一种用于火烧油层开采稠油沥青油藏物理模拟实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油工程和工艺技术领域，具体涉及一种用于火烧油层开采稠油沥青油藏物理模拟实验装置。
【背景技术】
[0002]火烧油层是提高原油采收率的重要方法之一，属于热力开采技术。它是利用油层本身的部分裂解产物作燃料，不断燃烧生热，依靠热力和其它综合驱动力的作用，实现提高采收率的目的。火烧油层最初构想是提高稠油油藏的原油采收率。该方法不仅用于提高稠油、油砂、沥青油藏采收率，而且适用于中质和轻质油藏原油的开采。
[0003]火烧油层技术起源于1911年，早在1917年J.0.Levi’s正式提出了采用热力或注溶剂的方法，驱替地层中的原油以提高采收率的概念。
[0004]1923年Wolcott和Howard也认识到，把空气注入到油层，使油层在地下燃烧过程的关键是燃烧掉一部分原油，产生热量以降低粘度，同时产生驱替原油的驱动力。他们的这种认识在1923年申请了美国专利。1947年开始了实验室室内实验研宄。进入20世纪50年代后，美国的石油资源日见枯竭，新油田勘探成功率降低，这项新技术才得到广泛的关注。从1951年开始，各个石油公司在油田展开了一系列的试验研宄，使得火烧油层技术得到了快速的发展。
[0005]世界上最早的一次火烧油层现场试验是1942年在美国Oklahoma的伯特勒斯维尔油田进行的。50年代以后，据统计，美国已经开展了 70多个火烧油层项目。另外还有前苏联、荷兰、罗马尼亚、匈牙利、德国、印度等40多个国家先后开展了火烧油层采油的相关工作。
[0006]我国从1958年起，先后在新疆、玉门、胜利、吉林和辽河等油田开展了火烧油层试验研宄，因受当时条件的限制，火烧油层技术让位于注蒸汽采油，在我国的现场应用直到目前还为数不多。
[0007]相对于注蒸汽采油而言，火烧油层采油法虽工艺复杂、技术条件要求较苛刻，但却展现出其特有的优越性:(I)火烧油层采油法具有驱油效率高(一般达80%?90% )；
(2)油藏适应范围广(从薄油层到厚油层、从浅油层到深油层、从稀油到稠油，及已开发油藏)；(3)它所使用的注入剂一空气到处都有；(4)火烧油层烧掉的是原油中约10%的重组分，改善了剩余油的性质；(5)火烧油层的热量就地产生，比注蒸汽的热能利用率要高，并可节省地面和井筒隔热措施的投资。
[0008]由于火烧油层是一种具有明显技术优势和潜力的采油方法，具有油藏适应范围广、物源充足、采收率高、成本低的优势。但由于火烧油层机理十分复杂，火烧油层油藏工程设计及矿场动态管理上还存在很多问题，特别是对储层中发生的燃烧和驱油过程缺乏直观准确的认识，很难采取有效手段准确判断地下燃烧状况、监测和控制火烧油层前缘。为了深入研宄油层点火过程中的内在机理，往往要借助室内物理模拟实验装置。通过一维物理模型实验装置可以得到火烧油层驱油效率和燃烧过程中单位体积油砂燃料沉积量、单位体积油砂耗氧量、空气/油比等参数，也可以通过实验数据推算不同火烧油层阶段燃烧带前缘的推进速度、高温氧化(燃烧)反应动力学参数，还可以针对注气速度、注气压力、原油物性、孔隙特性等敏感性参数进行对比实验，优化注采参数。
【发明内容】
[0009]为了提高稠油、沥青、油砂、页岩油等非常规油藏采收率，建立室内一种用于火烧油层开采稠油沥青油藏物理模拟实验装置，可以系统地获得油藏一维火烧的认识，深入地研宄火烧油层开采稠油、油砂、沥青及页岩油等机理。
