一种三维油藏物理模拟实验装置及饱和度测定方法 |
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| 申请号 | CN202410104321.X | 申请日 | 2024-01-25 | 公开(公告)号 | CN117905455A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 西南石油大学; | 发明人 | 梁彬; 陈冲; 贾春生; 孟展; 潘毅; 孙扬; 曾昱祺; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种三维油藏物理模拟实验装置及 饱和度 测定方法。所述三维油藏物理模拟实验装置包括：注入系统、三维油藏模拟系统、 流体 计量系统、压 力 监测系统；所述注入系统包括 柱塞 双 泵 、中间容器、注入压力表、多通 阀 ；所述三维油藏模拟系统包括三维油藏模拟模型、模型密封腔体；所述流体计量系统包括饱和度监测装置、产出计量装置；所述压力监测系统包括计算机处理端、压力巡检仪。本发明提供的三维油藏物理模拟实验装置及饱和度测定方法具有能够准确测量三维物理模型不同 位置 饱和度的特点，能够为准确地评价不同开发方式的油藏开发效果提供指导。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种三维油藏物理模拟实验装置，包括注入系统、三维油藏模拟系统、流体计量系统和压力监测系统，其特征在于：所述注入系统通过管线与三维油藏模拟系统连接，向三维油藏模拟系统注入流体；所述压力监测系统可以监测三维油藏模拟模型上的生产井点的压力；所述流体计量系统可以计量三维油藏模拟模型上的生产井点和饱和度监测点产出的流体的体积；所述注入系统包括柱塞双泵1，中间容器2、3，注入压力表4，多通阀5；所述三维油藏模拟系统包括三维油藏模拟模型6，模型密封腔体7；所述流体计量系统包括饱和度监测装置8，产出计量装置9；所述压力监测系统包括控制电脑10，压力巡检仪11。 |
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| 说明书全文 | 一种三维油藏物理模拟实验装置及饱和度测定方法技术领域[0001] 本发明涉及实验装置技术领域，尤其涉及一种三维油藏物理模拟实验装置及饱和度测定方法。 背景技术[0002] 储层的含油饱和度的变化是油藏动用效果的最直接体现，因此能否准确地测定三维物理模型中不同位置的储层含油饱和度决定了物理模拟的可靠性。目前已有技术中公开了一些储层饱和度的测量方法: [0004] 专利CN104749652B公开了一种实时在线定量物理模拟油气运移路径装置及方法，其主要通过测量某一位置电阻探针的电位差，得到对应位置的电阻率，根据阿尔奇公式计算含水饱和度。 [0006] 目前此类技术实际应用过程中，成对电阻探针的距离通常设置在1cm以内，利用其电阻值确定此位置处的储层饱和度，电阻探针距离太大没法反应局部饱和度特征。由于电阻探针之间的距离太小，电阻探针测量出来的电阻存在严重的不连续性。当储层中的含油饱和度较高时，电阻值居高不下，无法与饱和度建立关系；当注入水有效波及之后，一旦电极之间的矿化水连通，电阻会迅速降至极低值，电阻值跃变现象严重，缺乏连续性，很难有效地反映储层中油或者水的饱和度变化。 [0007] 因此，本申请提出一种三维油藏物理模拟实验装置及饱和度测定方法，通过计量油藏模拟模型上不同位置的产水率fw，结合产水率fw与含水饱和度Sw的函数关系，得到对应位置的含水饱和度Sw，能够为准确地评价不同开发方式的油藏开发效果提供指导。 