一种用于稠油多井SAGD模拟的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用于稠油多井SAGD模拟的装置及方法，属于地球物理勘探技术领域。
背景技术
稠油热采类实验一直是研究热采技术开发机理与开发效果的有效手段。在以蒸汽为主要注入介质的热采方式中，例如蒸汽驱、蒸汽吞吐、火烧油层等，蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)在国内外获得了广泛的应用并取得了良好的开发效果，但是也存在一些机理认识不清的问题。模拟SAGD开发的稠油热采实验是研究蒸汽腔发育与扩展、储层非均质性影响的有效手段。
SAGD技术主要通过水平井进行热介质注入与原油采出，由于蒸汽腔发育情况是衡量SAGD开发的重要指标，因此能直观观测垂直剖面上蒸汽腔的运移对明确SAGD开发状态具有重要意义。对于理想均质储层来说，蒸汽腔在垂向上发育特征较为明了；而对于实际油藏来说，常常采用多井对同时进行SAGD开采，井对之间的井间干扰现象对SAGD蒸汽腔发育、产量产生影响，因此多井对条件下SAGD开发效果评价成为一个亟需阐明的课题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于稠油多井SAGD模拟的装置及方法，其根据实际储层性质，模拟实际地质情况，最终得到更具参考价值的实验结果。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于稠油多井SAGD模拟的装置，包括：模型主体、注入部、压力调节部、产出计量部和数据采集处理部；模型主体内设水平井筒，水平井筒的入口连接注入部，注入部包括一气体注入管路和一液体注入管路，气体注入管路和液体注入管路通过泡沫发生器连接注气模拟井和生产模拟井，气体注入管路中设置有压力调节部，用于调节气体注入管路的压力，水平井筒的出口连接产出计量部，产出计量部用于计算产出的稠油量，产出计量部连接数据采集处理部。
进一步，模型主体包括釜体以及设置在釜体上的釜盖，釜体内设若干组水平井筒，水平井筒用于设置注气模拟井和生产模拟井，釜体内还设置有温度测点集成柱和压力测点集成柱，温度测点集成柱和压力测点集成柱连接数据采集处理部，釜体和釜盖之间设有密封件。
进一步，注入部包括气液注入泵、气体活塞容器、液体活塞容器和泡沫发生器，气液注入泵分别与气体活塞容器和液体活塞容器的输入端连接，气体活塞容器和液体活塞容器的输出端均与泡沫发生器的输入端连接，泡沫发生器的输出端连接各组水平井筒。
进一步，注入部还包括一化学剂注入管路，化学剂注入管路包括依次连接的气液注入泵、化学剂活塞容器，化学剂活塞容器的出口端连接泡沫发生器的出口端。
进一步，气体活塞容器与泡沫发生器的输入端之间设有压力调节部，压力调节部包括一液压调节管路和一气压调节管路。
进一步，液压调节管路包括一注液泵，气压调节管路包括气瓶、空压机和增压泵，气瓶和空压机均与增压泵的输入端连接，注液泵和增压泵的输出端均通过一背压阀连接在气体注入管路上。
进一步，产出计量部包括连接水平井筒的输出端的输出管，输出管为Y型管，出口端为两个，一个连接水分收集器，另一个连接稠油收集器，水分收集器和稠油收集器底部均设有称重器。
进一步，数据采集处理部包括数据采集器和工控机，数据采集器连接产出计量部的称重部和模型主体的温度测点集成柱、压力测点集成柱，采集水分、稠油重量、温度和压力信息，并将信息传输至工控机，工控机用于对整个装置进行整体调控。
进一步，模型主体的外部设置有旋转调节部，用于调整模型主体的倾斜程度进而模拟实际储层倾角大小变化，旋转调节部包括旋转轴、用于支撑承载旋转轴的旋转支架及旋转机构；旋转轴穿过模型主体并与旋转组件连接。