[0010]本发明采用的技术方案是:一种用于火烧油层开采稠油沥青油藏物理模拟实验装置，包括氮气罐和空气罐，氮气罐和空气罐分别通过管线连接气体过滤器，且每根管线上均设有阀门A，气体过滤器连接第一活塞容器，且气体过滤器与第一活塞容器之间设有阀门B，第一活塞容器上还连接储水罐和蒸汽发生器，且第一活塞容器和储水罐之间设有阀门C，第一活塞容器与蒸汽发生器之间设有质量流量计，第一活塞容器与质量流量计之间设有阀门D，质量流量计和蒸汽发生器之间设有阀门E和阀门F，蒸汽发生器上还连接第二活塞容器，且蒸汽发生器和第二活塞容器之间设有阀门G，第二活塞容器连接恒压恒速泵，且第二活塞容器和恒压恒速泵之间设有阀门H，蒸汽发生器连接燃烧管组件，且蒸汽发生器和燃烧管组件之间设有第一压力传感器和阀门I，燃烧管组件连接回压阀，回压阀连接第一分离器，第一分离器连接第二分离器，第一分离器与第二分离器之间设有阀门J，第二分离器连接收集量筒，第一分离器连接带有阀门K的冷凝器，冷凝器连接酸洗罐，冷凝器与酸洗罐之间设有第二压力传感器和阀门L，酸洗罐另一端连接装有硫酸钙干燥罐，且酸洗罐和硫酸钙干燥罐之间设有阀门M，装有硫酸钙干燥罐另一端连接湿式气体流量计，且装有硫酸钙干燥罐和湿式气体流量计之间设有阀门N，湿式气体流量计连接氧气检测器，氧气检测器连接气相色谱仪，湿式气体流量计和气相色谱仪之间设有开关阀，质量流量计、第一压力传感器、第二压力传感器和湿式气体流量计均连接数据信号转换器，数据信号转换器连接电脑。
[0011]所述的燃烧管组件包括最外层的压力套管、中间层的连接管和内层的燃烧管。
[0012]所述的压力套管、连接管和燃烧管的长度均为87.0cm，压力套管的直径为15cm，连接管直径为7.0cm，燃烧管直径为6.0cm，且连接管与燃烧管的壁厚相等。
[0013]所述的连接管上含有15个等间距的小孔，沿管向下呈120°相位差均匀分布。
[0014]所述的连接管的内壁连接有热电偶，外壁环绕有电加热圈。
[0015]所述的压力套管端面钻取有两个BSP螺纹孔。
[0016]本发明的有益效果:可观察地层点火温度、火驱前缘前后的温度、压力展布规律、火驱前后岩石组分和物性的变化规律、火驱生产井产出原油组分和原油物性变化规律、注气、采油参数与火驱动态的相关性及其规律、燃烧带前缘推进半径与生产井见效时间的相关性。
【附图说明】
[0017]图1本发明结构示意图。
[0018]图2燃烧管组件示意图图中氮气罐2空气罐3气体过滤器4储水罐5第一活塞容器6质量流量计7恒压恒速泵8蒸汽发生器9第一压力传感器10燃烧管组件11回压阀12第一分离器13第二分离器14收集量筒15冷凝器16电脑17数据信号转换器18酸洗罐19气相色谱仪20开关阀21氧气检测器22湿式气体流量计23硫酸钙干燥罐24压力套管25连接管26燃烧管。
【具体实施方式】
