高溫高壓凝析氣藏注干氣縱向波及效率測試裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及石油天然氣勘探開發(fā)領域高溫高壓凝析氣藏注干氣縱向驅替波及效率測試裝置及方法。
【背景技術】
[0002]對較高凝析油含量的凝析氣藏，通常采用循環(huán)注氣保持地層壓力的開發(fā)方式，以減緩凝析油的析出，提高凝析油的采收率。凝析油的采收率主要受干氣驅替波及效率的影響，波及效率的高低直接決定循環(huán)注氣開發(fā)效果的好壞。目前在一些凝析氣藏干氣循環(huán)注入過程中發(fā)現(xiàn)了明顯的重力超覆現(xiàn)象，即在水平驅的過程中出現(xiàn)注入干氣大量超越凝析氣藏上升并在凝析氣藏頂部聚集，產生明顯重力分異現(xiàn)象，但由于技術設備的限制，無法對重力超覆現(xiàn)象進行物理模擬，商用軟件也不能較好模擬這種生產現(xiàn)象，更無法探索和發(fā)展相關的理論。本發(fā)明直接解決了高溫高壓重力超覆剖面物理模擬這一難題，在成功模擬的基礎上測試注干氣驅替的縱向波及效率，原理可靠，操作簡便，測量結果直觀。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供高溫高壓凝析氣藏注干氣縱向波及效率測試裝置，該裝置原理可靠，操作簡便，測量結果直觀，適用于高溫高壓凝析氣藏注干氣驅替波及效率的測量，為評價高溫高壓凝析氣藏注氣開采效果提供了工具和手段。
[0004]本發(fā)明的另一目的還在于提供利用上述裝置對高溫高壓凝析氣藏注干氣縱向波及效率進行測試的方法，為探索高溫高壓重力超覆剖面物理模擬這一難題奠定了理論基礎，為凝析氣藏注氣開發(fā)效果及開發(fā)方案的制定提供指導性意見，具有廣闊的應用前景。
[0005]為達到以上技術目的，本發(fā)明提供以下技術方案:
高溫高壓凝析氣藏注干氣縱向波及效率測試裝置，主要由高壓驅替泵、干氣中間容器、凝析氣樣品中間容器、地層水樣品中間容器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、高溫高壓平板模型系統(tǒng)、回壓控制器、油氣分離器、氣量計組成。
[0006]所述高溫高壓平板模型系統(tǒng)主要由平板模型、模型機架、垂直舉升機構、溫控系統(tǒng)、緊固螺栓、流體物性測試點、壓力傳感器組成，位于模型機架上的平板模型通過垂直舉升機構進行縱向或橫向調節(jié)，平板模型通過溫控系統(tǒng)調節(jié)溫度，通過緊固螺栓進行密封和固定，平板模型的左端有進液口，右端有出液口，進液口和出液口都連有壓力傳感器，平板模型內分布不少于40個流體物性測試點。
[0007]高壓驅替泵分別通過干氣中間容器、凝析氣樣品中間容器、地層水樣品中間容器連接平板模型的進液口，平板模型的出液口通過回壓控制器依次連接油氣分離器、氣量計。
[0008]每個流體物性測試點有超聲波探頭組件、電極測量儀以及閥門，用以測量平板中氣體密度、含水飽和度、汽油比等物性參數(shù)。
[0009]所述超聲波探頭組件有2塊進行發(fā)射和接收的超聲波晶片，均放在多孔介質中用于測量氣體密度；每個超聲波探頭組件上都有氣體排出口，該氣體排出口通過閥門進行氣油比采樣檢測和超聲波氣油比檢測標定；電極測量儀用于測量每個流體物性測試點處地層電阻變化以進行含水飽和度檢測，為模型的含水飽和度調整提供參考。
[0010]所述溫控系統(tǒng)、壓力傳感器、超聲波探頭組件、電極測量儀均與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、超聲波數(shù)據(jù)、電阻變化數(shù)據(jù)的收集。
[0011]本發(fā)明所用關鍵部件說明如下:
平板模型:提供實驗所用的平板承壓型腔，能承受壓力70MPa，溫度150°C，工作面積為800mmX 300mmX 1mm0材質為高碳鋼，內表面作防銹處理、外表面噴漆。包括底板、蓋板、密封條、緊固螺栓、進液口、出液口。
[0012]模型機架:儀器模型機架采用80mmX60mmX6mm矩形鋼管進行焊接而成，長2.1mX寬1.5mX高1.2m，帶兩只6"定向輪及兩只6"帶剎車的方向輪，便于移動、安裝。
[0013]垂直舉升機構:主要由活塞面積為Φ 160mm、行程500mm標準氣缸作舉升裝置，通過O?IMPa氣壓作動力進行?？蓪ζ桨迥Ｐ瓦M行O?90°旋轉。
[0014]溫控系統(tǒng):在平板模型的底板和蓋板上均安裝有用于加熱的加熱管，通過溫控系統(tǒng)進行探溫和控溫。
[0015]流體物性測試點:平板模型內部加工分布有40個或更多的流體物性測試點，測試點越多，實驗結果越精確，但是相應的成本也會增加。每個測試點安裝有超聲波探頭組件、電極測量儀以及閥門，用以測量平板中氣體密度、含水飽和度、汽油比等物性參數(shù)。
[0016]壓力監(jiān)測系統(tǒng):在平板模型的進液口和出液口安裝壓力傳感器，用以觀測控制模型的壓力變化。
[0017]利用上述裝置對高溫高壓凝析氣藏注干氣縱向波及效率進行測試的方法，依次包括以下步驟:
