专利名称：智能油田仿真实验系统及工作方法
技术领域：
本发明涉及一种智能油田仿真实验系统及工作方法，属于石油开采的实验设备 领域。
背景技术：
21世纪早期，世界石油工业开发已步入中年时期，国内多数油气田已处于开发 中后期，勘探开发目标已面向复杂地区、滩海及深海等难采难动用储量区域。此外，随 着经济的高速增长，人们对石油资源的需求和消费也在逐渐增加。因此，国内外目前都 面临着地下油气资源开发经济价值最优化和最大化的问题。如何进一步提高成熟油田和新油田的采收率和增加原油产量、如何进一步提高 油藏在其生命期内的整体经营管理水平为石油工作者带来了新的、巨大的挑战。如果 说，20世纪80年代掀起的第一次提高采收率研究和应用的热潮，推动了各种EOR技术 的进步和成熟，那么以油藏模拟、油藏监测、水平井和油藏管理相结合的提高采收率技 术，在21世纪初已经掀起了以智能油田为标志的第二次提高采收率技术研究和应用的热 潮。智能油田是指一套联接地面与井下的闭环信息采集、双向传输和处理应用系 统，能够伴随作业过程实时地指导勘探开发方案的执行和相关技术的应用，覆盖所有主 要的价值循环过程，整个过程主要由数据采集、模拟、解释和决策组成，可以实现实时 监测、实时数据采集、实时解释、实时优化与决策、实时调控的闭环管理。其核心是将 油气发现与开发工作从历史性分类资料的顺序处理改变成实时资料的并行处理，利用实 时数据流结合创新型软件的应用和高速计算机系统，建立快速反馈的动态油藏模型，并 将这些模型配合遥测传感器、智能井和自动控制功能，让经营者更直接地观察到地下生 产动态和更准确地预测未来动态变化，以便提高产量和进行有效的油田管理，实现各种 层次的闭环优化管理，最终实现全油田范围的实时闭环资产经营管理。建设智能油田的目的是使尽可能多的工作任务实现自动化处理，以通过增加产 量和减少成本来提高资产的净现值。因此，对很多作业公司来说，智能油田的最终目标 是，除了某些基本维护作业和除了出现一些很少出现或不可预测的事件时，在生产过程 中完全免去人工干预。在这种情况下，系统从各井和各地面设施中为数众多的节点中采 集和处理大量数据，然后再对这些数据进行合理化处理和逻辑决策，以优化油田生产， 并通过远程控制实施这些策略。在智能油田的最终蓝图中，监测及监测到情况后相应采 取的行动都将是在一个连续周期内实时开展的。2003年，世界著名的剑桥能源研究所(CERA)公布的一项最新研究成果指出， 由多项新型数字化技术构成的智能油田，能够提高油气采收率2% 7%，降低举升成本 10% 25%，提高产量2% 4%。壳牌公司正在实施的“智能油田”计划，将使其产 量提高10%，采收率提高8%，操作成本降低20%，计划与决策周期时间减少75%。智能油田的发展一般可分为五个阶段，即动态监测、基本的闭环控制、单环控制与优化、多环集成与优化、多环与整个业务链的全系统控制与优化。目前国外智能油 田也发展到第三阶段，正逐步向第四、第五阶段发展。智能油田技术的发展，标志着油 气田开发将进入智能化、自动化、可视化、实时化的闭环新阶段。智能油田技术将大大 扩展石油工业的发展空间，为石油行业展示出了一个更广阔、更美好的发展前景。智能油田技术在国外油田已经逐步得到应用，并在理论研究方面取得了一定的 成果，而该技术的研究在我国尚处于初始阶段，截至目前国内还没有智能油田。为了研 究智能油田技术的适应性，尤其是研究智能油田技术对提高采收率的影响以及验证智能 油田技术相关理论和方法的可行性，迫切需要一种仿真实验系统和实验方法。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明公开一种智能油田仿真实验系统；本发明还公 开上述智能油田仿真实验系统的工作方法。