一种层内生气体系性能测量装置及其评价方法与流程

本发明涉及石油开采，具体涉及一种层内生气体系性能测量装置及其评价方法。

背景技术：

1、co2驱是最常用的提高采收率技术之一，其主要作用机理包括在高压条件下co2能很好地溶于原油使之膨胀降黏、co2萃取原油轻烃组分及在非混相驱中增加原油驱动力等。但目前co2驱仍存在诸多局限性：如co2的粘度低、流动性强，极易在储层中窜进导致波及体积很小；油田附近普遍缺乏co2气源，而co2储存和运输都需要较高的成本，还存在设备腐蚀和气体泄露等安全问题，限制了技术在海上及偏远地区的应用。

2、层内生气技术克服了co2驱气源不足的问题，其主要原理是将生气剂和释气剂注入到地层内，生气剂和释气剂融合后产生高温高压和大量的co2气体，该技术大大降低了co2驱的成本，在无法开展co2驱的油田也可以得到商业化应用。

3、然而，由于层内生气技术增产功能多元化，缺乏专门的性能评价装置及方法。现有的层内生气体系性能测量装置通常采用图3所示的玻璃反应釜层内生气性能评价装置100’，该装置主要包括恒温水浴1’、滴定管2’、玻璃反应釜3’、烧瓶4’，以及量筒5’。其中，将滴定管2’内的释气剂滴入玻璃反应釜3’内，释气剂与玻璃反应釜3’内的生气剂充分混合反应产生co2气体，co2气体进入烧瓶4’中将其中的溶液压送至量筒5’内，量筒5’内的溶液的量即可转化为co2气体的生气量。在现有的该种层内生气体系性能测量装置中，释气剂与生气剂可充分混合反应，但在现场施工时实际是将释气剂与生气剂分段塞注入地层多孔介质中，两者不可能完全接触充分反应，这就导致室内实验与现场实际不符，并且现有的该种装置也无法实时测量释气剂与生气剂在多孔介质反应过程中的温度、压力变化规律，导致对于层内生气技术的多种提高采收率机理认识不清，体系的优化升级和适用条件无法明确，局限了技术的进一步应用。

技术实现思路

1、针对层内生气技术增产功能多元化、提高采收率机理认识不清的问题，本发明提出了一种层内生气体系性能测量装置及其评价方法。

2、根据本发明的层内生气体系性能测量装置，包括：药剂注入系统、模拟储层系统、生气体积测量系统、温度压力监测系统以及测量装置温控系统，其中，药剂注入系统用于向模拟储层系统交替注入层内生气药剂体系，模拟储层系统用于模拟实际地层环境，生气体积测量系统用于计量层内生气药剂体系在模拟储层系统中反应生成的气体体积，温度压力监测系统用于监测模拟储层系统中不同测量点的温度和压力变化，测量装置温控系统用于为层内生气体系性能测量装置提供稳定的温度环境。

3、进一步地，药剂注入系统包括依次相连的计量泵和中间容器罐，中间容器罐与模拟储层系统相连，其中，中间容器罐包括至少一个释气剂容纳罐、至少一个生气剂容纳罐以及至少一个地层水容纳罐，计量泵用于将释气剂容纳罐、生气剂容纳罐以及地层水容纳内的药剂以预设的速度和压力分别注入到模拟储层系统中。

4、进一步地，计量泵与中间容器罐之间连接有第一切换阀，中间容器罐与模拟储层系统之间连接有第二切换阀，第一切换阀与第二切换阀分别同时与释气剂容纳罐、生气剂容纳罐以及地层水容纳罐相连通。

5、进一步地，模拟储层系统包括依次相连的填砂管、回压阀以及手摇泵，其中，填砂管与药剂注入系统相连，回压阀与生气体积测量系统相连，填砂管用于模拟实际地层环境，回压阀用于为填砂管提供压力以模拟地层压力环境，手摇泵用于调节填砂管的回压数值。

6、进一步地，生气体积测量系统为注射器，注射器经回压阀与填砂管的出口端相连。

7、进一步地，温度压力监测系统包括用于分别安装在填砂管的不同位置的多个压力温度传感器、数据信号传输线以及数据处理系统，其中，各压力温度传感器分别经数据信号传输线与数据处理系统相连。

8、进一步地，测量装置温控系统为恒温箱，恒温箱用于实时调节并控制模拟储层系统的环境温度。

9、进一步地，中间容器罐和填砂管均位于恒温箱内。

10、进一步地，层内生气药剂体系包括生气剂和释气剂，生气剂选自碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢铵中的一种或多种；释气剂选自盐酸、乙酸中的一种或多种。

11、根据本发明的层内生气体系性能评价方法，采用上述层内生气体系性能测量装置，包括如下步骤：

12、步骤一：将预设目数的石英砂填充至填砂管，然后向填砂管注入地层水至填砂管内饱和；

13、步骤二：将释气剂和生气剂分为多组段塞交替注入填砂管，相邻段塞的释气剂和生气剂之间由隔离水段塞隔开，利用压力温度监测系统每隔一段时间测量填砂管不同位置处的压力和温度；

