储层动态渗吸模拟系统及控制方法与流程

1.本公开涉及油气藏开发技术领域，特别涉及一种储层动态渗吸模拟系统及控制方法。


背景技术：

2.储层是具有连通孔隙、允许油气在其中储存和渗滤的岩层，将油气从储层内采出并处理则得到石油与天然气。对于渗透率低的储层来说，储层内部的油气的流动性非常低，即使配合较大规模的水力压裂技术，也很难从渗透率低的储层内采出这些流动性低的油气，对储层内油气的利用率也较低。
3.对于渗透率低的储层，可以使用能够置换出储层内油气的压裂液进行水力压裂，压裂液将储层内的油气进行置换，使储层内流动性低的油气可以与未进行置换的压裂液一同流动并被采出，进而提高对渗透率较低的储层内油气的利用率。
4.但使用能够置换出储层内油气的压裂液进行水力压裂所需要耗费的成本较高，需要通过不断地实施这种水力压裂方式并调节所使用的压裂液相关参数，来达到提高储层内被置换出的油气的量的目的，但这种方式会极大地提高储层的开采成本。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供了一种储层动态渗吸模拟系统及控制方法，可以提高储层内被置换出的油气的量的同时降低实现这一目的所需的成本。所述储层动态渗吸模拟系统包括：
6.本公开实施例提供了一种储层动态渗吸模拟系统，所述储层动态渗吸模拟系统包括试验装置、磁力搅拌装置、注液加压装置、加热装置与数据采集装置；
7.所述试验装置包括样品测试结构件，所述样品测试结构件具有用于容纳岩心样品的样品测试腔；
8.所述磁力搅拌装置包括磁力搅拌器与搅拌磁子，所述磁力搅拌器位于所述样品测试结构件的下方，且所述磁力搅拌器与所述样品测试结构件的底部相接触，所述搅拌磁子位于所述样品测试腔内，所述磁力搅拌器与所述搅拌磁子间隔，且所述磁力搅拌器用于通过磁场驱动所述搅拌磁子旋转；
9.所述注液加压装置的出口与所述样品测试腔连通，所述加热装置与所述样品测试结构件相连且用于加热所述样品测试结构件，所述数据采集装置的质量探头位于所述样品测试腔内且与岩心样品相连。
10.可选地，所述搅拌磁子包括绝缘壳体与磁体，所述绝缘壳体套设在所述磁体外。
11.可选地，所述样品测试结构件包括安装桶与盖板；
12.所述安装桶的第一端具有开口，所述安装桶的第二端封闭，所述安装桶的第二端与所述磁力搅拌器相接触；
13.所述盖板密封连接在所述安装桶的第一端，所述盖板与所述安装桶围合成所述样
品测试腔。
14.可选地，所述盖板的外周壁与所述安装桶的内周壁之间可滑动地密封配合，所述安装桶的内周壁上具有同轴的环形槽，所述安装桶的第一端的端面上具有延伸至所述环形槽的至少两个滑槽，每个所述滑槽的延伸方向平行于所述安装桶的轴向；
15.所述试验装置还包括连接组件，所述连接组件包括固定板，所述固定板的板面与所述盖板的板面平行且所述固定板与所述盖板连接，所述固定板的外周壁上具有至少两个滑块，且所述滑块与所述滑槽一一对应，所述滑块均插装在所述环形槽内。
16.可选地，所述连接组件还包括数据采集筒状堵头与筒状压帽，所述盖板具有数据采集伸入孔，所述数据采集筒状堵头密封插装在所述数据采集伸入孔内，所述数据采集筒状堵头的内周壁与所述数据采集装置的质量探头密封配合，所述筒状压帽同轴套设在所述数据采集筒状堵头上，所述筒状压帽的外周壁与所述盖板螺纹连接且将所述数据采集筒状堵头压紧在所述盖板上。
17.可选地，所述加热装置包括加热筒，所述加热筒套设在所述安装桶的外周壁上。
18.可选地，所述试验装置还包括透明板，所述安装桶的外周壁上具有观察孔，每个所述观察孔内均密封连接一个所述透明板。
19.可选地，所述储层动态渗吸模拟系统还包括支撑装置，所述支撑装置包括支撑架与升降器，所述支撑架与所述升降器相互间隔，所述支撑架与所述数据采集装置相连，所述升降器位于所述磁力搅拌器的下方，所述数据采集装置、所述样品测试结构件、所述磁力搅拌器在竖直方向由上至下依次分布，所述数据采集装置的质量探头伸入所述样品测试腔内，所述样品测试结构件位于所述磁力搅拌器上。
