VHSD直井水平井水力连通开采稠油藏的物理模拟方法

本发明属于能源开采模拟试验，具体涉及一种vhsd直井水平井水力连通开采稠油藏的物理模拟方法。

背景技术：

1、现有的稠油藏开采模拟试验方法主要存在以下问题：(1)所采用的模型尺寸较小，模拟软岩变形的发展过程有一定的空间限制，不能够准确模拟开采稠油藏过程中的物理特性；(2)装置安装的自动化程度较低。

技术实现思路

1、本发明拟提供一种vhsd直井水平井水力连通开采稠油藏的物理模拟方法，能进行大尺寸的稠油藏模拟开采，模拟过程更加真实可靠，且自动化程度高。

2、为此，本发明所采用的技术方案为：一种vhsd直井水平井水力连通开采稠油藏的物理模拟方法，包括以下步骤：

3、步骤一、试验材料准备；

4、(1a)现场钻井过程中，分别取出油砂储层、底层和盖层的岩芯，在岩石力学试验机上测试各地层岩石的物理力学性质，包括岩石的单轴抗压强度、三轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量及泊松比；

5、(1b)配比相似材料，使其物理力学性质与各地层的相同；其中储层由现场取回的油砂进行模拟，先将取回的油砂岩样粉碎，再根据试验要求筛选出用于压制储层的油砂颗粒；

6、(1c)加工两根筛管，筛管的长度根据vhsd水平生产井与竖直注汽井长度以及相似准则计算得到，筛管侧壁上的注液通道各为三个，且沿长度方向依次间隔设置；

7、步骤二、模拟地层压制；

8、先将长1000mm×宽400mm×高400mm的试件箱体置于压制平台上，并在试验箱体内放入隔热棉和锡箔纸，按照底层、油砂储层和盖层的顺序压制相似材料，分层压制，最大压制压力可达到10mpa，底层、油砂储层和盖层的高度分别为160mm、75mm、165mm；压制的同时按照试验方案在油砂储层中埋入两根筛管、75个温度传感器和一个压力传感器，竖直筛管作为注气筛管用于模拟直井，其高度为70mm，水平筛管作为生产筛管用于模拟水平井，其长度为950mm；

9、以模拟地层水平长度方向为y轴、竖直方向为z轴、另一水平方向为x轴建立坐标系，所述温度传感器水平方向上分别布置在y＝380mm、y＝440mm、y＝500mm、y＝560mm、y＝620mm五个断面上；水平x轴方向上分别布置在x＝125mm、x＝180mm、x＝235mm、x＝290mm、x＝345mm五个断面上；竖直z轴方向上分别布置在z＝175mm、z＝195mm、z＝215mm三个断面上；所述压力传感器靠近水平筛管安装用于监测水平筛管的扩容压力；

10、步骤三、设备连接；

11、将试件箱体从压制平台上提出、合盖，将所有传感器与数据采集仪连接，将蒸汽发生器与模拟注气筛管相连接，将负压抽采系统和计量设备与模拟生产筛管相连接，检验各仪器和传感器的可靠性；

12、步骤四、准备多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统安装；

13、多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统包括主体模型和转运架；所述主体模型具有真三轴模拟实验功能，包括真三轴加载系统和步骤一中的试件箱；x方向具有独立液压加载装置进行加压，最大加载压力5000kn；y、z两个方向均有4组独立的液压加载装置进行加压，单组液压加载装置最大加载压力3000kn，每组液压加载装置能单独控制，并实现1000mm长度方向不同作用力加载，能够更加真实地模拟地下储层三轴应力状态；

14、步骤五、加载预定的地应力值；

15、将试件箱通过转运架送入真三轴加载系统中，使试件箱体的应力加载垫块与真三轴加载系统中的压头一一对应；根据实测的地层地应力，利用真三轴加载系统对模拟地层施加地应力，在加载应力的过程中，首先移动压头，使压头与加载垫块接触，并施加一定的预应力以达到σx＝σy＝σz的静水压力状态，然后以阶梯型的方式逐一加载z、y、x三个方向应力达到预定的地应力值；

