CN104612674A - 模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置及方法，所述装置包括岩心吞吐装置，岩心吞吐装置连接有气体活塞容器、原油活塞容器和地层水活塞容器；所述方法包括准备阶段、注入介质阶段和吐出流体阶段。本发明的一种模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置和方法，能够模拟在地层条件下缝洞型碳酸盐岩油藏的吞吐状况。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟油藏的实验装置和方法，特别是涉及一种模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置及方法。
背景技术
缝洞型碳酸盐岩油藏一般以孔、缝、洞交互发育为主，非均质性极强。目前，缝洞型碳酸盐岩油藏面临着油井过早出水、储量动用能力低、天然能量不足、水驱效率低、油藏整体采收率较低等问题。采用注入替油介质吞吐来提高缝洞型碳酸盐岩油藏的采收率，有着不可比拟的优势。底水的作用是影响吞吐的一个重要影响因素，吞吐属衰竭式开采，相比于常规注水开发油田，油藏压降大，边底水更容易锥进淹没油层，增加开采成本，降低油层动用程度和油藏采收率。完井部位的不同，也会对吞吐效果产生重要的影响。在目前的室内研究中，模拟底水缝洞型碳酸盐岩油藏不同完井部位吞吐装置及模拟实验方法是技术难点之一。
发明内容
为了解决室内模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐效果的问题，本发明提供一种模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置及方法，采用所述实验装置及方法，能够模拟在地层条件下缝洞型碳酸盐岩油藏的吞吐状况。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置，所述装置包括岩心吞吐装置，岩心吞吐装置连接有气体活塞容器、原油活塞容器和地层水活塞容器。
岩心吞吐装置为两端封闭的筒形，岩心吞吐装置为竖直设置，岩心吞吐装置的侧壁自上而下依次设置有上接头、中接头和下接头，岩心吞吐装置的底部设置有液体入口。
气体活塞容器的出口与岩心吞吐装置的所述上接头或者所述中接头或者所述下接头连接，原油活塞容器的出口和地层水活塞容器的出口与岩心吞吐装置的所述液体入口连接。
所述装置还包括回压阀，所述上接头、所述中接头和所述下接头中的一个通过第一计量管线与回压阀连接，所述第一计量管线上设有压力平衡装置。
所述装置还包括油气水计量装置，所述上接头、所述中接头和所述下接头中的另一个通过第二计量管线与油气水计量装置连接，回压阀设置于所述第二计量管线上。
岩心吞吐装置内填充有碳酸盐岩碎块。
所述装置还包括依次连接的高压气瓶、压缩机和气气增压泵，压缩机与气体活塞容器的出口连接。
所述装置还包括平流泵和六通阀，六通阀的一个入口端与平流泵连接，气体活塞容器的入口、原油活塞容器的入口和地层水活塞容器的入口分别与六通阀的三个出口端连接。
本发明还提供了一种模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验方法，所述方法包括：
步骤1.准备阶段：使气体活塞容器内充满替油介质，且气体活塞容器内的压力为预定压力值；使原油活塞容器内充满原油；使地层水活塞容器内充满地层水；根据所模拟的缝洞型碳酸盐岩油藏的地质情况，在岩心吞吐装置内填充碳酸盐岩碎块，并抽真空；压力平衡装置内注入体积少于压力平衡装置的体积的原油；
步骤2.注入介质阶段：使原油活塞容器内的原油充满岩心吞吐装置，当岩心吞吐装置内的压力升至所述预定压力值时，断开岩心吞吐装置与原油活塞容器的连接；连通平流泵和气体活塞容器，当气体活塞容器内的压力与岩心吞吐装置内的压力一样大时，连通气体活塞容器、岩心吞吐装置、压力平衡装置和回压阀，回压阀压力控制在所述预定压力值，待替油介质吞入吞吐岩心装置中，关闭平流泵的运行开关，依次断开六通阀、耐高压气体活塞容器、压力平衡装置和回压阀的连接；
步骤3.吐出流体阶段：放置一段时间后，将回压阀的压力调至小于所述预定压力值，连通平流泵、六通阀和地层水活塞容器，当地层水活塞容器内的压力升至所述预定压力值时，连通地层水活塞容器与岩心吞吐装置和油气水计量装置，岩心吞吐装置内的流体流入油气水计量装置内，通过油气水计量装置计量。
