專(zhuān)利名稱(chēng)：稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油熱采注蒸汽工藝室內(nèi)試驗(yàn)裝置，特別是涉及到一種稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前使用的蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)多采用圓形結(jié)構(gòu)，壓力低、測(cè)溫點(diǎn)少，只能模擬直井條件下的不同油藏地質(zhì)參數(shù)(滲透率、含油飽和度、孔隙度、原油粘度、油層非均質(zhì)性)對(duì)蒸汽驅(qū)效果的影響，無(wú)法評(píng)價(jià)水平井蒸汽驅(qū)適用的范圍及具體油藏蒸汽驅(qū)的可行性。只能模擬直井條件下的不同注采工藝方式、參數(shù)(井網(wǎng)、井距、注汽溫度、速度、干度、氮?dú)馀菽瓌┳⑷敕绞脚c參數(shù)、射孔方式、參數(shù)等)對(duì)蒸汽驅(qū)效果的影響，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)油藏管理指導(dǎo)作用小，無(wú)法為水平井的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，也無(wú)法為數(shù)值模擬提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。無(wú)法深入探索水平井蒸汽驅(qū)驅(qū)油機(jī)理，直接影響了現(xiàn)場(chǎng)水平井蒸汽驅(qū)采油工藝的發(fā)展前景。為此我們發(fā)明了一種新的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，解決了以上技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可模擬水平井和采用多種開(kāi)發(fā)方式提高采收率的三維物理模擬實(shí)驗(yàn)的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)
稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，該稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)包括注入系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、產(chǎn)出系統(tǒng)和模型本體，該注入系統(tǒng)向該模型本體中注入蒸汽、化學(xué)劑、氣體和飽和油，該測(cè)控系統(tǒng)對(duì)該注入系統(tǒng)和該產(chǎn)出系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置以及對(duì)該模型本體內(nèi)部各測(cè)溫測(cè)壓點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，該產(chǎn)出系統(tǒng)完成開(kāi)井、關(guān)井和定壓生產(chǎn)，該模型本體與該注入系統(tǒng)、該測(cè)控系統(tǒng)和該產(chǎn)出系統(tǒng)相連接，該模型本體包括試驗(yàn)油層、壓力傳感器、差壓傳感器和熱電偶，該試驗(yàn)油層內(nèi)布有模擬井，該熱電偶在該試驗(yàn)油層內(nèi)分上、中、下三層布置，該壓力傳感器位于該模擬井，該差壓傳感器位于該模擬井的出口位置，以進(jìn)行試驗(yàn)油層的模擬試驗(yàn)。本發(fā)明的目的還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)
該注入系統(tǒng)包括蒸汽注入單元、化學(xué)劑注入單元、氣體注入單元和飽和油單元。該蒸汽注入單元包括水泵、蒸汽發(fā)生器和配水泵，蒸汽是采用給該水泵給水，經(jīng)過(guò)該蒸汽發(fā)生器，與該配水泵混合，調(diào)節(jié)該蒸汽的干度，注入該模型本體。該化學(xué)劑注入單元包括恒速泵和第一中間容器，采用該恒速泵驅(qū)替，將驅(qū)替液從該第一中間容器下端打入，從而將該第一中間容器上端的介質(zhì)頂出，進(jìn)入該模型本體。該氣體注入單元包括高壓氣瓶、過(guò)濾器、減壓閥和流量測(cè)控器，采用該高壓氣瓶提供氣源，經(jīng)該過(guò)濾器過(guò)濾，該減壓閥減壓，該流量測(cè)控器測(cè)量及控制流量，使氣體進(jìn)入該模型本體。該飽和油單元包括恒速泵和第二中間容器，采用該恒速泵驅(qū)替，將驅(qū)替液從該第二中間容器下端打入，從而將該第二中間容器上端的飽和油頂出，進(jìn)入該模型本體。該測(cè)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，對(duì)采集的溫度、壓力、差壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該產(chǎn)出系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、生產(chǎn)井回壓控制單元和產(chǎn)出液收集單元，該空氣壓縮機(jī)為該生產(chǎn)井回壓控制單元提供氣動(dòng)力，該生產(chǎn)井回壓控制單元控制氣動(dòng)元件動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉，該產(chǎn)出液收集單元進(jìn)行對(duì)產(chǎn)出物的收集。