一种可视化高温高压缝洞模拟系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及石油工程技术领域，尤其涉及到一种可视化高温高压缝洞模拟系统及其使用方法。

背景技术

缝洞型碳酸盐岩油藏储层是一种改造型的储层，其主要储集空间和渗流通道主要有孔、洞、缝组成。物理模拟是模拟油气藏开发一种常用的方法，通过实际油田提供的相关资料，设计并制造出一种物理模型，以此来模拟实际缝洞油藏的开采过程。现有的缝洞油藏注剂物理模型如玻璃管模型、蚀刻平板模型、浇筑不规则模型、岩心缝洞模型等，都存在着模型难于加工、不耐高温高压、实验过程难于观察以及难密封等问题。

CN2018113216036公开了制作缝洞油藏注剂物理模型的具体步骤：(1)根据相似准则，得到注剂物理模型中各裂缝的体积、溶洞的体积和高度；(2)采用钢制管线模拟连通裂缝，确定管线长度；(3)采用圆柱形的钢制中间容器模拟溶洞，在中间容器的顶部、底部均有入口；(4)确定各中间容器的放置位置；(5)确定中间容器与管线的连接位置；(6)建立中间容器的原始含油饱和度和含水饱和度；(7)设置注剂物理模型的注入口和采出口，注剂由储罐经驱替泵加压后通过注入口注入模型中。但是该模型是一种简化的缝洞油藏注剂物理模型，将缝洞油藏内的孔、缝、洞简化成了规则模型，模型内部未填充介质，也没有将缝洞油藏的具体孔、缝、洞形状、大小及连通关系表示出来，与实际缝洞油藏缝洞系统还存在较大差异。同时，该缝洞油藏注剂物理模型不可视，无法对模型内的流体流动状况进行实时观测和记录。

因此，有针对性的对石油工程技术领域提供一种可视化高温高压缝洞模拟系统，是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可视化高温高压缝洞模拟系统及其使用方法，实现通过容器侧面的可视化窗口在线记录缝洞内的流体流动状况，对缝洞油藏的实际开发过程起到指导作用。

为达到上述目的，本发明的解决方法是提供一种可视化高温高压缝洞模拟系统，包括：缝洞模拟系统、第一压力表、第二压力表、平流泵、中间容器系统、回压阀、气液分离器和气量计；

所述平流泵、所述中间容器系统、所述第二压力表、所述缝洞模拟系统、所述回压阀、所述气液分离器和所述气量计通过管路依次连接，所述第一压力表通过管路与所述回压阀连接；

所述中间容器系统用于为所述缝洞模拟系统注入实验流体，所述缝洞模拟系统用于提供实验所需的地层环境。

进一步的，所述中间容器系统包括模拟油中间容器、注入剂中间容器和模拟地层水中间容器，所述模拟油中间容器的入口端、所述注入剂中间容器的入口端和所述模拟地层水中间容器入口端分别通过设置有阀门的管路交汇并与所述平流泵连接，所述模拟油中间容器的出口端、所述注入剂中间容器的出口端和所述模拟地层水中间容器出口端分别通过设置有阀门的管路交汇并与所述第二压力表连接；

所述模拟油中间容器用于向所述缝洞模拟系统注入模拟油；

所述注入剂中间容器用于向所述缝洞模拟系统注入注入剂；

所述模拟地层水中间容器用于向所述缝洞模拟系统注入地下水。

进一步的，所述缝洞模拟系统包括6个缝洞模拟体，分别是溶洞—高部位溶洞缝洞模拟体、溶洞—高部位裂缝缝洞模拟体、裂缝—高部位裂缝缝洞模拟体、裂缝—高部位溶洞缝洞模拟体、溶洞—高部位溶孔缝洞模拟体和裂缝—高部位溶孔缝洞模拟体，所述裂缝—高部位裂缝缝洞模拟体、所述溶洞—高部位裂缝缝洞模拟体和所述溶洞—高部位溶洞缝洞模拟体通过管路依次连接，所述裂缝—高部位溶孔缝洞模拟体、所述溶洞—高部位溶孔缝洞模拟体和所述裂缝—高部位溶洞缝洞模拟体通过管路依次连接，所述裂缝—高部位裂缝缝洞模拟体入口端和所述裂缝—高部位溶孔缝洞模拟体入口端通过管路交汇并与所述第二压力表连接，所述裂缝—高部位裂缝缝洞模拟体出口端和所述裂缝—高部位溶孔缝洞模拟体出口端通过管路交汇并与所述回压阀相连接。

进一步的，所述缝洞模拟体的外部设置有加热装置，缝洞模拟体内的温度范围为室温-200℃。

进一步的，所述缝洞模拟体包括圆柱形容器、缝洞岩板、可视窗口、钢化玻璃和密封圈，所述缝洞岩板通过螺栓连接设置于所述圆柱形容器中间，缝洞岩板与圆柱形容器的注入口和采出口一一对齐，圆柱形容器的注入口和采出口均与管路连接，连接处为螺纹连接，并设有双层密封圈；所述缝洞岩板正反面设置有所述钢化玻璃，所述密封圈设置于所述缝洞岩板两侧，所述圆柱形容器正面设置有所述可视窗口，所述圆柱形容器背面设置有光源入口，所述可视窗口上安装有高清摄像头，所述高清摄像头与计算机连接，通过计算机实时监测所述缝洞模拟体内的流体流动情况。

