一种可模拟压驱的实验装置及其制造方法

本发明涉及压驱实验设备，特别是涉及一种可模拟压驱的实验装置及其制造方法。

背景技术：

1、目前我国老油田大多整体已经进入高含水、高采出程度的“双高”阶段，开采难度较大，相比而言，一类油层和二类油层采出程度较高，三类油层采出程度较低，如大庆油田三类油层的综合含水为93％～96％，但是采出程度仅为38％～42％，剩余油储量巨大，是增储上产和保障国家能源的重要接替潜力。但是三类油层砂体发育差，具有油层跨度大、层间差异大、平面相变快、控制程度低的特点，不能建立有效驱替，低效循环严重；储层物性差，具有渗透率低、平均孔喉半径低、排驱压力高、泥质含量高、粘土含量较高的微观特征，使得化学驱技术受限，注入效率低、注入参数不匹配，药剂粘损率较高。

2、常规压裂技术虽然可以为油水渗流提供通道，但是其作用范围有限，不能有效扩大波及体积，导致增产效果差。因此，以大规模压裂为基础的“压驱”技术被提出，其以驱油剂作为压驱剂，借助水力压裂将压驱剂沿着裂缝面推进至油层深部，使得压驱剂有效波及剩余油，实现高效精准挖掘潜力。具体包括正向压驱和反向压驱，正向压驱是从注入端注入压驱剂，压开裂缝，压驱剂沿着裂缝动用剩余油，压后，注入端恢复至常规注水；反向压驱是从采出端注入化学剂，压开裂缝，压驱剂沿着裂缝动用剩余油，压后焖井，注入端再恢复至常规注水。

3、压驱工艺取得了很好的现场应用效果，但是实验室理论研究处于起步阶段，一方面不能把驱替和压裂两个过程相结合，另外一方面不能在实验室表征裂缝的扩展、形态、导流能力非均质性以及流体在裂缝中的流动。目前对于驱替实验室研究已经很成熟，但是对于压裂的实验室研究主要采用真三轴压裂实验装置借助声发射监测系统研究裂缝的扩展规律，并不能刻画裂缝的形态、导流能力非均质性以及流体在裂缝中的流动。另外，对于压驱的实验室研究采用的是在大平板岩心中预留裂缝，首先是驱替，然后沿着裂缝高速注入压驱剂表征压驱过程，最后再恢复驱替，与实际生产的压驱相差较大，主要表现在以下几方面：①预留的裂缝会影响驱替过程的剩余油分布，使得压驱前剩余油分布场与实际生产相差较大；②在实际压驱过程中，裂缝随时间的扩展表现为边裂边渗，裂缝呈现“锥形”形态，裂缝的导流能力呈现出较强的非均质性，然而在大平板岩心中预留裂缝不能表征裂缝以上的这些特征；③在实际压驱结束后，裂缝会慢慢闭合，但是在大平板岩心中预留裂缝不能表征模拟这一过程，其裂缝是始终存在的。④用一个平板大岩心也不能模拟储层的非均质性和储层边界。

4、因此，亟需一种可模拟压驱的实验装置及其制造方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种可模拟压驱的实验装置及其制造方法，以解决现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种单元岩块系统，包括：

3、单元岩块；

4、环氧树脂；

5、纱布，所述单元岩块周向设置有纱布，且所述纱布外层采用所述环氧树脂做胶结处理；

6、方形胶筒，胶结处理后的所述纱布外设置有方形胶筒，所述方形胶筒和所述环氧树脂对应的每个面四条边粘贴有黏结剂条；

7、加固装置，所述方形胶筒外套设有加固装置；

8、地应力加载管线，所述地应力加载管线依次贯穿所述加固装置、方形胶筒设置，且所述地应力加载管线的布置位于x、y、z三个方向；

9、驱替管线，所述驱替管线依次穿过所述加固装置和方形胶筒后，与所述方形胶筒和胶结处理后的所述纱布之间的空隙接触。

10、本发明还提供一种三维物理模型，包括：

11、三维物理模型本体，所述三维物理模型本体包括若干所述单元岩块系统，相邻所述单元岩块系统之间通过所述地应力加载管线和驱替管线连接，且若干所述单元岩块系统的组合方式不同；