20.本公开提供了一种储层动态渗吸模拟系统的控制方法，所述控制方法采用如前所述的储层动态渗吸模拟系统实现，所述控制方法包括：
21.将岩心样品放入样品测试结构件的样品测试腔内；
22.注液加压装置向所述样品测试腔内注入渗吸液体并对所述样品测试腔加压至目标压力；
23.所述加热装置将所述样品测试结构件加热至目标温度；
24.所述样品测试结构件的底部的磁力搅拌器驱动所述样品测试腔的底部的搅拌磁子持续转动；
25.数据采集装置持续获取所述岩心样品的质量直至所述岩心样品的质量不变。
26.可选地，所述储层动态渗吸模拟系统还包括控制装置，所述控制装置用于根据所述岩心样品的质量变化、所述岩心样品内的饱和液体的密度及所述渗吸液体的密度确定从所述岩心样品渗出的流体体积，
27.所述岩心样品内的饱和液体，为所述岩心样品取出之后所述岩心样品处于自然状态时内部的液体。
28.本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：
29.可以将岩心样品放入试验装置中样品测试结构件的样品测试腔内，并通过注液加压装置向样品测试腔内注入渗吸液体并对样品测试腔加压至目标压力；加热装置将样品测试结构件进一步加热至目标温度。目标温度与目标压力分别可接近于岩心样品对应的储层的温度与压力，对岩心样品所在的储层环境进行模拟。随后支撑在样品测试结构件的底部
的磁力搅拌器可以驱动位于样品测试腔的底部的搅拌磁子持续旋转，搅拌磁子旋转时，同样会搅动样品测试腔内的渗吸液体，一方面可以模拟压裂过程中储层被压裂液冲开且储层内的油气与压裂液置换的过程，整体更接近真实情况，数据采集装置所得到的岩心样品的质量数据也更具有参照性，可对实际压裂置换起到参考作用。另一方面搅拌磁子的搅动也可以使样品测试腔内的渗吸液体的温度更均匀，提高对储层所在的温度均匀环境的接近程度。数据采集装置则持续获取岩心样品的质量直至岩心样品的质量不变，此时可保证岩心样片已经充分完成了与渗吸液体的置换，岩心样品的质量变化可反应出岩心样品与渗吸液体之间的置换程度，根据岩心样品的反应可以调整实际压裂过程中渗吸液体的成分及通入的时长等来提高储层内被置换出的油气的量，而使用储层动态渗吸模拟系统装置进行实验相对实际施工也可以大大降低提高储层置换效率所需的成本。
附图说明
30.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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。
31.图1是本公开实施例提供的一种储层动态渗吸模拟系统的结构示意图；
32.图2是本公开实施例提供的搅拌磁子的结构示意图；
33.图3是本公开实施例提供的储层动态渗吸模拟系统的正视图；
34.图4是本公开实施例提供的试验装置的结构示意图；
35.图5是本公开实施例提供的试验装置的俯视图；
36.图6是本公开实施例提供的试验装置的截面图；
37.图7是本公开实施例提供的加热装置与试验装置的配合示意图；
38.图8是本公开实施例提供的注液加压装置的结构示意图；
39.图9是本公开实施例提供的储层动态渗吸模拟系统的控制方法流程图。
具体实施方式
40.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步的详细描述。
41.图1是本公开实施例提供的一种储层动态渗吸模拟系统的结构示意图，参考图1可知，本公开实施例提供了一种储层动态渗吸模拟系统，储层动态渗吸模拟系统包括试验装置1、磁力搅拌装置2、注液加压装置3、加热装置4与数据采集装置5。