进一步的，所述缝洞岩板是由平面岩板按照实际油藏典型井组缝洞组合类型的模拟岩心平面图经激光刻蚀而成，所述模拟岩心平面图是由缝洞岩心扫描图片经三维造型、复原和剖切得到。

进一步的，所述缝洞岩板的前侧面分别设置有模拟油注入口、模拟地层水注入口和氮气注入口，所述缝洞岩板的后侧面分别设置有模拟油采出口、模拟地层水采出口、氮气采出口，所述模拟油注入口、模拟地层水注入口和氮气注入口分别与所述圆柱形容器上的注入口对齐，所述模拟油采出口、模拟地层水采出口、氮气采出口分别与所述圆柱形容器上的采出口对齐。

本发明还提供一种可视化高温高压缝洞模拟系统的使用方法，所述平流泵对所述模拟地层水中间容器进行加压，将模拟地层水注入所述缝洞模拟系统内，当所述缝洞模拟系统饱和模拟地层水后关闭所述模拟地层水中间容器的进出口阀门；再通过所述平流泵对所述模拟油中间容器进行加压，将模拟油注入所述缝洞模拟系统内，当所述缝洞模拟系统饱和模拟油后，对所述缝洞模拟系统进行建压，然后关闭所述模拟油中间容器的进出口阀门，以此来建立原始地层压力和原始含水饱度、含油饱和度，随后可进行衰竭实验、注水驱油实验和注气驱油实验等。

本发明的优点

1、缝洞模拟体侧面设置有可视窗口，通过高清摄像头可实时监测流体流动状态，并记录实时数据；

2、提高了实验的可操作性与灵活性，便于实验的进行，以及实验装置的维护与调整，大大降低了实验成本。

附图说明

图1为可视化高温高压缝洞模拟系统的结构示意图；

图2为缝洞模拟体的结构示意图。

图中：1-第一压力表；2-第二压力表；3-模拟油中间容器；4-注入剂中间容器；5-模拟地层水中间容器；6-溶洞—高部位溶洞缝洞模拟体；7-溶洞—高部位裂缝缝洞模拟体；8-裂缝—高部位裂缝缝洞模拟体；9-裂缝—高部位溶洞缝洞模拟体；10-溶洞—高部位溶孔缝洞模拟体；11-裂缝—高部位溶孔缝洞模拟体；12-平流泵；13-回压阀；14-气液分离器；15-气量计；16-圆柱形容器；17-缝洞岩板；18-可视窗口；19-钢化玻璃；20-密封圈。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

实施例1

如图1所示，一种可视化高温高压缝洞模拟系统，包括：缝洞模拟系统、第一压力表1、第二压力表2、平流泵12、中间容器系统、回压阀13、气液分离器14和气量计15；所述平流泵12、所述中间容器系统、所述第二压力表2、所述缝洞模拟系统、所述回压阀13、所述气液分离器14和所述气量计15通过管路依次连接，所述第一压力表1通过管路与所述回压阀13连接；所述中间容器系统用于为所述缝洞模拟系统注入实验流体，所述缝洞模拟系统用于提供实验所需的地层环境。

所述中间容器系统包括模拟油中间容器3、注入剂中间容器4和模拟地层水中间容器5，所述模拟油中间容器3的入口端、所述注入剂中间容器4的入口端和所述模拟地层水中间容器5入口端分别通过设置有阀门的管路交汇并与所述平流泵12连接，所述模拟油中间容器3的出口端、所述注入剂中间容器4的出口端和所述模拟地层水中间容器5出口端分别通过设置有阀门的管路交汇并与所述第二压力表2连接；所述模拟油中间容器3用于向所述缝洞模拟系统注入模拟油；所述注入剂中间容器4用于向所述缝洞模拟系统注入注入剂；所述模拟地层水中间容器5用于向所述缝洞模拟系统注入地下水。

所述缝洞模拟系统包括6个缝洞模拟体，分别是溶洞—高部位溶洞缝洞模拟体6、溶洞—高部位裂缝缝洞模拟体7、裂缝—高部位裂缝缝洞模拟体8、裂缝—高部位溶洞缝洞模拟体9、溶洞—高部位溶孔缝洞模拟体10和裂缝—高部位溶孔缝洞模拟体11，所述裂缝—高部位裂缝缝洞模拟体8、所述溶洞—高部位裂缝缝洞模拟体7和所述溶洞—高部位溶洞缝洞模拟体6通过管路依次连接，所述裂缝—高部位溶孔缝洞模拟体11、所述溶洞—高部位溶孔缝洞模拟体10和所述裂缝—高部位溶洞缝洞模拟体9通过管路依次连接，所述裂缝—高部位裂缝缝洞模拟体8入口端和所述裂缝—高部位溶孔缝洞模拟体11入口端通过管路交汇并与所述第二压力表2连接，所述裂缝—高部位裂缝缝洞模拟体8出口端和所述裂缝—高部位溶孔缝洞模拟体11出口端通过管路交汇并与所述回压阀13相连接；所述缝洞模拟体的外部设置有加热装置，缝洞模拟体内的温度范围为室温-200℃。

