CN114542035A - 一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于可视化模拟技术领域，提供了一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置及方法，包括：注入***、边水模拟***、可视化模型***以及数据采集及计量***；所述可视化模型***包括固定支架，所述固定支架上方固定二维填砂模型，所述二维填砂模型包括顶盖和第一环状腔体，所述顶盖设置注入井和生产井，所述注入井连接注入井模拟井筒，所述生产井连接生产井模拟井筒，所述注入井模拟井筒和注入***相连，所述生产井模拟井筒通过压力探针和数据采集及计量***相连，所述第一环状腔体通过管线和边水模拟***相连。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发可视化模拟技术领域，尤其涉及一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置及方法。
背景技术
在边水油藏的开发过程中，边水的影响、边水能量的利用是开发过程中必须考虑的重要问题。一方面，边水可以作为驱油能量，推动油藏中的原油向井筒流动，发挥水驱油作用，从而提高原油采收率；另一方面，如果边水能量不能有效控制，会导致快速水侵或水淹，严重影响油田开发效果。油藏倾角对水驱过程有一定的影响，尤其是厚油层的开发，需要考虑重力作用对开发效果的影响。物理模拟是油气田开发模拟的重要手段，是油气藏数值模拟的重要基础。研发能够实现高倾角油藏考虑边水影响、井网影响的可视化模拟装置，对于获取开发效果参数、影响因素及其影响程度具有重要意义。
在设计开发方式时必须充分考虑如何发挥边水的有利作用，同时又要能有效地控制其不利因素，目前论证合理井网一般通过数值模拟方法进行，缺乏一定的物理实验论证。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置及方法，其利用二维填砂模型模拟油藏条件，并改变其井网模型、驱替方式等参数条件，并对驱替过程进行数据记录及处理，用于对比分析不同驱替方式的驱油效果、优化井网参数，为筛选适合于不同油藏条件下的注采工艺提出一种新的评价方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置，包括：注入***、边水模拟***、可视化模型******以及数据采集及计量***；
所述可视化模型***包括固定支架，所述固定支架上方固定二维填砂模型，所述二维填砂模型包括顶盖和第一环状腔体，所述顶盖上设置注入井和生产井，所述注入井连接注入井模拟井筒，所述生产井连接生产井模拟井筒，所述注入井模拟井筒和注入***相连，所述生产井模拟井筒通过压力探针和数据采集及计量***相连，所述第一环状腔体通过管线和边水模拟***相连。
作为一种实施方式，所述顶盖包括成一体的基座和上端面，所述环状腔体包括内环和外环，所述内环中空部分用于容纳基座，所述上端面边缘设置紧固螺母，所述外环钻有和紧固螺母配合使用的螺孔。
作为一种实施方式，所述内环内壁设置孔眼，内环内壁之间形成中空部分作为填砂室。
作为一种实施方式，所述注入***包括第一供液装置、平流泵、模拟水活塞容器、模拟油活塞容器以及驱油剂活塞容器；
所述平流泵一端和第一供液装置连接，另一端分别连接至模拟水活塞容器、模拟油活塞容器以及驱油剂活塞容器，所述水活塞容器、模拟油活塞容器以及驱油剂活塞容器通过连接管道和注入井模拟井筒连接。
作为一种实施方式，所述边水模拟***包括第二供液装置、第二环状腔体以及储液筒内部圆筒，所述第二环状腔体内部设置储液筒内部圆筒，底部设置孔眼，通过孔眼和与第一环状腔体通过管线相连，所述第一环状腔体和第二环状腔体之间设置截止阀。
作为一种实施方式，所述第一环状腔体外壁连接倾角控制***所述倾角控制装置包括手动转柄、转盘、轴承和固定托盘，所述固定托盘一端和轴承连接，另一端和二维填砂模型连接，所述轴承和转盘连接，所述手动转柄固定在转盘上。
作为一种实施方式，所述数据采集及计量***包括数据接收装置和计量装置，所述注入井模拟井筒通过压力探针以及通过信号传输线和数据接收装置连接；
所述生产井模拟井筒通过压力探针以及信号传输线分别和数据接收装置以及称量装置连接。
作为一种实施方式，所述生产井模拟井筒和注入井模拟井筒为底端封闭的射孔井，底部360°螺旋向上分布多个孔眼，且外部缠绕大于两圈的纱网。
作为一种实施方式，所述二维填砂模型为可视化模型，所述二维填砂模型采用有机玻璃材质制成。
本发明第二方面提供一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟方法，包括如下步骤：
连接气源进行装置的气密性检测；
按照模拟油藏的孔渗特征，在第一环状腔体中填砂；
调整二维填砂模型的倾角，***注入井模拟井筒和生产井模拟井筒，将各井筒***压力探针；
向第二环状腔体注水，待内部圆筒底部孔眼有流体流出时打开截止阀，向第一环状腔体内部注水；