該模型本體還包括主體、上封蓋、下壓板和隔熱層，該上封蓋為方形結(jié)構(gòu)，由螺栓與該主體相固定，該隔熱層采用高溫隔熱保溫涂料和四氟絕熱板覆結(jié)該主體，該下壓板通過(guò)螺桿與該主體相固定。該模型本體還包括圍壓裝置，該圍壓裝置包括圍壓活塞和密封圈，通過(guò)該圍壓活塞的上下移動(dòng)帶動(dòng)該上蓋板的上下移動(dòng)，對(duì)該模型內(nèi)部施加覆壓。該模擬井為直井五點(diǎn)或九點(diǎn)、雙水平井、平行錯(cuò)列式水平井或直井/水平井組合中的一種或者多種井網(wǎng)。本發(fā)明中的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，采用方形三維模擬方式，利用相似理論研究控制和優(yōu)化水平井井網(wǎng)，具有模擬直井九點(diǎn)、雙水平井、平行錯(cuò)列式水平井、直井/水平井組合等多井網(wǎng)布局功能，研究蒸汽前緣平面推進(jìn)和展布規(guī)律，對(duì)水平井蒸汽驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的動(dòng)態(tài)油藏管理提供重要的指導(dǎo)作用。本發(fā)明中的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)能夠開(kāi)展水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬實(shí)驗(yàn)，并且能夠進(jìn)行蒸汽驅(qū)、蒸汽泡沫驅(qū)、化學(xué)蒸汽驅(qū)、蒸汽復(fù)合氣驅(qū)等多種開(kāi)發(fā)方式提高采收率三維物理模擬實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明中的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)參數(shù)測(cè)點(diǎn)分布廣、布置理論性強(qiáng)，不與模擬井的布置沖突，不影響油層內(nèi)部流場(chǎng)分布，能夠真實(shí)模擬三維蒸汽驅(qū)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)油層的溫度場(chǎng)。此外，本發(fā)明中的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)安全可靠性強(qiáng)，能多次充填、重復(fù)使用、維護(hù)容易，易于實(shí)驗(yàn)室操作。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的工作流程示意 圖3是圖1中模型本體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。如圖1所示，圖1為本發(fā)明的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。該稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)由注入系統(tǒng)10、測(cè)控系統(tǒng)11、產(chǎn)出系統(tǒng)12及模型本體13組成，整個(gè)模型置于可轉(zhuǎn)動(dòng)的模型支架上。注入系統(tǒng)10用于向模型本體13中注入蒸汽、化學(xué)劑、氣體和飽和油，保證不同注入方式、不同注入?yún)?shù)的順利實(shí)現(xiàn)，注入系統(tǒng)10由蒸汽注入單元101、化學(xué)劑注入單元102、氣體注入單元103和飽和油單元104組成。所述蒸汽注入單元101采用蒸汽發(fā)生器和配水泵調(diào)節(jié)蒸汽干度，注入模型本體13。所述化學(xué)劑注入單元102主要由恒速泵、第一中間容器、閥門(mén)、管線等組成，采用恒速泵驅(qū)替，將驅(qū)替液從第一中間容器下端打入，從而將第一中間容器上端的介質(zhì)頂出，進(jìn)入模型本體13。所述氣體注入單元104采用高壓氣瓶提供氣源，經(jīng)減壓閥減壓，流量測(cè)控器測(cè)量及控制流量，進(jìn)入模型本體13。所述飽和油單元104主要由恒速泵、帶加熱第二中間容器、閥門(mén)、管線等組成，用于采用恒速泵驅(qū)替，將驅(qū)替液(如水)從第二中間容器下端打入，從而將第二中間容器上端的飽和油頂出，進(jìn)入模型。測(cè)控系統(tǒng)11包括熱電偶、壓力傳感器、差壓傳感器、氣體流量計(jì)、計(jì)算機(jī)接口線路等，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)注入系統(tǒng)、產(chǎn)出系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)的具體設(shè)置以及模型內(nèi)部各測(cè)溫測(cè)壓點(diǎn)的數(shù)據(jù)米集。產(chǎn)出系統(tǒng)12包括空氣壓縮機(jī)33、生產(chǎn)井回壓控制單元34和產(chǎn)出液收集單元35，生產(chǎn)井回壓控制單元34主要由高溫閥門(mén)、氣動(dòng)元件、電磁閥、調(diào)節(jié)器、控制器、A/D模塊、壓力調(diào)節(jié)器等組成，用于完成開(kāi)井、關(guān)井、定壓生產(chǎn)等油藏管理功能。模擬本體13與注入系統(tǒng)10、測(cè)控系統(tǒng)11和產(chǎn)出系統(tǒng)12相連接，包括主體及其固定為一體的上下封蓋、隔熱層、引壓管、熱電偶、支架、安裝于主體內(nèi)試驗(yàn)油層，模型本體采用方形結(jié)構(gòu)，預(yù)埋注采水平井、直井、壓力場(chǎng)測(cè)點(diǎn)、溫度場(chǎng)傳感器，進(jìn)行試驗(yàn)油層的模擬試驗(yàn)。