底水二维平板物理模型水驱油实验装置及实验方法与流程

本发明属于石油天然气开采的物理实验设备领域，具体地，涉及一种底水二维平板物理模型水驱油实验装置及实验方法，用于测试不同底水油藏的剩余油分布。

背景技术：

海上油田大部分均为强底水油藏，天然能量充足，但海上油田由于平台面积小容纳的井口有限且海上平台具有一定寿命，所以大多数均为不考虑临界产量进行生产而在开发后期进行提液开采。

为研究剩余油的水驱动用程度及影响因素，设计了此“底水二维平板物理模型水驱油实验方法”，可通过物理实验手段直接观察到提液后剩余油存在规律，指导油田进一步调整开发方案，对提高原油采收率具有重要的意义。

目前，室内物理模拟实验大多是采用并联岩心或并联填砂管模型研究提液规律及影响因素。目前为止，没有检测底水油藏使用不同提液方式进行提液后各剩余油分布规律及流动状况的实验装置。

本实验装置是一个二维可视的平板模型，主要模拟目前海上底水油藏底水锥进以及提液提高波及系数的问题，通过录像及观察检测不同提液时刻剩余油的动用情况，通过改变提液方式，观测原油饱和度动用及出液状况，为石油工程师认识及改善此类油田开发状况提供坚实基础。

技术实现要素：

为弥补现有技术的不足，本发明提供一种底水二维平板物理模型水驱油实验装置及实验方法；该底水二维平板物理模型水驱油实验装置及实验方法可直观显示均底水油藏开发时油层内油水的推进变化及附近剩余油分布，通过流体采集系统进一步分析驱替情况，并且可以通过对图像处理得到波及系数。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

底水二维平板物理模型水驱油实验装置，包括：底水二维平板物理模型；底水二维平板物理模型为长方体壳体，长方体壳体由有机玻璃胶粘接形成构成，包括：底水二维平板物理模型前端玻璃板、底水二维平板物理模型后端玻璃板、底水二维平板物理模型上端玻璃条、底水二维平板物理模型左端玻璃条、底水二维平板物理模型右端玻璃条，长方形壳体前端玻璃板右侧顶部钻孔设采出口，长方体壳体左侧玻璃条下端钻孔设注入口，采出口连接油水分离器，油水分离器连接量筒；柱塞泵通过六通阀连接到中间容器与中间容器，中间容器与中间容器通过六通阀连接到注入口，采出口连接油水分离器，油水分离器连接量筒；利用柱塞泵定流量地将中间容器中的原油驱替至底水二维平板物理模型注入口，采出口通过油水分离器记录油的液面刻度从而确定采出油量，量筒的液面刻度则是代表出液量。底水二维平板物理模型正前方设置摄像机，实时采集油水分布情况的图像，传输到计算机中进行后续处理。

底水二维平板物理模型水驱油实验方法，采用上述的底水二维平板物理模型水驱油实验装置，包括以下步骤：

(1)、称量底水二维平板物理模型的干重，对底水二维平板物理模型进行抽真空饱和中间容器中的模拟油，饱和完毕后待老化后称量底水二维平板物理模型的湿重，计算得到底水二维平板物理模型的孔隙体积；

(2)、将恒温箱温度调至实验温度，当恒温箱内温度达到实验温度后通过柱塞泵定流量的驱替中间容器中的地层水，驱替至底水二维平板物理模型注入口之前进行一次管线设备内部的空气排空，之后，地层水通过底水二维平板物理模型注入口进入底水二维平板物理模型砂体内部，驱替出的油水从底水二维平板物理模型出口流入油水分离器，摄像机实时进行拍摄同时每隔一段时间记录油水分离器中的油液面刻度及量筒的刻度；待出口端见水时记录该时刻的时间，待出口端含水率达到不同范围时进行一次大幅或多次控幅提液，直至含水率99％时结束实验；

(3)、根据油水分离器和量筒各个时刻采集到的数据，处理得到底水二维平板物理模型在不同时刻各层的采出程度和含水率，计算得到不同时刻各层的产油速度及产液速度，根据计算的数据绘制各层的采出程度与注入pv数的关系曲线、含水率与注入pv数的关系曲线；根据摄像机拍摄的图像对应数据采集时刻分析描述见水时刻及不同提液时刻时的底水二维平板物理模型中的油水分布状况，再结合绘制出的关系曲线图分析总结均质及海上底水油藏的剩余油分布规律。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、可通过调节石英砂的目数与环氧树脂胶的比例调节油层各层的渗透性以及底水区域的渗透性，可以从实验尺度上利用相似准则模拟各大海上底水油藏实际区块的储层结构，通过注入方式、注入时机各种措施的调整，模拟出最适合目标海上底水油藏的提液措施，为油田今后的增产、增质开发提供相关技术支持；