计量第一环状腔体产出的流体，根据计量数据得到计量模拟井筒的井底压力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的装置包括注入***、边水模拟***、倾角控制***、可视化模型***以及数据采集计量***等；所述边水模拟***通过固定水柱高度，可以模拟定压外边界条件及不同水体倍数对油藏开采的影响。
所述可视化模型***包括固定支架，所述固定支架上方固定二维填砂模型，所述二维填砂模型包括顶盖和第一环状腔体，所述顶盖设置注入井和生产井，所述注入井连接注入井模拟井筒，所述生产井连接生产井模拟井筒，所述注入井模拟井筒和注入***相连，所述生产井模拟井筒通过压力探针和数据采集及计量***相连，所述第一环状腔体通过管线和边水模拟***相连，通过平流泵和称量装置能够准确测量不同井网模型定压边水油藏的注采情况，通过压力探针采集各生产井注入井的实时压力，用于计算在实验室模拟条件下油藏的最终采收率。
所述倾角控制***包括手动转柄、转盘、轴承和固定托盘，所述转盘刻有对应倾斜角度，通过转柄转动精准模拟地层倾角。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例高倾角边水油藏井网注采可视模拟装置；
图2是本发明实施例高倾角边水油藏井网注采可视模拟装置井网分布图；
图3是本发明实施例高倾角边水油藏井网注采可视模拟装置使用流程图。
1-固定支架，2-二维填砂模型，201-顶盖，2011-注入井，2012-生产井，202-第一环状腔体，2021-内环，2022-外环，3-注入井模拟井筒，4-生产井模拟井筒，5-压力探针，6-基座，7-上端面，8-紧固螺母，9-倾角控制***，901-手动转柄，902-转盘，903-轴承，904-固定托盘，10-孔眼，11-第一供液装置，12-平流泵，13-模拟水活塞容器，14-模拟油活塞容器，15-驱油剂活塞容器，16-第二供液装置，17-第二环状腔体，18-储液筒内部圆筒，19-截止阀，20-数据接收装置，21-计量装置，2101-电子天平，2102-量筒，22-滑轮,23-排气阀。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上方”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置，包括：注入***、边水模拟***、倾角控制***、中间高压容器组合、可视化模型***以及数据采集计量***等；
所述可视化模型***包括固定支架1，所述固定支架1上方固定二维填砂模型2，所述二维填砂模型2包括顶盖201和第一环状腔体202，所述顶盖201上设置注入井2011和生产井2012，形成不同的注采井网，所述注入井2011***注入井模拟井筒3，所述生产井***生产井模拟井筒4，所述注入井模拟井筒3通过压力探针5和注入***相连，所述生产井模拟井筒4通过压力探针5和数据采集及计量***相连，所述第一环状腔体202通过管线和边水模拟***相连。
作为一种或多种实施例，所述顶盖201包括成一体的基座6和上端面7，所述第一环状腔体202包括内环2021和外环2022，所述内环2021中空部分用于容纳基座6，所述上端面7边缘设置紧固螺母8，所述外环2022钻有和紧固螺母16配合使用的螺孔。
所述内环内壁设置孔眼10，内环内壁之间形成中空部分作为填砂室。
作为一种或多种实施例，所述注入***包括第一供液装置11、平流泵12、模拟水活塞容器13、模拟油活塞容器14以及驱油剂活塞容器15；
所述平流泵12一端和第一供液装置11连接，另一端分别连接至模拟水活塞容器13、模拟油活塞容器14以及驱油剂活塞容器15，所述模拟水活塞容器13、模拟油活塞容器14以及驱油剂活塞容器15通过连接管道和注入井模拟井筒3连接。
作为一种或多种实施例，所述边水模拟***包括第二供液装置16、第二环状腔体17以及储液筒内部圆筒18，所述第二环状腔体17内部设置储液筒内部圆筒18，底部设置孔眼，通过孔眼和与第一环状腔体202通过管线相连，所述第一环状腔体202和第二环状腔体17之间设置截止阀19。
作为一种或多种实施例，所述第一环状腔体202外壁连接倾角控制***9，所述倾角控制装置9包括手动转柄901、转盘902、轴承903和固定托盘904，
所述固定托盘904一端和轴承903连接，另一端和二维填砂模型2连接，所述轴承903和转盘902连接，所述手动转柄901固定在转盘902上，旋转手动转柄901带动转盘902转动，转盘902转动带动轴承903转动，将垂直方向的圆周运动转变为水平方向的旋转运动，使得二维填砂模型与水平端面产生夹角，从而模拟地层倾角变化，倾角变化范围为0-90°。
作为一种或多种实施例，所述数据采集及计量***包括数据接收装置20和计量装置21，所述注入井模拟井筒3通过压力探针5以及通过信号传输线和数据接收装置20连接；
所述生产井模拟井筒4通过压力探针以及信号传输线分别和数据接收装置20以及计量装置21连接。
