四向异质实验模型及应用其测定不同储层驱替速度的方法

：本公开涉及一种应用于石油工程领域中可实现一体多方案的四向异质实验模型及应用该实验模型测定不同储层条件下合理驱替速度的方法。

背景技术

0、
背景技术：

1、目前，油田开发常用的研究方法包括物理模拟实验、数值模拟计算、油藏工程方法、生产动态分析等。其中物理模拟实验基于相似原理和相似准则，通过制造缩尺实物模型，完成对油藏原型生产动态模拟，被油田工作者认可度较高。但目前所进行的实验模型只能开展某一因素一个方案的研究，单因素多方案的实验周期长且耗材较大，而且利用这些已有的实验模型测定储层合理注采强度和合理驱替速度，因为多方案之间缺少关联和统一的标定值，导致测量后得到的结果存在界限不明、准确率低的问题。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、为了解决背景技术中所提到的技术问题，本公开提供了一种应用于石油工程领域中可实现一体多方案的四向异质实验模型与方法。基于实验单因素不同水平方案设计，利用该模型中的填砂箱可配置四种不同物性的实验岩心，然后进行饱和水、饱和油，通过四向控制阀完成在实验室中一次多方案物理模拟研究。

2、本公开所给出的技术方案如下：

3、本公开首先给出了一种可实现一体多方案的四向异质实验模型：

4、所述模型包括网格填砂箱体2、密封盖8、第一四向控制阀4、第二四向控制阀11、4个空心管6以及5个注采控制阀10；

5、密封盖8通过螺栓密封连接于网格填砂箱体2，构成密封空间；

6、填砂腔体3对应密封盖位置处开有螺纹连接孔9，用于连接阀门；

7、所述密封盖中央设置第二四向控制阀11；

8、所述网格填砂箱内部设置十字架5将箱体划分为4个腔体，用于模拟不同物性岩心；

9、所述腔体内设置空心管6，用以模拟采出井；在十字架5的中心设置第一四向控制阀4，所述第一四向控制阀用于和阀门17配合，通过阀门17的开闭及转盘16的转动完成不同物性岩心实验规律研究；

10、空心管6四周开有互成90°5个通孔12，模拟射孔，构建井筒与岩心油水渗流通道；

11、注采控制阀10设置于填砂腔体3上。

12、进一步地，在所述密封盖底部设置橡胶，能够在螺栓密封加固时，起到缓冲和充分密封贴合的作用。

13、进一步地，四向控制阀顶部11钻有3个螺纹通孔15，采用螺栓完成与四向控制阀底部4连接；中央注入阀门17用于实现对注入井注入控制；转盘16标有指示标记，标记为环周橡胶打孔位置；四向控制阀顶部转盘16用于实现对四向控制阀底部4环周橡胶控制转动，当指示箭头指向各方向时，能够实现该方向岩心物理模拟实验研究；

14、第一四向控制阀底部4四周各开有若干控制阀外部圆孔13，用于模拟注入井射孔；控制阀4内部由空腔体和一侧开有若干内部圆孔的环周橡胶构成，所述内部圆孔的纵向位置与所述控制阀外部圆孔一致；所述环周橡胶顶部钻有3个螺纹通孔14，用以连接第二四向控制阀顶部11的转盘16和注入阀门17，通过转盘16转动实现不同物性岩心实验研究。

15、本公开的另一方面，提供了一种在实验室内测定不同储层驱替速度的方法，应用前述四向异质实验模型，该方法包括如下步骤：

16、第一步，根据所需开展的方案，按照一定配比配备四个填砂腔体3中石英砂及胶黏剂用量；

17、第二步，对四个空心管6及第一四向控制阀4表面进行包裹纱布处理，防止后续加砂及胶黏剂堵塞空心管6内部，包裹完成后，向各填砂腔体3内充填配备好的石英砂及胶黏剂，加压夯实形成岩心；

18、第三步，对网格填砂箱体2内制备好的岩心采用密封盖8进行密封处理，同时连接第一四向控制阀4和第二四向控制阀11两部分，连接注入采出管线，依次进行饱和水、饱和油和老化实验；

