裂缝性油藏可视化水驱油物理模型和物理模拟实验装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种裂缝性油藏可视化水驱油物理模型和物理模拟实验装置，所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模型包括基体(10)，基体(10)的表面设有三个级别的裂缝，三个级别的裂缝分别为大级别裂缝(11)、中级别裂缝(12)和小级别裂缝(13)。该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型和物理模拟实验装置可用于复杂裂缝性油藏的可视化水驱油物理模拟实验，研究裂缝系统中油水运动方式和不同阶段采收率和含水率，研究复杂裂缝性油藏中的复杂结构井汇流干扰及水淹规律，为复杂裂缝性油藏注水开发提供理论依据和技术支持。
【专利说明】裂缝性油藏可视化水驱油物理模型和物理模拟实验装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及采油工程领域，具体的是一种裂缝性油藏可视化水驱油物理模型，还是一种裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置。
【背景技术】
[0002]裂缝性油藏已成为我国重要的油藏类型，储量和产量都占有一定的比重。裂缝性油藏因其复杂的结构而比非裂缝油藏的开发更为复杂，该类油藏具有较强的非均质性和复杂的油水关系。为了改善开发效果，有必要对裂缝性油藏的开发进行深入的研究，优化方案，以提高产量。
[0003]裂缝对油田开发既有不利的一面，又有有利的一面。有利的方面表现在它能增加油层的出油能力和吸水能力；不利的方面表现在裂缝提供高渗透通道，从而严重降低注入水的波及系数，另外，有些隔层裂缝发育成为敏感性隔层，而敏感性隔层进水导致旁路水窜，造成注水浪费等。如果对裂缝的认识不足，布井方式与裂缝分布不匹配，还可能引起暴性水淹，这是裂缝性油藏开采过程中已经有的教训。所以，研究裂缝性储层的渗流规律，有助于认识裂缝在开发中的作用，并正确利用之，以提高裂缝性油气藏的开发效果和经济效益。因此，为了高效开发此类油田，在认真加强油藏地质研究的基础上，必须针对裂缝发育的特点，深入研究这类油藏的渗流特征。
[0004]《特种油气藏》2011年第3期，第109页至111页介绍了一种《裂缝性油藏大尺度可视化水驱油物理模拟实验装置》，该模拟实验装置设计制作了裂缝不充填和充填形式的2组大尺度可视化模型。该模型使用天然岩心板块人工压出裂缝网络，利用2块有机玻璃板密封形成二维裂缝网络物理模型。在模型上部设计注采井排，模拟采油井和注水井。在模型底部设计注水井排模拟底水；充填裂缝大尺度可视化模型使用有机玻璃板酸蚀形成裂缝，并在其内部用石英砂充填，模拟油藏裂缝网络存在不同充填的情况。
[0005]由于该模型使用天然岩心板块人工压出裂缝网络，利用2块有机玻璃板密封形成二维裂缝网络物理模型，所以该装置具有以下缺点:
[0006]1、裂缝的形态和尺寸都不可控；
[0007]2、天然岩心板块与有机玻璃板之间可能因密封问题形成水窜。
[0008]裂缝性油气藏:油气在裂缝性圈闭中聚集而形成的油气藏，称为裂缝性油气藏。
[0009]水驱油:通过注水井按计划向油藏注入水，使油藏中的原油获得足够能量由生产井米出。
[0010]物理模拟:通过实验室物理实验模拟真实物理过程的方法。
[0011]水窜:油藏内的孔隙、裂缝之间，水较油易流动时，水形成优势通道，而油不流动或很难流动。
【发明内容】
[0012]为了解决现有物理模型的裂缝与实际裂缝性油藏的裂缝相差较大的问题。本发明提供了一种裂缝性油藏可视化水驱油物理模型和物理模拟实验装置，本发明根据实际天然裂缝性油藏归纳总结了不同类型的天然裂缝，确定了主导裂缝和其余裂缝的关系，自主设计天然裂缝网络，该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型的裂缝更接近实际油藏裂缝，模拟效果更加接近真实裂缝性油气藏。
[0013]本发明为解决其技术问题采用的技术方案是:一种裂缝性油藏可视化水驱油物理模型，包括基体，基体的表面设有三个级别的裂缝，三个级别的裂缝分别为大级别裂缝、中级别裂缝和小级别裂缝，大级别裂缝的宽度大于等于Imm且小于等于5mm ;中级别裂缝的宽度大于等于0.3mm且小于Imm ;小级别裂缝的宽度大于等于0.0lmm且小于0.3mm，大级别裂缝的数量和中级别裂缝的数量的比为1:1.3?4，中级别裂缝的数量和小级别裂缝的数量的比为1.3?4:12.6?19，小级别裂缝与大级别裂缝和/或中级别裂缝连通，基体的该表面内还设有模拟水平井和注水通道。
[0014]大级别裂缝贯穿基体的整个表面。
[0015]中级别裂缝贯穿基体的整个表面。
[0016]基体的表面设有至少2条大级别裂缝，大级别裂缝呈直线，每2条大级别裂缝相交。
[0017]基体的表面设有至少3条中级别裂缝，中级别裂缝呈直线，中级别裂缝两两相交。
[0018]每一条大级别裂缝至少与两条中级别裂缝相交，每一条大级别裂缝至少与另外两条中级别裂缝平行。
[0019]基体为矩形透明有机玻璃板，该三个级别的裂缝和模拟水平井设置在基体的上表面，注水通道设在基体的上表面的边缘，注水通道的两端均设有注液导管接口，模拟水平井的端部设有出液导管接口。
