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一种气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置

阅读：432发布：2023-01-24

专利汇可以提供一种气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型属于实验模拟技术领域，公开了一种气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置，所述气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置设置有：填砂箱；所述填砂箱横向分为5个连通的等距內室；等距内室之间通过隔板分隔；所述填砂箱的两侧板底端开有进水孔和出水孔。本实用新型采用高强度有机玻璃构建密封填砂箱体，模拟气藏内气水流动；改变填砂粒度及胶结水泥的比例，模拟均质/非均质储层；设定U型管内的液柱，模拟地层压力及地层压力梯度；利用该装置，实现气水界面的模拟，用于评价气水界面特征的物性成因和水动力学成因。，下面是一种气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置，其特征在于，所述气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置设置有：
填砂箱；
所述填砂箱横向分为5个连通的等距內室；等距内室之间通过隔板分隔；
所述填砂箱的两侧板底端开有进水孔和出水孔。
2.如权利要求1所述的气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置，其特征在于，所述填砂箱顶部设有活动盖板。
3.如权利要求1所述的气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置，其特征在于，所述等距内室之间通过隔板分隔，距隔板20mm以下的部位开有通孔。
4.如权利要求1所述的气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置，其特征在于，所述进水孔和出水孔与外部通过U型管连接。

说明书全文

一种气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置

技术领域

[0001] 本实用新型属于实验模拟技术领域，尤其涉及一种气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置。

背景技术

[0002] 目前，针对倾斜气水界面的模拟多采用水电相似模拟、间接测压测饱和度法。三维物理模拟技术根据电极系测量原理，采用双压模技术和耐氧化、耐腐蚀的高技术材料制造能够测量饱和度变化的探针。对测量探针测量范围进行了标定，建立了不同探针的电阻值和溶液的电阻率关系。饱和度测试系统包括模型、驱替泵、中间容器、油水自动分离计量仪、压差传感器、A/D卡、计数卡、电桥、饱和度测量探针、计算机和测量软件。系统的测试数据可靠，精度较高。应用Buckley-Leverett方程和出口端面实时测量的油水体积流量，计算出了不同实验饱和油与水驱油过程出口端面饱和度随时间的变化，将出口位置测量的饱和度与水驱过程饱和度变化与理论计算端面饱和度变化进行了比较。然而，由于实验模型远远小于实际地层，测试点数量有限，受非均质性的影响严重，测试数据规律性差，受测试流程的系统误差影响严重，往往难以得到一致性规律。

[0003] 综上所述，现有技术存在的问题是：实验过程无法直接观测，测试结果受系统误差影响较大，实验的可重复性较差，实验难以取得满意的结果。发明内容

[0004] 针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置。

[0005] 本实用新型是这样实现的，一种气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置，所述气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置设置有：

[0006] 填砂箱；

[0007] 所述填砂箱横向分为5个连通的等距內室；等距内室之间通过隔板分隔；

[0008] 所述填砂箱的两侧板底端开有进水孔和出水孔。

[0009] 进一步，所述填砂箱顶部设有活动盖板。

[0010] 进一步，所述等距内室之间通过隔板分隔，距隔板20mm以下的部位开有通孔。

[0011] 进一步，所述进水孔和出水孔与外部通过U型管连接。

[0012] 本实用新型的优点及积极效果为：采用高强度有机玻璃构建密封填砂箱体，模拟气藏内气水流动；改变填砂粒度及胶结水泥的比例，模拟均质/非均质储层；设定U型管内的液柱，模拟地层压力及地层压力梯度；利用该装置，实现气水界面的模拟，用于评价气水界面特征的物性成因和水动力学成因。附图说明

[0013] 图1是本实用新型实施例提供的气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置的填砂箱结构示意图；

[0014] 图2是本实用新型实施例提供的进水孔结构示意图；

[0015] 图3是本实用新型实施例提供的隔板结构示意图；

[0016] 图中：1、填砂箱；2、活动盖板；3、等距内室；4、隔板；5、通孔；6、进水孔；7、出水孔。

具体实施方式

[0017] 为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

[0018] 下面结合附图对本实用新型的结构作详细的描述。

[0019] 如图1-图3所示，本实用新型实施例提供的气藏倾斜气水界面成因模拟实验装置包括：填砂箱1、活动盖板2、等距内室3、隔板4、通孔5、进水孔6、出水孔7。

[0020] 填砂箱1顶部设有活动盖板2；填砂箱1横向分为5个连通的等距內室3；等距内室3之间通过隔板4分隔，距隔板20mm以下的部位开有通孔5；填砂箱1的两侧板底端开有进水孔6和出水孔7，与外部通过U型管连接。