本发明还公开了一种用于稠油多井SAGD模拟的方法，采用上述任一种用于稠油多井SAGD模拟的装置，包括以下步骤：S1分别通过气体注入泵和液体注入泵将驱替介质注入气体活塞容器、液体活塞容器内；S2压力调节部调节气体活塞容器、液体活塞容器的压力；S3在模型主体的釜体内进行填砂，并将砂压实；S4对釜体内的砂进行饱和油、饱和水试验，试验完成后将釜体加热至需要模拟的地层温度；S5对釜体进行背压操作，并向所述釜体注入蒸汽或化学剂，使用产出计量部计算出原油产量。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明根据实际储层性质，模拟实际地质情况，最终得到更具参考价值的实验结果。
2、本发明实施多井对稠油SAGD物理模拟实验时，便于观测和记录实验过程的蒸汽腔发育和原油动用情况，较精确地进行注汽量和产液量计量。
附图说明
图1是本发明一实施例中用于稠油多井SAGD模拟的装置的示意图；
图2是本发明一实施例中水平井位置的示意图；
图3是本发明一实施例中模型主体内温度测点、压力测点示意图位置的示意图。
附图标记：
1-模型主体；111-釜体；112-釜盖；113-密封件；2-水平井筒；3-泡沫发生器；4-气液注入泵；5-气体活塞容器；6-液体活塞容器；7-化学剂活塞容器；8-注液泵；9-气瓶；10-空压机；11-增压泵；12-背压阀；13-水分收集器；14-稠油收集器；15-数据采集器；16-工控机；17-旋转支架；18-旋转机构。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方向，通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
SAGD采油技术(Steam Assisted Gravity Drainage，简称SAGD)是一种将蒸汽从位于油藏底部附近的水平生产井上方的一口直井或一口水平井注入油藏，被加热的原油和蒸汽冷凝液从油藏底部的水平井产出的采油方法。
本实施例公开了一种用于稠油多井SAGD模拟的装置，如图1所示，包括：模型主体1、注入部、压力调节部、产出计量部和数据采集处理部。
模型主体1内设水平井筒2，水平井筒2的入口连接注入部，模型主体1包括釜体111以及设置在釜体111上的釜盖112，釜体111内设若干组水平井筒2，水平井筒2用于设置注气模拟井和生产模拟井，釜体111内还设置有温度测点集成柱和压力测点集成柱，温度测点集成柱和压力测点集成柱连接数据采集处理部，釜盖112通过螺钉固定在釜体111上，釜体111和釜盖112之间设有密封件113。用于模拟实际油藏储层条件以及多组水平井对，提供热采水平井注蒸汽实验的场所，监测物理模拟过程中温度与压力变化情况。其中，本实施例中优选水平井筒2包含三对双管长水平井，用于热采实验中热介质的注入与原油的采出。如图2所示，模型主体1中预设9个水平井位置，水平井之间的水平间距为450mm，井筒长度为450mm。考虑实际井网的间隔为正方形划分，比例为1:1，保证模型内为两个相邻的井网单元。水平井采用填砂模型，按照地层实际孔隙度、渗透率等选取不同粒度砂型并进行相应的体积计算，将混合均匀的砂子压实填充至模型主体1中。水平井之间的垂直间距为50mm，上部间距300mm处也留有开孔，用于调节注采关系。温度测点和压力测点的分布如图3所示，温度测点每层最多可布置45个，共布置5层，总点数225个。如果安装中间的水平井对，则不排布居中的5个测温点，每层排点数量为40个，共5层，侧面布置共6个热电偶，测量井筒延伸方向的温度变化，最终温度测点总数为206个。压力测点每层12个，共3层，最终压力测点总数为36个。在实验进行过程中，将实时监测与记录储层内部的温度压力值，所测数据经由传输线路传递至数据采集系统与数据控制处理系统中进行最终的整合处理。