[0019]实施例1、本发明的实施实例如图1所示，该用于火烧油层开采稠油沥青油藏物理模拟实验装置包括氮气罐I和空气罐，氮气罐I和空气罐分别通过管线连接气体过滤器3，且每根管线上均设有阀门A，气体过滤器3连接第一活塞容器5，且气体过滤器3与第一活塞容器5之间设有阀门B，第一活塞容器5上还连接储水罐4和蒸汽发生器8，且第一活塞容器5和储水罐4之间设有阀门C，第一活塞容器5与蒸汽发生器8之间设有质量流量计6，第一活塞容器5与质量流量计6之间设有阀门D，质量流量计6和蒸汽发生器8之间设有阀门E和阀门F，蒸汽发生器8上还连接第二活塞容器，且蒸汽发生器8和第二活塞容器之间设有阀门G，第二活塞容器连接恒压恒速泵7，且第二活塞容器和恒压恒速泵7之间设有阀门H，蒸汽发生器8连接燃烧管组件10，且蒸汽发生器8和燃烧管组件10之间设有第一压力传感器9和阀门I，燃烧管组件10连接回压阀11，回压阀11连接第一分离器12，第一分离器12连接第二分离器13，第一分离器12与第二分离器13之间设有阀门J，第二分离器13连接收集量筒14，第一分离器12连接带有阀门K的冷凝器15，冷凝器15连接酸洗罐18，冷凝器15与酸洗罐18之间设有第二压力传感器和阀门L，酸洗罐18另一端连接硫酸钙干燥罐23，且酸洗罐18和硫酸钙干燥罐23之间设有阀门M，硫酸钙干燥罐23另一端连接湿式气体流量计22，且硫酸钙干燥罐23和湿式气体流量计22之间设有阀门N，湿式气体流量计22连接氧气检测器21，氧气检测器21连接气相色谱仪，湿式气体流量计22和气相色谱仪之间设有开关阀20，质量流量计6、第一压力传感器9、第二压力传感器和湿式气体流量计22均连接数据信号转换器17，数据信号转换器17连接电脑16。所述的燃烧管组件10包括最外层的压力套管24、中间层的连接管25和内层的燃烧管26。所述的压力套管
24、连接管25和燃烧管26的长度均为87.0cm,压力套管24的直径为15cm，连接管25直径为7.0cm,燃烧管26直径为6cm，且连接管25与燃烧管26的壁厚相等。所述的连接管25上含有15个等间距的小孔，沿管向下呈120°相位差均匀分布。所述的连接管25的内壁连接有热电偶，测温范围O?800 °C，安装热电偶是便于感测点正好与燃烧管26壁接触，外壁环绕有电加热圈，最上面的电电加热器用于点火，而另外六个用于建立一个局部绝热燃烧管26环境，每个电电加热器的功率为500W。所述的压力套管24端面钻取有两个BSP螺纹孔，螺纹孔为出口或顶部法兰空气加压后环空的泄压点。
[0020]图2给出燃烧管组件10底部组件是由不锈钢的端板和端部密封垫圈组成。在端板和密封圈上钻取三组圆孔。内部第一圈8个等间距螺纹孔是用来连接螺栓以固定燃烧管26在密封圈上的位置。中间一圈包含15等距螺纹孔，主要用于连接热电偶，给热电偶提供入口。最后外圈8个螺纹孔是用于固定压力套管24。不锈钢的端板为燃烧管26产出流体提供出口。通过不锈钢端板、中央孔、密封块连接到燃烧管26底部。一个BSP锁紧螺母被用来固定端板和密封块的出口管，以使端板和密封块内部之间紧密接触。端板内表面的裸露面稍微成形为一个圆锥形表面，其相对水平方向具有7°的倾斜角。这可以防止操作过程中产生液体的积聚。100目~200目筛网固定在圆锥形表面，防止出砂。
[0021]热电偶是镍铬合金管，载有15个热电偶。它沿燃烧管26中心轴分布，使得内部热电偶接触点与外部热电偶接触点处于同一水平面上。热电偶通过导线连接到电气控制面板。整个燃烧管26的径向温度梯度通过外壁和轴向成对的热电偶测量。
[0022]在连接管25和压力套管24之间的环空间填充细颗粒保温材料一蛭石。燃烧管26两端的石棉复合绝缘材料隔热密封块也可以减少传向端部盖板的轴向热损失。石棉复合绝缘材料隔热密封块、蛭石和保温毯的作用是