用于衰竭开采的动态电模拟装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种油/气藏资源开采领域，特别涉及一种用于衰竭开采的动态电模拟装置，该动态电模拟装置能够模拟油/气藏衰竭开采的非稳定渗流过程。
【背景技术】
[0002]电模拟实验可以根据流体与电相似的原理利用电场模拟地层流体的渗流规律。其中，流体与电相似的原理的机理在于流体通过多孔介质流动的微分方程与电荷通过导体材料流动的微分方程具有相似性。1933年，电模拟实验首次被用于研宄油/气藏的渗流力学问题。由于电模拟装置不仅具有结构简单、操作方便、价格低廉等优点，而且能够直观地反映地下流体的渗流规律，因此，此后的几十年间电模拟装置得到了非常广泛的应用。
[0003]在油/气藏开发过程中，由于地层结构的复杂性，通常需要进行多种关于地层的模拟实验，而电模拟装置可以根据油/气藏地层中流体与电流的相似性(即渗流方程和电学方程的相似性)，通过实验方式模拟油/气藏的渗流过程。在电模拟实验中，通过注入具有导电能力的溶液或固体粉末，并对容器边界施加一定电压，用溶液或固体粉末的电场分布模拟地层中流体的能量场(油藏的能量场是压力场，气藏的能量场是拟压力场)分布。
[0004]现有最简单的电模拟装置，如图1所示，主要由油/气藏模拟系统、低压电路系统和测量系统三部分组成。其中，油/气藏模拟系统包括油/气层12、边界13和井11，用导电溶液(例如NaCl、CuS04溶液)模拟油/气层12，用单根铜丝模拟井11，用紫铜带模拟边界13，该边界13可以根据需要制作成各种形状。如图1所示，玻璃缸容器内盛有一定深度的导电溶液，用紧贴玻璃缸的环状紫铜带模拟供给边界，且该紫铜带与电源正极连接；用置于导电溶液中心且与电流表、电源负极相连的铜丝模拟生产井的井筒；用加于供给边界及井筒间的电压(Ue-Uw)模拟储层与生产井之间的能量差，且用电流表测得的电流模拟生产井的油/气产量。因此通过在供给边界与井筒间施加不同的电压可以模拟不同的储层与生产井之间的能量差下生产井的油/气产量情况。
[0005]现有的电模拟装置主要是通过稳压电源保持边界电压恒定，先通过变压器14将220V交流市电转换成小于36V的低电压，然后通过调压器15调整供给边界13和井11间的电压(通常小于5V)。在电模拟实验中，调节得到一个电压值，会相应的得到一个电流值，这模拟了在不同的储层与生产井之间的能量差下的稳定渗流过程。另外，中国实用新型专利文献“一种复杂结构井渗流规律的电模拟系统”(公告号:202544841U，公告日:2012年11月21日)也可以模拟稳态渗流过程。
[0006]因此，现有的电模拟装置尚存在两个缺点:一是只能模拟油/气藏衰竭开采的稳定渗流过程，而实际生产井往往无法达到这种理想的定产生产状态(油/气产量不随时间变化)；二是无法模拟衰竭开采的全过程(稳定渗流和非稳定渗流的总过程)，即可开采油/气储量从原始可开采油/气储量不断减小直至弃井的整个过程；三是不能模拟随着油/气不断被采出油/气藏中可开采油/气储量不断减小的动态过程。【实用新型内容】
[0007]针对上述问题，本实用新型提出一种用于衰竭开采的动态电模拟装置，该动态电模拟装置可以模拟地层中的非稳定渗流过程。
[0008]本实用新型实施例提供一种用于衰竭开采的动态电模拟装置，包括油/气藏模拟系统、低压电路系统和测量系统；其中，所述油/气藏模拟系统包括油/气层、井和边界，所述油/气层由导电介质组成，所述井由插入所述油/气层的第一导电部件组成，所述边界由周边围绕所述油/气层的第二导电部件组成；所述低压电路系统为所述边界和所述井之间施加电压以模拟储层与生产井之间的能量差，且通过所述油/气层的电流用于模拟油/气产量；所述测量系统用于获取所述边界和所述井之间的电压数据及通过所述油/气层的电流数据；以及所述低压电路系统为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压，以模拟油/气藏衰竭开采的非稳定渗流过程。
[0009]一个实施例中，所述低压电路系统包括电容器，其中，所述电容器事先预充有预定电量并具有预定电压，所述电容器在所述非稳定渗流过程中为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压。
[0010]一个实施例中，所述低压电路系统为直流电路系统。
[0011]一个实施例中，所述电容器的预定电量用于模拟油/气藏中所有可开采油/气储量。
