接， 可调节电路电流并加热电阻材料层使整个储层模拟单元1的容器11的温度改变；
在一些实施例中，所述温度探头设置在储层模拟单元1的容器的筒体11的筒壁117内侧； 筒壁117上适应性地设置可供连接探头与控制器的线路穿过的通孔并设置相应的密封件以密 封通孔。
优选地，所述温度探头设置4个，从下至上分别设置在筒壁高度1/5、2/5、3/5、4/5处； 所述控制器通过线路分别与各温度探头相连；控制器根据自动控制加热时间间隔从而实现加 热功率的精准控制，从而实现温度的精准控制；
优选地，所述温度探头选自：Pt100热电偶温度探头；
所述控制器选自：PID调节控制器。
本领域技术人员可根据具体的评价试验要求，通过对控制器设置阈值参数，当温度探头 传来的温度数值低于或高于该阈值时，触发控制器，PID控制器根据自动控制加热时间间隔 从而实现加热功率的精准控制，电阻材料通电加热使储层模拟单位的容器温度升高，当温度 达到或者超过预设温度，PID控制器控制电路***停止对电阻材料通电加热；在模拟地层条 件时，需要使容器内的温度维持在一定水平以尽可能接近油藏地层中的温度。
上述温度探头、控制器均可商购获得。
优选地，油气水分离计量单元4可通过管路与储层模拟单元1的容器11的填砂室111的 注采口114连通；
优选地，油气水分离计量单元4包括：回压阀(图中未示出)、气液分离器41、气体流量计43、油水分离器42、油水计量器44；
优选地，所述气液分离器41通过管路储层模拟单元1的容器11的注采口114相连通， 所述回压阀设置在所述气液分离器41与注采口114之间的管路上，用于控制管路的压力；
气液分离器41的液体出口通过管路与油水分离器42相连；油水分离器42的气体出口通 过管路与气体流量计43相连，用于计量分离出的气体；油水分离器42的液体出口通过管路 与油水计量器44相连，用于计量分离出的油水混合物；
优选地，所述气体选自：CO2、N2、CO2+N2复合气体、烟道气；
优选地，所述气液分离器41为常州易用科技有限公司SXFL20-2型号气液分离产品、
所述气体流量计43为德国RITTER气体流量计TG50型产品；
所述油水分离器42为常州易用科技有限公司YSFL1000型号油水分离产品；
所述油水计量器44为常州易用科技有限公司JL500-01型号油水计量产品。
所述油水混合物为人为配制的原油-地层水体系，用于模拟真实地下储层中的原油与水的 混合物。原油-地层水体系具备石油领域技术人员通晓的技术含义，一般指原油与地下水的混 合体系。本领域技术人员可根据石油领域的常规技术知识和技术手段配制出原油-地层水体 系，例如，可参考《CO2在原油及高矿化度地层水体系中的溶解试验》、《高温高压下CO2在 原油和高矿化度地层水中溶解度实验——以塔河油田某区三叠系油藏为例》等文献记载的原 油-地层水体系进行配制。
油气水分离计量单元为本领域常见的油气水分离装置和计量装置，具体可参考《CO2在 原油及高矿化度地层水体系中的溶解试验》、《高温高压下CO2在原油和高矿化度地层水中溶 解度实验——以塔河油田某区三叠系油藏为例》等文献记载的油气水分离装置和计量装置。 第3组实施例、本发明的气体溶解分配评价方法
本组实施例提供一种气体溶解分配评价方法。本组所有的实施例都具备如下共同特征： 采用第2组实施例任一项所提供的一种气体溶解分配评价装置对溶解于油水混合物中的气体 溶解进行评价。
在具体的实施例中，如图1所示，所述的一种气体溶解分配评价方法包括：通过气液注 入单元的注入泵将气体注入储层模拟单元1内，再通过油气水分离计量单元4将从储层模拟 单元1的容器11的填砂室111的注采口114采集得到的油气水混合物进行油气水分离并计量 其中的气体的含量；
优选地，气体注入储层模拟单元1内使储层模拟单元1内的油水混合物全部或部分变成 油气水混合物；
油气水混合物具备石油领域技术人员通晓的常规技术含义，当向储层模拟单元1内注入 气体时，在储层模拟单元1内模拟地层的高温高压状态下气体会在单元内的油水混合物中溶 解部分，此时就会形成油气水混合物。
优选地，将气体注入储层模拟单元1后，通过温度控制与采集单元3使储层模拟单元1 的容器11内温度保持在室温-150℃之间任意需要的温度范围。优选120-135℃；
优选地，将气体注入储层模拟单元1后，通过气液注入单元2的气体压力调节器使储层 模拟单元1的压力保持在常压-70MPa任意需要的压力范围。优选50-60MPa。
所述室温一般指20-25℃，所述常压指1个标准大气压，约0.101325MPa。
在一些更具体的实施例中，模拟油井吞吐试验时，用同一个注采口向储层模拟单元的容 器内注气或注液。
