一种确定火驱过程中燃烧数据的方法和装置与流程

本发明涉及油气勘探技术领域，尤其涉及一种确定火驱过程中燃烧数据的方法和装置。

背景技术：

在石油勘探开采过程中，稠油储量约占国内总石油储量的25-30％，是石油开采的主要来源之一。但稠油密度大、粘度高、流动性差，常规水驱开采方法开发效果差。火烧油层(火驱)，一般是针对高粘度的稠油或沥青所采取的，提高油层温度、降低原油粘度、增强原油的流动性和地层能量的一种开采方式。因此，火驱技术已经成为提高稠油采收率的主要方法之一。

目前，为了提高火烧油层的石油采收率常常会通过室内三维火驱实验观察火烧过程中的燃烧前缘的展布规律以及不同注采参数对燃烧过程的影响，进而判断火驱技术的可行性以及寻找并检验燃烧过程的调控方法。但现有技术中仅仅是一个大概的观察，没有对火烧过程中的燃烧情况定量为具体的燃烧数据，例如，单位体积空气消耗量、已燃区的三维形状等燃烧数据等能够指导油田现场火驱开发和反映出燃烧前缘的推进情况的燃烧数据。通过对比不同注采参数条件下已燃区的形状可以判断注采参数对燃烧过程的影响。因此，现有技术中亟需一种可以准确确定火驱过程中燃烧数据的方法，为火烧油层的石油开采提供数据支持，提高火烧油层的石油采收率。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种确定火驱过程中燃烧数据的方法和装置，可以准确确定火驱过程中燃烧数据，为火烧油层的石油开采提供数据支持，提高火烧油层的石油采收率。

