一种模拟井下混相热流体采油机理的可视化实验装置 |
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| 申请号 | CN201710433337.5 | 申请日 | 2017-06-10 | 公开(公告)号 | CN107023280A | 公开(公告)日 | 2017-08-08 |
| 申请人 | 大庆东油睿佳石油科技有限公司; | 发明人 | 袁鹏飞; 曹广胜; 鲍春雷; 李天民; 付小坡; 马骁; 王磊; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种模拟井下混相热 流体 采油机理的 可视化 实验装置，涉及石油开发领域，具体是用于模拟混相热流体采油的一种室内实验装置。其中实验装置包括注入系统、模拟系统、生产系统以及 监控系统 ，本发明实验装置采用填砂箱装置作为模拟系统的主体，可通过填砂箱中部的旋转器调整 角 度模拟不同的 地层 倾角；填砂箱主体为耐高温高强度透明板材制成，可模拟油藏压 力 35兆帕，模拟油层 温度 达300℃，可以观察到井下混相热流体驱油时不同时间段油层的变化，对研究混相热流体驱油机理研究有一定的指导作用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种模拟井下混相热流体采油机理的可视化实验装置，其特征在于，所述实验装置包括注入系统、模拟系统、生产系统以及监控系统； |
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| 说明书全文 | 一种模拟井下混相热流体采油机理的可视化实验装置技术领域[0001] 本发明涉及石油开发领域，尤其涉及一种模拟井下混相热流体采油机理的可视化实验装置，具体是用于模拟混相热流体采油的一种室内实验装置。 背景技术[0002] 三维模拟试验是提高石油采收率技术研发的重要手段。随着提高石油采收率新理念的不断提出，对于三维模拟试验装置提出了新的需求，包括：1)具备单独或同时注入多种驱替介质的能力；2)能够模拟高压油藏条件；3)能够模拟高温油藏条件；4)能够进行水平井开采油藏模拟；5)具备多通道、大容量数据采集系统；6)试验流程自动化控制程度高；7)具备强大的试验数据在线及后处理功能；8)具备采出液自动分离、收集与计量系统。 [0003] 井下自生混相热流体采油是一种较为新颖的采油技术，基于自生混相热流体采油方法的室内模拟实验装置并不完善，应用传统的室内实验设备进行模拟实验时会遇到很多问题，例如：1)不具备开展井下混相热流体采油研究的能力；2)不具备模拟井下高温高压的能力；3)系统自动化控制程度相对较低；4)稠油油藏采出液缺乏有效的自动收集手段；5)通常采用金属岩心管，很容易造成驱油过程中热量沿岩心管壁有限传递，从而使驱油过程失真。 [0004] 有鉴于此，本发明人提出一种模拟井下混相热流体采油机理的可视化实验装置，以满足目前三维模拟实验装置的要求，并克服现有技术的缺陷，且本发明装置主体为透明可视材质，可对混相热流体采油机理进行更细致的观察。 发明内容[0006] 本发明公开了一种模拟井下混相热流体采油机理的可视化实验装置，其中实验装置包括注入系统、模拟系统、生产系统以及监控系统；所述注入系统用于生成模拟井下混相热流体并注入所述模拟系统；所述模拟系统用于模拟油藏压力和模拟油藏温度，并将产出物排入所述生产系统，且所述模拟系统为透明可视化的；所述生产系统用于分析所述产出物中油、水比例及产液量，以及分析所述产出气的组分；所述监控系统用于监控所述注入系统的注入量、注入温度、注入压力，同样监控所述模拟系统的模拟油藏压力和模拟油藏温度，并且记录所述生产系统所产生的数据。本发明一种模拟井下混相热流体采油机理的可视化实验装置采用填砂箱装置作为模拟系统的主体，可通过填砂箱外侧中部的旋转器调整角度模拟不同的地层倾角；填砂箱主体为透明的，可以观察到井下混相热流体驱油时不同时段模拟油层的变化，对研究混相热流体驱油机理研究有一定的指导作用。 [0007] 优选的，本发明的注入系统包括增压装置、燃烧釜、蒸汽发生器、单向阀、水中间容器一、水中间容器二、氧化剂中间容器、燃料中间容器、原油中间容器、混相中间容器、连接管线；所述燃烧釜入口通过增压装置连接氧化剂中间容器和燃料中间容器，所述燃烧釜出口通过单向阀与所述混合中间容器入口相连接，将氧化剂和燃料混合于燃烧釜中进行燃烧，并将燃烧产物排入混相中间容器中制造混相热流体；所述蒸汽发生器入口与水中间容器一连接，所述水中间容器一与增压装置相连接，所述蒸汽发生器出口通过单向阀与所述混合中间容器入口相连接，将水中间容器一中的水注入蒸汽发生器中制造蒸汽，并将蒸汽排入混相中间容器中制造混相热流体；所述混合中间容器出口通过单向阀与所述模拟系统入口相连接；所述石油中间容器入口与所述增压装置相连接，所述石油容器出口通过单向阀与所述模拟系统入口相连接，用作向模拟系统中饱和原油；所述水中间容器二入口与所述增压装置相连接，水中间容器二出口通过单向阀与所述模拟系统入口相连接，用作向模拟系统进行水驱。 [0008] 更优选的，所述燃烧釜中注入氧化剂可以是空气、富氧气体、贫氧气体中的一种，通过调整氧化剂中氧的浓度，可对燃烧产物组分、燃烧温度、燃烧速度进行相应的调整。 [0009] 更优选的，所述增压装置可以是恒速泵组、恒流泵组、恒压泵组以及其他应用于室内实验的泵组，用于为中间容器提供压力。 [0011] 优选的，本发明的模拟系统由反应容器、模拟注入端口、模拟采出端口、饱和油入口、饱和油出口、测温装置、测压装置、螺栓孔、旋转器、旋转器螺栓孔、旋转底座、旋转器旋转面以及支撑架组成；所述反应容器由耐高温透明板材经由螺栓孔用螺栓密封形成的长方体密闭空间，模拟地层砂体位于反应容器内部，模拟注入端口位于反应容器上部，模拟采出端口位于反应容器下部，饱和油入口及饱和油出口位于反应容器两侧，使得在砂体中饱和油更为均匀，测温装置接口与饱和油入口位于同侧，且测温装置放入模拟地层砂体内部，测压装置接口与饱和油出口位于同侧，且测压装置放入模拟地层砂体内部；所述注入系统中石油中间容器与所述模拟系统中饱和油入口相连接，通过增压装置向石油中间容器提供压力，使石油中间容器中的原油进入所述模拟地层砂体中进行饱和原油；所述旋转器位于反应容器表面中心位置，旋转器连接销固定至旋转器凹槽中，通过旋转器连接销和旋转器将所述反应容器固定于所述支撑架上，且旋转器转面和所述旋转底座可顺时针或逆时针旋转，通过旋转反应容器来调整模拟系统对实际地层中的倾角进行模拟。 [0012] 更优选的，所述反应容器为长方体形状耐高温高强度玻璃，旋转器所在面长度范围1-2米，宽度范围0.5-1米，饱和油入口、饱和油出口所在面高度范围10-20cm，最高可模拟油藏压力35兆帕，模拟油层温度300℃。 [0014] 优选的，本发明的生产系统包括回压阀、气体收集容器、气体组分在线分析仪、液体收集中间容器、油水分离装置、采出油收集容器、采出水收集容器；所述回压阀入口与所述模拟采出端口通过管线连接，所述回压阀出口与气体收集中间容器和液体收集中间容器相连接，回压阀起到模拟地层压力作用；所述气体收集中间容器入口与所述回压阀相连接，所述气体收集中间容器出口与所述气体组分在线分析仪相连接，用于将所述模拟系统生产的产出气进行气体组分分析；所述液体收集中间容器入口与所述回压阀相连接，所述液体收集中间容器出口与所述油水分离装置入口相连接，所述油水分离装置出口与所述采出油收集容器和所述采出水收集容器相连接。 [0015] 优选的，本发明的监控系统包括计算机和传输电缆，所述注入系统、模拟系统、生产系统通过传输电缆与计算机相连接，用以在实验过程中实时采集温度、压力、产出物流量和气体组分及其他实验数据，并实时储存。 [0016] 本发明实施例的一种模拟井下混相热流体采油机理的可视化实验装置有益效果为：1)首先创造性的发明了一种可以用于模拟井下制造混相热流体采油方法的实验装置，填补的技术空白点；2)本发明的所有反应分析在密闭的模拟系统内完成，由于注入系统连接有多个增压装置，模拟实验时注入量精确可控，不容易造成混相热流体窜流，实验结果精确度较高；3)基于监控系统的应用，可有效采集试验中不同时间区段中温度、压力、产液量以及生成气体组分，可实时录入计算机中进行数模分析，用于将物理模拟实验结果与数值模拟实验结果相结合；4)本发明实施例可通过反应容器中部的旋转器调整角度模拟不同的地层倾角；5)填砂箱主体为透明的，可以观察到井下混相热流体驱油时不同时间段油层的变化，对研究混相热流体驱油机理研究有一定的指导作用。附图说明 [0017] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。 [0018] 图1为实验装置的结构示意图。 [0019] 图2为注入系统详细结构示意图。 [0020] 图3为模拟系统本体详细结构示意图。 [0021] 图4为模拟系统本体侧视图。 [0022] 图5为模拟系统旋转器细节图。 [0023] 图6为模拟系统支撑架详细结构示意图。 [0024] 图7为生产系统示意图。 [0025] 附图标号：1、混相中间容器2、燃烧釜3、蒸汽发生器4、水中间容器一5、增压装置6、单向阀7、氧化剂中间容器8、燃料中间容器9、石油中间容器10、水中间容器二11、反应容器12、模拟注入端口13、模拟采出端口14、饱和油入口15、饱和油出口16、测温装置17、测压装置18、螺栓孔19、旋转器20、模拟地层砂体21、旋转器螺栓孔22、旋转器旋转面23、旋转底座 24、支架25、支脚26、旋转器连接销27、气体收集中间容器28、气体组分在线分析仪29、液体收集中间容器30、油水分离装置31、采出油收集容器32、采出水收集容器33、回压阀100、注入系统200、模拟系统300、生产系统400、监控系统。 具体实施方式[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0027] 如图1所示，为本发明一种模拟井下混相热流体采油机理的可视化实验装置的结构示意图，该装置可以包括：注入系统100、模拟系统200、生产系统300和监控系统400；其中所述注入系统100与模拟系统200相连接，所述模拟系统200与所述生产系统300相连接，所述监控系统400分别与所述注入系统100、所述模拟系统200和所述生产系统300相连接。 [0028] 所述注入系统100用于生成模拟井下混相热流体并注入所述模拟系统200；所述模拟系统200用于模拟油藏压力和模拟油藏温度，并且将产出物排入所述生产系统300；所述生产系统300用于分析所述产出物中油、水比例及产液量，以及分析所述产出物气的组分；所述监控系统400用于监控所述注入系统的注入量、注入温度、注入压力，同样监控所述模拟系统的模拟油藏压力和模拟油藏温度，并且记录所述生产系统所产生的数据。 [0029] 下面对上述的一种模拟井下混相热流体采油机理的可视化实验装置进行进一步的描述： [0030] 如图2所示，本实施例中，所述注入系统100包括1、混相中间容器2、燃烧釜3、蒸汽发生器4、水中间容器一5、增压装置6、单向阀7、氧化剂中间容器8、燃料中间容器9、石油中间容器10、水中间容器二以及连接管线(图中未标出)。 [0031] 所述燃烧釜2入口通过增压装置5连接氧化剂中间容器7和燃料中间容器8，所述燃烧釜2出口通过单向阀6与所述混合中间容器1入口相连接；所述蒸汽发生器3入口与水中间容器一4连接，所述水中间容器一4与所述增压装置5相连接，所述蒸汽发生器3出口通过单向阀6与所述混合中间容器1入口相连接，所述混合中间容器1出口通过单向阀6与所述模拟系统200入口相连接；所述石油中间容器9入口与所述增压装置5相连接，所述石油容器9出口通过单向阀6与所述模拟系统200入口相连接，用作向模拟系统中饱和原油；所述水中间容器二10入口与所述增压装置5相连接，所述增压装置二10出口通过单向阀6与所述模拟系统200入口相连接，用作向模拟系统中进行水驱。 [0032] 如图3所示，本实施例中，所述模拟系统200由模拟本体和支撑架组成，所述模拟本体包括11、反应容器12、模拟注入端口13、模拟采出端口14、饱和油入口15、饱和油出口16、测温装置17、测压装置18、螺栓孔19、旋转器20、模拟地层砂体。 [0033] 所述反应容器11由若干块耐高温透明板材经由螺栓孔18用螺栓密封形成的长方体密闭空间，模拟地层砂体20位于反应容器11内部，模拟注入端口12位于反应容器11上部，模拟采出端口13位于反应容器11下部，饱和油入口14和饱和油出口15位于反应容器11两侧，测温装置16接口与饱和油入口14位于同侧，且测温装置16放入模拟地层砂体20内部，测压装置17接口与饱和油出口15位于同侧，且测压装置17放入模拟地层砂体20内部，所述旋转器19位于反应容器11表面中心位置。 [0034] 所述注入系统100中石油中间容器9通过单向阀6与所述模拟系统中饱和油入口14相连接，通过增压装置5向石油中间容器9提供压力，使石油中间容器9中的原油进入所述模拟地层砂体20中进行饱和原油； [0035] 如图4所示，饱和油入口14位于反应容器11侧面均匀分部，以确保对模拟地层砂体20饱和原油时原油分部均匀，测温装置16连接口与饱和油入口14位于同侧，且测温结果经由传输电缆发送至监控系统400进行收集，饱和油出口15位于反应容器11另一侧面均匀分部，以确保对模拟地层砂体20饱和原油时原油分部均匀，测压装置17连接口与饱和油出口 15位于同侧，且测压结果经由传输电缆发送至监控系统400进行收集。 [0036] 如图5、6所示，旋转器19由旋转器螺栓孔21、旋转器旋转面22、旋转底座23组成，旋转器旋转面22上有一条用于与旋转器连接销26相组合销槽，旋转器19经由旋转器螺栓孔21与旋转器连接销26相连接，通过旋转器连接销26与旋转器19相连将所述反应容器11固定在所述支撑架上，且旋转器转面22和所述旋转底座23为可顺时针或逆时针旋转，通过旋转反应容器11来调整模拟系统200对实际地层中的倾角进行模拟。 [0037] 如图7所示，在本实施例中，所述的生产系统300包括27、气体收集中间容器28、气体组分在线分析仪29、液体收集中间容器30、油水分离装置31、采出油收集容器32、采出水收集容器33、回压阀。 [0038] 所述回压阀33入口与所述模拟采出端口13通过管线连接，所述回压阀33出口与气体收集中间容器27和液体收集中间容器29相连接；所述气体收集中间容器27入口与所述回压阀33相连接，所述气体收集中间容器27出口与所述气体组分在线分析仪28相连接，用于将所述模拟系统的产出气进行气体组分分析；所述液体收集中间容器29入口与所述回压阀33相连接，所述液体收集中间容器29出口与所述油水分离装置30入口相连接，所述油水分离装置30出口与所述采出油收集容器31和所述采出水收集容器32相连接。 [0039] 在本实施例中，所述监控系统400包括计算机(图中未视)和传输电缆(图中未视)，所述测温装置16、测压装置17和气体组分在线分析仪28通过电缆与所述计算机相连接。 [0040] 下面基于上述附图对本发明实施例实验装置工作流程进行如下介绍，本发明实施例工作流程分成以下步骤： [0041] 步骤一：通过模拟系统200模拟实际地层，在反应容器11中装填6000毫升的模拟地层砂体20铺平压实，将测温装置16和测压装置17下入模拟地层砂体20内部，将测温装置16和测压装置17入口进行密封，通过螺栓孔18将反应容器11进行螺栓密封形成模拟地层空间，将模拟注入端口12和模拟采出端口13关闭，通过旋转器19调整模拟油层倾角10°。 [0042] 步骤二：通过注入系统100向模拟地层饱和原油，所述石油中间容器9与所述单向阀6通过管线连接至饱和油入口14，通过增压装置5向石油中间容器9提供压力，将石油中间容器9中的原油通过饱和油入口14注入模拟地层砂体20中，饱和原油体积1800毫升，饱和原油完成后关闭饱和油出口15，通过饱和油入口14向模拟地层注入原油增压，通过测压装置17控制反应容器11内压达到3兆帕。 [0043] 步骤三：通过注入系统100对模拟地层进行水驱，所述水中间容器二10通过单向阀6连接至模拟注入端口12，通过增压装置5向水中间容器二10提供压力，将水中间容器二10中的水通过模拟注入端口12注入模拟地层砂体20中进行水驱，回压阀33与模拟采出端口13相连接，通过回压阀33提供一定回压模拟采油生产中的井筒液柱压力，水驱时采出液通过模拟采出端口13经由回压阀33流入液体收集中间容器29，并经由液体收集中间容器29流入油水分离装置30进行油水分离，经过分离后的油和水分别进入采出油收集容器31和采出水收集容器32，水驱至含水率98％时停止水驱。 [0044] 步骤四：通过注入系统100对模拟地层进行混相热流体驱，将水中间容器二10与模拟注入端口12断开，将混相中间容器1与模拟注入端口12相连接，将氧化剂中间容器7中的空气和燃料中间容器8中的天然气通过增压装置5加压注入燃烧釜2中进行燃烧，将水中间容器一4中的水通过增压装置5加压注入蒸汽发生器3中，通过蒸汽发生器3将水烧至蒸汽，将燃烧釜2生成的烟道气和蒸汽发生器3中形成的蒸汽注入混相中间容器1中进行混合，并经由混相中间容器1和模拟注入端口12注入至模拟地层砂体20中进行驱油，回压阀33与模拟采出端口13相连接，通过回压阀33提供一定回压模拟采油生产中的井筒液柱压力，混相热流体驱时采出液通过模拟采出端口13经由回压阀33流入液体收集中间容器29，并经由液体收集中间容器29流入油水分离装置30进行油水分离，经过分离后的油和水分别进入采出油收集容器31和采出水收集容器32，采出气通过模拟采出端口13经由回压阀33流入气体收集中间容器27中，并经由气体收集中间容器27流入气体组分在线分析仪28中进行气体组分分析，驱替至含水率98％时停止。 [0045] 上述步骤进行过程中，所述监控系统400通过测温装置16、测压装置17和气体组分在线分析仪28进行实时监测，并记录实验各个阶段具体参数，实验结束后可在采出油收集容器31中获得采出原油，通过对比饱和原油和采出原油粘度可判断出混相热流体驱对原油降粘的效果。 [0046] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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