本发明的智能油田仿真实验系统的技术方案如下一种智能油田仿真实验系统包括三维非均质储层模拟箱、模拟井筒、流体注入 模块、流体生产模块、数据采集模块、自动控制模块、恒温模块、饱和度探针、压力传 感器、温度传感器和计算机；所述的模拟井筒分为注入模拟井筒和生产模拟井筒；所述的模拟井筒垂直、水平或者倾斜地布置在三维非均质储层模拟箱内；所述 的流体注入模块通过管线与注入模拟井筒相连、流体生产模块通过管线与生产模拟井筒 相连；所述的三维非均质储层模拟箱设置在恒温模块的内部；所述的三维非均质储层模拟箱内布置有饱和度探针、压力传感器和温度传感 器，所述的恒温模块中也布置有温度传感器，所述的流体注入模块和流体生产模块均设 有压力传感器，以上所述的饱和度探针和传感器的信号输出端分别通过数据线与数据采 集模块相连；流体生产模块内设置的油水自动计量装置的信号输出端通过数据线与数据 采集模块相连；所述的流体注入模块内设置有恒流泵，流体生产模块内设置有流量控制器，所 述的恒流泵与流量控制器分别通过控制线与自动控制模块相连；所述的数据采集模块和自动控制模块分别与计算机相连。所述的计算机用于各 个模块之间的通讯和控制，数据采集模块将饱和度、温度和压力参数以模拟量的形式传 输给计算机，计算机内安装有“智能油田数据采集与控制系统”软件，该软件有两种自 动控制工作模式，一种是根据预先设定的生产井含水界限来自动控制井段的生产(打开 或者关闭)，另一种是实时读入外部文件流数据，根据读入指令自动控制流体生产模块和 流体注入模块的工作程序和工作参数。所述的三维非均质储层模拟箱包括箱体、箱顶盖、大活塞和箱底板，所述的箱 底板与箱体通过螺栓固定连接，箱底板与箱体之间采用大小与箱体横截面相等的矩形框 形密封垫进行密封；大活塞平行设置在三维非均质储层模拟箱内，其大小与箱体内壁所 围成的横截面相适应，大活塞的四周设有密封圈；大活塞的上方紧密设置一个大小尺寸 与箱体外壁尺寸相同的箱顶盖；大活塞的底部与箱体内填入的砂子相接触。箱顶盖与大 活塞下移，压实箱体内砂子。
所述的三维非均质储层模拟箱还包括小活塞，箱顶盖四周均布有贯通的孔眼， 孔眼大小和分布与小活塞顶部延伸出的杆体的尺寸和分布相适应；箱体顶部的本体四周 均勻布置有内置式小活塞腔，小活塞置于小活塞腔内，两者之间设置有密封圈；小活 塞腔下部通过小孔与大气连通，小活塞腔上部通过相互连通的管线与外部高压流体源连 接；小活塞顶部设置有杆体，其上加工有螺纹，通过螺帽将其与箱顶盖连接成一体。大 活塞的底部与箱体内填入的砂子相接触；外部手动加压泵经过相互连通的管线向小活塞 腔上腔室注入流体加压，小活塞下移，带动箱顶盖下移，进而带动大活塞下移，压实箱 体内砂子。所述的箱体壁上设置有管线孔和数据线路通孔，所述管线孔和数据线路通孔内 均设有密封圈。所述的管线和数据线分别穿过管线孔和数据线路通孔与模拟箱外的设备 相连。在三维非均质储层模拟箱内，箱底板和大活塞之间平行设置有隔层，隔层四周 设有密封圈。所述隔层平行设置在三维非均质储层模拟箱内部，用于分隔不同性质、不 同厚度的储层。所述的恒温模块为可移动式恒温箱，恒温箱的热源采用纳米电热管加热。三维 非均质储层模拟箱可直接推入恒温箱内，温度可实时监测和自动控制。所述的流体注入模块包括储液罐、过滤装置、恒流泵和入口阀门；管路依次连 接储液罐、过滤装置、恒流泵、入口阀门与注入模拟井筒；在入口阀门与注入模拟井筒 之间的管路上设置有压力传感器。所述的流体生产模块包括出口阀门、流量控制器、回压阀、油水自动计量装置 和集液罐；管路依次连接生产模拟井筒、出口阀门、流量控制器、回压阀、油水自动计 量装置和集液罐；在出口阀门与流量控制器之间的管路上设置有压力传感器。所述的流 体注入模块和流体生产模块之间相互配合，能够模拟实际的油气生产过程。所述的模拟井筒包括空心管、割缝和导流孔，所述的割缝沿空心管的轴向贯通 设置在空心管壁上，所述的空心管两端封闭；所述的导流孔与管路相连通；在模拟井筒 的外部环绕设置有滤砂筛网。