超稠油油藏蒸汽-氮气-降粘剂复合吞吐实验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石油与天然气技术领域，涉及一种超稠油油藏蒸汽-氮气-降粘剂复合吞吐的实验装置及实验方法。
技术背景
[0002]稠油是一种重要的非常规油气资源。经过30多年的发展，稠油已成为我国石油产量的重要组成部分，年产量超过1000万吨。热采是稠油油藏开发中应用最广泛的技术，主要通过注入蒸汽加热降粘、改善原油的流动性，从而将稠油开采出来。目前常用的热采技术主要有蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层、水平井蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)、二氧化碳或降粘剂辅助蒸汽吞吐技术等。
[0003]近年来，超稠油油藏的开发已经引起世界主要稠油生产国的重视。与普通稠油相比，超稠油的粘度更高，开发难度更大，如果采用常规的蒸汽吞吐技术开发，效果很差，甚至不能有效动用。
[0004]蒸汽-氮气-降粘剂复合吞吐技术是一种开发超稠油油藏的一种新技术。其中，蒸汽辅以降粘剂可以有效降低超稠油的粘度，氮气具有助排、隔热和增能等作用。目前对蒸汽-氮气-降粘剂复合吞吐技术的研宄仍处于起步阶段，现有的物理模拟实验装置难以实现准确全面的过程模拟与参数优化。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明公开了一种超稠油油藏蒸汽-氮气-降粘剂复合吞吐实验装置，给出了模拟超稠油油藏蒸汽-氮气-降粘剂复合吞吐开发的实验方法，为现场工艺实施提供技术指导和帮助。
[0006]为实现该技术目的，本发明的方案是:
[0007]一种超稠油油藏蒸汽-氮气-降粘剂复合吞吐实验装置，包括注入系统、模型系统、恒温控制系统、产出计量系统和数据采集系统，
[0008]所述的注入系统包括并联连接的蒸汽注入装置、气体缓冲装置、降粘剂注入装置和油水饱和装置，且各个所述装置的出口端连接模型系统；
[0009]所述的模型系统置于恒温控制系统内，其入口端连接注入系统，出口端连接产出计量系统；所述的模型系统包括填砂模型和填充物，在所述的填砂模型内填充有油水砂混合后的填充物；
[0010]所述的产出计量系统包括安装在模型系统出口的回压控制装置和超声波油水分离计量装置，且回压控制装置一端与模型系统出口相连，另一端与超声波油水分离计量装置相连；
[0011]所述的数据采集系统包括安装在所述实验装置不同位置的压力传感器、温度传感器、流量计以及电子天平、计算机数据采集系统及数据分析系统，计算机数据采集系统及数据分析系统完成数据采集与计算。
[0012]其中，所述的蒸汽注入装置包括蒸汽发生器和平流泵，平流泵连接蒸汽发生器产生指定温度/压力蒸汽，通过保温管线连接模型系统。
[0013]所述气体缓冲装置包括活塞中间容器I和恒压泵，活塞中间容器I置有氮气，入口端连接恒压泵，出口端通过保温管线连接模型系统，以恒压泵为驱动力向模型系统提供指定压力氮气。
[0014]所述降粘剂注入装置包括活塞中间容器I1、平流泵或恒压泵，活塞中间容器II置有降粘剂，入口端连接恒压泵或平流泵，出口端通过保温管线连接模型系统，根据实验需要以恒压泵或平流泵为驱动力向模型系统提供指定注入压力或指定流量降粘剂。
[0015]所述油水饱和装置包括活塞中间容器II1、IV、混相器、真空泵、恒压泵和平流泵，其中真空泵通过单独管线直接连接模型系统，真空泵与模型系统的接口处设置有负压传感器；所述的两个活塞中间容器II1、IV分别为油样活塞中间容器与地层水活塞中间容器，油样活塞中间容器连接混相器，由混相器配制好油样后转至油样活塞中间容器，地层水活塞中间容器置有地层水样品，两个活塞中间容器入口端分别连接恒压泵或平流泵，出口端分别通过保温管线连接模型系统，根据饱和地层水和饱和油的需要选择恒压泵或平流泵为驱动力。
[0016]所述的平流泵、恒压泵的出口各连接一个阀门后并联，并联后再串联一个流量计和压力传感器；所述的活塞中间容器1、I1、II1、IV、蒸汽发生器、混相器和填砂模型的入口各连接一个阀门，出口各连接一个阀门和压力传感器，且在蒸汽发生器和活塞中间容器I的出口还串联有流量计。
