专利名称：模拟稠油蒸汽吞吐采油的实验装置及其模型系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模拟稠油蒸汽吞吐采油的实验装置及其模型系统，属于油气藏开发过程中的实验模拟装置。
背景技术：
稠油粘度高、密度大、流动性差，由于稠油粘度对温度特别敏感，温度每升高10度，稠油粘度最高可降低50%，因此将蒸汽注入到油藏加热原油成为稠油开发的主要方法，即蒸汽吞吐作业。蒸汽吞吐是稠油热采开发方式中的一种，通过将一定量的高温高压蒸汽注入油层后关井几天(焖井)，再开井生产的采油方法。蒸汽作为热量携带者，加热油井周围被蒸汽波及的区域，并在油层中发生包括物理和化学的综合作用，降低原油粘度，提高油井的产量。蒸汽吞吐采油中注汽温度、注汽速度、注汽量和蒸汽干度等参数影响油田的开发效果，但上述参数具有较大的变化范围，如何具体确定合理的注汽参数，需要进行科学的论证，目前在该方面的研究主要集中在理论计算和数值方法模拟，物理模拟实验研究主要针对热采对储层物性、岩石组成的影响研究，因此为准确掌握注汽参数与采油量之间的关系，需加强这方面的物理模拟研究，为蒸汽吞吐采油提供科学的依据。
发明内容
本发明的目的是提供一种模拟稠油蒸汽吞吐采油的实验装置及其模型系统，用于研究注汽温度、注汽速度、注汽量、蒸汽干度和焖井时间等参数对油井产油量、产液量、采收率和油汽比等开发指标的影响规律。本发明所提供的一种模拟稠油蒸汽吞吐采油的模型系统，包括一圆柱筒体和与所述圆柱筒体的两端密封配合的上盖和下盖；由内至外，所述圆柱筒体依次由保温层、橡胶层和金属层围成，且所述保温层与所述橡胶层为密封连接，所述橡胶层与所述金属层之间形成环腔；所述上盖上设有至少I个流体进出口，所述流体进出口延伸至所述圆柱筒体的腔体且与一井模型连接口相连接，所述井模型连接口用于连接井模型；所述圆柱筒体上设有至少一个数据采集接口，所述数据采集接口延伸至所述圆柱筒体的腔体；所述下盖上设有注围压液体入口，所述注围压液体入口延伸至所述环腔。上述的模型系统，所述上盖与所述下盖均通过密封圈与所述圆柱筒体密封配合，防止流体或气体溢出至所述圆柱筒体外。上述的模型系统，所述上盖与所述下盖与所述圆柱筒体通过螺母相连接，拆卸方便。本发明还进一步提供了一种模拟稠油蒸汽吞吐采油的实验装置，包括水容器、蒸汽发生器、权利要求1-3中任一项所述的模型系统、流量计、中间容器和液体容器；
所述水容器的出口通过泵与所述蒸汽发生器的入口相连通；所述蒸汽发生器的出口与所述模型系统的流体进出口相连通，且所述模型系统为水平放置，所述蒸汽发生器与所述模型系统之间设有压力表I;所述模型系统的流体进出口还依次与压力表ΠΙ、所述流量计和收集器皿相连通；所述注围压液体入口依次与压力表I1、所述中间容器、增压泵和所述液体容器相连通；所述数据采集接口与数据采集器相连接，所述数据采集器包括温度传感器、压力传感器和数据采集装置。上述的实验装置，所述泵具体可为驱替泵。上述的实验装置，所述驱替泵与所述蒸汽发生器之间可设有截止阀，以调节流体的流速；所述蒸汽发生器与所述压力表I之间可设有截止阀，以调节流体的流速；所述模型系统与所述压力表I和所述流量计之间均可设有截止阀，以调节流体的流速；所述压力表II与所述模型系统之间可设有截止阀，以调节流体的流速；所述中间容器与所述增压泵之间可设有截止阀，以调节流体的流速。上述的实验装置，所述中间容器可为圆柱形，所述中间容器的作用是提供稳定的一定流体，使得测试过程中保证稳定的流体进入所述模型系统，为模型系统提供稳定的围压。本发明提供的稠油油藏蒸汽吞吐实验装置的模型系统的圆柱筒体可以充满模拟储层砂；模拟井通过井模型连接口放置在圆柱筒体中；驱替泵将水容器内的水注入蒸汽发生器，将蒸汽发生器产生一定量的水蒸气注入到模型系统中；关闭模型系统的入口并焖井一段时间后，再打开模型系统的出口 ；实验装置测试模型系统内不同位置的压力和温度、并计量流出油井的流体流量，通过计算得到注汽温度、注汽速度、注汽量和焖井时间与流体流量的关系曲线；本发明的装置能准确地对蒸汽注入参数对油井生产指标的影响、热采水平井水平段布井位置优化以及蒸汽在储层中的超覆作用进行更加精确的实验研究，实验结果更真实可信，对稠油油藏进行蒸汽吞吐热采开发具有重要指导意义。
