非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于石油天然氣開采的物理實驗設(shè)備領(lǐng)域，具體地，涉及一種非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)；該系統(tǒng)包括平流泵、多個容器、五通閥、巖心夾持器、X射線管、探測器和數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)；平流泵通過管線與各容器的入口相連；五通閥的入口分別通過管線與各容器的出口相連；巖心夾持器的左封蓋上設(shè)置注入口、右封蓋上設(shè)置產(chǎn)出口，左封蓋、右封蓋的內(nèi)側(cè)由外向內(nèi)均依次設(shè)有巖心堵頭膠墊、巖心堵頭和密封膠墊；巖心堵頭膠墊設(shè)有多個圓孔，巖心堵頭、密封膠墊設(shè)有多個層室；密封膠筒內(nèi)設(shè)有多層非均質(zhì)儲層平板模型；五通閥的出口連接注入口，流體通過產(chǎn)出口后進(jìn)入量筒。本發(fā)明能通過產(chǎn)出端液量的組成和體積來反應(yīng)層間干擾程度，實現(xiàn)可視化分析。
【專利說明】非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油天然氣開采的物理實驗設(shè)備領(lǐng)域，具體地，涉及一種多層非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾及堵水調(diào)剖研究模擬系統(tǒng)及檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]油藏儲集層的非均質(zhì)性是制約油田開發(fā)效果的重要因素，油田開發(fā)中出現(xiàn)的層間干擾、單層突進(jìn)、注采不平衡等矛盾都是由于儲層的非均質(zhì)性引起的。在非均質(zhì)油藏中，層間非均質(zhì)是最宏觀、層次最低的非均質(zhì)。層間非均質(zhì)表示同一油田縱向上可以有多個儲集層，這些儲集層之間物性差別可能很大，特別對于陸相油氣藏、復(fù)合油氣藏儲層，非均質(zhì)更為嚴(yán)重。層間非均質(zhì)在注水開發(fā)中主要有以下表現(xiàn):多層合注的注水井內(nèi)，在相同的注水壓力下，各層單位厚度吸水能力相差懸殊，滲透率高的層位吸水能力高，滲透率低的層位吸水能力低；不同油層注水時的啟動壓差也不同；采油井內(nèi)不同層位產(chǎn)量、壓力相差懸殊。由此所對應(yīng)的層間采出程度、動用能力相差很大。因此，研究多層非均質(zhì)儲層注水合采及堵水調(diào)剖過程中層間干擾規(guī)律對于油田調(diào)整注水、提高采收率具有十分重要的意義。
[0003]目前，實驗室中進(jìn)行非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾物理模擬的系統(tǒng)有交聯(lián)驅(qū)油動態(tài)模擬裝置和并聯(lián)長管模型。這兩種模型的不足是不同滲透率的巖心分別放在分開的巖心管中，這就體現(xiàn)不出層間干擾，另外巖心管模擬的是一維流動，而實際情況為三維流動，所以誤差很大。同時，目前耐高溫、高壓的模擬系統(tǒng)僅能靠產(chǎn)出端液量的組成和體積來反應(yīng)層間干擾程度，無法對各層吸水率及波及程度進(jìn)行可視化分析，制約了層間干擾的研究深度與應(yīng)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)及檢測方法，該非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)能模擬層間非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾過程以及模擬堵水調(diào)剖的過程，借助數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)對整個模擬過程實現(xiàn)可視化。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述方案:
[0006]一種非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)，包括:平流泵、含地層水的容器、含復(fù)配原油的容器、含對比劑的容器、含調(diào)剖劑的容器、五通閥、巖心夾持器、X射線斷層掃描系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)，X射線斷層掃描系統(tǒng)包括X射線管和探測器；