本申请提供的确定火驱过程中燃烧数据的方法和装置是这样实现的：

一种确定火驱过程中燃烧数据的方法，所述方法包括：

在填充油砂的火驱实验模型中进行火驱实验，记录火驱过程中的空气注入量；

在火驱实验后的火驱实验模型的已燃区域注入固结材料，获取凝固后的固结材料；

基于所述火驱过程中的空气注入量和所述凝固后的固结材料的体积计算所述火驱过程中的单位体积空气消耗量；

确定所述凝固后的固结材料的三维形状，将所述单位体积空气消耗量和所述三维形状作为火驱过程中的燃烧数据。

在一个优选的实施例中，所述确定所述凝固后的固结材料的三维形状包括：

对所述凝固后的固结材料按照预设厚度进行切片处理，得到切片固结材料；

记录所述切片固结材料的截面轮廓坐标数据；

基于所述切片固结材料的截面轮廓坐标数据绘制三维形状；

将绘制的三维形状作为所述凝固后的固结材料的三维形状。

在一个优选的实施例中，所述基于所述火驱过程中的空气注入量和所述凝固后的固结材料的体积计算所述火驱过程中的单位体积空气消耗量包括：

将所述凝固后的固结材料没入盛满水的容器中，计量溢出的水的总体积，将所述溢出的水的总体积作为所述凝固后的固结材料的体积；

将所述火驱过程中的空气注入量除以所述凝固后的固结材料的体积得到所述火驱过程中的单位体积空气消耗量。

在一个优选的实施例中，所述固结材料包括下述之一：

水泥浆、熟石膏与水的混合物、粘土与水的混合物。

在一个优选的实施例中，所述方法还包括：

在所述火驱实验结束后，清除所述火驱实验模型中已燃区域的砂石；

相应的，所述火驱实验后的火驱实验模型的已燃区域包括清除砂石后的已燃区域。

一种确定火驱过程中燃烧数据的装置，所述装置包括：

火驱实验模块，用于在填充油砂的火驱实验模型中进行火驱实验，记录火驱过程中的空气注入量；

固结材料注入模块，用于在火驱实验后的火驱实验模型的已燃区域注入固结材料；

固结实体确定模块，用于获取凝固后的固结材料；

计算模块，用于基于所述火驱过程中的空气注入量和所述凝固后的固结材料的体积计算所述火驱过程中的单位体积空气消耗量；

三维形状确定模块，用于确定所述凝固后的固结材料的三维形状；

燃烧数据确定模块，用于将所述单位体积空气消耗量和所述三维形状作为火驱过程中的燃烧数据。

在一个优选的实施例中，所述三维形状确定模块包括：

切片处理单元，用于对所述凝固后的固结材料按照预设厚度进行切片处理，得到切片固结材料；

截面轮廓坐标数据记录单元，用于记录所述切片固结材料的截面轮廓坐标数据；

三维形状绘制单元，用于基于所述切片固结材料的截面轮廓坐标数据绘制三维形状；

三维形状确定单元，用于将绘制的三维形状作为所述凝固后的固结材料的三维形状。

在一个优选的实施例中，所述计算模块包括：

体积计算单元，用于将所述凝固后的固结材料没入盛满水的容器中，计量溢出的水的总体积，将所述溢出的水的总体积作为所述凝固后的固结材料的体积；

单位体积空气消耗量计算单元，用于将所述火驱过程中的空气注入量除以所述凝固后的固结材料的体积得到所述火驱过程中的单位体积空气消耗量。

在一个优选的实施例中，所述固结材料包括下述之一：

水泥浆、熟石膏与水的混合物、粘土与水的混合物。

在一个优选的实施例中，所述装置还包括：

砂石清除单元，用于在所述火驱实验结束后，清除所述火驱实验模型中已燃区域的砂石；

相应的，所述火驱实验后的火驱实验模型的已燃区域包括清除砂石后的已燃区域。

本申请提供的技术方案可以通过在填充油砂的火驱实验模型中进行火驱实验，记录火驱过程中的空气注入量；在火驱实验后的火驱实验模型的已燃区域注入固结材料，获取凝固后的固结材料；基于所述火驱过程中的空气注入量和所述凝固后的固结材料的体积计算所述火驱过程中的单位体积空气消耗量；确定所述凝固后的固结材料的三维形状，将所述单位体积空气消耗量和所述三维形状作为火驱过程中的燃烧数据。与现有技术相比，利用本申请提供的技术方案可以准确确定火驱过程中燃烧数据，为火烧油层的石油开采提供数据支持，提高火烧油层的石油采收率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的确定火驱过程中燃烧数据的方法的一种实施例的流程图；

图2是本申请提供的火驱实验模型的一种实施例的示意图；

图3是本申请实施例提供的火驱实验后的一种实施例的示意图；

图4是本申请提供的确定凝固后的固结材料的三维形状一种实施例的流程示意图；

图5是本申请提供的确定火驱过程中燃烧数据的装置的一种实施例中的结构示意。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

下面以几个具体的例子详细说明本申请实施例的具体实现。

以下首先介绍本申请一种确定火驱过程中燃烧数据的方法的一种实施例。图1是本申请提供的确定火驱过程中燃烧数据的方法的一种实施例的流程图，本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图1所示，所述方法可以包括：

S110：在填充油砂的火驱实验模型中进行火驱实验，记录火驱过程中的空气注入量。

本申请实施例中，所述油砂可以为原有和砂石的混合物，具体的，这里的砂石可以为石英砂。具体的，在进行火驱实验过程中，为了保证火驱实验模型初始温度恒定且均匀，可以讲将火驱实验模型置于恒温环境中一定时间。然后，在一定的温度和压力下高温点火。持续注入空气，待燃烧到一定的程度，根据实验目的停止空气的注入，改为氮气注入。由于没有氧气供应，燃烧过程将停止，火驱实验结束。

在一个具体的实施例中，如图2所示，图2是本申请提供的火驱实验模型的一种实施例的示意图。从图2中可见，火驱实验模型为长宽高一次为500mm、500mm、50mm的长方体的模型，在所述火驱实验模型的四个角上设置有点火/注气井210、对角采出井220和2个边部采出井230，4个井距离所述火驱实验模型的边界的距离可以忽略不计。4个井可以采用不锈钢管割缝制成，以防止火驱实验模型中的砂进入到井筒中堵塞管道。另外，所述火驱实验模型中填充了含油饱和度为80％的油砂(这里油砂可以为原油和石英砂的混合物)，模型渗透率可以设置为3000mD，孔隙度为30％，初始实验条件下原油粘度2000mPa·s。在进行火驱实验时可以将火驱实验模型密封，置于40℃的恒温箱中，静置4小时。然后，利用加热炉将空气加热至500℃后以2L/min的流速注入到点火/注气井210中。持续注气30min后关闭加热炉，改注常温空气，提高注气速度至4L/min，持续实验2小时。接着，停止注入空气，关闭恒温箱的加热功能，改为氮气注入，注气速度至4L/min，持续注入，直至火驱实验模型中最高温度不超过50℃。