42.试验装置1包括样品测试结构件11，样品测试结构件11具有用于容纳岩心样品的样品测试腔s。
43.磁力搅拌装置2包括磁力搅拌器21与搅拌磁子22，磁力搅拌器21位于样品测试结构件11的下方，且磁力搅拌器21与样品测试结构件11的底部相接触，搅拌磁子22位于样品测试腔s内，磁力搅拌器21与搅拌磁子22间隔，且磁力搅拌器21用于通过磁场驱动搅拌磁子22旋转。
44.注液加压装置3的出口与样品测试腔s连通，加热装置4与样品测试结构件11相连
且用于加热样品测试结构件11，数据采集装置5的质量探头512位于样品测试腔s内且与岩心样品相连。
45.可以将岩心样品100放入试验装置1中样品测试结构件1111的样品测试腔s内，并通过注液加压装置3向样品测试腔s内注入渗吸液体并对样品测试腔s加压至目标压力；加热装置4将样品测试结构件1111进一步加热至目标温度。目标温度与目标压力分别可接近于岩心样品100对应的储层的温度与压力，对岩心样品100所在的储层环境进行模拟。随后支撑在样品测试结构件11的底部的磁力搅拌器21可以驱动位于样品测试腔s的底部的搅拌磁子22持续旋转，搅拌磁子22旋转时，同样会搅动样品测试腔s内的渗吸液体，一方面可以模拟压裂过程中储层被压裂液冲开且储层内的油气与压裂液置换的过程，整体更接近真实情况，数据采集装置5所得到的岩心样品100的质量数据也更具有参照性，可对实际压裂置换起到参考作用。另一方面搅拌磁子22的搅动也可以使样品测试腔s内的渗吸液体的温度更均匀，提高对储层所在的温度均匀环境的接近程度。数据采集装置5则持续获取岩心样品100的质量直至岩心样品100的质量不变，此时可保证岩心样片已经充分完成了与渗吸液体的置换，岩心样品100的质量变化可反应出岩心样品100与渗吸液体之间的置换程度，根据岩心样品100的反应可以调整实际压裂过程中渗吸液体的成分及通入的时长等来提高储层内被置换出的油气的量，而使用储层动态渗吸模拟系统装置进行实验相对实际施工也可以大大降低提高储层置换效率所需的成本。
46.需要说明的是，样品测试结构件1111为非磁力屏蔽材料。可以保证磁力搅拌器21顺利驱动搅拌磁子22。岩心样品100则可从需要进行压裂置换的油气藏的储层中得到。
47.图2是本公开实施例提供的搅拌磁子的结构示意图，参考图2可知，搅拌磁子22包括绝缘壳体221与磁体222，绝缘壳体221套设在磁体222外。
48.绝缘壳体221可以对磁体222进行保护，并避免磁体222对渗吸液体及岩心样品100的置换造成影响，保证数据采集装置5最终得到的岩心样品100的数据的准确性。
49.可选地，绝缘壳体221可为四氟乙烯绝缘壳体。
50.四氟乙烯具有较好的耐热与耐腐蚀性，可以保证搅拌磁子22的长期使用。
51.图3是本公开实施例提供的储层动态渗吸模拟系统的正视图，参考图3可知，储层动态渗吸模拟系统还包括支撑装置6，支撑装置6包括支撑架61与升降器62。支撑架61与升降器62相互间隔，支撑架61与数据采集装置5相连，升降器62位于磁力搅拌器21的下方，数据采集装置5、样品测试结构件11、磁力搅拌器21在竖直方向由上至下依次分布，数据采集装置5的质量探头512伸入样品测试腔s内，样品测试结构件11位于磁力搅拌器21上。
52.可以调节升降器62，将样品测试结构件11的位置降到最低并露出样品测试结构件11的样品测试腔s，数据采集装置5的质量探头512直接与岩心样品100进行连接，岩心样品100正对样品测试腔s，直接控制升降器62上升，直至岩心样品100进入样品测试腔s。再封闭样品测试腔s，并进行后续工作。需要拿出岩心样品100时，也可以先暴露样品测试腔s以及岩心样品100，降低升降器62使样品测试腔s下降而岩心样品100从样品测试腔s脱离出，可以直接拆除数据采集装置5的质量探头512直接与岩心样品100。不需要工作人员将岩心样品100放入或拿出样品测试腔s，减小工作人员的负担，并且可以减小岩心样品100在连接到数据采集装置5的质量探头512之后，岩心样品100的状态受到外界影响。