[0020]一种裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置，含有上述的裂缝性油藏可视化水驱油物理模型，该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型的该表面上覆盖有透明板，基体和该透明板的边缘通过金属框密封连接，所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置还含有恒流泵、真空泵、水桶、油水分离计量装置和模拟油容器；恒流泵通过管线与该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型的注水通道连通，水桶和真空泵通过管线与该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型的注水通道连通，油水分离计量装置和模拟油容器通过管线与该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型的模拟水平井连通。
[0021]油水分离计量装置和模拟油容器并联设置，所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置还含有用于记录实验过程的摄像装置。
[0022]本发明的有益效果是:该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型的裂缝更接近实际油藏裂缝，模拟效果更加接近真实裂缝性油气藏，尤其适合模拟复杂裂缝性油藏。本发明可用于复杂裂缝性油藏的可视化水驱油物理模拟实验，研究裂缝系统中油水运动方式和不同阶段采收率和含水率，研究复杂裂缝性油藏中的复杂结构井汇流干扰及水淹规律，为复杂裂缝性油藏注水开发提供理论依据和技术支持。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]下面结合附图对本发明所述的裂缝性油藏可视化水驱油物理模型和物理模拟实验装置作进一步详细的描述。
[0024]图1是裂缝性油藏可视化水驱油物理模型模拟同侧二分支井的示意图。
[0025]图2是裂缝性油藏可视化水驱油物理模型模拟异侧二分支井的示意图。
[0026]图3是裂缝性油藏可视化水驱油物理模型模拟水平井的示意图。
[0027]图4是裂缝性油藏可视化水驱油物理模型模拟压裂水平井的示意图。
[0028]图5是裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置的示意图。
[0029]其中10.基体，11.大级别裂缝，12.中级别裂缝，13.小级别裂缝，14.模拟水平井，15.注水通道，16.注液导管接口，17.出液导管接口，18.人工压裂裂缝；
[0030]21.恒流泵，22.真空泵，23.阀门，24.压力表，25.阀门，26.裂缝性油藏可视化水驱油物理模型，27.摄像装置，28.阀门，29.阀门，30.油水分离计量装置，31.模拟油容器，32.阀门，33.压力表，34.水桶，35.阀门。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发明所述的裂缝性油藏可视化水驱油物理模型作进一步详细的说明。
[0032]实际复杂裂缝性油藏具有复杂性，天然裂缝网络设计需要通过观察油田复杂裂缝性碳酸盐岩露头区裂缝形态及分布，对露头区进行观察与描述，以此为基础建立裂缝网络模型。其中包括裂缝的走向，裂缝的密度和宽度，裂缝的充填与否，还有裂缝的倾角等等。在制定裂缝网络设计的时候裂缝级别是最重要的考虑因素，共分三个裂缝级别:大、中、小。
[0033]具体的，所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模型包括基体10，基体10的表面设有三个级别的裂缝，三个级别的裂缝分别为大级别裂缝11、中级别裂缝12和小级别裂缝13，大级别裂缝11的宽度大于等于Imm且小于等于5mm ;中级别裂缝12的宽度大于等于0.3mm且小于Imm ;小级别裂缝13的宽度大于等于0.0lmm且小于0.3mm,大级别裂缝11的数量、中级别裂缝12的数量和小级别裂缝13的数量的比为1:1.3?4:12.6?19，小级别裂缝13与大级别裂缝11和/或中级别裂缝12连通(即小级别裂缝13与大级别裂缝11连通，或小级别裂缝13与中级别裂缝12连通，或小级别裂缝13与大级别裂缝11和中级别裂缝12连通)，基体10的该表面内还设有模拟水平井14和注水通道15，如图1至图4所示。注水通道15设置在模拟水平井14的一端，模拟水平井14与大级别裂缝11、中级别裂缝12和小级别裂缝13中的一种、或二种、或三种连通。
[0034]三个级别的裂缝、模拟水平井14和注水通道15均是设置在基体10的表面凹槽。大级别裂缝11贯穿基体10的整个表面。中级别裂缝12贯穿基体10的整个表面。小级别裂缝13的位置随即均匀分布。
[0035]基体10的表面设有至少2条大级别裂缝11，大级别裂缝11呈直线，每2条大级别裂缝11相交。基体10的表面设有至少3条中级别裂缝12，中级别裂缝12呈直线，中级别裂缝12两两相交。
[0036]每一条大级别裂缝11至少与两条中级别裂缝12相交，每一条大级别裂缝11至少与另外两条中级别裂缝12平行。
[0037]在图1和图2中，所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模型的参数见表I。