图1为本发明的稠油油藏蒸汽吞吐模拟实验装置的模型系统的结构示意图。图2为本发明稠油油藏蒸汽吞吐模拟实验装置的结构示意图。图中各标记如下:1水容器、2驱替泵、3截止阀、4蒸汽发生器、5压力表1、6模型系统、7压力表I1、8中间容器、9增压泵、10液体容器、11数据采集器、12压力表ΠΙ、13流量计、14收集器皿、15上盖、16下盖、17密封圈、18连接螺母、19注围压液体入口、20金属层、21数据采集接口、22橡胶层、23保温层、24流体进出口、25井模型连接口、26井模型。
具体实施例方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
如图1所示，本发明的模拟稠油蒸汽吞吐采油的实验装置的模型系统包括一个圆柱筒体和与该圆柱筒体的两端密封配合的上盖15和下盖16，且上盖15和下盖16均通过连接螺母18与圆柱筒体相连接，上盖15和下盖16均还通过密封圈17与圆柱筒体进行密封配合；由内至外，该圆柱筒体依次由保温层23、橡胶层22和金属层20围成，且保温层23与橡胶层22为密封连接，橡胶层22与金属层20之间形成一个环腔，用于向圆柱筒体施加围压；上盖15上设有3个流体进出口 24，该流体进出口 24延伸至圆柱筒体的腔体且与一井模型连接口 25相连接，该井模型连接口 25用于连接井模型26 ;在圆柱筒体上设有多个数据采集接口 21，该数据采集接口 21延伸至圆柱筒体的腔体内，用于检测其内的温度和压力；在下盖16上设有注围压液体入口 19，该注围压液体入口 19延伸至橡胶层22与金属层20之间形成的环腔，用于填砂模型施加围压时注入液体。如图2所示，本发明提供的模拟稠油蒸汽吞吐采油的实验装置包括水容器1、蒸汽发生器4、上述的模型系统6、流量计13、中间容器8和液体容器10 ;水容器I的出口通过驱替泵2与蒸汽发生器4的入口相连通，且在驱替泵2与蒸汽发生器4之间设有截止阀3 ;该蒸汽发生器4的出口与模型系统6的流体进出口 24相连通，且该模型系统为水平放置，蒸汽发生器4与模型系统6之间设有压力表I，且在压力表I与蒸汽发生器4之间设有截止阀3 ;该模型系统的流体进出口 24还依次与截止阀3、压力表ΠΙ12、流量计13和收集器皿14相连通；注围压液体入口 19依次与截止阀3、压力表II 7、圆柱形的中间容器8、截止阀
3、增压泵9和液体容器10相连通；其中数据采集接口 21与数据采集器11相连接，该数据采集器11包括温度传感器、压力传感器和数据采集装置，用于监测模型系统内的温度和压力。上述的模型系统中，所设置的数据采集接口的个数可根据实际需要进行调控。实验进行时，将驱替泵2设定为一恒定的驱替流速，将水容器I中的水注进蒸汽发生器，通过蒸汽发生器4将产生的水蒸汽注入模型系统6的圆柱筒体中，关闭模型入口，焖井一定时间，待压力平衡后再开井生产，液体从圆柱筒体的流体进出口 24端流出，并通过流量计13对流出物质进行计量。实验过程中，在圆柱筒体中填完储层砂以后，通过增压泵9将液体容器10中的液体注入模型系统的环腔来对填砂模型施加围压。实验过程中，压力表I 5测试注入端压力，压力表II 7测试圆柱筒体的围压，压力表ΠΙ12测试出口端的压力，数据采集器11记录圆柱筒体中不同位置的压力和温度。通过控制注入端压力、蒸汽注入量、注入温度、焖井时间，测量水平井端部压力和流量，就可模拟出不同注入参数下的油井产量变化规律，并计算出温度、压力在圆柱筒体中的分布规律。利用本发明的实验装置进行的实验，可以模拟不同注入参数、不同水平段位置、不同储层物性下油井的流入动态规律，为稠油油藏蒸汽吞吐热采开发方案的制定提供理论基础。