[0007]平流泵通過管線分四路分別經(jīng)過第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門與含地層水的容器、含復(fù)配原油的容器、含對比劑的容器、含調(diào)剖劑的容器的入口相連；
[0008]五通閥具有四個入口和一個出口，四個入口分別通過第一管線、第二管線、第三管線、第四管線與含地層水的容器、含復(fù)配原油的容器、含對比劑的容器、含調(diào)剖劑的容器的出口相連；
[0009]巖心夾持器為空心長方體，巖心夾持器由前封蓋、后封蓋、左封蓋、右封蓋、上封蓋、下封蓋圍合而成；
[0010]在巖心夾持器的左封蓋沿豎向中軸線方向從上到下設(shè)置多個注入口，在巖心夾持器的右封蓋沿豎向中軸線方向從上到下設(shè)置多個產(chǎn)出口；
[0011]上封蓋中心位置設(shè)置液壓出口，下封蓋中心位置設(shè)置液壓入口 ；上封蓋設(shè)有壓力計；液壓入口通過管線與液壓輸送系統(tǒng)相連，液壓出口處設(shè)有控制閥門；
[0012]在巖心夾持器的左封蓋、右封蓋的內(nèi)側(cè)由外向內(nèi)均依次設(shè)有巖心堵頭膠墊、巖心堵頭和密封膠墊；巖心堵頭膠墊設(shè)有多個圓孔，巖心堵頭設(shè)有多個層室，密封膠墊設(shè)有多個
層室;
[0013]密封膠筒為中空長方體，左右無蓋；密封膠筒內(nèi)設(shè)有三層非均質(zhì)儲層平板模型；三層非均質(zhì)儲層平板模型為三塊具有不同滲透率的儲層平板模型疊置而成；
[0014]五通閥的出口分別通過多條管線連接巖心夾持器的注入口，各管線上分別設(shè)有控制閥門；
[0015]流體通過巖心夾持器后由多個產(chǎn)出口進(jìn)入量筒中；
[0016]巖心夾持器位于X線斷層掃描系統(tǒng)的X射線管與探測器之間，實驗過程中開啟掃描系統(tǒng)，實時記錄三層非均質(zhì)儲層平板模型內(nèi)的流體分布狀態(tài)；x線斷層掃描系統(tǒng)的探測器通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)連接，掃描的光電信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)，對水驅(qū)油的整個過程進(jìn)行記錄和成像顯示；
[0017]注入口的個數(shù)、產(chǎn)出口的個數(shù)、非均質(zhì)儲層平板模型的個數(shù)、巖心堵頭膠墊的圓孔個數(shù)，巖心堵頭的層室個數(shù)、密封膠墊的層室個數(shù)、五通閥的出口分別連接巖心夾持器的注入口的管線條數(shù)均相同。
[0018]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0019]1、本發(fā)明將不同滲透率的巖心放進(jìn)同一個巖心夾持器中，更好的模擬了地下儲層間的分布情況，實現(xiàn)了水驅(qū)油過程中層間相互干擾的過程。
[0020]2、本發(fā)明保證了流體在平板模型內(nèi)的流動為三維流動，更加符合實際情況。
[0021]3、本本發(fā)明不僅能通過產(chǎn)出端液量的組成和體積來反應(yīng)層間干擾程度，而且能對整個注水合采模擬過程實現(xiàn)可視化分析。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為三層非均質(zhì)儲層平板模型巖心夾持器沿注入口 -產(chǎn)出口縱剖面示意圖；
[0024]圖3為平板模型巖心夾持器A-A剖面圖；
[0025]圖4為平板模型巖心夾持器B-B剖面圖；
[0026]圖5a為平板模型巖心夾持器左視圖；
[0027]圖5b為平板模型巖心夾持器右視圖；
[0028]圖5c為平板模型左封蓋三維示意圖
[0029]圖6a為巖心堵頭膠墊左視圖；
[0030]圖6b為巖心堵頭膠墊剖面圖；
[0031]圖6c為巖心堵頭膠墊三維示意圖
[0032]圖7a為巖心堵頭左視圖；[0033]圖7b為巖心堵頭剖面圖；
[0034]圖7c為巖心堵頭三維示意圖
[0035]圖8a為密封膠墊左視圖；
[0036]圖8b為密封膠墊剖面圖；
[0037]圖8c為密封膠墊三維示意圖
[0038]圖1中，1、平流泵，2、第一閥門，3、第二閥門，4、第三閥門，5、第四閥門，6、含地層水的容器，7、含復(fù)配原油的容器，8、含對比劑的容器，9、含調(diào)剖劑的容器，10、五通閥，111、第五閥門，112、第六閥門，113、第七閥門，12、巖心夾持器，13、壓力計，14、X射線管，151、第一量筒，152、第二量筒，153、第三量筒，16、探測器，17、數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)，181、巖心夾持器上部注入口，182、巖心夾持器中部注入口，183、巖心夾持器下部注入口，191、巖心夾持器上部產(chǎn)出口，192、巖心夾持器中部產(chǎn)出口，193、巖心夾持器下部產(chǎn)出口，21、巖心夾持器封蓋，22、巖心堵頭膠墊，23、巖心堵頭，24、密封膠墊，25、密封膠筒，26、三層非均質(zhì)儲層平板模型，27、液壓入口，28、液壓輸送系統(tǒng)，29、液壓出口，30、控制閥門。