53.可选地，升降器62可为升降小车。在本公开所提供的其他实现方式中，升降器62也
可为千斤顶等其他结构，本公开对此不做限制。
54.可选地，数据采集装置5可包括测量秤51，测量秤51可包括测量主体511与质量探头512，质量探头512可包括挂钩512a、第一连接绳512b、连接杆512c与第二连接绳512d。测量主体511与支撑架61相连，挂钩512a与测量主体511相连，挂钩512a与第一连接绳512b的一端相连，第一连接绳512b的另一端与连接杆512c的一端相连，连接杆512c的另一端与第二连接绳512d的一端相连，第二连接绳512d的另一端用于与岩心样品100相连。
55.第一连接绳512b可以实现挂钩512a与连接杆512c之间的连接，连接杆512c则可以便于插入样品测试腔s内，再通过第二连接绳512d实现与岩心样品100之间的连接。且连接杆512c也可以便于实现与样品测试结构件11之间的密封配合，保证样品测试腔s内压力及温度的稳定。
56.示例性地，第一连接绳512b可直接缠绕在挂钩512a上并通过绳结固定，第一连接绳512b与第二连接绳512d在与连接杆512c进行连接时，则可缠绕在连接杆512c的端部所具有的孔内并通过绳结固定。便于实现绳结构与杆结构之间的连接。
57.参考图3可知，储层动态渗吸模拟系统还可包括控制装置7，控制装置7可为控制器71，控制器71可用于控制注液加压装置3、加热装置4及数据采集装置5的工作状态，并接收数据采集装置5的数据。可以便于实现储层动态渗吸模拟系统的自动化。
58.图4是本公开实施例提供的试验装置的结构示意图，参考图4可知，样品测试结构件11包括安装桶111与盖板112。安装桶111的第一端具有开口，安装桶111的第二端封闭，安装桶111的第二端与磁力搅拌器21相接触。盖板112密封连接在安装桶111的第一端，盖板112与安装桶111围合成样品测试腔s。
59.样品测试结构件11包括安装桶111与盖板112，可以便于实现安装桶111与盖板112之间的拆装，并便于岩心样品100放入或取出样品测试腔s。
60.可选地，安装桶111的第二端可具有排液孔111a。可用于将样品测试腔s内的液体排出。
61.可选地，盖板112的外周壁与安装桶111的内周壁之间可滑动地密封配合，安装桶111的内周壁上具有同轴的环形槽111b，安装桶111的第一端的端面上具有延伸至环形槽111b的至少两个滑槽111c，每个滑槽111c的延伸方向平行于安装桶111的轴向。试验装置1还包括连接组件12，连接组件12包括固定板121，固定板121的板面与盖板112的板面平行且固定板121与盖板112连接，固定板121的外周壁上具有至少两个滑块121a，且滑块121a与滑槽121a一一对应，滑块121a均插装在环形槽111b内。
62.连接组件12中的固定板121的滑块121a可以对应插入安装桶111的第一端的滑槽111c内并滑动至环形槽111b内，转动固定板121使滑块121a与滑槽111c错位且滑块121a滑动至环形槽111b内，滑块121a与固定板121在轴向上会受到环形槽111b的限位，而与固定板121同轴连接的盖板112的外周壁与安装筒的内周壁之间密封配合。整体便于拆装的同时保证了盖板112与安装筒之间的密封与连接固定。
63.可选地，盖板112可位于固定板121与安装桶111的第二端之间，盖板112与固定板121之间可通过螺栓连接。实现盖板112与固定板121之间稳定连接的同时得到的样品测试腔s的密封性较好。
64.示例性地，盖板112具有第一排气孔112a，固定板121具有与第一排气孔112a连通
的第二排气孔121b。样品测试腔s被注液时，气体可以从排气孔排出。