14、步骤三：待填砂管内的释气剂与生气剂反应完全后，利用生气体积测量系统计量生气总量，计算出生气效率，计算公式如下：

15、生气效率＝(实际生气量/理论生气量)×100％。

16、与现有技术相比，本发明的层内生气体系性能测量装置通过设置能够模拟实际地层环境模拟储层系统，药剂注入系统可向其中交替注入层内生气药剂体系，使得层内生气体系性能测量装置在测量过程中能够更接近于现场施工的实际情况，同时利用生气体积测量系统和温度压力监测系统可实时监测模拟储层系统中不同测量点的多种实验数据，如压力、温度、生气量、生气效率等，便于更精细地对层内生气体系进行理论分析和效果评价，从而有助于解决针对层内生气技术增产功能多元化、提高采收率机理认识不清的问题。

技术特征：

1.一种层内生气体系性能测量装置，其特征在于，包括：药剂注入系统、模拟储层系统、生气体积测量系统、温度压力监测系统以及测量装置温控系统，其中，所述药剂注入系统用于向所述模拟储层系统交替注入层内生气药剂体系，所述模拟储层系统用于模拟实际地层环境，所述生气体积测量系统用于计量层内生气药剂体系在所述模拟储层系统中反应生成的气体体积，所述温度压力监测系统用于监测所述模拟储层系统中不同测量点的温度和压力变化，所述测量装置温控系统用于为所述层内生气体系性能测量装置提供稳定的温度环境。

2.根据权利要求1所述的层内生气体系性能测量装置，其特征在于，所述药剂注入系统包括依次相连的计量泵和中间容器罐，所述中间容器罐与所述模拟储层系统相连，其中，所述中间容器罐包括至少一个释气剂容纳罐、至少一个生气剂容纳罐以及至少一个地层水容纳罐，所述计量泵用于将所述释气剂容纳罐、所述生气剂容纳罐以及所述地层水容纳罐内的药剂以预设的速度和压力分别注入到所述模拟储层系统中。

3.根据权利要求2所述的层内生气体系性能测量装置，其特征在于，所述计量泵与所述中间容器罐之间连接有第一切换阀，所述中间容器罐与所述模拟储层系统之间连接有第二切换阀，所述第一切换阀与所述第二切换阀分别同时与所述释气剂容纳罐、所述生气剂容纳罐以及所述地层水容纳罐相连通。

4.根据权利要求2或3所述的层内生气体系性能测量装置，其特征在于，所述模拟储层系统包括依次相连的填砂管、回压阀以及手摇泵，其中，所述填砂管与所述药剂注入系统相连，所述回压阀与所述所述生气体积测量系统相连，所述填砂管用于模拟实际地层环境，所述回压阀用于为所述填砂管提供压力以模拟地层压力环境，所述手摇泵用于调节所述填砂管的回压数值。

5.根据权利要求4所述的层内生气体系性能测量装置，其特征在于，所述生气体积测量系统为注射器，所述注射器经所述回压阀与所述填砂管的出口端相连。

6.根据权利要求4所述的层内生气体系性能测量装置，其特征在于，所述温度压力监测系统包括用于分别安装在所述填砂管的不同位置的多个压力温度传感器、数据信号传输线以及数据处理系统，其中，各所述压力温度传感器分别经所述数据信号传输线与所述数据处理系统相连。

7.根据权利要求4所述的层内生气体系性能测量装置，其特征在于，所述测量装置温控系统为恒温箱，所述恒温箱用于实时调节并控制所述模拟储层系统的环境温度。

8.根据权利要求7所述的层内生气体系性能测量装置，其特征在于，所述中间容器罐和所述填砂管均位于所述恒温箱内。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的层内生气体系性能测量装置，其特征在于，所述层内生气药剂体系包括生气剂和释气剂，所述生气剂选自碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢铵中的一种或多种；所述释气剂选自盐酸、乙酸中的一种或多种。

10.一种层内生气体系性能评价方法，采用根据权利要求1至9中任一项所述的层内生气体系性能测量装置，包括如下步骤：

技术总结
本发明属于石油开采技术领域，公开了一种层内生气体系性能测量装置及其评价方法。层内生气体系性能测量装置包括：药剂注入系统、模拟储层系统、生气体积测量系统、温度压力监测系统以及测量装置温控系统，其中，药剂注入系统用于向模拟储层系统交替注入层内生气药剂体系，模拟储层系统用于模拟实际地层环境，生气体积测量系统用于计量层内生气药剂体系在模拟储层系统中反应生成的气体体积，温度压力监测系统用于监测模拟储层系统中不同测量点的温度和压力变化，测量装置温控系统用于为层内生气体系性能测量装置提供稳定的温度环境。该层内生气体系性能测量可有效解决针对层内生气技术增产功能多元化、提高采收率机理认识不清的问题。

技术研发人员：郑玉飞,李虎,李翔,刘英宪,马奎前,冯轩,刘文辉
受保护的技术使用者：中海油田服务股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15