本發(fā)明涉及油氣田開發(fā)實驗領(lǐng)域，特別涉及一種水平井蒸汽驅(qū)物理模型及實驗方法。

背景技術(shù)：

稠油蒸汽驅(qū)物理模擬主要包括一維、二維、三維物理模擬。一維物理模擬是在單管或者雙管驅(qū)替實驗裝置開展蒸汽驅(qū)實驗，研究不同蒸汽驅(qū)條件下提高稠油采收率機(jī)理，對合理工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。二維、三維物理模擬實驗不僅可以進(jìn)行軸向驅(qū)替，同時可以明確平面、縱向驅(qū)替規(guī)律。

現(xiàn)有技術(shù)中有如下研究成果：

利用高溫高壓比例物理模擬裝置研究直井注汽水平井采油的方式轉(zhuǎn)蒸汽輔助重力泄油開發(fā)機(jī)理；

利用原有蒸汽驅(qū)三維物理模擬試驗系統(tǒng)，進(jìn)行超稠油油藏的水平裂縫-蒸汽輔助重力泄油(FSAGD)室內(nèi)物理模擬試驗；

利用室內(nèi)一維、三維物理模擬實驗系統(tǒng)研究稠油油藏注蒸汽后期轉(zhuǎn)火驅(qū)開發(fā)的機(jī)理和相關(guān)油藏工程問題；

利用二維物理模擬實驗裝置開展特稠油水平井與直井組合熱采及超稠油雙水平井SAGD(蒸汽輔助重力泄油)三維比例物理模擬實驗研究；

依據(jù)相似原理設(shè)計建立比例物理模型，開展SAGD比例物理模擬實驗，探討了薄層稠油雙水平井SAGD開采中蒸汽腔的形成和發(fā)育過程、生產(chǎn)特征和開發(fā)效果，還有開展了直井注直井采、直井注水平井采和水平井注直井采不同組合方式下三維物理模擬實驗研究。

目前，在蒸汽驅(qū)過程、SAGD過程、火驅(qū)過程采用二維、三維比例物理 模型開展實驗，實驗過程采用直井注汽水平井采油、水平井注汽水平井采油等不同方式，但是，沒有出現(xiàn)針對蒸汽驅(qū)過程中不同井網(wǎng)形式物理模型制作及實驗方法。

公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種水平井蒸汽驅(qū)物理模型及實驗方法，通過建立可以模擬不同井網(wǎng)形式的物理模型，模擬不同井網(wǎng)形式(排狀井網(wǎng)、五點井網(wǎng)、反九點井網(wǎng))條件下蒸汽驅(qū)的開發(fā)特征。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種水平井蒸汽驅(qū)物理模型，包括：模型本體，其為矩形體，該模型本體的長度與寬度根據(jù)礦場單個井網(wǎng)的實際長度和寬度經(jīng)等比例縮小確定；若干溫度傳感器，其均勻的設(shè)置在模型本體的底部；以及四個井筒，井筒的筒壁上具有割縫，每個井筒對應(yīng)安裝在模型本體的四角位置內(nèi)部進(jìn)而形成井網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每個井筒沿模型本體的寬度方向設(shè)置，且每個井筒的跟部與外界注入系統(tǒng)連通，每個井筒的趾端封閉；其中井網(wǎng)結(jié)構(gòu)的尺寸根據(jù)礦場實際的水平井長度、井距和排距等比例縮小確定，確定井網(wǎng)結(jié)構(gòu)的尺寸比例與確定模型本體的長度與寬度的尺寸比例一致。

優(yōu)選地，井筒的縫長與縫寬的比例為10:1，井筒的軸向縫長與縫間距的比例為2:1，井筒圓周部分的縫間距與縫寬的比例為5:1。

優(yōu)選地，相鄰溫度傳感器在平面方向的距離不超過模型本體寬度的1/10。

本發(fā)明還提供了一種利用上述任意一項權(quán)利要求的水平井蒸汽驅(qū)物理模型的物理實驗方法，包括如下步驟：

步驟1，選擇排狀井網(wǎng)模擬方案，根據(jù)該排狀井網(wǎng)模擬方案確定四個井筒的安裝位置進(jìn)而確定注入井和生產(chǎn)井；

步驟2，對生產(chǎn)井進(jìn)行模型填砂、對模型本體升溫至實驗溫度并穩(wěn)定及飽和實驗用油，并升高壓力至實驗壓力；

步驟3，對注入井以恒定速度注入高溫蒸汽，將生產(chǎn)井的產(chǎn)出液裝入量筒中；

步驟4，實驗結(jié)束，清理整個實驗系統(tǒng)；

步驟5，分別讀取量筒中的原油量和水量，計算最終驅(qū)油效率；

步驟6，選擇五點井網(wǎng)模擬方案，根據(jù)該五點井網(wǎng)模擬方案確定四個井筒的安裝位置進(jìn)而確定注入井和生產(chǎn)井，然后重復(fù)步驟2至5；

