天然气储层多层合采产能模拟实验方法与流程

本发明涉及石油工程领域，特别是砂岩气、煤层气、页岩气等多类型天然气储层单井多层合采气体产能评价，具体说涉及一种天然气储层多层合采产能模拟实验方法。
背景技术：
：对于垂直方向砂岩气、煤层气、页岩气等多类型天然气储层垂直分布资源区，通过单井同时开采多个地层，能够有效提高单井产能、降低气井作业成本、节省天然气资源开发周期。目前国内以鄂尔多斯盆地大牛地、临兴为代表的地区均已开展多天然气储层合采工程实践，但合采过程相对多层分采存在层间干扰，导致合采产能下降。实践中发现，不同类型地层、相同类型不同层段地层合采干扰程度不同，如何通过优选合采气层类型、合采气层深度等方法，降低多层合采干扰，首先需要建立能够有效模拟现场多层合采实际条件的干扰程度评价方法。目前，国内外一些学者尝试建立室内实验方法评价多层合采干扰程度，但实验过程与现场开发实际相距较大，导致评价结果无法有效指导现场开发。为此，迫切需要一种能够有效表征现场多类型天然气储层合采干扰程度的室内评价实验方法。技术实现要素：本发明的目的是提供一种实验结果直观，操作方便，实验装置中各单层模拟的独立性强，可精确模拟多天然气产层多层合采作业过程条件下气体产能的天然气储层多层合采产能模拟实验方法。本发明的天然气储层多层合采产能模拟实验方法，其包括以下步骤：A、根据需要模拟的天然气储层的数量，设置同等数量的压力容气瓶，压力容气瓶内充满氮气或者空气；B、让每个压力容气瓶的出气口分别通过串联有单向阀的管路与一个减压阀的进气口相连，每个减压阀的出气口分别通过管路与一个岩心夹持器的筒体上的进气口相连，每个岩心夹持器筒体的壁上分别设有温度测量装置和围压测量装置，每个岩心夹持器筒体的出气口分别通过串联有支管背压阀和支管流量计的管路与一个双向阀门的进口相连，每个双向阀门的其中一个出口分别通过管路与圆柱形容器的下部相连，让每个双向阀门的另一个出口分别与外界大气相连，圆柱形容器沿竖直方向设置，圆柱形容器的顶部通过串联有总管背压阀和总管流量计的管路与外界大气相连；C、准备与岩心夹持器同等数量的岩心柱塞，对岩心柱塞进行清洗、干燥以及抽真空处理；D、在每个所述岩心夹持器的筒体内设置一个经过清洗、干燥以及抽真空处理的岩心柱塞；E、根据需要模拟的各个地层的地层温度，让对应的岩心柱塞温度与需要模拟的该地层温度一致；F、将每个压力容气瓶中的压力气体接入对应的串联有单向阀的管路，根据需要模拟的各个地层压力，利用对应的减压阀调控管路中气体的压力，让对应的岩心柱塞围压与需要模拟的该地层压力一致；G、让每个岩心夹持器筒体的出气口处的出口压力与需要模拟的采气油管压力一致；H、压力容气瓶压力自然衰减至大于柱塞入口固定压力某一值时，得到每个岩心夹持器筒体的出气口气体流速；I、保持每个岩心夹持器筒体内温度、围压以及进出口压力不变的条件下，将每个双向阀门的其中一个出口通过管路与圆柱形容器的下部连通，并控制圆柱形容器入口压力与需要模拟的采气油压一致，得到圆柱形容器出口气体流速，即可完成模拟天然气储层多层合采的产能。优选地，所述岩心夹持器的筒体内腔的直径为25mm或38mm或50mm或75mm或100mm。优选地，所述压力容气瓶为高压定容气瓶。本发明的天然气储层多层合采产能模拟实验方法的有益效果如下：本发明以岩心柱塞模拟实际地层，利用围压仪施加柱塞围压模拟地层上覆岩石压力，利用数控温度仪施加柱塞温度模拟地层温度。利用减压阀控制柱塞入口气体压力恒定，利用背压阀控制柱塞出口气体压力恒定，实现柱塞两端气体压差稳定。利用定容高压气瓶充满空气或者氮气至压力高于柱塞入口压力，模拟地层远端能量。将高压气瓶接入岩心柱塞模拟现场地层远端对近井地段能量衰减式供应。通过控制多个岩心柱塞出口独立，模拟多个地层分采开发。控制岩心柱塞温度、压力以及高压气瓶压力衰减区间相同，将多个岩心柱塞并联至同一条管线，模拟多个地层合采开发。实验测量两种模式下高压气瓶压力衰减相同范围内柱塞出口气体流速变化。以周期内气体平均流速表征气体产能，计算多层合采总管线气体平均流速相对多层分采所有柱塞出口气体平均流速之和的降幅，表征多层合采相对分采干扰程度。