65.需要说明的是，第一排气孔112a、第二排气孔及排液孔111a上均可设置堵塞。
66.图5是本公开实施例提供的试验装置的俯视图，参考图5可知，盖板112上可具有3个滑块121a，安装桶111的第一端则具有对应的3个滑槽111c。在本公开所提供的其他方式中，滑块121a与滑槽111c的数量也可设置为其他数量，本公开对此不做限制。
67.示例性地，连接组件12还包括数据采集筒状堵头122与筒状压帽123，盖板112具有数据采集伸入孔112b，数据采集筒状堵头122密封插装在数据采集伸入孔112b内，数据采集筒状堵头122的内周壁与数据采集装置5的质量探头512密封配合，筒状压帽123同轴套设在数据采集筒状堵头122上，筒状压帽123的外周壁与盖板112螺纹连接且将数据采集筒状堵头122压紧在盖板112上。
68.通过数据采集筒状堵头122可以实现与质量探头512以及与数据采集伸入孔112b之间的良好密封，筒状压帽123则将数据采集筒状堵头122压紧在盖板112上。
69.可选地，盖板112靠近筒状压帽123的一面还具有与数据采集伸入孔112b同轴的伸入槽112c，数据采集筒状堵头122的外周壁还与伸入槽112c的内周壁密封配合，伸入槽112c的直径大于数据采集伸入孔112b的孔径。
70.伸入槽112c直径大于数据采集伸入孔112b的孔径，可以便于数据采集装置5的质量探头512先进入伸入槽112c再进入数据采集伸入孔112b。
71.伸入槽112c也提供了足够的密封空间，数据采集筒状堵头122的内周壁、外壁可以分别与质量探头512及伸入槽112c密封配合，保证样品测试腔s整体的密封性，筒状压帽123则将数据采集筒状堵头122的位置进行固定。
72.需要说明的是，盖板112位于固定板121与安装桶111的第二端之间时，固定板121上可以同轴开有直径相对伸入槽112c更大的孔，保证数据采集筒状堵头122与筒状压帽123可以正常实现连接。
73.可选地，数据采集筒状堵头122可具有轴肩122a，且数据采集筒状堵头122靠近安装桶111的第二端的直径大于数据采集筒状堵头122远离安装桶111的第二端的直径，筒状压帽123可直接插入伸入槽112c内与伸入槽112c的外壁螺纹连接，且筒状压帽123的一端与轴肩122a相抵。
74.采用上一段中的结构，筒状压帽123可以实现数据采集筒状堵头122的良好定位，同时也便于整体拆装。
75.可选地，连接组件12还可包括垫板124，垫板124位于筒状压帽123与安装桶111的第一端之间。
76.可选地，试验装置1还可包括密封组件13，密封组件13包括第一密封圈131、第二密封圈132与第三密封圈133，第一密封圈131密封盖板112的外周壁与安装桶111的内周壁，第二密封圈132密封数据采集筒状堵头122的外壁与伸入槽112c的内周壁，第三密封圈133密封数据采集筒状堵头122的内周壁与连接杆512c的外壁。可以保证样品测试腔s的密封性。
77.示例性地，试验装置1还可包括至少两个支撑轴14，至少两个支撑轴14沿安装桶111的周向均匀分布，至少两个支撑轴14的一端与安装桶111的外周壁垂直固定连接，支撑轴14的另一端与支撑架61转动连接。支撑轴14可以对样品测试结构件11进行支撑。
78.可选地，试验装置1还包括透明板15，安装桶111的外周壁上具有观察孔111d，每个
观察孔111d内均密封连接一个透明板15。观察孔111d与透明板15可以便于实现对岩心样品100的状态进行观察。
79.图6是本公开实施例提供的试验装置的截面图，参考图6可知，试验装置1还包括透明板15，安装桶111的外周壁上具有观察孔111d，每个观察孔111d内均密封连接一个透明板15。可以便于通过透明板15及观察孔111a管道安装桶111的内部情况。