16、步骤六、油砂储层水力扩容；

17、待施加的真三轴地应力稳定后，开始进行热水注入扩容实验；温度传感器采样频率1/分钟；首先通过注液通道向水平井中注入温度在80℃的kcl热盐水，注入时间45分钟或者直到水平井旁两排温度传感器的温度差不小于10℃后，关闭水平井；再通过注液通道向竖直井中按照800kpa的压力注入80℃的kcl热盐水，注入时间45分钟后，关闭竖直井；最后在竖直井中按照排量控制2l/min注入80℃的kcl热盐水，注入时间60分钟，直至直井水平井扩容联通；直井水平井扩容联通的标志为：在水平井关井状态下水平筛管的扩容压力不小于50kpa或温度传感器观察到的扩容区温度差不小于10℃；

18、步骤七、地应力各向异性的影响研究；

19、重复步骤一—步骤六，选取两组不同的地应力加载值进行地应力各向异性的影响研究；其中一组地应力加载值为：垂直方向(z方向)应力2000kpa、最大水平主应力(x方向)1600kpa，最小水平主应力(y方向)1000kpa的真三轴地应力；另一组地应力加载值为：垂直方向(z方向)应力2000kpa，最大水平主应力(x方向)1200kpa，最小水平主应力(y方向)1000kpa的真三轴地应力；分别设置两组真三轴地应力的加载：并通过温度传感器的监测来反映扩容区的发展；

20、步骤八、vhsd暂堵扩容的影响研究；

21、重复步骤一—步骤六，选取两组数量不同的注液通道，其中一组试验只设置一个注液通道，通过减少注液通道，研究高渗通道暂堵对vhsd复合扩容区形成的影响，通过温度传感器的监测来反映扩容区的发展；

22、步骤九、直井水平井距离对联通的影响研究；

23、重复步骤一—步骤六，分别设置竖直井和水平井的距离为17.5cm、7.5cm，研究直井水平井距离对联通的影响，通过温度传感器的监测来反映扩容区分布；

24、步骤十、试验结束；

25、试验完成后需将力负荷卸载为零，然后将液压系统切换至低压，将试件卸下，关闭计算机及控制器，切断电源，试验结束。

26、作为上述方案的优选，所述主体模型包括主体高压腔模块和试件箱模块，所述主体高压腔模块为外圆内圆的高压封闭压力仓结构，由圆筒和左右圆端盖围成，试件箱模块为矩形试件容纳腔，且矩形试件容纳腔与高压封闭压力仓的轴心线共线，在主体高压腔模块与试件箱模块之间安装有垫块；试件箱模块下方的下垫块顶部左右间隔地设槽安装有一列升降器，所述升降器能突出下垫块外，也能沉入下垫块内；所述试件箱模块的底部通过衬板左右间隔地安装有一列滚轮，当试件箱模块推入主体高压腔模块内时，升降器支撑在滚轮下方。

27、进一步优选为，还包括用于支撑主体模型的主体架，所述主体架呈矩形框架结构，主体模型置于矩形框架结构内，且主体模型的左右两端均伸到主体架外。

28、进一步优选为，所述主体架的右侧设置有转运滑轨，且转运滑轨延伸到主体高压腔模块的正下方，转运滑轨的宽度小于主体架的内空宽度；转运滑轨上滑动安装有所述转运架，转运架分为试件箱升降转运架和右圆端盖转运架，试件箱升降转运架能进行升降运动，并用于支撑试件箱模块；右圆端盖转运架顶部呈弧形用于托起右圆端盖，试件箱升降转运架升起后正好能使试件箱模块水平推入主体高压腔模块内，试件箱升降转运架下降后顶部低于主体高压腔模块的底部，以便于滑入主体高压腔模块的下方，使得右圆端盖转运架能向左滑动到设定位置进行右圆端盖的安装。

29、本发明的有益效果：能进行大尺寸的稠油藏模拟开采，模拟过程更加真实可靠，且自动化程度高。