本发明的天然气储层多层合采产能模拟实验方法，将其应用于石油工程领域，特别是砂岩气、煤层气、页岩气等多类型天然气储层单井多层合采气体产能评价，其成功实现了室内精确模拟多天然气产层多层合采作业过程条件下气体产能定量评价，并且可对各单层分别进行任意数量的组合模拟，其实验结果非常直观，操作方便。因此，本发明的天然气储层多层合采产能模拟实验方法具有实验结果直观，操作方便，可精确模拟多天然气产层多层合采作业过程条件下气体产能的特点。下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。附图说明图1为本发明的天然气储层多层合采产能模拟实验方法的原理图；图2为记录三产层多层开发模拟实验中气体流速随时间变化数据。具体实施方式本发明可用于天然气地层多层合采产能干扰效果评价。通过测定在室内模拟各产层温度、压力环境以及地层远端能量衰减模式下，多个天然气产层合采开发模式中，多个地层出口气体流速随时间变化规律。以地层能量下降相同幅度内，产层出口气体平均流速表征多产层合采模式地层气体产能的评价方法。该评价的结果接近多个天然气地层多层合采实际条件，表征地层产能直观、准确，且该评价方法操作简便，回现性好。如图1所示，本发明的天然气储层多层合采产能模拟实验方法，其包括以下步骤：A、根据需要模拟的天然气储层的数量，设置同等数量的压力容气瓶1，压力容气瓶1内充满氮气或者空气；B、让每个压力容气瓶1的出气口分别通过串联有单向阀2的管路与一个减压阀3的进气口相连，每个减压阀3的出气口分别通过管路与一个岩心夹持器4的筒体上的进气口相连，每个岩心夹持器4筒体的壁上分别设有温度测量装置5和围压测量装置6，每个岩心夹持器4筒体的出气口分别通过串联有支管背压阀7和支管流量计8的管路与一个双向阀门9的进口相连，每个双向阀门9的其中一个出口分别通过管路与圆柱形容器10的下部相连，让每个双向阀门9的另一个出口分别与外界大气相连，圆柱形容器10沿竖直方向设置，圆柱形容器10的顶部通过串联有总管背压阀11和总管流量计12的管路与外界大气相连；C、准备与岩心夹持器4同等数量的岩心柱塞，对岩心柱塞进行清洗、干燥以及抽真空处理；D、在每个所述岩心夹持器4的筒体内设置一个经过清洗、干燥以及抽真空处理的岩心柱塞；E、根据需要模拟的各个地层的地层温度，让对应的岩心柱塞温度与需要模拟的该地层温度一致；F、将每个压力容气瓶1中的压力气体接入对应的串联有单向阀2的管路，根据需要模拟的各个地层压力，利用对应的减压阀3调控管路中气体的压力，让对应的岩心柱塞围压与需要模拟的该地层压力一致；G、让每个岩心夹持器4筒体的出气口处的出口压力与需要模拟的采气油管压力一致；H、压力容气瓶1压力自然衰减至大于柱塞入口固定压力某一值时，得到每个岩心夹持器4筒体的出气口气体流速；I、保持每个岩心夹持器4筒体内温度、围压以及进出口压力不变的条件下，将每个双向阀门9的其中一个出口通过管路与圆柱形容器10的下部连通，并控制圆柱形容器10入口压力与需要模拟的采气油压一致，得到圆柱形容器10出口气体流速，即可完成模拟天然气储层多层合采的产能。作为本发明的进一步改进，上述岩心夹持器4的筒体内腔的直径为25mm或38mm或50mm或75mm或100mm。作为本发明的进一步改进，上述压力容气瓶为高压定容气瓶。下面详叙一个利用本发明的天然气储层多层合采产能模拟实验方法模拟的3个产层地层的实施例所模拟的3个产层地层参数如表1所示。表1产层地层参数实施例1产层1和产层2联合开发为了模拟上述3个产层，需要利用三个压力容气瓶1，如图1所示，假设三个压力容气瓶1的编号分别为气瓶11、气瓶12和气瓶13，其中的气瓶11对应于地层序号A，气瓶12对应于地层序号B，气瓶13对应于地层序号C。设置气瓶11初始压力为30MPa，与气瓶11相连的岩心夹持器21的围压为16MPa。将直径25mm的岩心柱塞装入岩心夹持器21，设置岩心柱塞温度46℃，岩心夹持器21筒体的进气口压力恒定13MPa。设置气瓶12初始压力为30MPa，与气瓶12相连的岩心夹持器22围压为18MPa。将直径25mm的岩心柱塞装入岩心夹持器22，设置岩心柱塞温度48℃，岩心夹持器22筒体的进气口压力恒定15MP。