在另一些实施例中，模拟油井驱替试验时，组合使用不同的注采口分别向储层模拟单元 的容器内同时进行注气或注液操作。
所述气体选自：CO2、N2、CO2+N2复合气体、烟道气。
实验例、本发明装置的具体实验操作及应用
一、本装置具体实验操作如下：
(1)按照油藏条件配制模拟流体，包括油、水，总量各10L以上，气量根据油藏气油比 确定。
(2)连接注入***、油气水分离计量、并标定。
(3)试温试压，模型中先装入模拟实验用水或者纯水，按照油藏温压条件上浮15％，进 行流程温压测试，测试稳定时间不少于4小时。
(4)将不同目数配比的石英砂，装填入模型中，先装水，在填砂，保证水面高于砂面5-10cm为宜，并用压实***进行压实，压力不小于地层压力，压实完成后，安装上密封盖，开展液相渗透率测定，选取与储层孔渗相似的石英砂配比作为实验储层模拟配方。
(5)装填实验模型，测定总孔隙体积。
(6)升温度、压力到达实验条件，注入实验复配原油，通过底部可调节容器，实现底水 的有效模拟。
(7)按照实验方案，开展注气(CO2)溶解评价实验。
(8)实验结束，降温，降压，清洗拆除流程管线。
二、油井吞吐模拟实验
如模拟塔河油田某区块3层韵律段储层吞吐实验。先通过80，120，200目石英砂，配制 出200mD，400mD，815mD渗透率储层。采用“悬浮湿填法”进行韵律段装填，及先组装模 型装置，底水室装入实验模拟地层水(可参考《聚驱油田注入流体与地层水的配伍机制研究-以X油田为例》或“地层模拟水配制及矿化度计算程序”等现有技术进行常规调整、选择和配制)，填砂室填入一般地层水(抽取自上述油田区块的地层水)，逐层填入选定组合石英砂，并先用超声波震荡器震荡，再用80吨压机压实，装填过程务必保证地层水完全浸没石英砂，每层填装厚度10-15cm厚度进行压实，逐级填装至顶部法兰处。其装填所用的地层水体积即为有效孔隙体积。通实验用油自侧端设计的注入孔注入模拟油(可参考《CO2在原油及高矿化度地层水体系中的溶解试验》、《高温高压下CO2在原油和高矿化度地层水中溶解度实验——以塔河油田某区三叠系油藏为例》等文献记载的原油体系进行配制)，直至其含油饱和度与设计方案一致。注入的模拟油与模拟地层水和一般地层水相互混合形成油水混合物。
先升温，再通调整底水室活塞，保证温度压力与设计方案一致。由设计的注入部位注入 试验气体，如氮气、甲烷、二氧化碳等，通过调整底水室活塞，保证注入过程模型温度压力 恒定，从而实现油藏注气吞的过程模拟。关闭所有注采口，只保留底水室的底部开口的法兰 的注入孔与外部的活塞泵相连通，期间保证气体在储层中自由扩散，从而实现焖井模拟。
焖井模拟持续10天后，将油气水混合物分别从不同的注采口采出，用油气水三相计量装 置精确计量产出液，期间通过控制底水室活塞位置，实现保压/非保压注气吐过程模拟。通过 计算油气水量，实现溶解分配的精确计算。
三、油井驱替模拟实验
操作步骤与第二部分的“油井吞吐模拟实验”类似，只是“注入试验气体”和“将油气 水混合物从注采口采出”两个操作同时进行，即可模拟驱替过程。
Claims (10)
1.一种储层模拟单元，其特征在于，包括：可密闭的容器；所述容器内设有分隔连通部件将容器分隔成填砂室和底水室并使二者连通；所述填砂室位于底水室上部；容器对应填砂室所在区域的容器壁上在不同高度开设若干注采口。
2.根据权利要求1所述的一种储层模拟单元，其特征在于，还包括：储层模拟物；所述容器顶部设有顶部开口；可通过顶部开口在所述填砂室内填充不同大小的颗粒物；可通过顶部开口或者注采口在容器内注入油水混合物；可通过气液接口向底水室内充入气体；所述储层模拟物包括颗粒物、油水混合物、气体；
优选地，所述容器底部设有底部开口；
优选地，所述顶部开口、底部开口、注采口均可通过密封部件密封；
优选地，所述分隔连通部件包括多孔板；优选地，多孔板上的孔均匀分布；各孔孔径为0.150-0.075mm优选0.125mm；多孔板优选多孔烧结板；
优选地，所述密封部件选自：密封盖、密封阀门、密封法兰；
优选地，上下相邻的注采口之间的间距为10-15cm，优选10cm。
3.根据权利要求2所述的一种储层模拟单元，其特征在于，填砂室内设置有颗粒物层；颗粒物层可设置1-10层；
优选地，填砂室内油水混合物浸没全部颗粒物层；
优选地，相邻的颗粒物层之间为上下设置；各颗粒物层的高度大于10cm，渗透率为50-2000mD；
优选地，填砂室顶端设置100目单层金属防砂网；
优选地，所述颗粒物选自：石英砂、陶粒、碳酸钙颗粒、球形玻璃珠等；
所述气体选自：CO2、N2、CO2+N2复合气体、烟道气。
4.根据权利要求1或2所述的一种储层模拟单元，其特征在于，所述容器为立式筒体结构；