12、压驱管线系统，所述压驱管线系统设置在所述三维物理模型本体上。

13、优选的，所述压驱管线系统包括压驱管线，所述压驱管线上设置有若干开关阀门，所述压驱管线上充填胶结有若干小圆柱岩心，且若干所述小圆柱岩心的渗透率和孔隙度不同。

14、本发明还提供一种可模拟压驱实验装置，包括：

15、所述三维物理模型；

16、地应力加载系统，所述地应力加载系统可以对x、y、z三个方向进行地应力加载，且分别与所述三维物理模型中的x、y、z三个方向上的地应力加载管线连接；

17、注入驱替系统，所述注入驱替系统与所述三维物理模型连接；

18、压驱系统，所述注入压驱系统与所述三维物理模型连接；

19、数据监测系统，与所述三维物理模型连接，用于实时监测采出水、采出油、含水率和含油饱和度变化情况。

20、优选的，所述注入驱替系统包括：

21、第一恒压恒速泵；

22、第一中间活塞容器，所述第一中间活塞容器通过管线与所述第一恒压恒速泵连接且连通，所述第一中间活塞容器设置若干个，所述第一中间活塞容器出液端通过管线与所述驱替管线连接；

23、开关阀门，一所述第一中间活塞容器上设置一所述开关阀门。

24、优选的，所述压驱系统包括压驱注入系统，所述压驱注入系统包括：

25、第二恒压恒速泵；

26、第二中间活塞容器，所述第二中间活塞容器通过管线与所述第二恒压恒速泵连接且连通，所述第二中间活塞容器设置若干个，所述第二中间活塞容器出液端通过管线与所述压驱管线连接；

27、开关阀门，一所述第二中间活塞容器上设置一所述开关阀门。

28、优选的，还包括压驱蓄能系统，所述压驱蓄能系统与所述压驱注入系统相连接；所述压驱蓄能系统包括：

29、储能罐，所述储能罐的出液端与所述压驱注入系统相连接，且其连接的管路上还设置有单向阀；

30、手摇泵，所述手摇泵与所述储能罐的进液端连接。

31、优选的，所述数据监测系统包括采出液收集系统和电阻率采集系统，

32、所述采液收集系统包括若干个量筒，用于实时监测采出水、采出油和含水率；

33、所述电阻率采集系统包括计算机，所述计算机与所述电阻丝电性连接，电阻丝用于实时监测含油饱和度的变化，计算机用于记录含油饱和度的变化。

34、本发明还提供一种可模拟压驱实验装置的制造方法，包括：

35、对实际的岩心、测井等井点数据资料进行离散，得到整个储层空间任一点的孔隙度和渗透率，通过相似准则把实际储层等效到实验室尺度，确定压驱区域，建立三维物理模型；

36、完成以上三维物理模型建设后，安装压驱管线系统，使其与所述三维物理模型内的压驱管线连通；

37、安装地应力加载系统，分别与x、y、z三个方向的地应力加载管线相连接，三个手摇泵分别加载不同的压力，模拟不同方向的地应力；

38、安装注入驱替系统，第一恒压恒速泵与驱替管线相连接，模拟实际注入井，可实现恒速注入驱替和恒压注入驱替，且通过第一中间活塞容器可以实现向地层注入水、表面活性剂等不同类型的驱替剂；

39、安装压驱系统，分别安装压驱注入系统和压驱蓄能系统，压驱注入系统用于在压驱过程中注入压驱剂，且通过中间活塞容器可以实现向地层注入水或表面活性剂不同类型的压驱剂；压驱蓄能系统主要用于模拟压驱剂大量快速注入地层后，近井区域弹性能增加；

40、最后安装数据监测系统，与所述三维物理模型连接，用于实时监测采出水、采出油、含水率和含油饱和度变化情况。

41、本发明公开了以下技术效果：

42、1、本发明的通过采用离散思路将整个地层离散为单元岩块系统，单元岩块系统的组合方式不同可以模拟不同的储层边界，储层渗透率、孔隙度的各向异性，以及储层的非均质性；

43、2、本发明通过在一个实验装置中加入注入驱替系统和压驱系统，可以同时耦合驱替和压裂两个过程进行实验室压驱模拟，地应力系统实现沿着x、y、z三个方向对单元岩块独立加载压力，模拟地应力的大小和方向；模拟压驱过程中裂缝的动静态特征，压驱管线不同位置开关阀门的打开程度表征裂缝的“锥形”形态，不同位置胶结有不同渗透率和孔隙度的小圆柱岩心分段表征裂缝导流能力的非均质性，不同位置的开关阀门在不同的时间打开关闭表征压驱过程中裂缝随时间边裂边渗的扩展特征以及压驱结束后裂缝随时间的闭合特征，压驱蓄能系统模拟压驱剂大量快速注入地层后，近井区域弹性能增加的特征。使得室内压驱物理模拟结果与实际生产更加符合，准确的指导压驱工艺在现场的应用。