【具體實施方式】
[0039]如圖1所示，非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)，包括:平流泵1、含地層水的容器6、含復(fù)配原油的容器7、含對比劑的容器8、含調(diào)剖劑的容器9、五通閥10、巖心夾持器12、X射線斷層掃描系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)17，X射線斷層掃描系統(tǒng)包括X射線管14和探測器16。
[0040]平流泵I通過管線分四路分別經(jīng)過第一閥門2、第二閥門3、第三閥門4、第四閥門5與含地層水的容器6、含復(fù)配原油的容器7、含對比劑的容器8、含調(diào)剖劑的容器9的入口相連；平流泵中充滿蒸餾水作為驅(qū)替介質(zhì)產(chǎn)生穩(wěn)定的壓力以驅(qū)動含地層水的容器6、含復(fù)配原油的容器7、含對比劑的容器8、含調(diào)剖劑的容器9的流體。通過第一閥門2、第二閥門
3、第三閥門4以及第四閥門5的開關(guān)可以將平流泵I中的流體有選擇的泵入到含地層水的容器6、含復(fù)配原油的容器7、含對比劑的容器8或者含調(diào)剖劑的容器9。
[0041]所述的含對比劑的容器8中所裝的對比劑為碘化油對比劑，碘化油對比劑是罌粟子油與碘的結(jié)合劑，碘化油對比的含碘濃度為40%，碘為非極性分子，而植物油具有長的非極性基，故碘可以溶在植物油中，另外植物油中有不飽和的碳碳鍵，故也可以與鹵素單質(zhì)碘發(fā)生加成反應(yīng)，因此碘化油能溶于原油中。
[0042]五通閥10具有四個入口和一個出口，四個入口分別通過第一管線、第二管線、第三管線、第四管線與含地層水的容器6、含復(fù)配原油的容器7、含對比劑的容器8、含調(diào)剖劑的容器9的出口相連。第一管線、第二管線、第三管線、第四管線為五通閥10的流入管線。
[0043]如圖2所示，巖心夾持器為空心長方體，巖心夾持器12由封蓋21圍合而成，封蓋21包括前封蓋、后封蓋、左封蓋、右封蓋、上封蓋、下封蓋(如圖1中所示，左側(cè)為左封蓋，右側(cè)為右封蓋，上側(cè)為上封蓋，下側(cè)為下封蓋，紙的外側(cè)為前封蓋，紙的內(nèi)側(cè)為后封蓋，左右方向為橫向，垂直紙面方向為縱向，高度方向為豎向)。巖心夾持器的前封蓋、后封蓋、左封蓋、右封蓋、上封蓋、下封蓋之間密封連接。
[0044]如圖2、圖5a和圖5c所示，在巖心夾持器12的左封蓋沿豎向中軸線方向從上到下依次設(shè)置三個注入口:巖心夾持器上部注入口 181、巖心夾持器中部注入口 182、巖心夾持器下部注入口 183。第二注入口 182位于左封蓋的幾何中心點處，巖心夾持器上部注入口181和巖心夾持器下部注入口 183關(guān)于巖心夾持器中部注入口 182上下對稱布置。如圖2和圖5b所示，在巖心夾持器12的右封蓋沿豎向中軸線方向從上到下依次設(shè)置三個產(chǎn)出口:巖心夾持器上部產(chǎn)出口 191、巖心夾持器中部產(chǎn)出口 192、巖心夾持器下部產(chǎn)出口 193。第二產(chǎn)出口 192在右封蓋的幾何中心點處，第一產(chǎn)出口 191和第三產(chǎn)出口 193關(guān)于第二產(chǎn)出口192上下對稱布置。第一注入口 181與第二注入口 182之間的距離和第一產(chǎn)出口 191與第二產(chǎn)出口 192之間的距離相等；即左封蓋、右封蓋關(guān)于巖心夾持器的縱軸線對稱設(shè)置。上封蓋中心位置設(shè)置液壓出口 29，下封蓋中心位置設(shè)置液壓入口 27 ;上封蓋還設(shè)有壓力計13。
[0045]在巖心夾持器12的左封蓋、右封蓋的內(nèi)側(cè)由外向內(nèi)均依次設(shè)有巖心堵頭膠墊22、巖心堵頭23和密封膠墊24。巖心堵頭23與密封膠筒25通過密封膠墊24進(jìn)行密封，巖心堵頭23通過密封膠墊24將三層非均質(zhì)儲層平板模型26壓緊固定。在巖心堵頭23和巖心夾持器左/右封蓋之間通過巖心堵頭膠墊22固定、密封。
[0046]如圖6a、圖6b和圖6c所示，所述的巖心堵頭膠墊22為豎直對稱軸上設(shè)有三個圓孔的長方體。巖心夾持器上部注入口 181、巖心夾持器中部注入口 182、巖心夾持器下部注入口 183分別與巖心堵頭膠墊22的三個圓孔相對應(yīng)。巖心堵頭膠墊22的縱向截面外部尺寸、巖心堵頭23的縱向截面外部尺寸與巖心夾持器12縱向截面內(nèi)部尺寸相同，保證流體通過時實現(xiàn)密封。