本发明的有益效果是，能够模拟在地层条件下缝洞型碳酸盐岩油藏的吞吐状况。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1是本发明的模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置的结构示意图；
图2是本发明的岩心吞吐装置的结构示意图；
图3是实验一油藏上部注氮气吞吐的采液动态曲线；
图4是实验一油藏上部注氮气吞吐的生产动态曲线；
图5是实验二油藏中部注氮气吞吐的采液动态曲线；
图6是实验二油藏中部注氮气吞吐的生产动态曲线；
图7是实验三油藏下部注氮气吞吐的采液动态曲线；
图8是实验三油藏下部注氮气吞吐的生产动态曲线。
附图标记说明：
1.高压气瓶，2.压缩机，3.气气增压泵，4.气体活塞容器，5.原油活塞容器，6.地层水活塞容器，7.岩心吞吐装置，8.压力平衡装置，9.回压阀，10.油气水计量装置，11.六通阀，12.平流泵，13.阀门，14.阀门，15.阀门，16.阀门，17.阀门，18.阀门，19.阀门，20.阀门，21.阀门，22.阀门，23.阀门，24.阀门，25.阀门，26.阀门，100.烘箱。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提出了一种模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置，所述装置包括用于模拟缝洞型碳酸盐岩油藏的岩心吞吐装置7，岩心吞吐装置7连接有气体活塞容器4、原油活塞容器5和地层水活塞容器6。
在进行缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐模拟实验的过程中，根据实验步骤，气体活塞容器4、原油活塞容器5和地层水活塞容器6分别向岩心吞吐装置7内供给高压氮气、原油和地层水，并在岩心吞吐装置7内完成缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐的模拟实验，从而实现在实验室内能够模拟在地层条件下的缝洞型碳酸盐岩油藏的吞吐状况。通过改变气体活塞容器4中的替油介质，即改变在实验过程中向岩心吞吐装置7供给的替油介质，例如氮气、二氧化碳、水或者其他复合介质等，能够进行不同替油介质的缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐模拟实验。气体活塞容器4、原油活塞容器5、地层水活塞容器6和岩心吞吐装置7，以及它们之间的连接管线，均能够耐高压、耐二氧化碳且耐腐蚀。其中的耐高压，指的是能够承受60兆帕斯卡每平方英寸的高压即可，但并不仅限于能够承受60兆帕斯卡每平方英寸的高压。
在如图2所示的一个可行的实施方式中，岩心吞吐装置7为两端封闭的筒形，岩心吞吐装置7为竖直设置，岩心吞吐装置7的侧壁自上而下依次设置有用于与耐高压管线进行连接的上接头、中接头和下接头，岩心吞吐装置7的底部设置有液体入口。通过将气体活塞容器4、原油活塞容器5和地层水活塞容器6连接于岩心吞吐装置7的不同位置，实现不同完井部位(即三个不同吞吐位置)的缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐模拟实验。
具体的是，气体活塞容器4的出口与岩心吞吐装置7的所述上接头或者所述中接头或者所述下接头连接，原油活塞容器5的出口和地层水活塞容器6的出口与岩心吞吐装置7的所述液体入口连接。
为了便于对缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐模拟实验的吐出流体进行计量，所述装置还包括回压阀9，所述上接头、所述中接头和所述下接头中的一个通过第一计量管线与回压阀9连接，所述第一计量管线上设有压力平衡装置8。在一个可行的实施方式中，所述装置还包括油气水计量装置10，所述上接头、所述中接头和所述下接头中的另一个通过第二计量管线与油气水计量装置10连接，回压阀9设置于所述第二计量管线上。其中，压力平衡装置8用于平衡吞吐时岩心吞吐装置7内的压力，回压阀9用于控制岩心吞吐装置7内的压力。压力平衡装置8、回压阀9和油气水计量装置10，以及它们之间的连接管线和它们与岩心吞吐装置7之间的连接管线，均能够耐高压、耐二氧化碳且耐腐蚀。其中，岩心吞吐装置7、压力平衡装置8、回压阀9和油气水计量装置10可以设置于烘箱100内。