所述的滤砂筛网能防止在实验驱替过程中储层出砂导致管 路堵塞。模拟井筒可在三维非均质储层模拟箱内设置多个，布置成不同的井型和井网， 从而模拟不同的油田情况。所述的与饱和度探针相连的数据采集模块包括切换板卡和电阻率仪，饱和度探 针的输出端与外部12块16通道切换板卡连接，切换板卡通过数据线连接到电阻率仪，电 阻率仪通过232通讯接口与计算机上的9针串口相连接。此设计的作用是通过电阻率仪 采集模型内部饱和度探针处的电阻值。所述的与温度传感器和压力传感器相连的数据采集模块为模拟量采集模块，温 度传感器和压力传感器的输出端通过数据线与模拟量采集模块相连，模拟量采集模块通 过16通道的串口通讯接口与计算机上的USB接口连接。此设计的作用是通过模拟量采 集模块分别采集温度和压力数据。所述的自动控制模块包括远端开出驱动模块和切换板卡，电磁阀通过数据线连 接到10通道切换板卡，切换板卡与远端开出驱动模块相连，远端开出驱动模块的输出端 经过485转232转换头后连接到16通道的串口通讯接口，最后与计算机上的USB接口连接。计算机将采集的电阻、压力、温度、流量数据保存，并将电阻值转换成含水饱 和度数值，其结果以云图方式显示，同时还根据流体生产模块端采集的流量数据计算出 各井段的实时含水数值；“油藏动态实时优化软件”通过接口可以实时读取上述数据；根据实时反馈指令或预定方案控制注采井生产；所述实时反馈指令或预定方案 由人工输入或通过接口从“油藏动态实时优化软件”中实时获取。上述仿真实验系统的工作方法如下1)在三维非均质储层模拟箱内填砂，填砂位置位于箱底板与大活塞之间；布置 模拟井筒、饱和度探针、压力传感器和温度传感器；盖上大活塞，连接箱顶盖，通过手 动泵向三维非均质储层模拟箱内注入流体，压实模型内砂体；2)通过模拟井筒将三维非均质储层模拟箱抽真空；3)运行计算机中安装的“智能油田数据采集与控制系统”软件，开启数据采集 模块，监测饱和水、饱和油过程中电阻值的变化情况；4)通过模拟井筒饱和水，记录饱和所用水体积；5)通过模拟井筒饱和介质油，记录饱和所用介质油体积；6)将三维非均质储层模拟箱推入恒温箱，调节恒温箱的温度至实验所需要的温 度，然后静置24 48小时；7)开启“智能油田数据采集与控制系统”软件中的自动控制模块；流体注入模 块向注入模拟井筒注入驱替流体，流体生产模块收集生产模拟井筒产出的流体；8)计算机实时监测、记录三维非均质储层模拟箱内的饱和度、压力和温度的分 布数据、各模拟井筒注入/产出口处压力和流量以及各生产井段的含水量，根据储层内 部流场分布和/或生产井段含水监测结果，或者“油藏动态实时优化软件”提供的优化 开采方案，利用计算机中的软件对各注采井段的工作参数实时、自动控制。本发明的优势在于1、本发明可模拟智能油田的生产过程，操作简单，数据采集和处理快捷方便， 大大节约了研究智能油田的成本；2、模拟智能油田生产过程中注采井的实时监测、实时数据采集、实时解释，为 实际注采的实施决策与优化提供了理论依据和参考数据；3、有助于实时控制的油藏闭环管理等特性研究，为智能油田技术提高油气采收 率研究提供了一种实验方法和研究手段；4、本发明可进行多层合采模拟、水平井分段开采模拟和多分支井开采模拟以及 注采井控制策略、生产实时优化与实时调整、驱替前沿监测、井下长时试井等方面的研允。