[0017]所述的回压控制装置设置在填砂模型出口端，由回压阀构成，回压阀处设置压力传感器并连接计算机，由计算机数据采集系统实时采集压力数据并调整反馈至回压阀；
[0018]所述的超声波油水分离计量装置由超声波分离计量筒构成，通过超声波对产出的油水混合物破乳分离并探测油水界面高度和总液面高度，以完成对油水产出物的计量。
[0019]利用所述的装置进行蒸汽-氮气-降粘剂复合吞吐实验的方法，如下:
[0020]步骤(I)本发明的模拟实验过程先检查装置的气密性。
[0021]步骤(2)根据实验需要设计填砂模型，用以模拟实际储层。
[0022]步骤(3)实验所需油样由所述混相样器配制，油样混样完成后，向所述活塞中间容器III转入实验油样，实验所需地层水置于所述活塞中间容器IV中；利用所述真空泵对填砂模型抽真空并利用地层水活塞中间容器IV对填砂模型饱和地层水，具体操作过程按照SY/T 5336规定执行；利用所述平流泵和油样活塞中间容器III向填砂模型注入油样，利用油驱水方法实现饱和油过程并建立束缚水。
[0023]步骤(2)、(3)也可采用直接将混合均匀的油砂填装到填砂模型的方式实现饱和油过程。
[0024]步骤(4)对所述恒温箱调节至实验所需地层温度，对所述填砂模型预热设定时间以上。
[0025]步骤(5)打开平流泵和蒸汽发生器以及其回路上的阀门，待蒸汽压力达到实验要求的注入压力后，打开蒸汽发生器输出端的阀门，进行注蒸汽实验；
[0026]步骤(6)关闭步骤5中的所有阀门，设定恒压泵的流量，打开恒压泵与活塞中间容器I回路上的阀门，启动恒压泵，待压力达到设定压力后打开活塞中间容器I的出口端的阀门，对填砂模型注入设计用量的氮气段塞；
[0027]步骤(7)关闭步骤6中的所有阀门，设定平流泵的流量，打开平流泵与活塞中间容器II回路上的阀门以及活塞中间容器II出口端的阀门，启动平流泵，对填砂模型注入设计用量的降粘剂段塞；
[0028]步骤(8)上述(5)、(6)、(7)步骤完成后，关闭所有阀门，将填砂模型放置设定时间以模拟焖井过程；焖井结束后，打开回压阀，利用所述超声波分离计量筒收集产出的油水混合物，利用所述超声波发生器对油水混合物进行破乳分离并探测总液面高度与油水界面高度，由所述计算机和数据分析软件采集数据并计算产出的油水体积。
[0029]所述的步骤(5)、(6), (7)的注入次序可相互交换或重复，其注入温度、注入量和注入压力可改变，以模拟不同注入次序、不同注入量的开采过程，实现注入温度、注入次序、注入量和注入压力等参数的优化。
[0030]本发明的有益效果如下:
[0031]本发明可利用储层模型，测试模型的基本物性参数，模拟蒸汽-氮气-降粘剂复合或单独注入过程，获得模拟吞吐结果，实现注采参数的优化；本发明可实现对不同储层类型、温度、孔隙度、渗透率和饱和度的模拟；本发明可实现对蒸汽-氮气-降粘剂复合吞吐过程的注入过程、焖井过程和产出过程的模拟，并对开采过程中的温度、压力和开采效果进行实时监测；本发明可实现对产出液的自动化破乳分离与计量。
【附图说明】
[0032]图1为本发明的实验装置流程图。
[0033]图中:1平流泵、2恒压泵、3真空泵、4蒸汽发生器、5-9活塞中间容器、10混相器、11填砂模型、12恒温箱、13超声波分离计量筒、14超声波发生器、15电子天平、16计算机、38-52压力传感器、53-59温度传感器、35-37流量计、17-33进出口阀门、34回压阀。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0035]如图1所示，本发明实例的一种超稠油油藏蒸汽-氮气-降粘剂复合吞吐模拟实验装置，包括注入系统、模型系统、产出计量系统和数据采集系统，由平流泵1、恒压泵2、真空泵3、蒸汽发生器4、活塞中间容器5-9、混相器10、填砂模型11、恒温箱12、超声波分离计量筒13、超声波发生器14、电子天平15、计算机16、压力传感器38-52、温度传感器53-59、流量计35-37、进出口阀门17-33、回压阀34和保温管线等构成。
[0036]其中，活塞中间容器5为氮气活塞中间容器，活塞中间容器6、7为降粘剂活塞中间容器，可置有不同类型降粘剂，活塞中间容器8为地层水活塞中间容器，活塞中间容器9为油样活塞中间容器；其中，压力传感器38-46为注入系统各节点处压力传感器，压力传感器36为负压传感器，压力传感器47-51为沿填砂模型轴向处压力传感器，压力传感器52为回压阀处压