步驟7，選擇反九點井網(wǎng)模擬方案，根據(jù)該反九點井網(wǎng)模擬方案確定四個井筒的安裝位置進(jìn)而確定注入井和生產(chǎn)井，然后重復(fù)步驟2至5；以及

步驟8，根據(jù)步驟5、步驟6和步驟7中的最終驅(qū)油效率的對比確定實際布井方案。

優(yōu)選地，排狀井網(wǎng)模擬方案中，兩個生產(chǎn)井或兩個注入井分別處于模型本體的一側(cè)的上下位。

優(yōu)選地，五點井網(wǎng)模擬方案中，兩個生產(chǎn)井或兩個注入井分別處于模型本體的對角線位置。

優(yōu)選地，反九點井網(wǎng)模擬方案中，一個注入井處于模型本體的一角，三個生產(chǎn)井分別處于模型本體的其他三角。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本實施例的水平井蒸汽驅(qū)物理模型及實驗方法可以開展稠油水平井蒸汽驅(qū)不同井網(wǎng)形式物理模擬實驗，獲得不同水平井網(wǎng)條件下蒸汽驅(qū)的溫度場發(fā)育特征及驅(qū)油效率。其實驗結(jié)果可以獲得稠油水平井蒸汽驅(qū)最優(yōu)化井網(wǎng)形式，為礦場方案設(shè)計提供理論支撐，而且操作簡單。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的水平井蒸汽驅(qū)物理模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的水平井蒸汽驅(qū)物理模型的側(cè)視示意圖；

圖3是本發(fā)明中排狀井網(wǎng)的物理模型設(shè)計圖；

圖4是本發(fā)明中五點井網(wǎng)的物理模型設(shè)計圖；

圖5是本發(fā)明中反九點井網(wǎng)的物理模型設(shè)計圖；

圖6是本發(fā)明中排狀井網(wǎng)、五點井網(wǎng)和反九點井網(wǎng)采出程度對比圖；

圖7是本發(fā)明中排狀井網(wǎng)不同驅(qū)替時間溫度場變化圖；

圖8是本發(fā)明中五點井網(wǎng)不同驅(qū)替時間溫度場變化圖；

圖9是本發(fā)明中反九點井網(wǎng)不同驅(qū)替時間溫度場變化圖。

主要附圖標(biāo)記說明：

1-模型本體，2-井筒，3-溫度傳感器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

如圖1及圖2所示，根據(jù)本發(fā)明具體實施方式的一種水平井蒸汽驅(qū)物理模型，包括：模型本體1、若干溫度傳感器3以及四個井筒2。其中模型本體1為矩形體，該模型本體1的長度與寬度根據(jù)礦場單個井網(wǎng)的實際長度和寬度經(jīng)等比例縮小確定。若干溫度傳感器3均勻的設(shè)置在模型本體1的底部(參見圖2)。四個井筒2的筒壁上具有割縫，每個井筒對應(yīng)安裝在模型本體1的四角位置內(nèi)部進(jìn)而形成井網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每個井筒2沿模型本體1的寬度方向設(shè)置(參見圖1)，且每個井筒2的跟部(A₁、A₂、A₃和A₄)與外界注入系統(tǒng)連通， 每個井筒2的趾端(B₁、B₂、B₃和B₄)封閉。其中井網(wǎng)結(jié)構(gòu)的尺寸(參見圖1)根據(jù)礦場實際的水平井長度、井距和排距等比例縮小確定，確定井網(wǎng)結(jié)構(gòu)的尺寸比例與確定模型本體1的長度與寬度的尺寸比例一致。