图1为本发明的智能油田仿真实验系统的结构示意图(该图仅给出了一注一采 垂直井三层开采模式的结构示意图，根据需要可以组合不同井型、不同层数、不同井网 的开采模式)；图1中，1、三维非均质储层模拟箱；2、3和4均为恒流泵；5、6和7 均为油水自动计量装置；8、9和10均为流量控制器；11、12和13均为生产模拟井筒；14、15和16均为注入模拟井筒；17、18和19均为回压阀；22、计算机；24、自动控制 模块；25、恒温模块；26、27均为控制线；23、28均为数据采集模块；29、储液罐； 30、收集罐；31、隔层；32、过滤装置；33、34和35均为入口阀门；36、37和38均为 出口阀门；39、传感器；40、41、42和43均为数据线；图2为本发明的三维非均质储层模拟箱的剖视图；图2中，60、螺栓；70、 小活塞；71、小活塞腔；72、73均为连接大气的小孔；74、75均为连接外部液压源的 管线；81、箱顶盖；82、箱底板；83、密封垫；84、箱体；85、砂子；86、大活塞； 87、隔层；图3为本发明的模拟井筒结构示意图；图3中，50、空心管；51、割缝；52、管道。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作详细的说明，但不仅限于此。实施例1、如图1-3所示一种智能油田仿真实验系统包括三维非均质储层模拟箱1、模拟井筒、流体注入 模块、流体生产模块、数据采集模块23、28、自动控制模块24、恒温模块25、饱和度探 针、压力传感器、温度传感器和计算机22;图1中Tc是温度传感器，So是饱和度探针， P是压力传感器。所述的模拟井筒分为注入模拟井筒14、15、16和生产模拟井筒11、 12、 13 ；所述的模拟井筒垂直地设置在三维非均质储层模拟箱内；所述的流体注入模块 通过管线与注入模拟井筒14、15、16相连、流体生产模块通过管线与生产模拟井筒11、 12、13相连；所述的三维非均质储层模拟箱1设置在恒温模块25的内部；所述的三维非均质储层模拟箱1内设置有饱和度探针、压力传感器和温度传感 器，所述的恒温模块25中也设置有温度传感器，所述的流体注入模块和流体生产模块均 设有压力传感器，以上所述的饱和度探针和传感器的信号输出端分别通过数据线与数据 采集模块23、28相连；流体生产模块内设置的油水自动计量装置5、6、7的信号输出端 通过数据线与数据采集模块23相连；所述的流体注入模块内设置有恒流泵2、3、4，流体生产模块内设置有流量控制 器8、9、10，所述的恒流泵2、3、4与流量控制器8、9、10分别通过控制线27、26与自 动控制模块24相连；所述的数据采集模块23、28和自动控制模块24分别与计算机22相连。所述的 计算机22用于各个模块之间的通讯和控制，数据采集模块23、28将饱和度、温度和压力 参数以模拟量的形式传输给计算机22，计算机22内安装有相关软件，通过人工设定，计 算机22判断出各个实时参数是否正常，当超出正常范围时，计算机22传输指令给自动控 制模块24，使其对流体生产模块和流体产生模块进行自动控制，从而实现生产安全化和 高效化。所述的三维非均质储层模拟箱1包括箱体84、箱顶盖81、大活塞86和箱底板 82，所述的箱底板82与箱体84通过螺栓60固定连接，箱底板82与箱体84之间采用大小与箱体84横截面相等的矩形框形密封垫83进行密封；大活塞86平行设置在三维非均 质储层模拟箱1内，其大小与箱体84内壁所围成的横截面相适应，大活塞86的四周设有 密封圈；大活塞86的上方紧密设置一个大小尺寸与箱体外壁尺寸相同的箱顶盖81 ；大活 塞86的底部与箱体84内填入的砂子相接触。箱顶盖81与大活塞86下移，压实箱体内 砂子85。所述的箱壁84上设置有管道孔和数据线路通孔，所述管道孔和数据线路通孔的 边缘均设有密封圈。在三维非均质储层模拟箱1内，箱底板82和大活塞86之间平行设置有隔层87， 隔层87四周设有密封圈。所述的恒温模块25为可移动式恒温箱，恒温箱的热源为纳米电热管；三维非均 质储层模拟箱可直接推入恒温箱内，温度可实时监测和自动控制。所述的流体注入模块包括储液罐29、过滤装置32、恒流泵2、3、4和入口阀门
33、34、35;管道依次连接储液罐29、过滤装置32、恒流泵2、3、4、入口阀门33、