发明内容[0008] 本申请的目的在于提供一种三维油藏物理模拟实验装置及饱和度测定方法，以解决上述背景技术中提出的目前已有测定流体饱和度的技术很难准确有效地反映储层中油或者水的饱和度变化问题，为准确地评价不同开发方式的油藏开发效果提供指导。 [0009] 为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种三维油藏物理模拟实验装置及饱和度测定方法。 [0010] 实验装置包括：注入系统、三维油藏模拟系统、流体计量系统、压力监测系统。所述注入系统包括柱塞双泵，中间容器，注入压力表，多通阀；所述三维油藏模拟系统包括三维油藏模拟模型，模型密封腔体；所述流体计量系统包括饱和度监测装置，产出计量装置；所述压力监测系统包括控制电脑，压力巡检仪。 [0011] 所述注入系统通过管线与三维油藏模拟系统连接，向三维油藏模拟系统注入流体； [0012] 所述压力监测系统可以监测三维油藏模拟模型上的生产井点的压力； [0013] 所述流体计量系统可以计量三维油藏模拟模型上的生产井点和饱和度监测点产出的流体的体积。 [0014] 优选的，所述三维油藏模拟模型上设置有注入井点和生产井点，组成开发井网，并依据井网有规律地设置了饱和度监测点。 [0015] 优选的，所述饱和度监测装置包括电动球阀、油水计量管一、油水计量管二、放空容器。所述油水计量管一，油水计量管二，放空容器上均设置了观察窗、排空阀、排气腔和电极片；所述电动球阀上的控制阀门通过微量采液管线与油水计量管一，油水计量管二，放空容器连接，并依据油水计量管一，油水计量管二，放空容器上设置的电极片传送的信号自动调节控制阀门之间的连通性。 [0017] 优选的，所述控制电脑通过电导线连接压力巡检仪，将压力巡检仪转化的可视化数据进行处理并显现出来。 [0018] 优选的，所述产出计量装置与生产井点连接，计量生产井产出的流体的体积。 [0019] 饱和度测定方法包括：收集储层中设定位置的微量产液，确定产水率fw，根据含水饱和度Sw和产水率fw的函数关系，确定储层含水饱和度Sw。 [0020] 所述产水率的定义如下： [0021] [0022] 其中， [0023] 对一个具体油藏水油粘度比μw/μo一定，产水率fw只取决于油水的相对渗透率比值kro/krw的大小，而kro/krw是油藏含水饱和度Sw的函数，所以产水率fw是含水饱和度Sw的函数，函数关系如附图4、附图5所示。 [0024] 相对渗透率kro/krw与含水饱和度Sw的函数关系如附图6(半对数坐标)所示。附图6所示曲线为两端弯曲，但中间主要段为直线，而中间直线段正是两相同时流动的饱和度所对应的渗透率的比值范围，该直线段可用下式表示： [0025] [0027] 由此可得产水率fw与含水饱和度Sw的关系式： [0028] 与相关技术相比较，本发明提供的三维油藏物理模拟实验装置及饱和度测定方法具有如下有益效果： [0029] 1、油藏开发模拟。根据目标油藏的物性参数及储层特征参数，进行填砂模型制作，并依据模拟开发方案，预先将注入井点、生产井点按照开发井网(如五点井网、九点井网等)排布植入模型中。在构建好油藏开发初始状态后，通过注入系统往油藏模型中注入流体进行驱替开发模拟，并通过压力监测系统、流体计量系统监测生产井点的压力变化、产液情况。 [0030] 2、油藏开发模拟动用程度评价。模拟油藏模型上依据开发井网有规律地设置了饱和度监测点，通过在监测点连接饱和度监测装置，准确计量不同开发阶段下油藏不同位置的流体的体积，计算出产水率fw后，依据产水率fw和含水饱和度Sw的函数关系，得到油藏不同位置的含水饱和度Sw，能够为准确地评价不同开发方式的油藏开发效果提供指导。 [0031] 3、开发影响因素优选。在其他油藏条件不变的情况下，通过调整生产井点、产出井点的数量和位置，设计不同类型的井网，或调整驱替开发速度、压力等开发因素，分析不同开发方式下油藏采收率变化和动用程度，优选油藏开发影响因素。 