2、可以定量采集模型的出油、出液量，适用于剩余油分布的定量研究；

3、可以直观显示不同提液方式开采时油水的推进变化、剩余油分布以及通过图像处理得到波及系数。

附图说明

图1为底水二维平板物理模型示意图；

图2为底水二维平板物理模型主视示意图；

图3为底水二维平板物理模型左视示意图；

图4为底水二维平板物理模型水驱油实验方法示意图；

图中：1、底水二维平板物理模型；2、底水二维平板物理模型前端玻璃板；3、底水二维平板物理模型后端玻璃板；4、底水二维平板物理模型上端玻璃条；5、底水二维平板物理模型左端玻璃条；6、底水二维平板物理模型右端玻璃条；7、底水区域；8、环氧树脂胶密封段；9、采出口；10、注入口；11、油水分离器；12、量筒；13、柱塞泵；14a、地层水活塞式中间容器；14b、模拟油活塞式中间容器；15、恒温箱；16、摄像机；17a、第一六通阀；17b、第二六通阀；18、压力表。

具体实施方式

如图1所示，底水二维平板物理模型水驱油实验装置，包括：底水二维平板物理模型1；底水二维平板物理模型1为长方体壳体，长方体壳体由有机玻璃胶粘接形成构成，包括：底水二维平板物理模型前端玻璃板2、底水二维平板物理模型后端玻璃板3、底水二维平板物理模型上端玻璃条4、底水二维平板物理模型左端玻璃条5、底水二维平板物理模型右端玻璃条6，长方形壳体前端玻璃板右侧顶部钻孔设采出口9，长方体壳体左侧玻璃条下端钻孔设注入口10，采出口连接油水分离器11，油水分离器连接量筒12。如图4所示，柱塞泵13通过六通阀17a连接到中间容器14a与中间容器14b，中间容器14a与中间容器14b通过六通阀17b连接到注入口10，采出口9连接油水分离器11，油水分离器11连接量筒12；利用柱塞泵13定流量地将中间容器14b中的原油驱替至底水二维平板物理模型注入口10，采出口9通过油水分离器11记录油的液面刻度从而确定采出油量，量筒12的液面刻度则是代表出液量。底水二维平板物理模型正前方设置摄像机16，实时采集油水分布情况的图像，传输到计算机中进行后续处理。

底水二维平板物理模型水驱油实验装置置于恒温箱15中，恒温箱保证整套装置处于恒温环境，提供一个对应的实验温度。

左端玻璃条5和右端玻璃条6之间，即长方体壳体内由上到下填充单层(均质)或多层(非均质)胶结石英砂，胶结石英砂由目数不同的石英砂、不同比例的环氧树脂胶构成。

本实施例以两层胶结石英砂底水模型为例，顶部填充渗透率为k1的胶结石英砂，中部填充渗透率为k2的胶结石英砂，下部根据式(1)以及油藏实际参数计算得到底水区域的渗透率以及高度，填充符合该渗透率级别的胶结石英砂，一般来说，模型底水高度取0.01m。

式中：下标为1代表二维平板物理模型，无下标代表油藏实际条件

k1—模型底部高渗区渗透率，md；k—油藏底水区渗透率，md；

q1—模型注入流速，ml/min；q—油藏产油量，ml/min；

μw1—模型注入粘度，mpa·s；μw—油藏地层水粘度，mpa·s；

l1—模型长度，m；l—油藏长度，m；

b—模型宽度，m；b1—油藏宽度，m；

h—油藏底水高度，m；h1—模型底部高渗区高度，m；

δp—油藏生产压差，kpa；δp1—模型生产压差，kpa。

底水区域外部设置环氧树脂胶密封段8。

底水二维平板物理模型水驱油实验方法，采用上述的底水二维平板物理模型水驱油实验装置，包括以下步骤：

(1)、称量底水二维平板物理模型1的干重，对底水二维平板物理模型1进行抽真空饱和中间容器14b中的模拟油，饱和完毕后待老化后称量底水二维平板物理模型1的湿重，计算得到底水二维平板物理模型1的孔隙体积；

(2)、将恒温箱15温度调至实验温度，当恒温箱内温度达到实验温度后通过柱塞泵13定流量的驱替中间容器14a中的地层水，驱替至底水二维平板物理模型注入口10之前进行一次管线设备内部的空气排空，之后，地层水通过底水二维平板物理模型注入口10进入底水二维平板物理模型1砂体内部，驱替出的油水从底水二维平板物理模型出口9流入油水分离器11，摄像机16实时进行拍摄同时每隔一段时间记录油水分离器11中的油液面刻度及量筒12的刻度；待出口端9见水时记录该时刻的时间，待出口端含水率达到不同范围时进行一次大幅或多次控幅提液，直至含水率99％时结束实验；

(3)、根据油水分离器11和量筒12各个时刻采集到的数据，处理得到底水二维平板物理模型1在不同时刻各层的采出程度和含水率，计算得到不同时刻各层的产油速度及产液速度，根据计算的数据绘制各层的采出程度与注入pv数的关系曲线、含水率与注入pv数的关系曲线；根据摄像机拍摄的图像对应数据采集时刻分析描述见水时刻及不同提液时刻时的底水二维平板物理模型1中的油水分布状况，再结合绘制出的关系曲线图分析总结均质及海上底水油藏的剩余油分布规律。