权利要求
1.一种模拟稠油蒸汽吞吐采油的模型系统，其特征在于:所述模型系统包括一圆柱筒体和与所述圆柱筒体的两端密封配合的上盖和下盖； 由内至外，所述圆柱筒体依次由保温层、橡胶层和金属层围成，且所述保温层与所述橡胶层为密封连接，所述橡胶层与所述金属层之间形成环腔； 所述上盖上设有至少I个流体进出口，所述流体进出口延伸至所述圆柱筒体的腔体且与一井模型连接口相连接，所述井模型连接口用于连接井模型； 所述圆柱筒体上设有至少一个数据采集接口，所述数据采集接口延伸至所述圆柱筒体的腔体； 所述下盖上设有注围压液体入口，所述注围压液体入口延伸至所述环腔。
2.根据权利要求1所述的模型系统，其特征在于:所述上盖与所述下盖均通过密封圈与所述圆柱筒体密封配合。
3.根据权利要求1或2所述的模型系统，其特征在于:所述上盖与所述下盖与所述圆柱筒体通过螺母相连接。
4.一种模拟稠油蒸汽吞吐采油的实验装置，其特征在于:所述实验装置包括水容器、蒸汽发生器、权利要求1-3中任一项所述的模型系统、流量计、中间容器和液体容器； 所述水容器的出口通过泵与所述蒸汽发生器的入口相连通；所述蒸汽发生器的出口与所述模型系统的流体进出口相连通，且所述模型系统为水平放置，所述蒸汽发生器与所述模型系统之间设有压力表I; 所述模型系统的流体进出口还依次与压力表II1、所述流量计和收集器皿相连通； 所述注围压液体入口依次与压力表I1、所述中间容器、增压泵和所述液体容器相连通； 所述数据采集接口与数据采集器相连接，所述数据采集器包括温度传感器、压力传感器和数据采集装置。
5.根据权利要求4所述的实验装置，其特征在于:所述泵为驱替泵。
6.根据权利要求5所述的实验装置，其特征在于:所述驱替泵与所述蒸汽发生器之间设有截止阀； 所述蒸汽发生器与所述压力表I之间设有截止阀； 所述模型系统与所述压力表I和所述流量计之间均设有截止阀； 所述压力表II与所述模型系统之间设有截止阀； 所述中间容器与所述增压泵之间设有截止阀。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的实验装置，其特征在于:所述中间容器为圆柱形。
全文摘要
本发明公开了一种模拟稠油蒸汽吞吐采油的实验装置及其模型系统。该模型系统包括一圆柱筒体和与圆柱筒体的两端密封配合的上盖和下盖；由内至外，圆柱筒体依次由保温层、橡胶层和金属层围成，且保温层与所述橡胶层为密封连接，橡胶层与金属层之间形成环腔；上盖上设有至少1个流体进出口，流体进出口延伸至圆柱筒体的腔体且与一井模型连接口相连接，井模型连接口用于连接井模型；圆柱筒体上设有至少一个数据采集接口，数据采集接口延伸至所述圆柱筒体的腔体；下盖上设有注围压液体入口，注围压液体入口延伸至所述环腔。本发明能准确地对蒸汽注入参数对油井生产指标的影响、热采水平井水平段布井位置优化以及蒸汽在储层中的超覆作用进行更加精确的实验研究，实验结果更真实可信，对稠油油藏进行蒸汽吞吐热采开发具有重要指导意义。
文档编号E21B49/00GK103114842SQ201310046830
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者梁丹, 冯国智, 曾祥林, 房茂军, 蒋珊珊, 杨俊茹 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油研究总院