附图说明[0032] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单的介绍，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，对于本领域普通技术人员来讲，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。 [0033] 图1是本发明的一种三维油藏物理模拟实验装置整体系统结构示意图； [0034] 图2是本发明装置中油藏模拟模型、产出计量装置的三维示意图； [0035] 图3是本发明装置中饱和度监测装置的结构示意图； [0036] 图4是油水相渗、含水率与含水饱和度的关系曲线图； [0037] 图5是产水率及产水率上升速度与含水饱和度的关系曲线图； [0038] 图6是相对渗透率比值与含水饱和度的关系曲线图。 [0039] 附图中，各标号所代表的部件列表如下： [0040] 1、柱塞双泵；2、盛模拟地层水的中间容器；3、盛放模拟油的中间容器；4、注入压力表；5、多通阀；6、三维油藏模拟模型；6‑1、注入井点；6‑2生产井点；6‑3饱和度监测点；7、模型密封腔体；8、饱和度监测装置；8‑1、控制阀门1；8‑2、控制阀门2；8‑3、控制阀门3；8‑4、控制阀门4；8‑5、电导线1；8‑6、放空容器；8‑7、观察窗；8‑8、放空阀；8‑9、电极；8‑10、油水计量管一；8‑11、电导线2；8‑12、油水计量管二；8‑13、排气腔；8‑14、电导线3；9、产出计量装置；10、控制电脑；11、压力巡检仪。 具体实施方式[0041] 本发明通过计量油藏模拟模型在不同开发方式下不同位置的产水率，结合产水率与含水饱和度的对应函数关系，得到油藏模型的平面及纵向上不同位置的含水饱和度，准确地评价不同开发方式下油藏模型的动用规律，同时分析开发效果。 [0042] 一种三维油藏物理模拟实验装置及饱和度测定方法，包括以下步骤： [0044] S2.油藏原始状态构建。 [0045] S2.1.实验设备连接。柱塞双泵1通过管线与盛有模拟地层水的中间容器2和盛有模拟油的中间容器3连接；中间容器2、3通过管线与注入压力表4、多通阀5连接；多通阀5上的阀门通过管线与油藏模拟模型6上的注入井6‑1连接；油藏模拟模型6上的生产井6‑2通过管线与产出计量装置9连接；油藏模拟模型6上的生产井6‑2与压力巡检仪11连接；压力巡检仪11通过电线与计算机处理端10连接；油藏模拟模型6上的饱和度监测点6‑3通过微量采液管线与饱和度监测装置8上的控制阀门8‑1连接； [0046] S2.2.饱和模拟地层水。柱塞双泵设置5MPa恒压驱替模式，打开盛放模拟地层水的中间容器2，关闭所有生产井6‑2，向注入井6‑1注入模拟地层水，饱和油藏模拟模型，当注入压力表稳定显示5MPa，并持续8h后，关闭注入阀门，停止注入，并关闭盛放模拟地层水的中间容器2； [0047] S2.3.构建油藏束缚水状态。柱塞双泵1设置5MPa恒压驱替模式，打开盛放模拟油的中间容器3，打开所有生产井6‑2，打开注入阀门，向注入井6‑1注入模拟油；产出计量装置9计量所有生产井6‑2产出的流体，当所有生产井6‑2不再出水，关闭所有的生产井，但仍然向注入井中注入模拟油，直至注入压力表稳定显示5MPa，并持续8h后，关闭注入阀门，停止注入，并关闭盛放模拟油的中间容器3。 [0048] S3.油藏天然能量衰竭开发模拟。所有注入井6‑1保持关闭状态，打开所有生产井6‑2阀门，进行衰竭开采模拟；压力巡检仪11实时监测各生产井点压力变化，当地层压力降至2MPa后，关闭所有生产井阀门，停止生产。 [0049] S4.油藏注水提高采收率开发模拟。 [0050] S4.1.注水驱油。