一種動態(tài)測量吸水剖面的裝置及工作方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種動態(tài)測量吸水剖面的裝置及工作方法與應(yīng)用，屬于石油化工的技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在注水開發(fā)油藏過程中，往往由于油藏含有較多油層，并且各物性在縱向上分布 不均勻，導(dǎo)致各油層吸水能力不同，從而各層注水開發(fā)效果各異。注水井吸水剖面可以反映 地層的吸水能力，通過獲得的吸水剖面資料可以了解注入水的縱向分布，預(yù)測和控制水線 推進(jìn)，監(jiān)控油層的吸水能力，進(jìn)行剩余油分布分析等。因此獲得動態(tài)吸水剖面有利于實(shí)時把 握油藏開發(fā)過程中油層的吸水狀況，從而采取相應(yīng)措施改善注水效果。
[0003] 目前吸水剖面主要采用高成本、低可視化的礦場示蹤法（同位素吸水剖面測井） 獲得，即在注水條件下將同位素注入井內(nèi)，隨著注入水的流入，同位素濾積在注水層表面， 用伽馬儀測取示蹤曲線，將所測的伽馬曲線與釋放核素前的自然伽馬曲線對比，獲得反映 該地層吸水狀況的吸水剖面圖。然而，尚沒有基于可視化物理模擬建立的對吸水剖面曲線 進(jìn)行重復(fù)測量和實(shí)時觀察的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法，一定程度上限制了石油工作者對各層吸水能力 的直觀認(rèn)識，因此有必要建立一種動態(tài)測量吸水剖面的裝置及方法，為更好地認(rèn)識油氣田 開發(fā)過程提供技術(shù)支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種動態(tài)測量吸水剖面的裝置。
[0005] 本發(fā)明還提供一種利用上述裝置動態(tài)測量吸水剖面的工作方法。
[0006] 本發(fā)明還提供一種上述動態(tài)測量吸水剖面的裝置繪制動態(tài)吸水剖面曲線的應(yīng)用 方法。
[0007] 術(shù)語解釋：
[0008] 吸水剖面：是指油田注入開發(fā)時，水井各個層位對于注入水的分配比例。吸水剖面 能夠被用來反映油層的復(fù)雜性，不僅能夠?yàn)榉謱优渥⑻峁┮罁?jù)，也能夠應(yīng)用于調(diào)剖堵水，防 止水竄等油藏開發(fā)調(diào)整方案，因此對于提高油層驅(qū)油效率具有重要的意義。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種動態(tài)測量吸水剖面的裝置，包括依次相連的盛裝液體部、可視垂直平板填砂 模型、回壓閥和產(chǎn)出液收集器，在所述可視垂直平板填砂模型外設(shè)置有顯微攝像裝置。所述 顯微攝像裝置安裝在與可視垂直平板填砂模型平行的位置處，實(shí)時監(jiān)控可視垂直平板填砂 模型內(nèi)的油水界面位置，然后顯微攝像裝置通過與外部計算機(jī)相連以實(shí)時獲取油水界面的 圖像。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述盛裝液體部包括并聯(lián)連接的盛放地層原油的中間容器、 盛放地層水的中間容器、盛放第一地層水的中間容器、盛放第二地層水的中間容器，所述在 盛放第一地層水的中間容器、盛放第二地層水的中間容器中的地層水的顏色相異；所述盛 裝液體部還包括驅(qū)動原油或地層水流出的平流泵。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述可視垂直平板填砂模型包括至少一面透明的平板填砂 腔、在所述平板填砂腔內(nèi)兩側(cè)分別設(shè)置有模擬進(jìn)液管和模擬出液管，在所述模擬進(jìn)液管和 模擬出液管的表面垂直設(shè)置有多個通孔；所述模擬進(jìn)液管與所述盛裝液體部相連，所述模 擬出液管通過回壓閥與產(chǎn)出液收集器相連。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述動態(tài)測量吸水剖面的裝置還包括用于固定所述可視垂直 平板填砂模型和顯微攝像裝置的測量支架。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述測量支架包括垂直部和水平部，在所述垂直部上安裝有 可視垂直平板填砂模型，在所述水平部的末端設(shè)置有顯微攝像裝置調(diào)整架。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述動態(tài)測量吸水剖面的裝置還包括與所述回壓閥相連的手 搖泵。所述回壓閥受手搖泵控制壓力。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述平板填砂腔的背面設(shè)置有光源。此處設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)在于， 對油水界面位置設(shè)置背景光，利于采集更為清晰的圖像。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述第一地層水的顏色為紅色、所述第二地層水的顏色為藍(lán) 色。