34、35分别与注入模拟井筒14、15、16连接；在入口阀门33、34、35与模拟井筒14、 15、16之间的管道上设置有压力传感器。所述的流体生产模块包括出口阀门36、37、38，流量控制器8、9、10、回压阀 17、18、19、油水自动计量装置5、6、7和收集罐30;管道依次连接生产模拟井筒11、 12、13、出口阀门36、37、38、流量控制器8、9、10、回压阀17、18、19、油水自动计 量装置5、6、7和收集罐30;在出口阀门36、37、38与流量控制器8、9、10之间的管 道上设置有压力传感器。所述的流体注入模块和流体生产模块的相互配合工作，能够模 拟实际注采油气的过程。所述的模拟井筒包括空心管50、割缝51和导流孔，所述的割缝51沿空心管的轴 向贯通设置在空心管壁上，所述的空心管50两端封闭；所述的导流孔与管道52相连通； 在模拟井筒的外部环绕设置有滤砂筛网。所述的滤砂筛网能防止在实验驱替过程中储层 出砂导致管线堵塞。模拟井筒可在三维非均质储层模拟箱内布置成不同的井型和井网， 从而实现不同的油田情况。与饱和度探针相连的数据采集模块选用常州同惠LCR数字电桥电阻率仪采集模 型内部饱和度探针处的电阻值；饱和度探针的输出端与外部12块16通道切换板卡连接， 切换板卡通过数据线连接到电阻率仪，电阻率仪通过232通讯接口与计算机上的9针串口 相连接；与压力传感器相连的数据采集模块选用北京昆仑海岸传感技术中心的 KLM-4514模拟量采集模块采集压力数据；压力传感器通过数据线连接到KLM-4514模 拟量采集模块，然后通过16通道的串口通讯接口与计算机上的USB接口连接；与温度传感器相连的数据采集模块选用北京阿尔泰科技发展有限公司的 DAM3000模拟量采集模块采集温度数据；温度传感器通过数据线连接到DAM3000模拟 量采集模块，然后通过16通道的串口通讯接口与计算机上的USB接口连接；自动控制模块采用北京中泰研创科技有限公司的RM441远端开出驱动模块控制 流体生产控制模块中的电磁阀开启；电磁阀通过数据线连接到10通道切换板卡，切换板 卡与RM441模块相连，RM441模块的输出端经过485转232转换头后连接到16通道的串口通讯接口，最后与计算机上的USB接口连接；计算机将采集的电阻、压力、温度、流量数据保存，并将电阻值转换成含水饱 和度数值，其结果以云图方式显示，同时还根据流体生产模块端采集的流量数据计算出 各井段的实时含水数值；根据实时反馈指令或预定方案控制注采井生产；所述实时反馈指令或预定方案 由人工输入或通过接口从“油藏动态实时优化软件”中获取。实施例2、如实施例1所述的实验系统的工作方法1)在三维非均质储层模拟箱1内填砂85，填砂位置位于箱底板82与大活塞86 之间；布置模拟井筒、饱和度探针、压力传感器和温度传感器；盖上大活塞86，连接箱 顶盖81，通过手动泵向三维非均质储层模拟箱1注入流体，压实模型内砂体；2)通过模拟井筒将三维非均质储层模拟箱1抽真空；3)运行计算机22中安装的“智能油田数据采集与控制系统”软件，开启数据采 集模块，监测饱和水、饱和油过程中电阻值的变化情况；4)通过模拟井筒饱和水，记录饱和所用水体积；5)通过模拟井筒饱和介质油，记录饱和所用介质油体积；6)将三维非均质储层模拟箱1推入恒温箱，调节恒温箱的温度至实验所需要的 温度，然后静置24 48小时；7)开启“智能油田数据采集与控制系统”软件中的自动控制模块；流体注入模 块向注入模拟井筒14、15、16注入驱替流体，流体生产模块收集生产模拟井筒11、12、 13产出的流体；8)计算机22实时监测、记录三维非均质储层模拟箱1内的饱和度、压力和温度 的分布数据、各模拟井筒注入/产出口处压力和流量以及各生产井段的含水量，根据储 层内部流场分布和/或生产井段含水监测结果，或者“油藏动态实时优化软件”提供的 优化开采方案，利用计算机中的软件对各注采井段的工作参数实时、自动控制。