[0047]如圖7a、圖7b和圖7c所示，巖心堵頭23設(shè)有三個層室，三個層室為長方形，且三個層室尺寸相同。巖心堵頭23由剛性材料制成，起到支撐巖心和固定巖心的作用。
[0048]如圖8a、圖8b和圖8c所示，密封膠墊24設(shè)有三個層室，三個層室為長方形，且三個層室尺寸相同；巖心堵頭23的三個層室分別與密封膠墊24的三個層室大小相同，并且?guī)r心堵頭23的三個層室分別與密封膠墊24的三個層室相對應(yīng)。
[0049]密封膠筒25為中空長方體，左右無蓋。密封膠筒25內(nèi)設(shè)有三層非均質(zhì)儲層平板模型26 ;三層非均質(zhì)儲層平板模型26由上至下分別為第一平板模型K1、第二平板模型K2、第三平板模型K3，第一平板模型、第二平板模型、第三平板模型均為長方體平板結(jié)構(gòu)，且尺寸相同。第一平板模型的滲透率為K1，第二平板模型的滲透率為K2，第三平板模型的滲透率為K3。第一平板模型K1、第二平板模型K2、第三平板模型K3從上到下疊置組成所述的三層非均質(zhì)儲層平板模型26。
[0050]五通閥10的出口分別通過第五管線、第六管線、第七管線連接巖心夾持器上部注入口 181、巖心夾持器中部注入口 182、巖心夾持器下部注入口 183 ;第五管線、第六管線、第七管線上分別設(shè)有第五控制閥門111、第六控制閥門112和第七控制閥門113 ;通過第五控制閥門111、第六控制閥門112和第七控制閥門113來控制流體進(jìn)入非均質(zhì)儲層平板模型26的任一層，可模擬分層注水、調(diào)剖堵水等礦場工藝，進(jìn)一步擴展本發(fā)明裝置的功能。同時，在非均質(zhì)儲層平板模型26實驗準(zhǔn)備抽真空階段，通過第五控制閥門111、第六控制閥門112和第七控制閥門113可以關(guān)閉管線，防止含地層水的容器6、含復(fù)配原油的容器7、含對比劑的容器8以及含調(diào)剖劑的容器9中的流體在模型抽真空時在壓差作用下進(jìn)入三層非均質(zhì)儲層平板模型26中。
[0051]通過五通閥10的五個開關(guān)可以控制含地層水的容器6、含復(fù)配原油的容器7、含對比劑的容器8以及含調(diào)剖劑的容器9的流體分別通過第一管線、第二管線、第三管線、第四管線、以及第五管線、第六管線、第七管線順利進(jìn)入巖心加持器12，進(jìn)而進(jìn)入三層非均質(zhì)儲層平板模型26，而防止流體在含地層水的容器6、含復(fù)配原油的容器7、含對比劑的容器8以及含調(diào)剖劑的容器9之間相互竄流。
[0052]巖心堵頭23的三個層室、密封膠墊24的三個層室、巖心夾持器12的三個注入口183、巖心夾持器的產(chǎn)出口的豎向中心分別位于同一高度上。
[0053]由五通閥10流出的流體通過巖心夾持器12后由第巖心夾持器上部產(chǎn)出口 191、巖心夾持器中部產(chǎn)出口 192和巖心夾持器下部產(chǎn)出口 193流出巖心夾持器12:由巖心夾持器上部產(chǎn)出口 191流出的流體流入第一量筒151中；由巖心夾持器中部產(chǎn)出口 192流出的流體流入第二量筒152中；由巖心夾持器下部產(chǎn)出口 193流出的流體流入第三量筒153中。由于油水不互溶，量筒15中呈現(xiàn)上油下水分布態(tài)勢，通過量筒15刻度分別計量產(chǎn)出液體積中油、水的體積。當(dāng)三個量筒中有一個出現(xiàn)含水達(dá)到98%的情況時，關(guān)閉平流泵1，計算各個量筒中累積的產(chǎn)油量。
[0054]巖心夾持器12的液壓入口 27通過管線與液壓輸送系統(tǒng)28相連，由液壓入口 27進(jìn)入的液體可以對密封膠筒上、下、前、后四個方向加壓，即對巖心加持器12內(nèi)的密封三層非均質(zhì)儲層平板模型26的密封膠筒25進(jìn)行加壓，通過壓力表13顯示壓力水平。巖心加持器12的液壓出口 29處設(shè)有控制閥門30，通過控制閥門30的開關(guān)，可以調(diào)節(jié)環(huán)壓大小，可實現(xiàn)對三層非均質(zhì)儲層平板模型26的環(huán)壓調(diào)控，壓力數(shù)值由壓力表13讀取，從而模擬不同地層壓力水平。
[0055]巖心夾持器12位于X線斷層掃描系統(tǒng)的X射線管14與探測器16之間，實驗過程中開啟掃描系統(tǒng)，實時記錄三層非均質(zhì)儲層平板模型26內(nèi)的流體分布狀態(tài)。X線斷層掃描系統(tǒng)的探測器16通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)17連接，掃描的光電信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)17，對水驅(qū)油的整個過程進(jìn)行記錄和成像顯示。