[0021] 填砂箱1长400mm，宽40mm，高200mm。

[0022] 等距内室3的内室长度80mm。

[0023] 等距内室3采用均质填砂方案模拟均质地层，且每个内室采用不同填砂方案。

[0024] 本实用新型的填砂箱1的等距内室3内通过填砂粒度和胶结水泥的比率控制填砂模型的渗透性，采用均质填砂方案模拟均质地层；每个内室采用不同填砂方案，模拟非均质物性对气水界面的影响程度；填砂箱1的底部两端分别设置一个进水孔6和一个出水孔7，采用外部连通“U型管”内的液柱控制底水能量，如果两端保持均衡的液柱高度，则可模拟恒定底水压力对气水界面的影响，如果两端保持稳定压差，则可模拟地层压力梯度或地层水流强度对气藏气水界面的影响。

[0025] 下面结合实验对本发明的应用效果作详细的描述。

[0026] 1、倾斜气水界面的物性成因实验研究如下：

[0027] (1)实验原理

[0028] 实际地层在成藏过程中，由于气柱充气不足，在相对低渗带和物性较差的区域形成大量的地层水，于是在成藏后人们往往发现物性越差的储层地层水含量相对越高。

[0029] 室内模拟时，通过填砂粒度和胶结物含量，人为填制具有物性差异的模型，利用亲水石英砂的自吸作用，形成气水过渡带，过渡带高度取决于高端填砂模型孔道网络内的吸吮压力。因此从模型外观上将能看到非均质物性导致的倾斜气水界面。

[0030] (2)实验观察

[0031] 气水过渡带的液柱高度可通过毛管力公式进行计算。对于涩北气田储层岩石，依据物性其毛管力分布在0.15-2.5MPa之间，换算成气水过渡带的液柱高度将达到15-250m之间，显然超出了实验室填砂模型的尺度。

[0032] 本实验为演示实验，展示的气水过渡带差异并不会用来进行相关的气藏工程计算。实验中，将模型上部密封，并保持一定的气压，阻止毛管力导致的液面上升，使实验中气水过渡带能显示出与物性相关的高度差。

[0033] 静置10小时，填砂箱内液面趋于稳定，深色为水，白色为气。观察发现，模型的静水界面高度一致，但过渡带液柱差异显著，且与物性相关性较强。

[0034] (3)实验结果分析

[0035] 涩北气田的物源方向为北东向西南方向，沿物源方向水动力逐渐减弱，沉降的固相粒度越来越小，意味着涩北气田的物性从北东向西南方向逐渐变差。这一物性分布特征已经被气井产能的分布规律所验证。

[0036] 这一物性分布导致了西南方向的气水过渡带较厚(埋深更浅)，因此涩北气田的气水界面总体呈现西南高东北低的特征。

[0037] (4)对层内水分布特征的意义

[0038] 通过静态气水分布模拟实验认识到，由于涩北气田构造平缓，重力导致的气水分异现象并不显著，因此含气边界与构造等高线的重合程度较差，这一现象尤其体现在西南方向。此外，受物性差异主控的成藏充气不足，以及毛管力差异导致的气水过渡带高度不规则，形成了涩北气田特有的初始气水分布特征，例如，在气砂体的中高部位也可能存在局部的层内水层。

[0039] 2、倾斜气水界面的水动力成因实验研究如下：

[0040] (1)实验原理

[0041] 采用均匀填砂方案，避免非均质物性对气水界面的影响，在模型底部制造单向流动，则气水界面的高差将体现出底水的流动压力梯度。

[0042] (2)实验观察

[0043] 静态实验中，静水液面高度一致，由于物性差异导致过渡带出现的显著差异，而在本实验中，物性一致，水动力因素直接导致了静水液面出现了显著差异。

[0044] (3)实验与实际的一致性分析

[0045] 模拟实验中，2m高的水柱在填砂模型内40cm的长度上产生了13cm的气水界面高差，折算的流动压力梯度为0.325m水柱/m，实验测试流速为1.123m/d。

[0046] 按照动力相似原则折算实际气水界面高差产生的地层附加流速：涩北一号气田气水界面西南高东北低，气水界面倾角0.4～0.65°，29km距离气水界面高差36m，折算的流动压力梯度为0.001m水柱/m，按照达西线性流公式，相同流度下实际地层内的流速为0.004m/d，相对于气田开发时的储层内流速可忽略不计。如表1所示。

[0047] 表1非均匀水侵距离测试数据

[0048]

[0049] 柴达木盆地地面水系存在南强北弱的特征，但由于储层岩石内地层水的流动性很差，流动阻力非常大，气藏埋深处的地层水并不存在定向渗流。

[0050] 从气水分布上看，涩北气田确实存在大量边水，但从地层水的流动能力上分析，无论是实验室的岩心测量，是基于目前气水界面高差计算的地层水流动压力梯度，都表明涩北气田的边水连通性很差，各方位的水侵差异性不可能由天然水体能量而造成，水侵的主控因素是地层渗透率和气藏的开采强度。

[0051] 以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

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