注入部包括一气体注入管路和一液体注入管路，气体注入管路和液体注入管路通过泡沫发生器3连接注气模拟井和生产模拟井，气体注入管路中设置有压力调节部，用于调节气体注入管路的压力，水平井筒2的出口连接产出计量部，产出计量部用于计算产出的稠油量，产出计量部连接数据采集处理部。注入部用于注入流体的动力供给与注入模型前的临时存储。
注入部包括气液注入泵4、气体活塞容器5、液体活塞容器6和泡沫发生器3，气液注入泵4分别与气体活塞容器5和液体活塞容器6的输入端连接，气体活塞容器5和液体活塞容器6的输出端均与泡沫发生器3的输入端连接，泡沫发生器3的输出端连接各组水平井筒2。
注入部还包括一化学剂注入管路，化学剂注入管路包括依次连接的气液注入泵4、化学剂活塞容器7，化学剂活塞容器7的出口端连接泡沫发生器3的出口端。
气体活塞容器5与泡沫发生器3的输入端之间设有压力调节部，压力调节部包括一液压调节管路和一气压调节管路。液压调节管路包括一注液泵8，气压调节管路包括气瓶9、空压机10和增压泵11，气瓶9和空压机10均与增压泵11的输入端连接，注液泵8和增压泵11的输出端均通过一背压阀12连接在气体注入管路上。压力调节部用于确保实验中系统内部压力的稳定，同时对系统内部气进行减压、收集，保证驱替速度缓慢，确保实验效果良好
产出计量部包括连接水平井筒2的输出端的输出管，输出管为Y型管，出口端为两个，一个连接水分收集器13，另一个连接稠油收集器14，水分收集器13和稠油收集器14底部均设有称重器。此处的称重器可以是天平、秤、重量传感器等等，也可以是量筒、量杯等通过测量体积获得重量的仪器，也可以是通过吸收、吸附甚至是化学变化获得水分和稠油质量的仪器也包括在本实施例内。整个称重过程可以通过手动调节阀门进行控制，也可以通过数据采集处理部设置采样时间，或者直接对阀门进行控制。
数据采集处理部包括数据采集器15和工控机16，数据采集器15连接产出计量部的称重部和模型主体1的温度测点集成柱、压力测点集成柱，采集水分、稠油重量、温度和压力信息，并将信息传输至工控机16，工控机16用于对整个装置进行整体调控。采集控制箱包含温度、压力采集卡，对模型主体1背部传来的信号进行处理，得到测点的实际温度压力值，再将数据传递至工控主机中，内含配套的数据处理软件，软件分模块工作，可实时监控装置不同位置温度、压力值，并可按照需求，整理绘制出系统图形以及数据的表格图表，简化方便了数据的处理与加工步骤。
模型主体1的外部设置有旋转调节部，用于调整模型主体1的倾斜程度进而模拟实际储层倾角大小变化。旋转调节部包括旋转轴、用于支撑承载旋转轴的旋转支架17及旋转机构18；旋转轴穿过模型主体1并与旋转组件连接。旋转调节部用于调整模型主体1的倾斜程度进而模拟实际储层倾角大小变化。旋转调节部采用表面喷塑处理，可以360度旋转，带移动脚轮，可用于模拟不同地层倾角下的实验。
本实施例中还包括一些辅助组件，如吊装机构、地牛车等，用于模型主体1上下釜盖112的吊装以及实验材料的搬运。
实施例二
基于相同的发明构思，本实施例公开了一种用于稠油多井SAGD模拟的方法，采用实施例一中任一种的用于稠油多井SAGD模拟的装置，包括以下步骤：
S1分别通过气体注入泵和液体注入泵将驱替介质注入气体活塞容器、液体活塞容器内；
S2压力调节部调节气体活塞容器、液体活塞容器的压力；
S3在模型主体的釜体内进行填砂，并将砂压实；
S4对釜体内的砂进行饱和油、饱和水试验，试验完成后将釜体加热至需要模拟的地层温度；
S5对釜体进行背压操作，并向釜体注入蒸汽或化学剂，使用产出计量部计算出原油产量本发明可以用于开展研究三组水平井对稠油SAGD物理模拟实验，多维度的真实地模拟油藏中油、水及驱替液的运动规律，对实验过程釜体111内三维温度场、压力场进行实时监测，并且能较精确地进行注汽量和产液量的计量。对多井对稠油SAGD所提高的开采效率进行综合性评价。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