[0056]非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾實驗?zāi)M的方法，應(yīng)用上述模擬系統(tǒng)，具體步驟如下:
[0057]步驟1:采用取自于地表露頭區(qū)的巖石樣品按照研究尺寸的需求進(jìn)行切割、打磨、組合，制備出具有不同滲透率的三層非均質(zhì)儲層平板模型；
[0058]步驟2:將三層非均質(zhì)儲層平板模型26洗凈，將模型置入溫度控制在100?105°C的控溫烘箱中烘干并稱重，記錄質(zhì)量；
[0059]步驟3:將洗凈、烘干并已知質(zhì)量的三層非均質(zhì)儲層平板模型26置入加持器12，然后將抽真空的管線分三條分別連接到巖心夾持器巖上部產(chǎn)出口 191、巖心夾持器中部產(chǎn)出口 192、巖心夾持器下部產(chǎn)出口 193上，關(guān)閉第五閥門111，第六閥門112，第七閥門113，抽空2?8小時；
[0060]步驟4:打開第一閥門2和第五閥門111，第六閥門112，第七閥門113，啟動平流泵1，以0.0lml/min的流速將飽和水經(jīng)過巖心夾持器12中注入口泵入三層非均質(zhì)平板模型26，使平板模型被水充分飽和；在飽和水過程中，為防止水從高滲層流出而使低滲層未能飽和，模擬中采用分層飽和的辦法，即先打開第五閥門111，關(guān)閉第六閥門112和第七閥門113，并用膠塞堵住巖心夾持器中部產(chǎn)出口 192和巖心夾持器下部產(chǎn)出口 193，注水2?8小時，使第一層被水充分飽和；然后關(guān)閉第五閥門111和第七閥門113，打開第六閥門112，并用膠塞堵住巖心夾持器產(chǎn)上部出口 191和巖心夾持器產(chǎn)下部出口 193，注水2?8小時，使第二層被水充分飽和；最后關(guān)閉第五閥門111和第六閥門112，打開第七閥門113，并用膠塞堵住巖心夾持器上部產(chǎn)出口 191、巖心夾持器中部產(chǎn)出口 192，注水2?8小時，使第三層被水充分飽和；
[0061]其中，注水時間根據(jù)所注層位的滲透率大小而定，判斷某一層位是否被水飽和的方法:在注水一段時間后，測量半個小時之內(nèi)對應(yīng)量筒中水增加的體積，用體積除以時間即可得到速率，把求得的速率與平流泵的注入速度0.0lml/min比較，接近或者相等的時候說明這一層巖石含水達(dá)到飽和。
[0062]步驟5:關(guān)閉第一閥門2，將巖心夾持器上部注入口 181、巖心夾持器中部注入口182、巖心夾持器下部注入口 183全部打開，將含復(fù)配原油的容器7中的復(fù)配原油與含對比劑的容器8的對比劑混合流體泵入三層非均質(zhì)平板模型26中；為了使飽和油過程不受各層模型滲透率大小差異的影響，采用步驟4所述的分層飽和過程，詳細(xì)過程參照步驟4 ；
[0063]調(diào)節(jié)巖心夾持器12的液壓輸送系統(tǒng)28的壓力值，模擬地層壓力，觀察最后一層注入時，對應(yīng)第三量筒153中驅(qū)出水量不再增加時，說明三層非均質(zhì)模型被油飽和，測量第一量筒151、第二量筒152和第三量筒153里的驅(qū)出水量，即可到三層非均質(zhì)模型的初始含油飽和度，關(guān)閉平流泵I ;
[0064]步驟6:打開X射線斷層掃描系統(tǒng)射線管14對三層非均質(zhì)平板模型26進(jìn)行掃描，通過連接探測器16的信號數(shù)據(jù)線輸入數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)17，顯示溶有對比劑原油在三層非均質(zhì)儲層平板模型26中原始含油分布情況；
[0065]步驟7:啟動模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)掃描系統(tǒng)，關(guān)閉第二閥門3和第三閥門4，打開第一閥門2，打開第五閥門111，第六閥門112，第七閥門113，啟動平流泵1，進(jìn)行注水驅(qū)油實驗，掃描系統(tǒng)的X射線管14產(chǎn)生射線掃描三層非均質(zhì)儲層平板模型26，通過連接探測器16的數(shù)據(jù)傳輸線將透過三層非均質(zhì)儲層平板模型26的光電信號輸入數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)17，實時顯示三層非均質(zhì)平板模型26內(nèi)部各層的孔隙中水驅(qū)含有對比劑的原油運移過程、注入水在三層非均質(zhì)儲層間的流動形態(tài)、層與層之間水驅(qū)油的相互影響的過程及剩余油分布情況的變化；三個量筒15分別收集巖心夾持器12三個產(chǎn)出口 19中產(chǎn)出的液體，由于油水不互溶，量筒15中呈現(xiàn)上油下水分布態(tài)勢，通過量筒15刻度分別計量產(chǎn)出液體積中油、水的體積。當(dāng)三個量筒中有一個出現(xiàn)含水達(dá)到98%的情況時，關(guān)閉平流泵1，計算各個量筒中累積的產(chǎn)油量。