如图1所示，本发明的所述装置还包括依次连接的高压气瓶1、压缩机2和气气增压泵3，压缩机2与气体活塞容器4的出口连接；高压气瓶1的顶部设置有用于测量高压气瓶1内压力的压力表，气体活塞容器4的顶部设置有用于测量气体活塞容器4内压力的压力表。高压气瓶1向气体活塞容器4提供用于吞吐的气体(本实施例中使用的是氮气，也可以使用其他替油介质)，压缩机2和气气增压泵3用于给气体增压，然后储存在气体活塞容器4中，气体活塞容器4的压力可以通过其顶部设置的压力表进行测量。
本发明的所述装置通过六通阀11和平流泵12同时控制流体的流量，六通阀11的一个入口端与平流泵12连接，气体活塞容器4的入口、原油活塞容器5的入口和地层水活塞容器6的入口分别与六通阀11的三个出口端连接；六通阀11的第五个端口连接有压力表。
在实验过程中，气体进入岩心吞吐装置7时，由于压差的作用，内部的流体会进入压力平衡装置8，压力平衡装置8活塞底部的流体由于压差作用会流出。岩心吞吐装置7内填充一定比例的碳酸盐岩岩块。岩心吞吐装置7的顶部设置有用于测量岩心吞吐装置7内压力的压力表。压力平衡装置8与岩心吞吐装置7连通，在吐出流体时模拟地层流体的补充情况，岩心吞吐装置7的底部连接地层水活塞容器6，地层水的流量通过平流泵12控制。岩心吞吐装置7吐出流体的流量通过油气水计量装置10进行计量，其中气体的流量通过排液法进行计量。
本发明还提出了一种模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验方法，所述方法包括：
步骤1.准备阶段；使气体活塞容器4内充满替油介质，且气体活塞容器4内的压力为预定压力值；使原油活塞容器5内充满原油；使地层水活塞容器6内充满地层水；根据所模拟的缝洞型碳酸盐岩油藏的地质情况，在岩心吞吐装置7内填充碳酸盐岩碎块，并抽真空；压力平衡装置8内注入体积少于压力平衡装置8的体积的原油；
步骤2.注入介质阶段；使原油活塞容器5内的原油充满岩心吞吐装置7，当岩心吞吐装置7内的压力升至预定压力值时，断开岩心吞吐装置7与原油活塞容器5的连接；连通平流泵12和气体活塞容器4，当气体活塞容器4内的压力与岩心吞吐装置7内的压力一样大时，连通气体活塞容器4、岩心吞吐装置7、压力平衡装置8和回压阀9，回压阀9压力控制在所述预定压力值，待替油介质吞入吞吐岩心装置7中，关闭平流泵12的运行开关，依次断开六通阀11、耐高压气体活塞容器4、压力平衡装置8和回压阀9的连接；
步骤3.吐出流体阶段；放置一段时间后(即焖井一段时间后)，将回压阀9的压力调至小于所述预定压力值，连通平流泵12、六通阀11和地层水活塞容器6，当地层水活塞容器6内的压力升至所述预定压力值时，连通地层水活塞容器6与岩心吞吐装置7和油气水计量装置10，岩心吞吐装置7内的流体流入油气水计量装置10内，通过油气水计量装置10计量。
下面举例说明使用本发明的一种模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验方法进行实验的实验结果。
在如图1和图2是的一个具体的实施方式中，吞吐岩心装置7的主体是一个内径为65毫米、外径为98毫米的不锈钢圆筒，圆筒的长度为700毫米，圆筒的上下两端有深度有20毫米的外螺纹，距离圆筒底部距离分别为50毫米、350毫米、650毫米距离处设置有直径为6毫米的焊接接头，即上接头、中接头和下接头，圆筒内外径的粗糙度为3.2微米。
高压气瓶1、压缩机2和气气增压泵3依次连接，压缩机2与气体活塞容器4的出口连接，高压气瓶1的入口设置有阀门13，压缩机2与气体活塞容器4之间设置有阀门14，气体活塞容器4的出口设置有阀门15。
气体活塞容器4的出口与耐高压管线的一端连接，且所述耐高压管线的一端设置有阀门16，所述耐高压管线的另一端设置有阀门22；原油活塞容器5的出口、地层水活塞容器6的出口与岩心吞吐装置7的所述液体入口通过耐高压管线连接，且原油活塞容器5的出口设置有阀门17，地层水活塞容器6的出口设置有阀门18，岩心吞吐装置7的所述液体入口设置有阀门24。
六通阀11的一个入口端与平流泵12连接，气体活塞容器4的底部入口、原油活塞容器5的入口和地层水活塞容器6的入口分别与六通阀11的三个出口端连接；气体活塞容器4的底部入口设置有阀门19，原油活塞容器5的底部入口设置有阀门20，地层水活塞容器6的底部入口设置有阀门21。
