一种毛细管模拟驱替的实验装置及方法

技术领域

本发明涉及油气田开发与开采工程中的驱替模拟装置领域，特别是涉及一种毛细管模拟驱替的实验装置及方法。

背景技术

我国石油资源分布广泛，对于石油资源的开采，驱替技术，包括注水、注气、注热等工艺被广泛采用。在驱替工艺中，需要研究优化在油藏压力下不同孔隙条件下注入量、排驱压力、提高采收率百分比等工艺参数，研究流体在地层的渗流规律。

结合前期专利文献调研发现，目前对于渗流的研究多是从宏观角度出发，研究如超长岩心、模型内参数变化等，不能较好的反应油藏内部的真实渗流情况；对于毛细管的使用多是作为一种微观可视化模型，用于研究流体运移规律、驱油机理、计算不同相之间的接触角，而忽略了通过毛细管来研究管内压差、油水前缘作用。当液体和固体(管壁)之间的附着力大于液体本身内聚力时，就会产生毛细现象(上升)；反之，当液体和固体(管壁)之间的附着力小于液体本身内聚力时，就会产生毛细现象(下降)，利用不同孔径的毛细管，在油藏压力下，通过毛细管内部流体的变化和施加外部流体驱动力下的变化，从而达到研究内部渗流规律的目的。

目前的毛细管束仅仅是用来做毛细管力等基础研究，本发明将不同长度、不同直径毛细管进行组合，同样的压差下，每根毛细管的压差、油水前缘等都是不同的，借此研究渗流特征。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种毛细管模拟驱替的实验装置及方法，用于研究在相同油藏压力下不同孔隙条件下注入量、排驱压力、提高采收率百分比等工艺参数的优化工作，同时可研究其渗流规律。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种毛细管模拟驱替的实验装置，包括模型系统、注入系统、混合器、围压系统、产出采集系统，所述注入系统、混合器、模型系统和产出采集系统通过连接管线依次相互连接，模型系统前端设置有注入接口；所述注入系统包括三路管线，其中两路气体管线均由泵、截止阀、气体容器、截止阀和中间容器依次相互连接构成，另一路液体管线由水容器、泵、截止阀、液体容器、截止阀和流量器依次连接构成；注入系统的三路管线输出端均与混合器连接；所述模型系统是由不同孔径的毛细管组成，注入系统能够实现对模型系统注入水和气体介质，围压系统设置于模型系统的外围用于模拟油藏的地层压力；产出采集系统用于收集模型系统输出物。

进一步的，模型系统整体可视化设置，以便于观察内部的变化情况。

进一步的，围压系统可以通过液压方式实现。

进一步的，产出采集系统由收集器组成，一个毛细管对应一个收集器，对毛细管进行分类收集，再进行计量。

一种毛细管模拟驱替的实验方法，包括以下步骤：

(1)通过围压系统在模型系统上施加围压，先将注入接口关闭，通过产出采集系统端接口进行抽真空，抽真空达到2.5小时；

(2)关闭产出采集系统端接口，通过注入接口注入地层原油，记录吸入的原油量，饱和1小时；通过可视化的模型系统观察不同孔径的毛细管内原油渗吸的情况，并通过照片或视频记录渗吸变化情况；

(3)待饱和原油结束后，关闭注入接口，静止1小时，待整个模型系统恒定；

(4)根据油藏研究需要，进行注水、注气实验，模拟现场注入情况，折算注入速度和注入压力，并以此进行驱替实验；驱替方式为共驱0.5-2PV，根据不同工艺计算方法要求进行段塞划分，一般可分成3-5个段塞进行；通过可视化的模型系统观察不同孔径的毛细管内不同介质渗吸的情况，并通过照片或视频记录渗吸变化情况；通过产出采集系统计量采出的油、气、水参数；

(5)通过计算驱替过程中采出油、气、水的变化，计算采油速度和采收率数据；结合不同孔径的毛细管的渗流变化，揭示在油藏条件下孔隙内的变化规律，得到在每一个段塞驱替过程中，在各个毛细管中残余油的变化及采收率的变化。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.模型系统是由不同孔径的毛细管组成，不同孔径的毛细管对应不同的油藏孔隙条件，可综合储层岩心粒径分析数据和孔隙度、渗透率数据，进行确定毛细管管径和数量的分布，将毛细管安装在模型系统内，整体模型系统实现耐温耐压，两端配备连接口，分别与注入系统和产出采集系统连接。