[0066]步驟8:從步驟5開始至水驅(qū)油實驗過程結(jié)束，X射線斷層掃描系統(tǒng)全程掃描，通過數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)17的實時顯示水驅(qū)油運移特征，可以對三層非均質(zhì)儲層平板模型26水驅(qū)油過程進(jìn)行可視化，觀察三層注水合采的時候?qū)娱g干擾規(guī)律。
[0067]如果還需要繼續(xù)做堵水調(diào)剖過程的模擬，首先通過前面操作確定高滲層，確定要進(jìn)行調(diào)剖的層位，注入調(diào)剖劑的種類、位置，調(diào)剖劑注入的時間等等。在這我們假設(shè)要將調(diào)剖劑注入第一層，然后以這個假設(shè)按照以下步驟進(jìn)行:
[0068]步驟9:啟動模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)掃描系統(tǒng)，關(guān)閉第一閥門1，打開第四閥門4，打開需要注入調(diào)剖劑的層位所對應(yīng)的第五閥門111，關(guān)閉第六閥門112和第七閥門113，啟動平流泵1，向所需調(diào)剖的層位注入調(diào)剖劑。注入一段時間后，關(guān)閉第四閥門4和第五閥門111，靜止一段時間后，再打開第一閥門I和第五閥門111，第六閥門112，第七閥門113，進(jìn)行水驅(qū)油實驗，具體過程與步驟7、8 —致。比較調(diào)剖前后的累計產(chǎn)油量變化，并結(jié)合X射線掃描系統(tǒng)掃描的過程圖像，就可以對調(diào)剖效果進(jìn)行評價了。
[0069]以上為三層非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾以及堵水調(diào)剖模擬過程及檢測方法，利用本實驗系統(tǒng)也可以進(jìn)行一層、二層、四層甚至更多層的模擬實驗，只需要把巖心夾持器的左右封蓋、巖心堵頭膠墊換成對應(yīng)的出入口數(shù)即可。
[0070]同時，把中間容器9中的液體換成其他種類的液體就可以實現(xiàn)其他的一些功能。比如換成聚合物，那么就可以模擬油藏三次采油的過程；或者把中間容器換成五個，其中兩個分別充入堵劑，就可模擬非均質(zhì)地層多輪次堵水調(diào)剖過程等等。而且，該模擬系統(tǒng)能對三維平板模型模擬過程實現(xiàn)可視化，因此該模擬系統(tǒng)具有多功能、模擬三維模型以及模擬過程可視化的特點。
【權(quán)利要求】
1.一種非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)，包括:平流泵、含地層水的容器、含復(fù)配原油的容器、含對比劑的容器、含調(diào)剖劑的容器、五通閥、巖心夾持器、X射線斷層掃描系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)，X射線斷層掃描系統(tǒng)包括X射線管和探測器；其特征在于: 平流泵通過管線分四路分別經(jīng)過第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門與含地層水的容器、含復(fù)配原油的容器、含對比劑的容器、含調(diào)剖劑的容器的入口相連； 五通閥具有四個入口和一個出口，四個入口分別通過第一管線、第二管線、第三管線、第四管線與含地層水的容器、含復(fù)配原油的容器、含對比劑的容器、含調(diào)剖劑的容器的出口相連； 巖心夾持器為空心長方體，巖心夾持器由前封蓋、后封蓋、左封蓋、右封蓋、上封蓋、下封蓋圍合而成； 在巖心夾持器的左封蓋沿豎向中軸線方向從上到下設(shè)置多個注入口，在巖心夾持器的右封蓋沿豎向中軸線方向從上到下設(shè)置多個產(chǎn)出口； 上封蓋中心位置設(shè)置液壓出口，下封蓋中心位置設(shè)置液壓入口 ；上封蓋設(shè)有壓力計；液壓入口通過管線與液壓輸送系統(tǒng)相連，液壓出口處設(shè)有控制閥門； 在巖心夾持器的左封蓋、右封蓋的內(nèi)側(cè)由外向內(nèi)均依次設(shè)有巖心堵頭膠墊、巖心堵頭和密封膠墊；巖心堵頭膠墊設(shè)有多個圓孔，巖心堵頭設(shè)有多個層室，密封膠墊設(shè)有多個層室; 密封膠筒為中空長方體，左右無蓋；密封膠筒內(nèi)設(shè)有三層非均質(zhì)儲層平板模型；三層非均質(zhì)儲層平板模型為三塊具有不同滲透率的儲層平板模型疊置而成； 