[0012]一个实施例中，所述动态电模拟装置还用于模拟油/气藏衰竭开采的稳定渗流过程，且在所述稳定渗流过程中所述低压电路系统为所述边界和所述井之间提供的电压恒定不变。
[0013]一个实施例中，所述低压电路系统还包括稳压系统，其中，在所述稳定渗流过程中，所述电容器为所述稳压系统提供连续减小的输入电压，且由所述稳压系统为所述边界和所述井之间提供恒定电压；且所述电容器的预定电压用以作为所述输入电压的起始电压。
[0014]一个实施例中，所述预定电压大于所述恒定电压，所述输入电压介于所述预定电压和所述恒定电压之间。
[0015]一个实施例中，在所述稳定渗流过程中，当所述输入电压减小至所述恒定电压时，所述稳压系统停止为所述边界和所述井之间提供所述恒定电压，且所述电容器开始为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压，此时所述动态电模拟装置开始模拟所述非稳定渗流过程。
[0016]一个实施例中，所述动态电模拟装置还包括开关控制单元，当所述稳压系统停止为所述边界和所述井之间提供所述恒定电压时，所述开关控制单元使所述电容器为所述边界和所述井之间提供电压。
[0017]一个实施例中，所述稳压系统包括稳压模块和增压模块，其中，在所述稳定渗流过程中，所述稳压模块接收所述输入电压后得到一个稳定电压，且所述稳定电压小于所述恒定电压，而所述增压模块用于补偿所述稳定电压和所述恒定电压之间的差值，以使所述稳压系统为所述边界和所述井之间提供的电压为所述恒定电压。
[0018]一个实施例中，所述导电介质为石墨粉，所述第一导电部件为铜丝或铜棒，以及所述第二导电部件为紫铜带。
[0019]一个实施例中，所述测量系统包括电流变送器、电压变送器和无纸记录仪，其中，所述电压变送器将所述边界和所述井之间的电压及/或电容器两端电压转换为按线性比例输出的单路标准直流电压，所述电流传送器将通过所述油/气层的电流转换为按线性比例输出的单路标准直流电流，以及所述无纸记录仪记录所述单路标准直流电压和单路标准直流电流。
[0020]一个实施例中，所述无纸记录仪含有USB接口，所述USB接口用于连接存储装置，所述存储装置用于存储输入所述无纸记录仪记录的所述单路标准直流电压和单路标准直流电流数据。
[0021]本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置的低压电路系统可以为边界和井之间提供不断减小的电压，可以用于模拟衰竭开采中的非稳定渗流过程。当只模拟非稳定渗流过程时，低压电路系统可仅包含电容器，并由电容器为边界和井之间提供电压，电路结构简单，实验过程便捷、灵活。而且本实用新型实施例利用电容器的充电电量模拟油/气藏中可开采油/气储量，这有利于模拟不同可开采油/气储量储层中的衰竭开采过程。
[0022]本实用新型实施例的低压电路系统还包括稳压系统，可以模拟衰竭开采中稳定渗流和非稳定渗流的总过程。在电模拟实验中，电容器为稳压系统提供输入电压，再由稳压系统为边界和井之间提供恒定电压(即储层与生产井之间的能量差)，保持电路中的电流恒定(即油/气产量恒定)，模拟在衰竭开采初期使用定产生产的稳定渗流过程，随着电容器电量不断释放(即油/气不断被采出)，电容器两端电压不断降低，通过油/气层的电流不断减小；当电容器两端电压减小到该恒定电压时，稳压系统停止为边界和井之间提供电压，而由电容器为边界和井之间提供连续减小的电压，动态电模拟装置开始模拟衰竭开采的非稳定渗流过程。由于低压电路系统为边界和井间提供的电压一直连续，所以本实用新型实施例的动态电模拟装置可以很好地模拟衰竭开采中稳定渗流和非稳定渗流的连续总过程。
[0023]本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置，因为利用电容器的电量模拟油藏中可开采油/气储量，所以可以得到模拟随油/气不断被采出油/气藏中可开采油/气储量不断减小的曲线，模拟的是油/气藏衰竭开采的动态过程。根据该曲线，可以预测实际生产中定产生产过程的可开采油/气储量，定产生产过程持续的时间，以及定生产井井底流压生产的可开采油/气储量。
[0024]进一步，本实用新型实施例利用无纸记录仪记录电模拟实验中的电流数据和电压数据，这提高了实验效率和采集数据的准确性，大大减小了模拟实验结果中人为因素的影响。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实