[0038]表I
[0039]
基体长(mm)宽(mm)高(mm)
600400ΤΓδ
裂缝级别~注水通道(mn)模拟水平井(mn) 小裂缝(mn)
4Tl0Γ2
[0040]在图3和图4中，所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模型的参数见表2。
[0041]表2
[0042]
基体长(mm)宽(mm)高(mm)
600400ΤΓδ
裂缝级别~注水通道(mn)模拟水平井(mn)小裂缝(mn)
42072
[0043]图4中，黑色点划线线为人工压裂裂缝18，缝宽1.5mm。
[0044]在图1至图4中，大级别裂缝11的缝宽为Imm ;中级别裂缝12的缝宽为0.5mm ;小级别裂缝13的缝宽为0.2mm。裂缝密度:异侧二分支井、水平井和压裂水平井模型中，大、中、小裂缝条数的比例是1:3:19(即图2至图4所示)；同侧二分支井模型中，大、中、小裂缝条数的比例是3:4:38(即图1所示)。
[0045]本发明则利用激光刻缝技术，在亚克力玻璃板上根据设计方案精确刻缝，裂缝尺寸最小可达0.1mm，能更精确模拟各级别裂缝。大级别裂缝11、中级别裂缝12、小级别裂缝13的位置、模拟水平井14和注水通道15均是先在电脑在电脑上根据上述标准人工绘制平面二维图形，再将如图1至图4所示的人工绘制的图片(如JPG格式的)输入激光雕刻机，由激光雕刻机雕刻出所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模型。
[0046]基体10为矩形透明有机玻璃板，该三个级别的裂缝和模拟水平井14设置在基体10的上表面，注水通道15设在基体10的上表面的边缘，注水通道15的两端均设有注液导管接口 16，模拟水平井14的端部设有出液导管接口 17。注液导管接口 16和出液导管接口17可以为穿过基体10的通孔。
[0047]一种裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置，含有上述的裂缝性油藏可视化水驱油物理模型26，该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型26的该表面上覆盖有透明板，基体10和该透明板的边缘通过金属框和密封件密封连接，所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置还含有恒流泵21、真空泵22、水桶34、油水分离计量装置30和模拟油容器31 ;恒流泵21通过管线与该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型26的注水通道15连通，水桶34和真空泵22通过管线与该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型26的注水通道15连通，油水分离计量装置30和模拟油容器31通过管线与该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型26的模拟水平井14连通，如图5所示。
[0048]具体的，恒流泵21通过管线与该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型26的注水通道15 —端的注液导管接口 16连通，水桶34和真空泵22通过管线与该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型26的注水通道15另一端的注液导管接口 16连通，油水分离计量装置30和模拟油容器31通过管线与该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型26的模拟水平井14的出液导管接口 17连通。油水分离计量装置30和模拟油容器31并联设置，所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置还含有用于记录实验过程的摄像装置27。
[0049]该裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置的使用方法如下:
[0050]步骤1.利用摄像装置7拍照，记录裂缝性油藏物理模拟模型26初始状态。
[0051]步骤2.实验开始前，用平流泵11将水注入裂缝性油藏可视化水驱油物理模型26的裂缝空间，准确计量总注入水量和采出水量，当裂缝性油藏可视化水驱油物理模型26中的孔隙完全被水充满后，二者之差为储烃孔隙体积。
[0052]步骤3.利用真空泵22对裂缝性油藏可视化水驱油物理模型26进行抽真空。抽真空时，先关闭阀门28、阀门29和阀门32，打开阀门23和阀门25，然后打开真空泵22抽真空，当压力表24显示压力为-0.1MPa时，关闭真空泵22、阀门23和阀门25。
[0053]步骤4.抽完真空后，将阀门29关闭，打开阀门28，利用抽真空获得的负压饱和模拟油，这个过程比较缓慢。记录模拟油粘度。饱和完毕后关闭阀门28。
[0054]步骤5.利用摄像装置27将饱和模拟油之后的裂缝性油藏可视化水驱油物理模型26拍照记录。
[0055]步骤6.打开阀门29、32、35，利用恒流泵21以某一恒定流速或者某一恒定压力注入纯净水，粘度为ImPa.S，水染成红色便于观察。