五通閥的出口分別通過多條管線連接巖心夾持器的注入口，各管線上分別設(shè)有控制閥門；` 流體通過巖心夾持器后由多個產(chǎn)出口進(jìn)入量筒中； 巖心夾持器位于X線斷層掃描系統(tǒng)的X射線管與探測器之間，實驗過程中開啟掃描系統(tǒng)，實時記錄三層非均質(zhì)儲層平板模型內(nèi)的流體分布狀態(tài)；x線斷層掃描系統(tǒng)的探測器通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)連接，掃描的光電信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)，對水驅(qū)油的整個過程進(jìn)行記錄和成像顯示； 注入口的個數(shù)、產(chǎn)出口的個數(shù)、非均質(zhì)儲層平板模型的個數(shù)、巖心堵頭膠墊的圓孔個數(shù)，巖心堵頭的層室個數(shù)、密封膠墊的層室個數(shù)、五通閥的出口分別連接巖心夾持器的注入口的管線條數(shù)均相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)，其特征在于:注入口的個數(shù)、產(chǎn)出口的個數(shù)、非均質(zhì)儲層平板模型的個數(shù)、巖心堵頭膠墊的圓孔個數(shù)，巖心堵頭的層室個數(shù)、密封膠墊的層室個數(shù)、五通閥的出口分別連接巖心夾持器的注入口的管線條數(shù)均為三個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)，其特征在于:巖心堵頭的三個層室、密封膠墊的三個層室、巖心夾持器的三個注入口、巖心夾持器的三個產(chǎn)出口相應(yīng)的的豎向中心分別位于同一高度上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)，其特征在于:三層非均質(zhì)儲層平板模型由上至下分別為第一平板模型、第二平板模型、第三平板模型，第一平板模型、第二平板模型、第三平板模型均為長方體平板結(jié)構(gòu)，且尺寸相同；第一平板模型的滲透率，第二平板模型的滲透率，第三平板模型的滲透率相同或者不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)，其特征在于:從上到下依次為巖心夾持器上部注入口、巖心夾持器中部注入口、巖心夾持器下部注入口 ;第二注入口位于左封蓋的幾何中心點處，巖心夾持器上部注入口和巖心夾持器下部注入口關(guān)于巖心夾持器中部注入口上下對稱布置；在巖心夾持器的右封蓋沿豎向中軸線方向從上到下設(shè)置三個產(chǎn)出口，依次為巖心夾持器上部產(chǎn)出口、巖心夾持器中部產(chǎn)出口、巖心夾持器下部產(chǎn)出口 ；第二產(chǎn)出口在右封蓋的幾何中心點處，第一產(chǎn)出口和第三產(chǎn)出口關(guān)于第二產(chǎn)出口上下對稱布置；左封蓋、右封蓋關(guān)于巖心夾持器的縱軸線對稱設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述的巖心堵頭膠墊為豎直對稱軸上設(shè)有三個圓孔的長方體；巖心夾持器上部注入口、巖心夾持器中部注入口、巖心夾持器下部注入口分別與巖心堵頭膠墊的三個圓孔相對應(yīng)；巖心堵頭膠墊的縱向截面外部尺寸、巖心堵頭的縱向截面外部尺寸、巖心夾持器縱向截面內(nèi)部尺寸相同；巖心堵頭設(shè)有三個層室，三個層室為長方形，且三個層室尺寸相同；巖心堵頭由剛性材料制成；密封膠墊設(shè)有三個層室，三個層室為長方形，且三個層室尺寸相同；巖心堵頭的三個層室分別與密封膠墊的三個層室相對應(yīng)，并且?guī)r心堵頭的三個層室分別與密封膠墊的三個層室大小相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)，其特征在于:五通閥的出口分別通過第五管線、第六管線、第七管線連接巖心夾持器的上部注入口、中部注入口和下部注入口 ；第五管線、第六管線、第七管線上分別設(shè)有控制閥門。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)，其特征在于:流體通過巖心夾持器后由第巖心夾持器上部產(chǎn)出口、巖心夾持器中部產(chǎn)出口和巖心夾持器下部產(chǎn)出口流出巖心夾持器:由巖心夾持器上部產(chǎn)出口流出的流體流入第一量筒中；由巖心夾持器中部產(chǎn)出口流出的流體流入第二量筒中；由巖心夾持器下部產(chǎn)出口流出的流體流入第二量筒中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述的含對比劑的容器中所裝的對比劑為碘化油對比劑；巖心夾持器的前封蓋、后封蓋、左封蓋、右封蓋、上封蓋、下封蓋之間密封連接。