如圖2所示，圖2為本發(fā)明的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)的工作流程示意圖。蒸汽注入單元包括水泵22、蒸汽發(fā)生器23和配水泵24，蒸汽是采用給水泵22給水，經(jīng)過(guò)蒸汽發(fā)生器23，與配水泵2混合，調(diào)節(jié)蒸汽的干度，注入模型本體25的試驗(yàn)油層。化學(xué)劑注入單元或飽和油注入單元包括恒速泵26、第一中間容器(內(nèi)裝化學(xué)劑)27和第二中間容器(內(nèi)裝飽和油)28，化學(xué)劑是采用恒速泵26驅(qū)替，將驅(qū)替液從第一中間容器27下端打入，從而將第一中間容器27上端的藥劑頂出，進(jìn)入模型本體25的試驗(yàn)油層。飽和油是采用恒速泵26驅(qū)替，將驅(qū)替液從第二中間容器28下端打入，從而將第二中間容器28上端的原油頂出，進(jìn)入模型本體25的試驗(yàn)油層。氣體注入單元包括高壓氣瓶29、過(guò)濾器30、減壓閥31和流量測(cè)控器32，氣體采用高壓氣瓶29提供氣源，經(jīng)過(guò)濾器30過(guò)濾，減壓閥31減壓，流量測(cè)控器32測(cè)量及控制流量，進(jìn)入模型本體25的試驗(yàn)油層。測(cè)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、差壓的測(cè)量與控制，并由數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)36進(jìn)行分析。產(chǎn)出系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)33、生產(chǎn)井回壓控制單元34和產(chǎn)出液收集單元35，空氣壓縮機(jī)33為回壓控制單元提供氣動(dòng)力，生產(chǎn)井回壓控制單元34根據(jù)設(shè)定的壓力參數(shù)，壓力傳感器測(cè)得的產(chǎn)出井壓力值，經(jīng)過(guò)運(yùn)算比較，上位計(jì)算機(jī)調(diào)整壓力調(diào)節(jié)器，控制氣動(dòng)元件動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉。產(chǎn)出液收集單元35實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)出物的收集。模型本體25內(nèi)的試驗(yàn)油層共計(jì)布置147支熱電偶，分上、中、下三層均勻布置，每層布置49支；壓力傳感器15支，位于模擬井；壓差傳感器3支，分別布置在模擬生產(chǎn)井的出口位置，能夠?qū)崿F(xiàn)油層不同部位溫度、壓力、壓差的動(dòng)態(tài)精確測(cè)量，經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)37，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。圖3為本發(fā)明的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)中模型本體的結(jié)構(gòu)圖。所述模型本體由主體7、上封蓋2、下壓板5、隔熱層4、圍壓裝置、螺桿6、熱電偶、填裝的試驗(yàn)油層等組成。所述上封蓋2為方形結(jié)構(gòu)，由螺栓與主體7相固定，利用上封蓋2的圍壓裝置對(duì)模型內(nèi)部施加覆壓，模擬真實(shí)油層壓力。所述隔熱層4采用高溫隔熱保溫涂料和四氟絕熱板覆結(jié)主體7，其厚度為10mm。所述圍壓裝置由圍壓活塞1、密封圈3組成，通過(guò)圍壓活塞I的上下移動(dòng)帶動(dòng)上封蓋2的上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)模型內(nèi)部施加覆壓。下壓板5通過(guò)螺桿6與主體7相固定。主體7中有填裝的試驗(yàn)油層，所述熱電偶在試驗(yàn)油層內(nèi)分上、中、下三層布置，每層布置49支，共147個(gè)測(cè)溫?zé)犭娕?。模擬井安裝有差壓傳感器3-6支，壓力傳感器15-20支。所述試驗(yàn)油層內(nèi)布有直井五點(diǎn)或九點(diǎn)、雙水平井、平行錯(cuò)列式水平井或直井/水平井組合中的一種或者多種井網(wǎng)。
權(quán)利要求
1.稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)包括注入系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、產(chǎn)出系統(tǒng)和模型本體，該注入系統(tǒng)向該模型本體中注入蒸汽、化學(xué)劑、氣體和飽和油，該測(cè)控系統(tǒng)對(duì)該注入系統(tǒng)和該產(chǎn)出系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置以及對(duì)該模型本體內(nèi)部各測(cè)溫測(cè)壓點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，該產(chǎn)出系統(tǒng)完成開(kāi)井、關(guān)井和定壓生產(chǎn),該模型本體與該注入系統(tǒng)、該測(cè)控系統(tǒng)和該產(chǎn)出系統(tǒng)相連接，該模型