作为一种或多种实施例，所述固定支架1底部安装滑轮22。
作为一种或多种实施例，所述计量装置21包括电子天平2101和量筒2102等，所述电子天平2101上放置量筒2102，所述量筒2102和压力探针5之间设置排气阀23。
作为一种或多种实施例，所述生产井模拟井筒4和注入井模拟井筒3为考虑防砂作用，设计为底端封闭的射孔井，底部360°螺旋向上分布8个孔眼，且外部须缠绕两圈以上的高目数纱网。
作为一种或多种实施例，所述二维填砂模型外径为620mm，填砂室外径为502mm，填砂室14高度为78mm，孔眼直径为14mm。
作为一种或多种实施例，所述油藏模拟装置可视化模型，所述二维填砂模型采用有机玻璃材质制成。
作为一种或多种实施例，所述平流泵12注入速度为0.1-20ml/min，工作压力为0-20MPa。所述模拟水活塞容器13、模拟油活塞容器14、驱油剂活塞容器15容量为0-1000ml，工作压力为0-32MPa。
作为一种或多种实施例，所述探针5要求型号一致，压力测量范围为0-25kPa，精度为±0.01kPa。
所述的电子天平2101重量测量范围为0-400g，精度为±0.001g。
需要说明的，在本实施例中所述注入***与数据采集及计量***的数量由井网模型决定，本领域技术人员可以根据具体工况自行设置。
例如，井网模型为五点法井网模型，即顶盖201设置一个注入井和四个生产井，则实例中需要一套注入***与四套数据采集及计量***，四套数据采集及计量***中通过压力探针计量的压力值经过数据线统一转换为电信号输入到数据接收装置中进行处理。
所述边水模拟***用于根据固定水柱上端固定上端液面与下端液面形成固定高差的水柱，模拟定压边界条件；
例如，恒定水柱上、下端液面高度差为1米，根据计算公式：ΔP＝ρgΔh得出，得出水柱压力差为P＝0.0097MPa，即外边界条件为P＝0.0097MPa。
边水由第一环状腔体通过孔眼从边缘渗入到油藏中，注入流体由注入井模拟井筒从中心位置注入到油藏中，在考虑边水影响的条件下，二者共同作用，边水由边缘向中心、注入流体由中心向边缘从生产井模拟井筒驱替出油藏中的原油。
本装置可以模拟不同倾角条件下考虑边水影响的油藏条件下，不同井网模型、驱替方式的注采工艺产生的产油量、产水量、含水率等注采情况及采集各生产井注入井的实时压力，计算在实验室模拟条件下油藏的最终采收率。用于对比分析不同驱替方式的驱油性能，优化井网参数，用于筛选适合不同油藏条件下的注采工艺。
如图2所示，图2为本申请实施例的一种高倾角边水油藏井网注采可视模拟装置井网分布图，该实验方法可以用于图1所示的考虑边水、井网影响的可变倾角的二维注采模拟装置的实验装置，本申请不以此为限。
所述的二维填砂模型顶盖中共设计有17口井，设计井网模型时采用其中a、b、c、d、e号井眼，a号井做注入井，b、c、d、e号井做生产井，二维填砂模型产生倾斜时，默认d号井朝上，b号井朝下。
实施例二
本实施例提供一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟方法，包括如下步骤：
图3为本申请实施例的考虑边水、井网影响的可变倾角的二维注采模拟装置的实验方法流程图，该实验方法可以用于图1所示的考虑边水、井网影响的可变倾角的二维注采模拟装置的实验装置，本申请不以此为限。如图3所示，该实验方法包括：
S1:进行气密性检测。截止阀、排气阀关闭，上端面a号井连接气源，b号井***压力探针并计量，其余孔眼全部封闭，打开气源一段时间后关闭，若关闭后压力维持一定时间不降低证明密闭性良好。
具体实施时，实验装置为有机玻璃，承压能力有限，注意压力不应超过0.08MPa，防止实验装置因压力过大而损坏。
S2:填砂室填砂并压实，通过螺母将上端面紧固，测定渗透率、孔隙度，饱和水、饱和油并静置老化三天。
具体实施时，填砂过程中应注意两点，一是要保证填砂结束后砂面水平，二是砂面略高于上端面紧固后底端高度，使第一环状腔体内环里面的砂砾被压缩，保证油藏具有一定上覆压力。避免因填砂造成边水沿顶部快速水侵。
S3:旋转手柄，调整二维填砂模型倾角，***注入井模拟井筒、生产井模拟井筒，各井筒***压力探针并连接至数据接收装置。
具体实施时，为保证密闭性，模拟井筒与井眼直径大小非常接近，***过程中因摩擦产生一定阻力时，可以在井筒外壁擦拭一些润滑油。
S4:打开第二供液装置，向储液筒内部圆筒注水，待内部圆筒底部孔眼有流体流出时打开截止阀，向二维填砂模型环状腔体内部注水。
具体实施时，因渗入速度较低，供液装置流速不宜过大，保证流入速度始终大于渗入速度即可，否则会造成水资源浪费。
S5:活塞式中间容器注入流体，打开平流泵设置一定流速，向注入井模拟井筒注入流体。
具体实施时，实验装置容量较大，设计流速时应根据油田实际驱替速度进行转换，不宜采用较小流速，建议不低于1ml/min。
S6:打开生产井模拟井筒路径上的截止阀，通过量筒计量产出的流体，打开接收装置，计量模拟井筒井底压力。
具体实施时，实验产出速度较快，持续时间长，准备多组大容量量筒。
