保证系统 在指定压力或安全压力下正常工作。
[0044] 温度控制部分是为溶解室2和填砂管7提供高压环境，模拟地层条件。
[0045] 水溶气开发模拟实验方法，应用上述模拟系统，整个实验分为五个部分来完成：包 括实验前准备，地层水和甲烷气的溶解过程，含气地层水中甲烷溶解度的测定，填砂管含气 地层水饱和过程，水溶气的降压开发模拟过程，具体步骤如下：
[0046] -、实验前准备
[0047] 1、按照合适的比例混合沙子，将沙子充填进填砂管，均匀压实并烘干，制作成性质 相似的填砂模型。测量填砂管中模型的渗透率和孔隙度。
[0048] 2、将各个装置按照图1所示结构安装，中间容器3中充满地层水，储集容器4中充 满高压甲烷，各个控制阀门关闭。将填砂管7抽成真空，读出储气罐8的标定容积和压力计 15b示数，此时的压力计15b示数应为常压。
[0049] 二、地层水和甲烷气的溶解过程
[0050] 1、往溶解室2中注地层水：打开第二控制阀门14b和第六控制阀门14f，启动平流 泵1，通过耐压管线向含地层水的中间容器3内注入煤油，含地层水的中间容器3中的地层 水会被压入溶解室2中。设定平流泵注入时间和注入流速来控制地层水的注入体积。当设 定体积的地层水注入完成后，关闭平流泵1，关闭第二控制阀门14b和第六控制阀门14f。 [0051 ] 2、往溶解室2中注甲烷气：先打开第三控制阀门14c，再打开第七控制阀门14g，注 入一定体积的高压甲烷气。当压力计15a的示数不再变化时，关闭控制阀门14g和14c。
[0052] 3、打开第一控制阀门14a，启动平流泵1，将煤油注入溶解室2中，对溶解室2加 压，模拟地层高压环境，压力值从压力计15a读出。当压力计15a显示的示数达到设定压力 P时，关闭平流泵1，关闭第一控制阀门14a。开启温度控制系统13,对溶解室2加热，模拟 地层高温环境。调整完毕后，保持溶解室2的高温高压环境不变，静置6~10h，使甲烷气与 地层水溶解平衡。
[0053] 三、含气地层水中甲烷溶解度的测定
[0054] 1、先打开第九控制阀门14i，后打开第一控制阀门14a，启动平流泵1，往溶解室注 入煤油。同时，开启第八控制阀门14h，含气地层水会被匀速排出。观察压力计15a，控制平 流泵流量和第八控制阀门14h的开启程度，使溶解室2中的压力P保持不变。
[0055] 2、从溶解室2中排出的含气地层水先经过冷凝器9快速冷却到常温下，此时气液 分离，液体流入量水筒5内，气体经过气量计6。从溶解室2排液一段时间后，关闭平流泵 1，并快速关闭控制阀门14h、14i以及14a。量水筒5测量液面的体积，气量计6测量气体体 积，进而可以求得含气地层水中甲烷的溶解度。
[0056] 注：从溶解室2中排出含气地层水时不能将溶解室2中的地层水全部排出，要留足 够的含气地层水进行下面的实验。这个控制的依据是计算平流泵的流量以及最初注入溶解 室2的地层水的体积。
[0057] 四、填砂管含气地层水饱和过程
[0058] 1、开启温度控制系统13,对填砂管7加热，模拟地层高温环境。
[0059] 2、打开第二压力阀16b，启动平流泵10,向含甲烷中间容器11注入煤油，对中间容 器11中的甲烷进行加压，将其压入填砂管7中。当压力阀16b的示数达到P时，关闭平流 泵10和关闭第二控制阀16b。
[0060] 3、打开控制阀门14a、14h和14j，并将压力阀16a压力设置为P，打开第五控制阀 门14e。启动平流泵1，将煤油泵入溶解室2,进而将溶解室2中的含气地层水缓慢的压入到 填砂管7中。当通风橱12处有少量液体溢出时，说明填砂模型已经被含气地层水所饱和。 关闭平流泵1，关闭控制阀门14a、14h、14j和14e。
[0061] 在含气地层水饱和填砂模型的过程中，预先用甲烷气在高压P下饱和的目的是避 免地层水在注入填砂模型时由于压力和温度的降低而使地层水中溶解的甲烷气析出，这样 就保证了实验模拟的科学性和准确性。含气地层水饱和填砂模型的过程实质上是一个水驱 气的过程，为了使地层水饱和填砂模型的效果最佳，将填砂管竖直放置。
[0062] 五、水溶气的降压开发模拟过程
[0063] 1、设置一系列的压力值：P1、P2、P3、P4、P5(P>P1>P2>P3>P4>P5)。
[0064] 2、打开第四控制阀门14d，将压力阀16a压力调至P1，会有一部分甲烷气析出，进 入储气罐8中，压力计15b的示数增大，读出压力计15b的示数，结合甲烷气的压缩因子Z 换算到常温常压下产出甲烷的体积VI。
[0065] 3、再将压力阀16a压力调至P2,又会有一部分甲烷气析出，按照步骤2计算得到新 增加的甲烷体积V2。对于压力P3、P4和P5,按照上述步骤进行，分别得到甲烷气增量V3、 V4 和V5。
