气藏水层水体可动性的预测装置、方法及控制器与流程

本发明涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种气藏水层水体可动性的预测装置、方法及控制器。

背景技术：

气藏水体赋存于气藏岩石孔隙中，在气藏开采过程中，随着气藏孔隙压力下降，水体与气藏之间会产生压差，在水体膨胀能和压差驱替力作用下，水体产生流动，向气藏侵入，导致气藏的产能和采收率大幅度下降，影响气藏开发效果，因此，水体的可动性预测对于气藏开发来说意义重大。

针对气藏水体可动性预测问题，相关研究报道较多，主要的方法是利用生产动态数据、或者利用物质平衡方程计算水侵量，分析预测水侵动态等。这些研究没有直接对气藏水体可动性进行研究，很难弄清楚水体活跃性、流动下限及流动规律等水体特征。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种气藏水层水体可动性的预测装置，用以对气藏开发过程中的水层水体可动性进行定量预测，该装置包括：岩心夹持器、围压泵、高压注射泵、中间容器、回压泵、测量容器和控制器；其中：

岩心夹持器，具有第一空间和第二空间；所述第一空间用于放置饱和好的待预测岩样；所述第二空间包围在所述第一空间的外面；

围压泵，与所述第二空间连通，用于通过给第二空间内注入压力，压缩岩心夹持器第二空间内的水或者气，给待预测岩样加围压；

高压注射泵，用于将中间容器中的模拟地层水注入岩心夹持器；所述中间容器的输入端与高压注射泵的输出端连接，中间容器的输出端与岩心夹持器的第一端连接；

回压泵，与岩心夹持器的第二端连接，用于注入压力至岩心夹持器；

控制器，与所述围压泵、高压注射泵和回压泵连接，用于控制围压泵给第二空间内注入压力；在围压达到预设围压值后，控制高压注射泵多次以逐级升高的注入压力将中间容器中的模拟地层水注入岩心夹持器，控制回压泵多次以逐级升高的回压输入至岩心夹持器；在监测到岩心夹持器的第一端和第二端的压力达到地层压力设定值，且不再变化时，控制关闭高压注射泵，控制回压泵以每预设压降数值降压；获取每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据；根据每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据，预测气藏水层水体的可动性。

本发明实施例还提供了一种气藏水层水体可动性的预测方法，用以对气藏开发过程中的水层水体可动性进行定量预测，该方法包括：

控制围压泵给第二空间内注入压力，压缩岩心夹持器第二空间内的水或者气，给待预测岩样加围压；

在围压达到预设围压值后，控制高压注射泵多次以逐级升高的注入压力将中间容器中的模拟地层水注入岩心夹持器，控制回压泵多次以逐级升高的回压输入至岩心夹持器；

在监测到岩心夹持器的第一端和第二端的压力达到地层压力设定值，且不再变化时，控制关闭高压注射泵，控制回压泵以每预设压降数值降压；

获取每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据；

根据每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据，预测气藏水层水体的可动性。

本发明实施例还提供了一种气藏水层水体可动性的预测装置的控制器，用以对气藏开发过程中的水层水体可动性进行定量预测，该控制器包括：

围压控制单元，用于控制围压泵给第二空间内注入压力，压缩岩心夹持器第二空间内的水或者气，给待预测岩样加围压；

升压控制单元，用于在围压达到预设围压值后，控制高压注射泵多次以逐级升高的注入压力将中间容器中的模拟地层水注入岩心夹持器，控制回压泵多次以逐级升高的回压输入至岩心夹持器；

降压控制单元，用于在监测到岩心夹持器的第一端和第二端的压力达到地层压力设定值，且不再变化时，控制关闭高压注射泵，控制回压泵以每预设压降数值降压；

获取单元，用于获取每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据；

预测单元，用于根据每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据，预测气藏水层水体的可动性。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述气藏水层水体可动性的预测方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述气藏水层水体可动性的预测方法的计算机程序。

本发明实施例通过控制围压泵给第二空间内注入压力，压缩岩心夹持器第二空间内的水或者气，给待预测岩样加围压；在围压达到预设围压值后，控制高压注射泵多次以逐级升高的注入压力将中间容器中的模拟地层水注入岩心夹持器，控制回压泵多次以逐级升高的回压输入至岩心夹持器；在监测到岩心夹持器的第一端和第二端的压力达到地层压力设定值，且不再变化时，控制关闭高压注射泵，控制回压泵以每预设压降数值降压；获取每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据；根据每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据，预测气藏水层水体的可动性，实现了对气藏开发过程中的水层水体可动性进行定量预测，对气藏开发具有重要的指导意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中气藏水层水体可动性的预测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中岩心夹持器的横截面示意图；