优选地，所述分隔连通部件还包括连接件；所述连接件包括连接块；所述连接块为带有通孔的柱体结构；所述柱体结构的形状、大小与筒体内壁周缘相适配；所述通孔轴向穿透所述柱体；柱体顶面与多孔板底面相接；
优选地，所述柱体高度为2.0-4.0cm；通孔孔径为0.5cm-2cm优选1cm；
优选地，所述连接件还包括法兰；所述柱体外壁周缘径向伸出凸缘；所述凸缘形状、大小与法兰相适配；
优选地，所述筒体的筒壁由内到外包括金属层、电阻材料层、保温层；
优选地，所述金属选自：316L不锈钢、哈氏合金267、精铜；
所述电阻材料选自：镍铬合金、铁铬铝、铁铬镍、碳膜、陶瓷、碳纤维、铜丝；
所述保温层材料选自：玻璃纤维、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡、真空板、阻燃铝箔材料、B1级聚氨酯。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种储层模拟单元，其特征在于，所述底水室内设有可上下移动的活塞；
优选地，所述填砂室的高度占整个容器高度的1/2-4/5，优选3/4。
6.一种气体溶解分配评价装置，包括权利要求1-5任一所述的一种储层模拟单元。
7.根据权利要求6所述的一种气体溶解分配评价装置，其特征在于，还包括：气液注入单元；所述气液注入单元包括：注入泵、气液储存罐组；
优选地，气液储存罐组包括储气罐和储液罐；所述储气罐、储液罐分别通过管路与储层模拟单元的容器的底水室的气液接口相连通；注入泵通过线路分别与储气罐、储液罐相连；
优选地，所述气液注入单元还包括：气体压力调节器、流量控制器；气体压力调节器可通过线路与储层模拟单元的容器的填砂室的注采口相连；流量控制器通过线路与注入泵相连；
所述储层模拟单元包括容器和储层模拟物；所述气体选自：CO2、N2、CO2+N2复合气体、烟道气。
8.根据权利要求6或7所述的一种气体溶解分配评价装置，其特征在于，还包括：温度控制与采集单元、油气水分离计量单元；
优选地，温度控制与采集单元包括：温度探头、控制器；
所述控制器通过线路与储层模拟单元的容器的筒体的筒壁的电阻材料层相接；
所述温度探头设置在储层模拟单元的容器的筒体的筒壁内侧；
优选地，所述温度探头设置4个，从下至上分别设置在筒壁高度1/5、2/5、3/5、4/5处；所述控制器通过线路分别与各温度探头相连；
优选地，所述温度探头选自：Pt100热电偶温度探头；
所述控制器选自：PID调节控制器；
优选地，油气水分离计量单元可通过管路与储层模拟单元的容器的填砂室的注采口连通；
优选地，油气水分离计量单元包括：回压阀、气液分离器、气体流量计、油水分离器、油水计量器；
优选地，所述气液分离器通过管路储层模拟单元的容器的注采口相连通，所述回压阀设置在所述气液分离器与注采口之间的管路上；
气液分离器的液体出口通过管路与油水分离器相连；油水分离器的气体出口通过管路与气体流量计相连；油水分离器的液体出口通过管路与油水计量器相连；
优选地，所述气体选自：CO2、N2、CO2+N2复合气体、烟道气。
9.一种气体溶解分配评价方法，其特征在于，采用权利要求6-8任一所述的一种气体溶解分配评价装置对溶解于油水混合物中的气体溶解进行评价。
10.根据权利要求9所述的一种气体溶解分配评价方法，其特征在于，包括：先通过气体溶解分配评价装置的储层模拟单元的容器的注采口向容器内注入地层水和模拟油形成油水混合物，再在油水混合物中填入颗粒物形成颗粒物层；通过气液注入单元的注入泵将气体注入储层模拟单元内，再通过油气水分离计量单元将从储层模拟单元的容器的填砂室的注采口采集得到的油气水混合物进行油气水分离并计量其中的气体的含量；
优选地，所述颗粒物层浸没于油水混合物中；
优选地，所述储层模拟单元的储层模拟物的各颗粒物层的渗透率为50-2000mD；
优选地，气体注入储层模拟单元内使储层模拟单元内的油水混合物全部或部分变成油气水混合物；
优选地，将气体注入储层模拟单元后，通过温度控制与采集单元使储层模拟单元的容器内温度保持在室温-150℃，优选120-135℃；
优选地，将气体注入储层模拟单元后，通过气液注入单元的气体压力调节器使储层模拟单元的压力保持在常压-70MPa，优选50-60MPa；
优选地，模拟油井吞吐实验时需关闭全部注采口模拟焖井48-240h后，再通过油气水分离计量单元将从储层模拟单元的容器的填砂室的注采口采集得到的油气水混合物进行油气水分离并计量其中的气体的含量；
优选地，模拟油井驱替试验时，需同时打开至少2个注采口，通过其中至少1个注采口注入气体，通过另1个注采口采集油气水混合物。
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