所述上接头、所述中接头和所述下接头中的一个通过第一计量管线依次连接压力平衡装置8、回压阀9，所述上接头、所述中接头和所述下接头中的另一个通过第二计量管线依次连接回压阀9和油气水计量装置10。所述第二计量管线与岩心吞吐装置7连接的一端设置有阀门23。压力平衡装置8的入口设有阀门25，压力平衡装置8的出口设有阀门26。
实验一。油藏上部注氮气吞吐，所述耐高压管线的另一端连接岩心吞吐装置7的上接头。以所述预定压力值为40兆帕斯卡为例。
步骤1：实验前所有阀门处于关闭状态。将岩心吞吐装置7中填入一定比例的碳酸盐岩碎块，抽真空，原油活塞容器5中装满原油，地层水活塞容器6中装满地层水，压力平衡装置8中装入其容积一半的原油。依次打开阀门13、阀门14、阀门15、压缩机2的电源开关和气气增压泵3的电源开关，使来自高压气瓶1中的高压氮气通过压缩机2和气气增压泵3进入气体活塞容器4中，当容器4中的压力增至40兆帕斯卡时，依次关闭阀门13、阀门14、阀门15和高压气体通过压缩机2和气气增压泵3的电源开关；
步骤2：打开平流泵12的电源开关，使平流泵12的流速调至5毫升每分钟，启动运行开关，依次打开六通阀11、阀门20、阀门17、阀门24、阀门25，阀门26，当回压阀9的出口端中有液体流出时，关闭阀门26；当岩心吞吐装置7的压力升至40MPa时，依次关闭平流泵12的运行开关、六通阀11、阀门20、阀门17和阀门24；启动平流泵12的运行开关，依次打开六通阀11、阀门19、阀门15、阀门16，当耐高压气体活塞容器4中的压力与岩心吞吐装置7的压力一样大时，回压阀9此时的压力控制在40兆帕斯卡，依次打开阀门22、阀门25、阀门26，使氮气吞入吞吐岩心装置7中，24分钟后，依次关闭平流泵12的运行开关、六通阀11、阀门19、阀门15、阀门16、阀门22、阀门25、阀门26；
步骤3：24小时后(即焖井时间为1天，吞吐周期1次)，此时回压阀9压力调至10兆帕斯卡，将平流泵12流速调至3毫升每分钟，启动平流泵12的运行开关，依次打开六通阀11、阀门21，当地层水活塞容器6的压力升至40兆帕斯卡时，依次打开阀门18、阀门24、阀门23，使吞吐岩心装置7内的流体吐出，通过油气水计量装置10计量。
其中，注入氮气120毫升，实验温度为60摄氏度，底水注入速度为3毫升每分钟，实验结果如图3和图4所示，图3是本实验一中油藏上部注氮气吞吐的采液动态曲线，图4是本实验一中油藏上部注氮气吞吐的生产动态曲线。
根据油藏顶部注氮气吞吐实验结果可以判断出20分钟时吞吐基本结束。所述实验条件下，油藏顶部注氮气吞吐实验吞吐阶段的累积产油量为100.8毫升，吞吐采出程度为6.88％，氮气顶部位置吞吐换油率为0.833。
实验二。油藏中部注氮气吞吐，所述耐高压管线的另一端连接岩心吞吐装置7的中接头。以预定压力值为40兆帕斯卡为例。
实验步骤与实验一中的步骤相同。模拟油藏中部位置，采用吞吐模拟装置，其中，注入氮气120毫升，实验温度为60摄氏度，底水注入速度为3毫升每分钟，实验结果如图5和图6所示，图5是本实验二中油藏中部注氮气吞吐的采液动态曲线，图6是本实验二中油藏中部注氮气吞吐的生产动态曲线。
根据油藏中部注氮气吞吐实验结果可以判断出15分钟时吞吐基本结束。所述实验条件下，油藏中部注氮气吞吐实验吞吐阶段的累积产油量为86.6毫升，吞吐采出程度为5.91％，氮气中部位置吞吐换油率为0.722。
实验三。油藏下部注氮气吞吐，所述耐高压管线的另一端连接岩心吞吐装置7的下接头。以预定压力值为40兆帕斯卡为例。
实验步骤与实验一中的步骤相同。模拟油藏下部位置，采用吞吐模拟装置，其中，注入氮气120毫升，实验温度为60摄氏度，底水注入速度为3毫升每分钟，实验结果如图7和图8所示，图7是本实验三中油藏下部注氮气吞吐的采液动态曲线，图8是本实验三中油藏下部注氮气吞吐的生产动态曲线。
根据油藏下部注氮气吞吐实验结果可以判断出20分钟时吞吐基本结束。所述实验条件下，油藏下部注氮气吞吐实验吞吐阶段的累积产油量为134.9毫升，吞吐采出程度为9.21％，氮气下部位置吞吐换油率为1.124。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所应当地涵盖了与本案创新点有关的其他组合及具体应用。
Claims (9)