S120：在火驱实验后的火驱实验模型的已燃区域注入固结材料，获取凝固后的固结材料。

如图3所示，图3是本申请实施例提供的火驱实验后的一种实施例的示意图。图3中可见点火/注气井210、对角采出井220、2个边部采出井230、已然区域240以及未燃烧的区域250。

本申请实施例中，在火驱实验结束后，可以在火驱实验后的火驱实验模型的已燃区域注入固结材料，获取凝固后的固结材料。具体的，本申请实施例中，所述固结材料可以包括具有一定流动性的材料，但一定时间之后可以凝固成固体，且凝固后的固体结构坚固，优选的可以为不溶于水的固结材料。在一个具体的实施例中，所述固结材料可以包括下述之一：

水泥浆、熟石膏与水的混合物、粘土与水的混合物。

另外，由于燃烧后，燃烧区域仅仅是燃烧了原油，本申请实施例还可以包括：

在所述火驱实验结束后，清除所述火驱实验模型中已燃区域的砂石；

相应的，所述火驱实验后的火驱实验模型的已燃区域包括清除砂石后的已燃区域。

具体的，可以利用吸尘器将已燃区中的砂石全部清除干净，也可以用小刷子等其他手动工具进行清理。在清除过程中注意不要弄碎结焦带，也不要触碰其他区域，以保证已燃区域的不被破坏。

具体的，这里火驱实验模型的端盖是可以打开的，可以打开火驱实验模型的端盖，可以观察到明显的已燃区域，在所述已燃区域注入固结材料，并保持固结材料顶面与模型中的其他区域的油砂顶面持平，待固结材料凝固后，可以将火驱实验模型中的其余区域的油砂清除干净，只保留已燃区域里的固结实体(即凝固后的固结材料)。

S130：基于所述火驱过程中的空气注入量和所述凝固后的固结材料的体积计算所述火驱过程中的单位体积空气消耗量。

本申请实施例中，所述基于所述火驱过程中的空气注入量和所述凝固后的固结材料的体积计算所述火驱过程中的单位体积空气消耗量可以包括：

将所述凝固后的固结材料没入盛满水的容器中，计量溢出的水的总体积，将所述溢出的水的总体积作为所述凝固后的固结材料的体积；

将所述火驱过程中的空气注入量除以所述凝固后的固结材料的体积得到所述火驱过程中的单位体积空气消耗量。

具体的，这里当所述固结材料为粘土与水的混合物，由于粘土与水的混合物溶于水，可以采用其他溶液进行凝固后的固结材料的体积的确定。

S140：确定所述凝固后的固结材料的三维形状，将所述单位体积空气消耗量和所述三维形状作为火驱过程中的燃烧数据。

本申请实施例中，在得到凝固后的固结材料，可以确定凝固后的固结材料的三维形状。如图4所示，图4是本申请提供的确定凝固后的固结材料的三维形状一种实施例的流程示意图，具体的，可以包括：

S141：对所述凝固后的固结材料按照预设厚度进行切片处理，得到切片固结材料。

具体的，所示预设厚度可以结合使用应用需求进行设置，例如设置为1cm。

S143：记录所述切片固结材料的截面轮廓坐标数据。

再用二聚体的实施例中，可以在凝固后的固结材料的正中心钻孔，孔眼的方向为长轴方向，孔眼钻穿凝固后的固结材料，孔眼直井可以结合凝固后的固结材料的到校进行设置为远小于凝固后的固结材料的尺寸，例如设置为0.2cm。然后，可以以1cm的厚度将石膏模型按垂直于长轴的方向进行切片，然后将切片固结材料逐一平置于坐标纸上，保证其孔眼处于坐标原点，将切片固结材料的轮廓画在坐标纸上，得到切片固结材料的截面轮廓坐标数据。