设置气瓶13初始压力为30MPa，与气瓶13相连的岩心夹持器23围压为20MPa。将直径25mm的岩心柱塞装入岩心夹持器23，设置柱塞温度50℃，岩心夹持器23筒体的进气口压力恒定17MPa。通用三个双向阀门将压力气体输送至圆柱形容器10，控制总管线背压阀压力为4MPa，即可模拟三个产层合采开发。结果如表2所示。记录气瓶11、12、13压力衰减至28MPa期间，流量计84读数连续变化，计算周期内3个产层合采出口气体平均流速Qa。记录三产层多层开发模拟实验中气体流速随时间变化数据，见图2以压力衰减幅度内，总管线出口平均流量表征合采气体产能，见表2。表2三产层合采产能模拟实验数据计算参数计算数值三层合采气体总流速3441.18mL/min实施例2(1)根据合采地层数量，确定室内模拟实验用岩心柱塞数量。(2)将实验用岩心柱塞完成前期清洗、干燥以及抽真空处理后放入对应岩心夹持器中。(3)根据现场地层实测资料，控制岩心柱塞温度与地层温度一致，柱塞围压与地层上覆岩石应力一致。控制岩心柱塞入口压力与现场地层压力一致，控制岩心柱塞出口压力与现场采气油管压力一致。(4)将每个岩心夹持器入口接入定体积高压气瓶，气瓶充满氮气或者空气至压力初始值大于对应地层实际地层压力值后。(5)打开岩心夹持器入口与高压气瓶阀门，控制高压气瓶压力自然衰减至大于柱塞入口固定压力某一值时，记录夹持器出口气体流速连续变化，并计算周期内气体平均流速值。(6)保持完成分采实验岩心夹持器温度、围压以及进出口压力不变的条件下，将夹持器出口并联至总管线，并控制总管线入口压力与现场采气油压一致。(7)将各岩心夹持器入口接入高压气瓶充满气体至压力与分层实验中气瓶初始压力值一致，打开气瓶与夹持器入口处阀门，控制高压气瓶中气体压力自然衰减至于单层实验相同的数值时，记录总管线中气体流速连续变化。(8)以合采模式下，总管线中气体平均流速表征合采产能，计算多层合采相对多层分采气体产能降幅，即气体产能干扰程度。实施例3评价装置所模拟的3个产层地层参数如表3所示。表3产层地层参数产层A和产层B、产层C联合开发以3套单产层开发模拟装置并联的多产层综合开发产能评价实验装置为例，如说明书附图的图1所示，模拟产层A、产层B以及产层C联合开发。设置气瓶11初始压力为25MPa，设置产层A岩心夹持器围压为18MPa。将直径25mm的岩心柱塞装入岩心夹持器21，设置柱塞温度48℃，入口压力恒定16MPa，出口压力恒定3MPa。设置气瓶12初始压力为25MPa，设置产层B岩心夹持器围压为19MPa。将直径25mm的岩心柱塞装入岩心夹持器22，设置柱塞温度49℃，入口压力恒定17MPa，出口压力恒定3MPa。设置气瓶13初始压力为25MPa，设置产层C岩心夹持器围压为20MPa。将直径25mm的岩心柱塞装入岩心夹持器23，设置柱塞温度50℃，入口压力恒定18MPa，出口压力恒定3MPa。按照说明书附图图1方式，连接好管线。将阀门91、92、93均向上连接，再开打阀门71、72、73，模拟三个产层分层开发。记录气瓶11、12、13压力衰减至20MPa期间，流量计81、82、83读数连续变化，计算周期内3个产层出口气体平均流速Qs1、Qs2、Qs3，以及分采总流速Qs。重复设置气瓶压力至25MPa，三个产层模拟地层用岩心柱塞温度、稳压以及入口压力均不变。将将阀门91、92、93均向下连接，控制总管线背压阀压力为3MPa。开打阀门71、72、73，模拟三个产层合采开发。结果如表4所示。记录气瓶11、12、13压力衰减至20MPa期间，流量计84读数连续变化，计算周期内3个产层合采出口气体平均流速Qa。记录三产层多层开发模拟实验数据，见表4。表4三产层多层开发模拟实验数据计算参数计算数值分层开发气体总流速2563.46mL/min三层合采气体总流速2403.51mL/min干扰程度6.24％本发明通过实验模拟多个天然气地层实际温度、上覆岩石压力环境中，地层远端能量供应区间相同，地层两端恒定压差生产条件下，多层合采气体总产能相对多层分采气体产能之和的降幅，以此评价多个天然气地层合采相对分采产能干扰程度。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3