步骤7)中所述的驱替流体是水，采出流体是油、水混合物；实施例3如实施例2所述的工作方法，区别在于步骤7)中所述的驱替流体是气，采出流体是油、气、水混合物。实施例4如实施例2所述的工作方法，区别在于步骤7)中所述的驱替流体是聚合物，采出流体是聚合物、油、水混合物。所述的驱替流体究竟采用哪种要根据实验目的来确定。实施例3如实施例1所述的一种智能油田仿真实验系统，区别在于，所述的三维非均质 储层模拟箱1还包括小活塞70，箱顶盖81四周均布有贯通的孔眼，孔眼大小和分布与小 活塞70顶部延伸出的杆体的尺寸和分布相适应；箱体84顶部的本体四周均勻布置有内置 式小活塞腔71，小活塞70置于小活塞腔71内，两者之间设置有密封圈；小活塞腔71下 部通过小孔72、73与大气连通，小活塞腔71上部通过相互连通的管线74、75与外部高 压流体源连接；小活塞70顶部设置有杆体，其上加工有螺纹，通过螺帽将其与箱顶盖81 连接成一体。大活塞86的底部与箱体内填入的砂子85相接触；外部手动加压泵经过相 互连通的管线74、75向小活塞腔71上腔室注入流体加压，小活塞70下移，带动箱顶盖81下移，进而带动大活塞86下移，压实箱体内砂子85。 本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的 结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种智能油田仿真实验系统包括三维非均质储层模拟箱、模拟井筒、流体注入模 块、流体生产模块、数据采集模块、自动控制模块、恒温模块、饱和度探针、压力传感 器、温度传感器和计算机；所述的模拟井筒分为注入模拟井筒和生产模拟井筒；所述的模拟井筒垂直、水平或者倾斜地布置在三维非均质储层模拟箱内；所述的 流体注入模块通过管线与注入模拟井筒相连、流体生产模块通过管线与生产模拟井筒相 连；所述的三维非均质储层模拟箱设置在恒温模块的内部；所述的三维非均质储层模拟箱内布置有饱和度探针、压力传感器和温度传感器，所 述的恒温模块中也布置有温度传感器，所述的流体注入模块和流体生产模块均设有压力 传感器，以上所述的饱和度探针和传感器的信号输出端分别通过数据线与数据采集模块 相连；流体生产模块内设置的油水自动计量装置的信号输出端通过数据线与数据采集模 块相连；所述的流体注入模块内设置有恒流泵，流体生产模块内设置有流量控制器，所述的 恒流泵与流量控制器分别通过控制线与自动控制模块相连；所述的数据采集模块和自动控制模块分别与计算机相连。
2.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述的三维非均质储层模拟箱包括 箱体、箱顶盖、大活塞和箱底板，所述的箱底板与箱体通过螺栓固定连接，箱底板与箱 体之间采用大小与箱体横截面相等的矩形框形密封垫进行密封；大活塞平行设置在三维 非均质储层模拟箱内，其大小与箱体内壁所围成的横截面相适应，大活塞的四周设有密 封圈；大活塞的上方紧密设置一个大小尺寸与箱体外壁尺寸相同的箱顶盖；大活塞的底 部与箱体内填入的砂子相接触。箱顶盖与大活塞下移，压实箱体内砂子。
3.根据权利要求2所述的实验系统，其特征在于，所述的三维非均质储层模拟箱还 包括小活塞，箱顶盖四周均布有贯通的孔眼，孔眼大小和分布与小活塞顶部延伸出的杆 体的尺寸和分布相适应；箱体顶部的本体四周均勻布置有内置式小活塞腔，小活塞置于 小活塞腔内，两者之间设置有密封圈；小活塞腔下部通过小孔与大气连通，小活塞腔上 部通过相互连通的管线与外部高压流体源连接；小活塞顶部设置有杆体，其上加工有螺 纹，通过螺帽将其与箱顶盖连接成一体。大活塞的底部与箱体内填入的砂子相接触；外 部手动加压泵经过相互连通的管线向小活塞腔上腔室注入流体加压，小活塞下移，带动 箱顶盖下移，进而带动大活塞下移，压实箱体内砂子。