10.一種非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾實驗?zāi)M的方法，采用權(quán)利要求1-9所述的非均質(zhì)儲層注水合采層間干擾模擬系統(tǒng)，其特征在于，具體步驟如下 步驟1:采用取自于地表露頭區(qū)的巖石樣品按照研究尺寸的需求進(jìn)行切割、打磨、組合，制備出三層不同滲透率的儲層平板模型； 步驟2:將三層非均質(zhì)平板模型洗凈，將巖樣置入溫度控制在100~105° C的控溫烘箱中烘干并稱重，記錄質(zhì)量； 步驟3:將洗凈、烘干并已知質(zhì)量的三層平板模型置入加持器，然后將抽真空的管線分三條分別連接到巖心夾持器上部產(chǎn)出口、巖心夾持器中部產(chǎn)出口、巖心夾持器下部產(chǎn)出口上，關(guān)閉第五閥門，第六閥門，第七閥門，抽空2~8小時； 步驟4:打開第一閥門第五閥門，第六閥門，第七閥門，啟動平流泵，以0.01ml/min的流速將飽和水經(jīng)過巖心夾持器中注入口泵入三層非均質(zhì)平板模型，使平板模型被水充分飽和；步驟5:關(guān)閉第一閥門，將巖心夾持器的上部、中部、下部三個注入口全部打開，將含復(fù)配原油的容器中的復(fù)配原油與含對比劑的容器的對比劑混合流體泵入三層非均質(zhì)平板模型中； 調(diào)節(jié)巖 心夾持器的液壓輸送系統(tǒng)的壓力值，模擬地層壓力，觀察最后一層注入時，對應(yīng)量筒驅(qū)出水量不再增加時，測量三個量筒里的驅(qū)出水量，即可到三層非均質(zhì)模型的初始含油飽和度，關(guān)閉平流泵； 步驟6:打開X射線斷層掃描系統(tǒng)射線管對三層非均質(zhì)平板模型進(jìn)行掃描，通過連接探測器的信號數(shù)據(jù)線輸入數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)，顯示溶有對比劑原油在三層非均質(zhì)儲層平板模型中原始含油分布情況； 步驟7:啟動模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)掃描系統(tǒng)，關(guān)閉第二閥門和第三閥門，打開第一閥門，打開第五閥門，第六閥門，第七閥門，啟動平流泵，進(jìn)行注水驅(qū)油實驗，掃描系統(tǒng)的X射線管產(chǎn)生射線掃描平板模型，通過連接探測器的數(shù)據(jù)傳輸線將透過三層非均質(zhì)儲層平板模型的光電信號輸入數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)，實時顯示三層非均質(zhì)平板模型內(nèi)部各層的孔隙中水驅(qū)含有對比劑的原油運移過程、注入水在三層非均質(zhì)儲層間的流動形態(tài)、層與層之間水驅(qū)油的相互影響的過程及剩余油分布情況的變化；三個量筒分別收集巖心夾持器三個產(chǎn)出口中產(chǎn)出的液體，當(dāng)三個量筒中有一個出現(xiàn)含水達(dá)到98%的情況時，關(guān)閉平流泵，計算各個量筒中累積的產(chǎn)油量； 步驟8:從步驟5開始至水驅(qū)油實驗過程結(jié)束，X射線斷層掃描系統(tǒng)全程掃描，通過數(shù)據(jù)處理及成像系統(tǒng)的實時顯示水驅(qū)油運移特征，對三層非均質(zhì)儲層平板模型水驅(qū)油過程進(jìn)行可視化，觀察三層注水合采的時候?qū)娱g干擾規(guī)律: 步驟9:啟動模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)掃描系統(tǒng)，關(guān)閉第一閥門，打開第四閥門，打開需要注入調(diào)剖劑的層位所對應(yīng)的第五閥門，關(guān)閉第六閥門和第七閥門，啟動平流泵，向所需調(diào)剖的層位注入調(diào)剖劑；注入一段時間后，關(guān)閉第四閥門和第五閥門，靜止一段時間后，再打開第一閥門和第五閥門，第六閥門，第七閥門，進(jìn)行水驅(qū)油實驗；比較調(diào)剖前后的累計產(chǎn)油量變化，并結(jié)合X射線掃描系統(tǒng)掃描的過程圖像，對調(diào)剖效果進(jìn)行評價。
【文檔編號】E21B49/00GK103573264SQ201310582943
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】孫致學(xué), 姚軍, 劉鈞榮, 徐楊, 李愛芬, 呂愛民, 吳明錄, 王少飛, 唐樂平, 黃有根, 李琪, 馮永久, 馮建偉, 吳永平, 昌倫杰, 儲少奎 申請人:中國石油大學(xué)(華東)