[0066] 4、建立甲烷体积增量与压力的关系图，可以分析不同压力下水溶气的产出规律。
[0067] 利用该水溶气开发模拟实验系统，我们还可以通过改变地层水的性质、地层水中 甲烷的溶解度以及溶解过程中的压力温度来模拟这些因素对水溶气的开发效果的影响。
[0068]实施例：
[0069] 水溶气开发模拟实验方法，应用上述模拟系统，整个实验分为五个部分来完成：包 括实验前准备，地层水和甲烷气的溶解过程，含气地层水中甲烷溶解度的测定，填砂管含气 地层水饱和过程，水溶气的降压开发模拟过程，具体步骤如下：
[0070] 一、实验前准备
[0071] 1、按照下表1中的比例混合沙子，将沙子充填进填砂管，均匀压实并烘干，制作成 性质相似的填砂模型。测量填砂管中模型的渗透率和孔隙度。气测渗透率的方法：将N2通 入填砂管模型中，用皂泡流量计、秒表计量气体的流量，通过测量填砂管两侧的压差计气体 流量，计算出气测渗透率。孔隙度的测定：分别称量填砂管模型饱和水前后的干重和湿重， 根据饱和水前后模型重量之差与水密度，计算孔隙度。
[0072] 表1储层粒度组成
【主权项】
1. 一种水溶气藏开发模拟实验系统及方法，其特征在于： 模拟系统共分为四部分：地层水与甲烷溶解系统，含气地层水中甲烷溶解度测定系统， 水溶气开采模拟实验系统以及温度控制系统； 水溶气开发模拟实验方法，包括五个部分：包括实验前准备、地层水和甲烷气的溶解过 程、含气地层水中甲烷溶解度的测定、填砂模型含气地层水饱和过程、水溶气的降压开发模 拟过程。
2. 如权利要求1所述的一种水溶气藏开发模拟实验系统，其特征在于，所述地层水与 甲烷溶解系统具体包括：前平流泵、溶解室、含地层水的中间容器、甲烷储集容器以及相应 的控制阀门。
3. 如权利要求2所述的一种水溶气藏开发模拟实验系统，其特征在于，所述含气地层 水中甲烷溶解度测定系统由冷凝器、量水筒、气量计以及相应的控制阀门组成。
4. 如权利要求3所述的一种水溶气藏开发模拟实验系统，其特征在于，所述水溶气开 采模拟实验系统由溶解室、后平流泵、含甲烷中间容器、填砂管、储气罐以及相应的控制阀 门组成。
5. 如权利要求1所述的一种水溶气藏开发模拟实验方法，其特征在于，所述实验前准 备具体为：按比例混合沙子，充填进填砂管制得填砂模型；测量填砂管中模型的渗透率和 孔隙度；安装装置并将地层水注入中间容器，将高压甲烷注入储集容器中，注入完成后关闭 所述中间容器和储集容器的控制阀门。
6. 如权利要求5所述的一种水溶气藏开发模拟实验方法，其特征在于，所述地层水和 高压甲烷的溶解过程具体为：先后往溶解室中注入地层水和高压甲烷，并模拟地层高温环 境，对溶解室进行加温加压，保持并静置6-10h，使高压甲烷与地层水溶解平衡。
7. 如权利要求6所述的一种水溶气藏开发模拟实验方法，其特征在于，所述含气地层 水中甲烷溶解度的测定具体为：启动上平流泵，往所述溶解室中加入煤油并排出部分含气 地层水，对溶解室中的含气地层水进行冷却降温，使甲烷气与地层水分离，分别测得气液体 积，进而计算得出含气地层水中的甲烷含量。
8. 如权利要求7所述的一种水溶气藏开发模拟实验方法，其特征在于，所述填砂模型 含气地层水饱和过程具体为：向所述填砂模型中注入甲烷气，并模拟地层高温环境对所述 填砂模型进行加热，使甲烷气在高温下达到饱和，将掺有煤油的含气地下水压入填沙管，当 通风橱中有少量液体溢出时，说明填砂模型已经被含甲烷气地层水所饱和，即可停止向填 沙管中压入掺有煤油的含气地下水。
9. 如权利要求8所述的一种水溶气藏开发模拟实验方法，其特征在于，所述水溶气的 降压开发模拟过程具体为：设置一系列降压值，对所述填砂模型进行各降压值的降压处理， 析出部分甲烷气至储气罐，读出相应压力值，计算出所述储气罐中新增甲烷气体积，最终建 立甲烷体积增量与压力的关系图，分析不同压力下水溶气的产出规律。
【专利摘要】本发明公开了一种水溶气藏开发模拟实验系统及方法：模拟系统共分为四部分：地层水与甲烷溶解系统，含气地层水中甲烷溶解度测定系统，水溶气开采模拟实验系统以及温度控制系统；水溶气开发模拟实验方法，包括五个部分：包括实验前准备、地层水和甲烷气的溶解过程、含气地层水中甲烷溶解度的测定、填砂管含气地层水饱和过程、水溶气的降压开发模拟过程。本发明针能真实的模拟地层条件下水溶气开发过程，为水溶气的开发创造了良好的条件。
【IPC分类】E21B49-00
【公开号】CN104775809
【申请号】CN201510068300
【发明人】孙致学, 徐杨, 姚军, 冯军, 邓清, 蔡明玉, 孙强, 吕抒桓, 张明明, 吕晓聪, 聂海峰, 孙继芹
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年2月7日