S7:待综合含水率上升至98％以后，关闭平流泵、供液装置以及各截止阀，整理实验数据，清理装置，结束实验或改变条件进行下一组实验。
具体实施时，应先关闭平流泵、供液装置最后关闭截止阀。
本发明不仅限于五点法井网模型，可以更换为其他井网模型、地层倾角条件驱油剂继续进行驱替性能测试评价，此发明仅提供一种高倾角边水油藏井网注采可视模拟方法，应用于筛选适合于不同油藏条件下的注采工艺。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置，其特征在于，包括：注入***、边水模拟***、可视化模型***以及数据采集及计量***；
所述可视化模型***包括固定支架，所述固定支架上方固定二维填砂模型，所述二维填砂模型包括顶盖和第一环状腔体，所述顶盖上设置注入井和生产井，所述注入井连接注入井模拟井筒，所述生产井连接生产井模拟井筒，所述注入井模拟井筒和注入***相连，所述生产井模拟井筒通过压力探针和数据采集及计量***相连，所述第一环状腔体通过管线和边水模拟***相连。
2.如权利要求1所述的一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置，其特征在于，所述顶盖包括成一体的基座和上端面，所述环状腔体包括内环和外环，所述内环中空部分用于容纳基座，所述上端面边缘设置紧固螺母，所述外环钻有和紧固螺母配合使用的螺孔。
3.如权利要求2所述的一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置，其特征在于，所述内环内壁设置孔眼，内环内壁之间形成中空部分作为填砂室。
4.如权利要求1所述的一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置，其特征在于，所述注入***包括第一供液装置、平流泵、模拟水活塞容器、模拟油活塞容器以及驱油剂活塞容器；
所述平流泵一端和第一供液装置连接，另一端分别连接至模拟水活塞容器、模拟油活塞容器以及驱油剂活塞容器，所述水活塞容器、模拟油活塞容器以及驱油剂活塞容器通过连接管道和注入井模拟井筒连接。
5.如权利要求1所述的一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置，其特征在于，所述边水模拟***包括第二供液装置、第二环状腔体以及储液筒内部圆筒，所述第二环状腔体内部设置储液筒内部圆筒，底部设置孔眼，通过孔眼和与第一环状腔体通过管线相连，所述第一环状腔体和第一环状腔体之间设置截止阀。
6.如权利要求1所述的一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置，其特征在于，所述第一环状腔体外壁连接倾角控制***所述倾角控制装置包括手动转柄、转盘、轴承和固定托盘，所述固定托盘一端和轴承连接，另一端和二维填砂模型连接，所述轴承和转盘连接，所述手动转柄固定在转盘上。
7.如权利要求1所述的一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置，其特征在于，所述数据采集计量***包括数据接收装置和计量装置，所述注入井模拟井筒通过压力探针以及通过信号传输线和数据接收装置连接；
所述生产井模拟井筒通过压力探针以及信号传输线分别和数据接收装置以及计量装置连接。
8.如权利要求1所述的一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置，其特征在于，所述生产井模拟井筒和注入井模拟井筒为底端封闭的射孔井，底部360°螺旋向上分布多个孔眼，且外部缠绕大于两圈的纱网。
9.如权利要求1所述的一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置，其特征在于，所述二维填砂模型为可视化模型，所述二维填砂模型采用有机玻璃材质制成。
10.一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟方法，包括如下步骤：
连接气源，进行装置的气密性检测；
按照模拟油藏的孔渗特征，在第一环状腔体中填砂；
调整二维填砂模型的倾角，***注入井模拟井筒和生产井模拟井筒，将各井筒***压力探针；
向第二环状腔体注水，待内部圆筒底部孔眼有流体流出时打开截止阀，向第一环状腔体内部注水；
计量第一环状腔体产出的流体，根据计量数据得到计量模拟井筒的井底压力。
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| CN202210309838.3A CN114542035A (zh) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | 一种高倾角边水油藏井网注采可视化模拟装置及方法 |
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