[0056]步骤7.利用摄像装置27对驱替过程进行全程录像和截图，在此过程中每隔10分钟用量筒记录产出液的体积与油水比，当油水比超过98%时，关闭恒流泵21并结束实验。
[0057]步骤8.分析实验所得图像和数据，计算对应含水率和采出程度，得出结论。
[0058]步骤9.重复实验步骤2至8。
[0059]本申请所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模型测量得到的物理参数(如含水率)与真实岩石相比，其测量结果较为接近，说明本申请所述该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型的裂缝更接近实际油藏裂缝，能够很好的模拟真实裂缝性油气藏。
[0060]以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
【权利要求】
1.一种裂缝性油藏可视化水驱油物理模型，其特征在于，所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模型包括基体(10)，基体(10)的表面设有三个级别的裂缝，三个级别的裂缝分别为大级别裂缝(11)、中级别裂缝(12)和小级别裂缝(13)，大级别裂缝(11)的宽度大于等于Imm且小于等于5mm;中级别裂缝(12)的宽度大于等于0.3mm且小于Imm;小级别裂缝(13)的宽度大于等于0.0lmm且小于0.3mm，大级别裂缝(11)的数量和中级别裂缝(12)的数量的比为1:1.3?4，中级别裂缝(12)的数量和小级别裂缝(13)的数量的比为1.3?4:12.6?19，小级别裂缝(13)与大级别裂缝(11)和/或中级别裂缝(12)连通，基体(10)的该表面内还设有模拟水平井(14)和注水通道(15)。
2.根据权利要求1所述的裂缝性油藏可视化水驱油物理模型，其特征在于:大级别裂缝(11)贯穿基体(10)的整个表面。
3.根据权利要求1所述的裂缝性油藏可视化水驱油物理模型，其特征在于:中级别裂缝(12)贯穿基体(10)的整个表面。
4.根据权利要求1所述的裂缝性油藏可视化水驱油物理模型，其特征在于:基体(10)的表面设有至少2条大级别裂缝(11)，大级别裂缝(11)呈直线，每2条大级别裂缝(11)相交。
5.根据权利要求1所述的裂缝性油藏可视化水驱油物理模型，其特征在于:基体(10)的表面设有至少3条中级别裂缝(12)，中级别裂缝(12)呈直线，中级别裂缝(12)两两相交。
6.根据权利要求1所述的裂缝性油藏可视化水驱油物理模型，其特征在于:每一条大级别裂缝(11)至少与两条中级别裂缝(12)相交，每一条大级别裂缝(11)至少与另外两条中级别裂缝(12)平行。
7.根据权利要求1所述的裂缝性油藏可视化水驱油物理模型，其特征在于:基体(10)为矩形透明有机玻璃板，该三个级别的裂缝和模拟水平井(14)设置在基体(10)的上表面，注水通道(15)设在基体(10)的上表面的边缘，注水通道(15)的两端均设有注液导管接口(16)，模拟水平井(14)的端部设有出液导管接口 (17)。
8.—种裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置，其特征在于:所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置含有权利要求1?7中任意一项权利要求所述的裂缝性油藏可视化水驱油物理模型(26)，该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型(26)的该表面上覆盖有透明板，基体(10)和该透明板的边缘通过金属框密封连接，所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置还含有恒流泵(21)、真空泵(22)、水桶(34)、油水分离计量装置(30)和模拟油容器(31)； 恒流泵(21)通过管线与该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型(26)的注水通道(15)连通，水桶(34)和真空泵(22)通过管线与该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型(26)的注水通道(15)连通，油水分离计量装置(30)和模拟油容器(31)通过管线与该裂缝性油藏可视化水驱油物理模型(26)的模拟水平井(14)连通。
9.根据权利要求8所述的裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置，其特征在于:油水分离计量装置(30)和模拟油容器(31)并联设置，所述裂缝性油藏可视化水驱油物理模拟实验装置还含有用于记录实验过程的摄像装置(27)。
【文档编号】E21B43/20GK104196503SQ201410452850
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】韩国庆, 宋道万, 宋勇, 吴晓东, 安永生, 张世明, 董亚娟, 苏海波, 刘凯, 张佳, 吴小军, 马高强, 许强, 王杰, 赵莹莹, 张波, 孟薇, 易红霞, 初杰, 胡慧芳, 段敏, 史敬华, 曹伟东 申请人:中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司地质科学研究院, 中国石油大学(北京)