S145：基于所述切片固结材料的截面轮廓坐标数据绘制三维形状。

具体的，本申请实施例中可以利用数字化软件Getdata读取截面轮廓坐标数据。并按序组合截面轮廓坐标数据，进而可以确定凝固后的固结材料的三维形状。

S147：将绘制的三维形状作为所述凝固后的固结材料的三维形状。

由以上本申请一种确定火驱过程中燃烧数据的方法的实施例可见，本申请通过在填充油砂的火驱实验模型中进行火驱实验，记录火驱过程中的空气注入量；在火驱实验后的火驱实验模型的已燃区域注入固结材料，获取凝固后的固结材料；基于所述火驱过程中的空气注入量和所述凝固后的固结材料的体积计算所述火驱过程中的单位体积空气消耗量；确定所述凝固后的固结材料的三维形状，将所述单位体积空气消耗量和所述三维形状作为火驱过程中的燃烧数据。与现有技术相比，利用本申请提供的技术方案可以准确确定火驱过程中燃烧数据，为火烧油层的石油开采提供数据支持，提高火烧油层的石油采收率。

本申请另一方面还提供一种确定火驱过程中燃烧数据的装置，图5是本申请提供的确定火驱过程中燃烧数据的装置的一种实施例中的结构示意图；如图5所示，所述装置500可以包括：

火驱实验模块510，可以用于在填充油砂的火驱实验模型中进行火驱实验，记录火驱过程中的空气注入量；

固结材料注入模块520，可以用于在火驱实验后的火驱实验模型的已燃区域注入固结材料；

固结实体确定模块530，可以用于获取凝固后的固结材料；

计算模块540，可以用于基于所述火驱过程中的空气注入量和所述凝固后的固结材料的体积计算所述火驱过程中的单位体积空气消耗量；

三维形状确定模块550，可以用于确定所述凝固后的固结材料的三维形状；

燃烧数据确定模块560，可以用于将所述单位体积空气消耗量和所述三维形状作为火驱过程中的燃烧数据。

在一个优选的实施例中，所述三维形状确定模块550可以包括：

切片处理单元，可以用于对所述凝固后的固结材料按照预设厚度进行切片处理，得到切片固结材料；

截面轮廓坐标数据记录单元，可以用于记录所述切片固结材料的截面轮廓坐标数据；

三维形状绘制单元，可以用于基于所述切片固结材料的截面轮廓坐标数据绘制三维形状；

三维形状确定单元，可以用于将绘制的三维形状作为所述凝固后的固结材料的三维形状。

在一个优选的实施例中，所述计算模块540包可以括：

体积计算单元，可以用于将所述凝固后的固结材料没入盛满水的容器中，计量溢出的水的总体积，将所述溢出的水的总体积作为所述凝固后的固结材料的体积；

单位体积空气消耗量计算单元，可以用于将所述火驱过程中的空气注入量除以所述凝固后的固结材料的体积得到所述火驱过程中的单位体积空气消耗量。

在一个优选的实施例中，所述固结材料可以包括下述之一：

水泥浆、熟石膏与水的混合物、粘土与水的混合物。

在一个优选的实施例中，所述装置500还可以包括：

砂石清除单元，可以用于在所述火驱实验结束后，清除所述火驱实验模型中已燃区域的砂石；

相应的，所述火驱实验后的火驱实验模型的已燃区域包括清除砂石后的已燃区域。

由以上本申请一种确定火驱过程中燃烧数据的方法或装置的实施例可见，本申请通过在填充油砂的火驱实验模型中进行火驱实验，记录火驱过程中的空气注入量；在火驱实验后的火驱实验模型的已燃区域注入固结材料，获取凝固后的固结材料；基于所述火驱过程中的空气注入量和所述凝固后的固结材料的体积计算所述火驱过程中的单位体积空气消耗量；确定所述凝固后的固结材料的三维形状，将所述单位体积空气消耗量和所述三维形状作为火驱过程中的燃烧数据。与现有技术相比，利用本申请提供的技术方案可以准确确定火驱过程中燃烧数据，为火烧油层的石油开采提供数据支持，提高火烧油层的石油采收率。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。