4.根据权利要求2所述的实验系统，其特征在于，所述的箱体壁上设置有管线孔和数 据线路通孔，所述管线孔和数据线路通孔内均设有密封圈。
5.根据权利要求2所述的实验系统，其特征在于，在三维非均质储层模拟箱内，箱底 板和大活塞之间平行设置有隔层，隔层四周设有密封圈。
6.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述的恒温模块为可移动式恒温 箱，恒温箱的热源采用纳米电热管加热。
7.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述的流体注入模块包括储液罐、 过滤装置、恒流泵和入口阀门；管路依次连接储液罐、过滤装置、恒流泵、入口阀门与 注入模拟井筒；在入口阀门与注入模拟井筒之间的管路上设置有压力传感器。
8.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述的流体生产模块包括出口阀门、流量控制器、回压阀、油水自动计量装置和集液罐；管路依次连接生产模拟井筒、 出口阀门、流量控制器、回压阀、油水自动计量装置和集液罐；在出口阀门与流量控制 器之间的管路上设置有压力传感器。
9.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述的模拟井筒包括空心管、割 缝和导流孔，所述的割缝沿空心管的轴向贯通设置在空心管壁上，所述的空心管两端封 闭；所述的导流孔与管路相连通；在模拟井筒的外部环绕设置有滤砂筛网。
10.权利要求1所述的实验系统的工作方法如下1)在三维非均质储层模拟箱内填砂，填砂位置位于箱底板与大活塞之间；布置模拟 井筒、饱和度探针、压力传感器和温度传感器；盖上大活塞，连接箱顶盖，通过手动泵 向三维非均质储层模拟箱内注入流体，压实模型内砂体；2)通过模拟井筒将三维非均质储层模拟箱抽真空；3)运行计算机中安装的“智能油田数据采集与控制系统”软件，开启数据采集模 块，监测饱和水、饱和油过程中电阻值的变化情况；4)通过模拟井筒饱和水，记录饱和所用水体积；5)通过模拟井筒饱和介质油，记录饱和所用介质油体积；6)将三维非均质储层模拟箱推入恒温箱，调节恒温箱的温度至实验所需要的温度， 然后静置24 48小时；7)开启“智能油田数据采集与控制系统”软件中的自动控制模块；流体注入模块向 注入模拟井筒注入驱替流体，流体生产模块收集生产模拟井筒产出的流体；8)计算机实时监测、记录三维非均质储层模拟箱内的饱和度、压力和温度的分布数 据、各模拟井筒注入/产出口处压力和流量以及各生产井段的含水量，根据储层内部流 场分布和/或生产井段含水监测结果，或者“油藏动态实时优化软件”提供的优化开采 方案，利用计算机中的软件对各注采井段的工作参数实时、自动控制。
全文摘要
本发明公开了一种智能油田仿真实验系统及实验方法，包括三维非均质储层模拟箱、模拟井筒、流体注入模块、流体生产模块、数据采集模块、自动控制模块、恒温模块、饱和度探针、压力传感器和温度传感器。在三维非均质储层模拟箱内部设置有模拟井筒，自动控制模块通过控制流体注入模块和流体生产模块实现对模拟井筒的实时采注；同时数据采集模块对注入和采出的流体进行监测，同时对模拟箱内的饱和度、温度和压力进行实时监测，计算机对监测数据进行优化分析，实时通过自动控制模块控制注入和采出流量，模拟实现多层合采、水平井分段开采和多分支井开采以及注采井控制策略，完善生产实时优化与实时调整等方面的研究。
文档编号E21B49/00GK102022112SQ20101053122
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月4日 优先权日2010年11月4日
发明者刘均荣, 姚军, 张凯, 李爱芬, 杨永飞, 王建忠 申请人:中国石油大学(华东)