图3是本发明实施例中单位压降可动水饱和度曲线示意图；

图4是本发明实施例中气藏水层水体可动性的预测方法的流程示意图；

图5是本发明实施例中气藏水层水体可动性的预测装置的控制器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例采用物理模拟实验方法研究地层压力条件下岩石空间中水体可动性，可以测定单位压差条件下水体可动量，对于评价(预测)水体可动性及其对气藏开发的影响具有重要意义。下面对该气藏水层水体可动性的预测方案进行详细介绍。

图1是本发明实施例中气藏水层水体可动性的预测装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：岩心夹持器ch、围压泵3、高压注射泵1、中间容器4、回压泵2、测量容器和控制器7；其中：

岩心夹持器ch，具有第一空间ch1和第二空间ch2；所述第一空间ch1用于放置饱和好的待预测岩样；所述第二空间ch2包围在所述第一空间ch1的外面；

围压泵3，与所述第二空间ch2连通，用于通过给第二空间ch2内注入压力，压缩岩心夹持器ch第二空间ch2内的水或者气，给第一空间ch1内的待预测岩样加围压；

高压注射泵1，用于将中间容器4中的模拟地层水注入岩心夹持器ch；所述中间容器4的输入端与高压注射泵1的输出端连接，中间容器4的输出端与岩心夹持器ch的第一端连接；

回压泵2，与岩心夹持器ch的第二端连接，用于注入压力至岩心夹持器ch；

控制器7，与所述围压泵3、高压注射泵1和回压泵2连接，用于控制围压泵3给第二空间ch2内注入压力；在围压达到预设围压值后，控制高压注射泵1多次以逐级升高的注入压力将中间容器4中的模拟地层水注入岩心夹持器ch，控制回压泵2多次以逐级升高的回压输入至岩心夹持器ch；在监测到岩心夹持器ch的第一端和第二端的压力达到地层压力设定值，且不再变化时，控制关闭高压注射泵1，控制回压泵2以每预设压降数值降压；获取每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据；根据每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据，预测气藏水层水体的可动性。

本发明实施例提供的气藏水层水体可动性的预测装置，工作时：对岩样进行烘干，抽空饱和模拟地层水。将饱和好的岩样装入岩心夹持器(ch)，通过控制器控制围压泵向岩心夹持器(ch)中的岩心加围压。围压达到设定值后，通过控制器控制高压注射泵和回压泵同时逐级升高回压和注入压力，达到地层压力设定值后，平衡一段时间，至岩心两端压力不再变化为止。关闭高压注射泵，调节出口回压泵，压力下降幅度为nmpa/次，每次压降停止出水后10分钟，继续降低压力，直至出口回压降为0为止，记录初次产水时刻，实验过程中的时间、压力、产水量等数据。岩心出口端不再出水后10分钟，逐级卸掉围压，结束实验。

通过以上步骤，就可以得到单位压降下水体可动量。根据一定的实验目的，可以进行不同压降幅度及不同储层物性的实验，从而对水体可动性进行深入系统地研究，得出水体可动性规律及物性界限，为气藏水体可动性研究提供依据。

在一个实施例中，如图1所示，上述气藏水层水体可动性的预测装置还可以包括：

第一阀门v1，设置在中间容器4与岩心夹持器ch连通的管路上；

第一压力传感器ps1，设置在第一阀门v1和岩心夹持器ch的第一端之间，用于监测岩心夹持器ch的第一端的压力大小；

第二阀门v2，设置在回压泵2与岩心夹持器ch连通的管路上；

第二压力传感器ps2，设置在第二阀门v2和岩心夹持器ch的第二端之间，用于监测岩心夹持器ch的第二端的压力大小；

所述控制器7与第一阀门v1、第一压力传感器ps1、第二阀门v2和第二压力传感器ps2连接，具体用于在第一压力传感器监测到岩心夹持器的第一端的压力和第二压力传感器监测到岩心夹持器的第二端的压力达到地层压力设定值，且不再变化时，控制关闭高压注射泵，控制回压泵以每预设压降数值降压。

具体实施时，上述岩心夹持器ch的横截面可以是如图2所示的圆环形状。

在一个实施例中，所述控制器具体用于在围压达到预设围压值后，控制高压注射泵多次以逐级升高注入压力，以及控制回压泵多次以逐级升高回压的每一次操作包括：在控制回压泵升高回压后，控制高压注射泵升高注入压力。

具体实施时，在每一次升压控制操作过程中，先升高回压，再升高高压注射泵的注入压力，回压高于注入压力可以将岩心夹持器中的液体封住，否则，液体会经过回压阀流出，提高了预测的精度和安全性。