作為一種優(yōu)選實施例，井筒2的縫長與縫寬的比例為10:1，井筒2的軸向縫長與縫間距的比例為2:1，井筒2圓周部分的縫間距與縫寬的比例為5:1。

作為一種優(yōu)選實施例，相鄰溫度傳感器在平面方向的距離不超過模型本體寬度的1/10。

上述方案中，確定模型本體1的長度與寬度時，首先獲取礦場單個井網(wǎng)的實踐長度和寬度，等比例縮小，計算相似比例尺L，利用相似比例尺L，將礦場實際的水平井長度、井距和排距等比例縮小計算本實施例中的井網(wǎng)尺寸。

以下為本實施例提供的一種適用于不同井網(wǎng)形式的物理模型尺寸參數(shù)：模型本體的尺寸為38cm×38cm×4cm(圖2中的H為厚度，井筒中心線處于處于H1/2)，四個井筒布置于模型本體的四個角的位置，A1，A2，A3，A4為井筒的跟部，通過管線與外部注入系統(tǒng)相連，B1，B2，B3，B4為井筒的趾端，且封閉，井筒尺寸為16cm×φ0.4cm，A₁A₂長度為32cm，B₂B₃長度為8cm。井筒采用割縫方式完井，縫長為0.5cm，縫寬為0.05cm，井筒軸向縫與縫之間的距離為0.25cm，井筒圓周部分縫與縫之間的距離為0.24cm。另外，溫度傳感器頂部距離模型本體底部為3cm。

根據(jù)本發(fā)明具體實施方式的一種利用上述任意一項權(quán)利要求的水平井蒸汽驅(qū)物理模型的物理實驗方法，包括如下步驟：

步驟1，選擇排狀井網(wǎng)模擬方案，根據(jù)該排狀井網(wǎng)模擬方案確定四個井筒的安裝位置進(jìn)而確定注入井和生產(chǎn)井；

步驟2，對生產(chǎn)井進(jìn)行模型填砂和飽和實驗用油，并升高壓力至實驗壓力；

步驟3，對注入井以恒定速度注入高溫蒸汽，將生產(chǎn)井的產(chǎn)出液裝入量筒中；

步驟4，實驗結(jié)束，清理整個實驗系統(tǒng)；

步驟5，分別讀取量筒中的原油量和水量，計算最終驅(qū)油效率；

步驟6，選擇五點井網(wǎng)模擬方案，根據(jù)該五點井網(wǎng)模擬方案確定四個井筒的安裝位置進(jìn)而確定注入井和生產(chǎn)井，然后重復(fù)步驟2至5；

步驟7，選擇反九點井網(wǎng)模擬方案，根據(jù)該反九點井網(wǎng)模擬方案確定四個井筒的安裝位置進(jìn)而確定注入井和生產(chǎn)井，然后重復(fù)步驟2至5；以及

步驟8，根據(jù)步驟5、步驟6和步驟7中的最終驅(qū)油效率的對比確定實際布井方案。

上述方案中，排狀井網(wǎng)模擬方案中，兩個生產(chǎn)井或兩個注入井分別處于模型本體的一側(cè)的上下位(參見圖3)。五點井網(wǎng)模擬方案中，兩個生產(chǎn)井或兩個注入井分別處于模型本體的對角線位置(參見圖4)。反九點井網(wǎng)模擬方案中，一個注入井處于模型本體的一角，三個生產(chǎn)井分別處于模型本體的其他三角(參見圖5)。最后，從圖6中可以看出排狀井網(wǎng)最終采出程度最高，將其作為獲得稠油水平井蒸汽驅(qū)最優(yōu)化的井網(wǎng)形式，為礦場方案設(shè)計提供理論支撐。

在進(jìn)行上述三種井網(wǎng)物理模擬實驗時，通過若干溫度傳感器3可以檢測到不同注入時間溫度場的變化(參見圖7至圖9)，從圖7至圖9可以直觀的看出三種井網(wǎng)物理模擬實驗時的溫度場隨不同注入時間的變化，為理論研究提供重要的數(shù)據(jù)。

綜上，本實施例的水平井蒸汽驅(qū)物理模型及實驗方法可以開展稠油水平井蒸汽驅(qū)不同井網(wǎng)形式物理模擬實驗，獲得不同水平井網(wǎng)條件下蒸汽驅(qū)的溫度場發(fā)育特征及驅(qū)油效率。其實驗結(jié)果可以獲得稠油水平井蒸汽驅(qū)最優(yōu)化井網(wǎng)形式，為礦場方案設(shè)計提供理論支撐，而且操作簡單。

前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對示例性實施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。