19、第四步，打开注入阀门17，旋转四向控制阀转盘16至任一方向岩心，同时打开该方向岩心采出端阀门10，采用恒速驱替，使用量筒计量采出水量和采出油量，实时监测含水、采出程度变化，当含水率达到98％时，关闭注入阀门17，关闭该方向采出阀门10；

20、第五步，按照公式(12)确定不同储层驱替速度v模型；

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22、式中：

23、v模型、v矿场——模型驱替速度、矿场水驱前缘推进速度；

24、l模型井距、l矿场井距——模型、矿场油水井井距；

25、矿场水驱前缘推进速度v矿场表示为式(13)：

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27、式中，h为油井生产厚度，qlmax为最大产液量；

28、第六步，沿顺时针或逆时针转动四向控制阀转盘16至下一岩心方向，依次打开注入阀门17、该方向岩心采出阀门10，同时开始记录产出液变化，计算含水率、采出程度，当含水率达到98％时，重复第五步操作，直至四个方向岩心均完成实验。

29、进一步地，所述第五步中，按照公式(1)至公式(11)确定矿场油井最大产液量：

30、ql＝ηlhδp                     (1)

31、式中：

32、ql——油井产液量；

33、ηl——产液指数；

34、h——油井生产厚度；

35、△p——生产压差；

36、其中，产液指数表示为公式(2)，其受含水率和产油指数控制。

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39、式中：

40、ηo——无水期产油指数；

41、——无因次产液指数；

42、——无因次产油指数；

43、fw——油井含水率；

44、油井含水率表示为公式(4)：

45、

46、式中：

47、qw——油井产水量；

48、qo——油井产油量；

49、bw——水的体积系数；

50、bo——油的体积系数；

51、kro——油相相对渗透率；

52、krw——水相相对渗透率；

53、μw——水的粘度；

54、μo——原油粘度；

55、油井含水率公式中油相及水相相对渗透率表示为公式(5)-公式(7)

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58、

59、式中：

60、sor——残余油饱和度；

61、swi——束缚水饱和度；

62、sw——含水饱和度；

63、swd——标准化后的含水饱和度；

64、nw——水相指数；

65、no——油相指数；

66、对油相及水相指数进行线性拟合，得到油相及水相指数具体数值，基于矿场相渗资料，按照公式(8)计算无因次产油指数，按照公式(9)计算产液指数：

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69、式中：

70、——第j点无因次产油、产液指数；

71、fwj——第j点含水率；

72、swi、swj——束缚水、第j点含水饱和度；

73、kro(swi)、kro(swj)——对应于束缚水饱和度和第j点饱和度的油相渗透率；

74、作无因次产油、产液指数与含水率的关系曲线，拟合无因次产油、产液指数与含水率关系式，即公式(3)；确定产油、产液指数变化规律后，最大产液量取决于生产压差，即公式(10)；

75、

76、对于不同物性储层，导压能力取决于储层渗透率，表示为公式(11)，导压能力强，注入端到油水井中部压力衰减越弱，反之衰减越强：

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78、式中：

79、ηγ——导压系数；

80、k——储层渗透率；

81、ct——综合压缩系数；

82、φ——储层孔隙度；

83、对同一含水阶段存在的若干最大产液量，从中选取前4位液量值，将其平均值确定为矿场油井最大产液量。

84、本发明具有如下有益效果：本发明给出的模型结构简单，操作方便，解决了目前所进行的实验模型只能开展某一因素一个方案的研究，以及单因素多方案的实验周期长且耗材较大以及注采强度界限无法确定的问题。本公开所提供的模型中的填砂箱可配置四种不同物性的实验岩心，然后进行饱和水、饱和油，通过四向控制阀完成在实验室中一次多方案物理模拟研究，由此而得到的模拟实验后的数值具有相同的模拟基础，数值上具有关联性，且具有统一的标定值，经过试验数据验证后，通过该实验模型所测定的合理驱替速度与实际的最大驱替速度基本相同。