2.模型系统整体可根据需要做成可视，便于观察内部的情况变化。

3.围压系统加载在模型系统上，使得模型系统能够模拟油藏的地层压力，围压系统可以通过不限于液压等方式来实现。

4.模型系统可根据需要，增加饱和度测定模块，自动采集不同孔隙中油水分布数据，用于分析不同开发方式对剩余油分布规律的研究。

5.模型系统可根据需要，测定不同毛细管两段压差，用于分析宏观和微观条件下相渗数据关系及规律。

6.通过不同毛细管孔径来模拟存在次生孔隙结构的储层渗流，可用于研究双重介质的渗流规律。

附图说明

图1是本发明具体实施例中实验装置的结构示意图。

图2是模型系统中不同孔径的毛细管组成示意图。

附图标记：1-水容器，2-泵，3-气体容器，4-截止阀，5-中间容器，6-液体容器，7-流量计，8-注入系统，9-注入接口，10-围压系统，11-模型系统，12-产出采集系统，13-毛细管，14-混合器

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。如无特殊说明，下述实例所使用实验方法均为常规方法、所使用材料均可从商业用途得到。

如图1和图2所示，其中显示了根据本发明提供的毛细管模拟驱替的实验装置，包括模型系统11、注入系统8、围压系统10、产出采集系统12，注入系统8、混合器14、模型系统11和产出采集系统12通过连接管线依次相互连接，注入系统产生的流体通过中间容器注入模型系统的不同毛细管中，模型系统出口与产出采集系统8中相连接。模型系统11前端设置有注入接口9；注入系统9包括三路管线，其中两路气体管线均由泵2、截止阀4、气体容器3、截止阀4和中间容器5依次相互连接构成，另一路液体管线由水容器1、泵2、截止阀4、液体容器6、截止阀4和流量器7依次连接构成；注入系统能够实现对模型系统注入水和气体介质，围压系统设置于模型系统的外围用于模拟油藏的地层压力；产出采集系统用于收集模型系统输出物。

本实施例的模型系统的围压由液压维持装置提供，液压维持装置可通过恒速恒压泵等装置提供，以模拟不同油藏条件下的地层压力。

具体地，根据本发明的模型系统，其中设置不同孔径的毛细管13，模拟油藏条件下不同孔渗结构，选取不同的孔径毛细管进行模拟实验。

优选地，注入系统包括注液系统和注气系统、混合流体注入系统等构成。注入系统的输出端通过管线与混合器14连接。

如图2所示，根据本发明的实施目的，在模型系统上施加围压，先将注入接口关闭，通过产出采集系统端接口进行抽真空，抽真空达到2.5小时；之后关闭产出采集系统端接口，先从注入接口注入地层原油，记录吸入的原油量，通过自吸饱和保持1小时；模型系统为可视化系统，可通过模型直观的观察到不同孔径的毛细管内原油渗吸的情况，可通过照片或视频记录渗吸变化情况；可通过注入系统进行饱和原油，也可通过其他的泵和中间容器实现饱和原油，待饱和原油结束后，关闭接入口，静止1小时，待整个装置恒定。

具体地，根据油藏研究的需要，进行注水、注气、注混合流体等实验，模拟现场注入情况，折算注入速度和注入压力，并以此进行驱替实验；驱替方式为共驱0.5-2PV，根据不同计算方法要求进行段塞划分，一般可分成3-5个段塞进行不同流体笼统注入模型中，由于不同孔径的渗吸能力不同，不同的流体其在不同孔径的毛细管的渗流也不同，更接近于真实油藏的渗吸情况。尤其对于混合流体的注入，通过不同孔径的毛细管渗流后，精确测量后可定了得到渗流变化情况；模型系统为可视化系统，可通过模型系统直观的观察到不同孔径的毛细管内原油渗流的情况，可通过照片或视频记录渗吸变化情况；通过产出采集系统计量采出的油、气、水等参数。

通过计算驱替过程中采出油、气、水的变化，计算采油速度和采收率等数据；结合不同孔径的毛细管的渗流变化，揭示在油藏条件下孔隙内的变化规律，在每一个段塞驱替过程中，在大、中、小毛细管中残余油的变化，采收率的变化。

利用本发明的实验装置进行实验能准确地反映油藏不同孔隙条件对注入工艺影响，实验结果真实可信，对改注采参数的优化设计有重要的指导意义。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。