1.一种模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置，其特征在于，所述装置包括岩心吞吐装置(7)，岩心吞吐装置(7)连接有气体活塞容器(4)、原油活塞容器(5)和地层水活塞容器(6)。
2.根据权利要求1所述的模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置，其特征在于，岩心吞吐装置(7)为两端封闭的筒形，岩心吞吐装置(7)为竖直设置，岩心吞吐装置(7)的侧壁自上而下依次设置有上接头、中接头和下接头，岩心吞吐装置(7)的底部设置有液体入口。
3.根据权利要求2所述的模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置，其特征在于，气体活塞容器(4)的出口与岩心吞吐装置(7)的所述上接头或者所述中接头或者所述下接头连接，原油活塞容器(5)的出口和地层水活塞容器(6)的出口与岩心吞吐装置(7)的所述液体入口连接。
4.根据权利要求2所述的模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置，其特征在于，所述装置还包括回压阀(9)，所述上接头、所述中接头和所述下接头中的一个通过第一计量管线与回压阀(9)连接，所述第一计量管线上设有压力平衡装置(8)。
5.根据权利要求4所述的模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置，其特征在于，所述装置还包括油气水计量装置(10)，所述上接头、所述中接头和所述下接头中的另一个通过第二计量管线与油气水计量装置(10)连接，回压阀(9)设置于所述第二计量管线上。
6.根据权利要求1所述的模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置，其特征在于，岩心吞吐装置(7)内填充有碳酸盐岩碎块。
7.根据权利要求1所述的模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置，其特征在于，所述装置还包括依次连接的高压气瓶(1)、压缩机(2)和气气增压泵(3)，压缩机(2)与气体活塞容器(4)的出口连接。
8.根据权利要求1所述的模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验装置，其特征在于，所述装置还包括平流泵(12)和六通阀(11)，六通阀(11)的一个入口端与平流泵(12)连接，气体活塞容器(4)的入口、原油活塞容器(5)的入口和地层水活塞容器(6)的入口分别与六通阀(11)的三个出口端连接。
9.一种模拟缝洞型碳酸盐岩油藏吞吐实验方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1.准备阶段：使气体活塞容器(4)内充满替油介质，且气体活塞容器(4)内的压力为预定压力值；使原油活塞容器(5)内充满原油；使地层水活塞容器(6)内充满地层水；根据所模拟的缝洞型碳酸盐岩油藏的地质情况，在岩心吞吐装置(7)内填充碳酸盐岩碎块，并抽真空；压力平衡装置(8)内注入少于压力平衡装置(8)的容积的原油；
步骤2.注入介质阶段：使原油活塞容器(5)内的原油充满岩心吞吐装置(7)，当岩心吞吐装置(7)内的压力升至所述预定压力值时，断开岩心吞吐装置(7)与原油活塞容器(5)的连接；连通平流泵(12)和气体活塞容器(4)，当气体活塞容器(4)内的压力与岩心吞吐装置(7)内的压力一样大时，连通气体活塞容器(4)、岩心吞吐装置(7)、压力平衡装置(8)和回压阀(9)，回压阀(9)压力控制在所述预定压力值，待替油介质吞入吞吐岩心装置(7)中，关闭平流泵(12)的运行开关，依次断开六通阀(11)、耐高压气体活塞容器(4)、压力平衡装置(8)和回压阀(9)的连接；
步骤3.吐出流体阶段：放置一段时间后，将回压阀(9)的压力调至小于所述预定压力值，连通平流泵(12)、六通阀(11)和地层水活塞容器(6)，当地层水活塞容器(6)内的压力升至所述预定压力值时，连通地层水活塞容器(6)与岩心吞吐装置(7)和油气水计量装置(10)，岩心吞吐装置(7)内的流体流入油气水计量装置(10)内，通过油气水计量装置(10)计量。
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