80.图7是本公开实施例提供的加热装置与试验装置的配合示意图，参考图7可知，加热装置4包括加热筒41，加热筒41套设在安装桶111的外周壁上。加热筒41可以便于实现对安装桶111的加热。
81.可选地，加热筒41可采用柔性纤维材料制备，且加热筒41内具有加热丝。可以便于实现加热过程。
82.可选地，加热筒41可包括相对且可拆卸连接的半环形件411。便于实现加热筒41的连接安装。
83.需要说明的是，在试验装置1包括支撑轴14且安装桶111上具有观察孔111d的前提下，加热筒41上可具有分别对应支撑轴14的孔与对应观察孔111d的孔。
84.在本公开所提供的其他实现方式中，加热装置4也可为柔性加热布等结构，且柔性加热布闭合包裹在安装桶111的外表面上。
85.图8是本公开实施例提供的注液加压装置的结构示意图，参考图8可知，注液加压装置3可包括注液泵31、加压气瓶32、第一截止阀33与第二截止阀34，注液泵31及加压气瓶32均与样品测试腔s连通，注液泵31与样品测试腔s之间连通有第一截止阀33，加压气瓶32与样品测试腔s之间连通有第二截止阀34。
86.注液泵31可以实现对样品测试腔s注液，加压气瓶32可以实现对样品测试腔s加压，第一截止阀33与第二截止阀34则可以控制注液及加压的开关。
87.示例性地，注液加压装置3还可包括压力调节阀35，压力调节阀35与加压气瓶32的出口连通，且位于加压气瓶32的出口与第二截止阀34之间。可以调节加压气瓶32的输出气体压力。
88.可选地，注液加压装置3还可包括安全阀36，安全阀36位于第二截止阀34与样品测试腔s之间。避免气体冲击过大。
89.可选地，数据采集装置5还可包括与控制器71电连接的压力测量器52与温度测量器53，压力测量器52测量样品测试腔s内的压力，温度测量器53测量样品测试腔s内的温度。控制器71可以根据温度及压力控制注液泵31与加压气瓶32的状态。
90.在本公开所提供的其他实现方式中，注液加压装置3也可包括注液泵与加压泵。本公开对此不做限制。
91.图9是本公开实施例提供的储层动态渗吸模拟系统的控制方法流程图，控制方法采用如前所述的储层动态渗吸模拟系统实现，参考图9可知，控制方法包括：
92.s101：将岩心样品放入样品测试结构件的样品测试腔内。
93.s102：注液加压装置向样品测试腔内注入渗吸液体并对样品测试腔加压至目标压力。
94.s103：加热装置将样品测试结构件加热至目标温度。
95.s104：样品测试结构件的底部的磁力搅拌器驱动样品测试腔的底部的搅拌磁子持
续转动。
96.s105：数据采集装置持续获取岩心样品的质量直至岩心样品的质量不变。
97.s106：储层动态渗吸模拟系统还包括控制装置，控制装置用于根据岩心样品的质量变化、岩心样品内的饱和液体的密度及渗吸液体的密度确定从岩心样品渗出的流体体积。
98.岩心样品内的饱和液体，为岩心样品取出之后岩心样品处于自然状态时内部的液体。
99.步骤s106将岩心样品内置换出的流体体积标准化，同一储层内多个岩心样品实验之后的数据，可通过流体体积进行直观对比，便于数据的处理。
100.步骤s106可包括：同一温度条件下，获取岩心样品浸入渗吸液体之后的重量g1，g1包括岩心样品在渗吸液体内整体的重量。获取岩心样品重量不变之后岩心样品浸没在渗吸液体中的重量g2，g2为渗吸完成之后岩心样品的整体重量，渗吸完成之后，岩心样品中的部分饱和液体被置换为渗吸液体。
101.以g1与g2之差的绝对值，比上饱和流体与渗吸流体的密度差的绝对值，得到岩心样品中置换出的饱和流体的体积。
102.需要说明的是，图9中所示控制方法中，步骤s101～105的效果与图1中所示结构的效果相同，因此此处不再赘述。
103.以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。