在一个实施例中，如图1所示，上述气藏水层水体可动性的预测装置还可以包括：

第三阀门v3，设置在围压泵3与第二空间ch2连通的管路上；

第三压力传感器ps3，设置在第三阀门v3和岩心夹持器ch之间，用于监测围压泵3给待预测岩样加的围压大小；

所述控制器与第三阀门v3和第三压力传感器ps3连接，具体用于在第三压力传感器ps3监测到的围压大小达到预设围压值后，控制高压注射泵1多次以逐级升高的注入压力将中间容器4中的模拟地层水注入岩心夹持器ch，控制回压泵2多次以逐级升高的回压输入至岩心夹持器ch。

具体实施时，如图1所示，上述气藏水层水体可动性的预测装置还可以包括：回压阀6，第一端与回压泵2连通，第二端与岩心夹持器ch连通，第三端与测量容器连通。回压阀6与控制器7连接，在控制器7的控制下工作。

具体实施时，如图1所示，测量容器可以是量筒5。

具体实施时，图1中各个部件之间连接的管线可以为耐高压空心管线。

具体实施时，岩心夹持器ch的第一端即是图1中的a端，第二端即是图1中的b端。岩心夹持器(ch)可耐高压，最高压力为70mpa。

具体实施时，高压注射泵控制注入压力，最大压力为70mpa。

具体实施时，中间容器中装满模拟地层水。

具体实施时，如图3所示，本发明实施例中控制器还根据每压降数值下的产水量数据，生成了单位压降可动水饱和度曲线，更加直观地显示给用户，提高用户体验。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种气藏水层水体可动性的预测方法，如下面的实施例所述。由于气藏水层水体可动性的预测方法解决问题的原理与气藏水层水体可动性的预测装置相似，因此气藏水层水体可动性的预测方法的实施可以参见气藏水层水体可动性的预测装置的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图4是本发明实施例中气藏水层水体可动性的预测方法的流程示意图，如图4所示，该方法包括如下步骤：

步骤101：控制围压泵给第二空间内注入压力，压缩岩心夹持器第二空间内的水或者气，给待预测岩样加围压；

步骤102：在围压达到预设围压值后，控制高压注射泵多次以逐级升高的注入压力将中间容器中的模拟地层水注入岩心夹持器，控制回压泵多次以逐级升高的回压输入至岩心夹持器；

步骤103：在监测到岩心夹持器的第一端和第二端的压力达到地层压力设定值，且不再变化时，控制关闭高压注射泵，控制回压泵以每预设压降数值降压；

步骤104：获取每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据；

步骤105：根据每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据，预测气藏水层水体的可动性。

本发明实施例通过控制围压泵给第二空间内注入压力，压缩岩心夹持器第二空间内的水或者气，给待预测岩样加围压；在围压达到预设围压值后，控制高压注射泵多次以逐级升高的注入压力将中间容器中的模拟地层水注入岩心夹持器，控制回压泵多次以逐级升高的回压输入至岩心夹持器；在监测到岩心夹持器的第一端和第二端的压力达到地层压力设定值，且不再变化时，控制关闭高压注射泵，控制回压泵以每预设压降数值降压；获取每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据；根据每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据，预测气藏水层水体的可动性，实现了对气藏开发过程中的水层水体可动性进行定量预测，对气藏开发具有重要的指导意义。

下面对本发明实例涉及的各个步骤进行详细介绍如下。

一、首先，介绍待预测岩样。

首先选择需要进行试验的岩样。具体实施时，待预测岩样为规则柱塞状无裂缝岩心，岩心的规格可以为：直径2.5cm、3.8cm，长度5-10cm；或者直径10cm，长度10-30cm。

二、对岩样进行烘干，抽空、饱和模拟地层水。

具体实施时，首先对岩样进行烘干：可以将岩样置于100℃的烘箱中，连续烘干48小时。

具体实施时，其次对岩样进行抽空饱和：可以将烘干后的岩样(岩心)放入抽空装置中，并用管线连接盛装模拟地层水的容器，进行抽真空，待真空度达到一定值后，将模拟地层水倒入盛装岩样的容器中，使岩样饱和，岩样完全浸没在模拟地层水中，之后，继续抽真空30分钟至1小时。

具体实施时，上述模拟地层水是指按照研究区块地层水矿化度、离子数量、种类配制的水。

三、将饱和好的岩样装入岩心夹持器，加围压(即上述步骤101的具体实施方案)。

具体实施时，饱和好的岩样即为经过上述步骤二烘干、抽空饱和后所得到的岩样。

具体实施时，岩心夹持器具有耐高压和高温特性，最高压力70mpa，最高温度150℃。

具体实施时，加围压可以通过一控制器7或计算机自动控制围压泵向岩心夹持器的第二空间内注入压力，压缩岩心夹持器环空(第二空间ch2)内的水或者气来实现增压，用于包裹岩心夹持器中的岩心(待预测岩样)，加围压用的水或者气只能与胶皮套接触，不能与岩心表面直接接触，提高预测精度。