本體包括試驗(yàn)油層、壓力傳感器、差壓傳感器和熱電偶，該試驗(yàn)油層內(nèi)布有模擬井，該熱電偶在該試驗(yàn)油層內(nèi)分上、中、下三層布置，該壓力傳感器位于該模擬井，該差壓傳感器位于該模擬井的出口位置，以進(jìn)行試驗(yàn)油層的模擬試驗(yàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該注入系統(tǒng)包括蒸汽注入單元、化學(xué)劑注入單元、氣體注入單元和飽和油單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該蒸汽注入單元包括水泵、蒸汽發(fā)生器和配水泵，蒸汽是采用給該水泵給水，經(jīng)過(guò)該蒸汽發(fā)生器，與該配水泵混合，調(diào)節(jié)該蒸汽的干度，注入該模型本體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該化學(xué)劑注入單元包括恒速泵和第一中間容器，采用該恒速泵驅(qū)替，將驅(qū)替液從該第一中間容器下端打入，從而將該第一中間容器上端的介質(zhì)頂出，進(jìn)入該模型本體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該氣體注入單元包括高壓氣瓶、過(guò)濾器、減壓閥和流量測(cè)控器，采用該高壓氣瓶提供氣源，經(jīng)該過(guò)濾器過(guò)濾，該減壓閥減壓，該流量測(cè)控器測(cè)量及控制流量，使氣體進(jìn)入該模型本體。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該飽和油單元包括恒速泵和第二中間容器，采用該恒速泵驅(qū)替，將驅(qū)替液從該第二中間容器下端打入，從而將該第二中間容器上端的飽和油頂出，進(jìn)入該模型本體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該測(cè)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，對(duì)采集的溫度、壓力、差壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該產(chǎn)出系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、生產(chǎn)井回壓控制單元和產(chǎn)出液收集單元，該空氣壓縮機(jī)為該生產(chǎn)井回壓控制單元提供氣動(dòng)力，該生產(chǎn)井回壓控制單元控制氣動(dòng)元件動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉，該產(chǎn)出液收集單元進(jìn)行對(duì)產(chǎn)出物的收集。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該模型本體還包括主體、上封蓋、下壓板和隔熱層，該上封蓋為方形結(jié)構(gòu)，由螺栓與該主體相固定，該隔熱層采用高溫隔熱保溫涂料和四氟絕熱板覆結(jié)該主體，該下壓板通過(guò)螺桿與該主體相固定。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該模型本體還包括圍壓裝置，該圍壓裝置包括圍壓活塞和密封圈，通過(guò)該圍壓活塞的上下移動(dòng)帶動(dòng)該上蓋板的上下移動(dòng)，對(duì)該模型內(nèi)部施加覆壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，該模擬井為直井五點(diǎn)或九點(diǎn)、雙水平井、平行錯(cuò)列式水平井或直井/水平井組合中的一種或者多種井網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)，注入系統(tǒng)向該模型本體中注入蒸汽、化學(xué)劑、氣體和飽和油，測(cè)控系統(tǒng)對(duì)該注入系統(tǒng)和產(chǎn)出系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置以及對(duì)模型本體內(nèi)部各測(cè)溫測(cè)壓點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，產(chǎn)出系統(tǒng)完成開(kāi)井、關(guān)井和定壓生產(chǎn)，該模型本體中具有試驗(yàn)油層、壓力傳感器、差壓傳感器和熱電偶，以進(jìn)行試驗(yàn)油層的模擬試驗(yàn)。該稠油水平井蒸汽驅(qū)三維物理模擬系統(tǒng)解決了現(xiàn)有技術(shù)中壓力低、測(cè)溫點(diǎn)少，只能模擬直井條件下各參數(shù)和注采工藝方式對(duì)蒸汽驅(qū)效果的影響等問(wèn)題，可模擬水平井和采用多種開(kāi)發(fā)方式提高采收率的三維物理模擬實(shí)驗(yàn)，具有參數(shù)測(cè)點(diǎn)分布廣、布置理論性強(qiáng)，系統(tǒng)安全可靠，易于實(shí)驗(yàn)室操作等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B47/06GK103032057SQ201110299179
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者蔡文斌, 劉冬青, 蓋平原, 王善堂, 白艷麗, 曹嫣鑌, 戴宇婷, 羅榮章 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司采油工藝研究院