柱塞双泵1设置2ml/min恒速驱替模式，打开盛放模拟地层水的中间容器2，打开所有生产井6‑2，打开注入阀门，向注入井6‑1注入模拟地层水。 [0051] S4.2.记录模拟开发数据。产出计量装置9实时计量生产井产液情况；压力巡检仪11实时测量生产井点6‑2的压力，并将压力数据转化为可视化数据，传送到控制电脑10；控制电脑10把可视化数据进行处理并显示； [0052] S4.3.分析模拟油藏模型动用程度。 [0053] S4.3.1.注水提采开发持续5min后，启动饱和度监测装置8，其中的电动球阀先自动连通控制阀门8‑1和控制阀门8‑2，在油藏原始状态构建过程中残留在微量采液管线里的流体流入放空容器8‑6中； [0054] S4.3.2.当放空容器8‑6中的液面到达电极片8‑9设置处，电导线18‑1把信号传送到控制阀门8‑2，电动球阀将自动隔断控制阀门8‑1和控制阀门8‑2，且自动连通控制阀门8‑1和控制阀门8‑3；饱和度监测点6‑3流出的液体流入油水计量管一中，气体从排气腔8‑13排出； [0055] S4.3.3.当油水计量管一中的液面到达油水计量管一上电极片设置处时，电导线28‑11把信号传送到控制阀门8‑3，控制阀门8‑3上的提示灯亮，提示满液，电动球阀将自动隔断控制阀门8‑1和控制阀门8‑3，而自动连通控制阀门8‑1和控制阀门8‑4，饱和度监测点 6‑3流出的液体流入油水计量管二中，气体从排气腔8‑13排出； [0056] S4.3.4.油水计量管一满液时，通过观察窗8‑7读取水驱t1min后油水计量管一中的油、水体积Qo1、Qw1后，打开油水计量管一的排空阀8‑8，排空流体，以便下次计量。 [0057] S4.3.5.当油水计量管二中的液面到达油水计量管二上电极片设置处时，电导线38‑14把信号传送到控制阀门8‑4，控制阀门8‑4上的提示灯亮，提示满液，电动球阀将自动隔断控制阀门8‑1和控制阀门8‑4，而自动连通控制阀门8‑1和控制阀门8‑3，饱和度监测点 6‑3流出的液体流入油水计量管一中，气体从排气腔8‑13排出； [0058] S4.3.6.油水计量管二满液时，通过观察窗8‑7读取水驱t2min后油水计量管二中的油、水体积Qo2、Qw2后，打开油水计量管二的排空阀8‑8，排空流体，以便下次计量。 [0059] S4.3.7.油水计量管一和油水计量管二按步骤S4.3.2～S4.3.6反复计量饱和度监测点的流体体积，直至水驱结束，关闭所有的注入井和生产井，停止注入。 [0060] S4.3.8.读取完所有油、水体积后，计算水驱开发过程中不同时刻模拟油藏模型上不同位置的含水饱和度Sw，以水驱t1min时饱和度监测点6‑3记录的Qo1、Qw1为例： [0061] 水驱t1min时刻，饱和度监测点6‑3流出流体的含水率为： [0062] [0063] 由含水率fw与Sw的关系式： 可求得水驱t1min时饱和度监测点6‑3所在位置的含水饱和度Sw1，含油饱和度S01＝1‑Sw1。 [0064] 其中，系数a、b可用图解法求出，如附图6所示。图中直线段的截距为k1，则系数a＝k1，而系数 (n为两点对应的对数周期；2.303为常用对数和自然对数的换算系数；ΔSw为这n个周期内的含水饱和度变化值)。 [0065] 需要说明的是，本发明的系统结构和附图主要对本发明的原理进行描述，在该设计原理的技术上，装置的动力机构、供电系统及控制系统等的设置并没有完全描述清楚，而在本领域技术人员理解上述发明的原理的前提下，可清楚获知其动力机构、供电系统及控制系统的具体。 [0066] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 |
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