具体实施时，围压大小与岩心在地层状态下承受的上覆岩层压力相近，其值可以通过岩样所处地层深度进行计算，围压大小可以自动控制，其值可以不随岩心孔隙压力变化而变化。

四、同时逐级升高回压和注入压力，达到地层压力设定值，平衡一段时间，至岩心两端压力不再变化为止(即上述步骤102的具体实施方案)。

在一个实施例中，在围压达到预设围压值后，控制高压注射泵多次以逐级升高的注入压力将中间容器中的模拟地层水注入岩心夹持器，控制回压泵多次以逐级升高的回压输入至岩心夹持器，可以包括：

在围压达到预设围压值后，控制高压注射泵多次以逐级升高注入压力，以及控制回压泵多次以逐级升高回压的每一次操作包括：在控制回压泵升高回压后，控制高压注射泵升高注入压力。

具体实施时，逐级升高回压和注入压力是指分多次完成升高压力的任务，每次先升高回压，然后升高注入压力。

具体实施时，所述地层压力设定值是指研究区块的地层压力值。

具体实施时，所述至岩心两端压力不再变化为止是指岩心两端压力传感器显示压力在1小时内，变化幅度不超过3％。

五、关闭高压注射泵，调节出口回压，压力下降幅度为nmpa/次，每次压降停止出水后10分钟，继续降低压力，直至出口回压降为0为止，记录初次产水时间，实验过程中的时间、压力、产水量等数据(即上述步骤103-步骤105的具体实施方案)。

具体实施时，所述关闭高压注射泵，是指关闭连接注入压力的泵。

具体实施时，所述调节出口回压，压力下降幅度为nmpa/次是指调节回压泵，使得回压每次降低nmpa。如果地层压力下降速度较快，选择大的回压下降幅度进行模拟，如果地层压力下降速度较慢，选择小的回压下降幅度进行模拟，这样可以对比不同开采速度条件下水体流动规律。

具体实施时，所述每次压降停止出水10分钟后，继续降低压力是指在上次压降停止出水10分钟后，开始进行下一次降压。

具体实施时，所述初次产水时时间是指实验过程中岩心出口端见水的时间。

具体实施时，所述实验过程中的时间、压力、产水量等数据是指每次压力下降后各时间点记录的压力、产水量等数据。

六、岩心出口端不再出水后10分钟，逐级卸载围压，结束实验。

具体实施时，所述岩心出口端不再出水后10分钟是实验结束条件。

具体实施时，所述逐级卸载围压是指逐渐降低围压，直至围压为0。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种气藏水层水体可动性的预测装置的控制器，如下面的实施例所述。由于气藏水层水体可动性的预测装置的控制器解决问题的原理与气藏水层水体可动性的预测方法相似，因此气藏水层水体可动性的预测装置的控制器的实施可以参见气藏水层水体可动性的预测方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图5是本发明实施例中气藏水层水体可动性的预测装置的控制器的结构示意图，如图5所示，该控制器包括：

围压控制单元01，用于控制围压泵给第二空间内注入压力，压缩岩心夹持器第二空间内的水或者气，给待预测岩样加围压；

升压控制单元02，用于在围压达到预设围压值后，控制高压注射泵多次以逐级升高的注入压力将中间容器中的模拟地层水注入岩心夹持器，控制回压泵多次以逐级升高的回压输入至岩心夹持器；

降压控制单元03，用于在监测到岩心夹持器的第一端和第二端的压力达到地层压力设定值，且不再变化时，控制关闭高压注射泵，控制回压泵以每预设压降数值降压；

获取单元04，用于获取每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据；

预测单元05，用于根据每预设压降数值下测量容器测得的产水量数据，预测气藏水层水体的可动性。

在一个实施例中，所述升压控制单元具体用于在围压达到预设围压值后，控制高压注射泵多次以逐级升高注入压力，以及控制回压泵多次以逐级升高回压的每一次操作包括：在控制回压泵升高回压后，控制高压注射泵升高注入压力。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述气藏水层水体可动性的预测方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述气藏水层水体可动性的预测方法的计算机程序。

本发明实施例提供的技术方案可以达到的有益技术效果为：气藏水体赋存于气藏岩石孔隙中，水体会随着气体的产出而运动起来，从而对气藏开发造成一定的影响，本发明通过模拟气藏开发过程中可动水的运动过程，测定单位压差下水体可动量，评价(预测)水体可动性，从而为气藏开发提供一定的指导。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。