(I)制作填砂模型
根據(jù)實際氣藏地層條件，往平板模型里面填充石英砂，使其孔隙度、滲透率等物性條件與實際地層條件接近，在模型中分布不少于40個流體物性測試點，旋緊緊固螺栓，密封平板模型。
[0018](2)配制凝析氣樣品和地層水樣品
根據(jù)地層凝析氣PVT報告配制凝析氣樣品，要求在地層溫度壓力下保證凝析油含量、露點、定容衰竭凝析油飽和度與該地層凝析氣PVT報告相近。同時根據(jù)現(xiàn)場提供地層水樣分析數(shù)據(jù)配制地層水樣品。
[0019](3)對填砂模型進行氣藏原始狀態(tài)恢復
通過溫控系統(tǒng)將模型的溫度設定到地層溫度，通過垂直舉升機構將平板模型垂直放置，抽空后從進液口注入地層水樣品以飽和填砂模型，完成后逐漸提高系統(tǒng)壓力到地層設定壓力，然后在地層溫度下，回壓高于露點壓力下從出液口注凝析氣樣品，從進液口采出地層水的方式建立原始束縛水飽和度，填砂模型便成功恢復到了氣藏原始狀態(tài)。測得電阻率的初始值Rci,通過電阻率測試進行含水飽和度反推，作出含水飽和度等值線圖，如果發(fā)現(xiàn)飽和度極其不均勻，可打開閥門進行驅替調整。
[0020](4)注干氣驅替凝析氣
通過垂直舉升系統(tǒng)將平板模型水平放置，從進液口注入干氣，而出液口采出凝析氣，模擬I采I注的情況，在不同驅替速度下測試干氣沿下邊緣驅替和沿縱向的重力超覆現(xiàn)象(由于干氣與凝析氣的密度差，出現(xiàn)了重力分離作用，使得驅替過程中干氣在儲層的上部聚集超覆于凝析氣形成超覆帶的現(xiàn)象)。然后通過超聲波探頭組件進行氣體密度測試，超聲波速度在實驗前需作標定，對地層凝析氣和干氣樣品在地層溫度壓力下(無多孔介質下)進行超聲波速度測量，從而為分辯干氣和凝析氣邊界提供依據(jù)。
[0021 ] (5 )數(shù)據(jù)處理，計算波及效率
根據(jù)測量得到的密度數(shù)據(jù)擬合得到平板剖面模型的密度等值線圖，找到剖面區(qū)域干氣與凝析氣的分界線，于是將剖面區(qū)域劃分為波及區(qū)域及非波及區(qū)域，計算出波及區(qū)域的面積，通過下式得到波及效率:
波及效率=波及區(qū)域面積/剖面區(qū)域面積。
[0022]由波及效率可分析重力超覆現(xiàn)象存在的原因與影響因素，還可對注氣驅替效果作出定量的評價。
[0023]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果:
(1)研制的平板模型能夠承受壓力70MPa，溫度150°C，模型體積800_X300_X10mm，并可旋轉，可以實現(xiàn)了凝析氣藏衰竭與注氣物理模擬研宄；
(2)地層高溫高壓超聲波密度測試手段的應用使得在不放出任何流體的情況就可得到波及范圍，改變了傳統(tǒng)的流體檢測靠放出流體測氣油比判斷波及效率的方法，克服了傳統(tǒng)放氣后壓力波動造成的相態(tài)變化，同時還可克服由于剖面放出流體帶的測試不穩(wěn)定性；
(3)此模型還可用于油藏注氣重力驅研宄，研宄氣頂驅過程中機理與規(guī)律。
【附圖說明】
[0024]圖1為高溫高壓凝析氣藏注干氣縱向波及效率測試裝置的結構示意圖；
圖2為高溫高壓平板模型系統(tǒng)12的結構示意圖；
圖中一高壓驅替泵，2—干氣中間容器，3—凝析氣樣品中間容器，4一地層水樣品中間容器，5、6、7、8、9、10 —閥門，11 一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，12—高溫高壓平板模型系統(tǒng)，13—回壓控制器，14一油氣分離器，15一氣量計，16—平板模型，17一模型機架，18一垂直舉升機構，19一溫控系統(tǒng)，20—流體物性測試點，21—緊固螺栓，22—進液口，23—出液口，24、25—壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0025]下面根據(jù)實例結合附圖進一步說明本發(fā)明。
[0026]參看圖1。
[0027]高溫高壓凝析氣藏注干氣縱向波及效率測試裝置，主要由高壓驅替泵1、干氣中間容器2、凝析氣樣品中間容器3、地層水樣品中間容器4、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11、高溫高壓平板模型系統(tǒng)12、回壓控制器13、油氣分離器14、氣量計15組成。
[0028]參看圖2。
[0029]所述高溫高壓平板模型系統(tǒng)12主要由平板模型16、模型機架17、垂直舉升機構18、溫控系統(tǒng)19、緊固螺栓21、流體物性測試點20、壓力傳感器24及25組成，位于模型機架17上的平板模型16通過垂直舉升機構18進行縱向或橫向調節(jié)，平板模型通過溫控系統(tǒng)19調節(jié)溫度，通過緊固螺栓21進行密封和固定，平板模型的左端有進液口 22，右端有出液口 23，進液口、出液口分別連有壓力傳感器24、25，平板模型內分布不少于40個流體物性測試點20。
[0030]高壓驅替泵I分別通過干氣中間容器2、凝析氣樣品中間容器