[0018] 一種利用上述裝置動態(tài)測量吸水剖面的方法，包括步驟如下：
[0019] 1)安裝所述動態(tài)測量吸水剖面的裝置，將所述顯微攝像裝置與外部計算機(jī)相連， 在所述產(chǎn)出液收集器的底部設(shè)置有電子稱重器，所述電子稱重器與外部計算機(jī)相連；所述 外部計算機(jī)用于采集所述可視垂直平板填砂模型的原油或地層水的擴(kuò)散圖像；所述外部計 算機(jī)還用于采集產(chǎn)出液收集器內(nèi)溶液重量；
[0020] 2)根據(jù)施工現(xiàn)場的地層分布，在所述平板填砂腔內(nèi)逐層填制不同的砂層，封閉所 述平板填砂腔；本發(fā)明利用不同粒徑的真實(shí)巖心顆粒模擬真實(shí)地層；
[0021] 3)打開光源，開啟顯微攝像裝置；
[0022] 4)將填砂后的平板填砂腔抽空；保持4~5小時；
[0023]5)向可視垂直平板填砂模型飽和地層水：利用平流泵將盛放地層水的中間容器 中的地層水驅(qū)替至平板填砂腔內(nèi)的砂層；
[0024] 6)向可視垂直平板填砂模型驅(qū)替原油：利用平流泵將盛放原油的中間容器中的 原油驅(qū)替至平板填砂腔內(nèi)的砂層，直至產(chǎn)出液收集器中不再收集到水時，關(guān)閉平流泵；
[0025] 7)調(diào)節(jié)回壓閥的壓力值，以模擬地層壓力Ph ;利用手搖泵調(diào)節(jié)回壓閥的壓力值；
[0026] 8)向可視垂直平板填砂模型注入地層水，并將此時記為0時刻；打開平流泵，將地 層水按0.6ml/min的速度注入模擬進(jìn)液管中；并利用產(chǎn)液收集器收集可視垂直平板填砂模 型的產(chǎn)液；
[0027] 9)利用顯微攝像裝置觀察可視垂直平板填砂模型內(nèi)油水界面分布情況；
[0028] 10)當(dāng)步驟9)產(chǎn)生的油水界面的最遠(yuǎn)端未到達(dá)可視垂直平板填砂模型出口側(cè)時， 測定某一時刻tl的吸水剖面，用顯微攝像裝置分別記錄tl和tl一A t，時刻油水界面分布 圖像；所述A t = 60s ;
[0029] 11)當(dāng)步驟9)產(chǎn)生的油水界面最遠(yuǎn)端已到達(dá)可視垂直平板填砂模型出口側(cè)時，測 定某一時刻t2的吸水剖面，使用六通閥將盛放第一地層水的中間容器中的紅色地層水作 為驅(qū)替液，于t2-A t注入，并用顯微攝像裝置分別記錄t2和t2-A t時刻油水界面分布 圖像；
[0030] 12)當(dāng)測量下一時刻t3的吸水剖面時，使用六通閥將盛放第二地層水的中間容器 中的藍(lán)色地層水作為驅(qū)替液，于t3-A t注入，并用顯微攝像裝置分別記錄t3和t3-A t 時刻油水界面分布圖像；
[0031] 13)之后為獲得不同時刻的油水界面分布圖像，交替注入紅色地層水和藍(lán)色地層 水，即重復(fù)步驟11)-12)。
[0032] 一種上述動態(tài)測量吸水剖面的裝置繪制動態(tài)吸水剖面曲線的應(yīng)用方法，包括步驟 如下：
[0033] 14)利用外部計算機(jī)分別對不同時刻的油水界面圖像進(jìn)行處理，采用指示克里金 方法對步驟1〇)_13)得到的油水界面分布圖像進(jìn)行二值化處理：用于將被水波及部分和 未被水波及部分區(qū)分開來，其中被水波及部分對應(yīng)體素的灰度值為1，未被水波及部分對 應(yīng)體素的灰度值為〇;其中所述指示克里金方法為現(xiàn)有方法，具體可參見參考文獻(xiàn)：Watson G S. Smoothing and interpolation by kriging and with splines. Journal of the International Association for Mathematical Geology， 1984, 16(6):601-615 ;
[0034] 15)計算不同時刻ti (i = 1，2, 3…n，n為自然數(shù)）向可視垂直平板填砂模型內(nèi)各 砂層的注入水的體積比例：
[0035] 第一層（ti一A t)~ti時刻注入水體積為：
[0036] VI = (SI (t = ti) - S2(t = ti-At))XhX<i)l(I)；
[0037] 第二層（ti一A t)~ti時刻注入水體積為：
[0038] V2 = (Sr 1 (t=ti) - S'2 (t=ti- A t))XhX 2 (I I);
[0039] 第二層（ti一A t)~ti時刻注入水體積為：
[0040] V3 = (S〃 1 (t = ti) - S" 2 (t = ti- A t)) XhX 3 (III);
[0041]貝!]，上述三層砂層注入水的體積比例分別為：
[0042] 第一層砂層注入水的體積比例為
[0043] 第二層砂層注入水的體積比例為
[0044] 第三層砂層注入水的體積比例為
[0045] 在式（I)-(VI)中，V1、V2、V3分別為第一、二、三層砂層的注入水體積；K1、K2、K3 分別為第一、二、三層砂層的吸水比例值；h為平板填砂腔的厚度，cm ;S1、S' 1、S" 1分別 為第一、二、三層砂層在