如图2所示，所述缝洞模拟体包括圆柱形容器16、缝洞岩板17、可视窗口18、钢化玻璃19和密封圈20，所述缝洞岩板17通过螺栓连接设置于所述圆柱形容器16中间，缝洞岩板17与圆柱形容器16的注入口和采出口一一对齐，圆柱形容器16的注入口和采出口均与管路连接，连接处为螺纹连接，并设有双层密封圈20；所述缝洞岩板17正反面设置有所述钢化玻璃19，所述密封圈20设置于所述缝洞岩板17两侧，所述圆柱形容器16正面设置有所述可视窗口18，所述圆柱形容器16背面设置有光源入口，所述可视窗口18上安装有高清摄像头，所述高清摄像头与计算机连接，通过计算机实时监测所述缝洞模拟体内的流体流动情况。

所述缝洞岩板17是由平面岩板按照实际油藏典型井组缝洞组合类型的模拟岩心平面图经激光刻蚀而成，所述模拟岩心平面图是由缝洞岩心扫描图片经三维造型、复原和剖切得到；所述缝洞岩板17的前侧面分别设置有模拟油注入口、模拟地层水注入口和氮气注入口，所述缝洞岩板17的后侧面分别设置有模拟油采出口、模拟地层水采出口、氮气采出口，所述模拟油注入口、模拟地层水注入口和氮气注入口分别与所述圆柱形容器16上的注入口对齐，所述模拟油采出口、模拟地层水采出口、氮气采出口分别与所述圆柱形容器16上的采出口对齐。

六个缝洞模拟体的具体结构

溶洞—高部位溶洞缝洞模拟体6，具体结构为：圆柱形容器16、溶洞—高部位溶洞岩心的模拟岩板、可视窗口18、钢化玻璃19和密封圈20，所述溶洞—高部位溶洞岩心的模拟岩板通过螺栓连接设置于所述圆柱形容器16中间，溶洞—高部位溶洞岩心的模拟岩板与圆柱形容器16的注入口和采出口一一对齐，圆柱形容器16的注入口和采出口均与管路连接，连接处为螺纹连接，并设有双层密封圈20；所述溶洞—高部位溶洞岩心的模拟岩板正反面设置有所述钢化玻璃19，所述密封圈20设置于所述溶洞—高部位溶洞岩心的模拟岩板两侧，所述圆柱形容器16正面设置有所述可视窗口18，所述圆柱形容器16背面设置有光源入口。

溶洞—高部位裂缝缝洞模拟体7，具体结构为：圆柱形容器16、溶洞—高部位裂缝岩心的模拟岩板、可视窗口18、钢化玻璃19和密封圈20，所述溶洞—高部位裂缝岩心的模拟岩板通过螺栓连接设置于所述圆柱形容器16中间，溶洞—高部位裂缝岩心的模拟岩板与圆柱形容器16的注入口和采出口一一对齐，圆柱形容器16的注入口和采出口均与管路连接，连接处为螺纹连接，并设有双层密封圈20；所述溶洞—高部位裂缝岩心的模拟岩板正反面设置有所述钢化玻璃19，所述密封圈20设置于所述溶洞—高部位裂缝岩心的模拟岩板两侧，所述圆柱形容器16正面设置有所述可视窗口18，所述圆柱形容器16背面设置有光源入口。

裂缝—高部位裂缝缝洞模拟体8，具体结构为：圆柱形容器16、裂缝—高部位裂缝岩心的模拟岩板、可视窗口18、钢化玻璃19和密封圈20，所述裂缝—高部位裂缝岩心的模拟岩板通过螺栓连接设置于所述圆柱形容器16中间，裂缝—高部位裂缝岩心的模拟岩板与圆柱形容器16的注入口和采出口一一对齐，圆柱形容器16的注入口和采出口均与管路连接，连接处为螺纹连接，并设有双层密封圈20；所述裂缝—高部位裂缝岩心的模拟岩板正反面设置有所述钢化玻璃19，所述密封圈20设置于所述裂缝—高部位裂缝岩心的模拟岩板两侧，所述圆柱形容器16正面设置有所述可视窗口18，所述圆柱形容器16背面设置有光源入口。

裂缝—高部位溶洞缝洞模拟体9，具体结构为：圆柱形容器16、裂缝—高部位溶洞岩心的模拟岩板、可视窗口18、钢化玻璃19和密封圈20，所述裂缝—高部位溶洞岩心的模拟岩板通过螺栓连接设置于所述圆柱形容器16中间，裂缝—高部位溶洞岩心的模拟岩板与圆柱形容器16的注入口和采出口一一对齐，圆柱形容器16的注入口和采出口均与管路连接，连接处为螺纹连接，并设有双层密封圈20；所述裂缝—高部位溶洞岩心的模拟岩板正反面设置有所述钢化玻璃19，所述密封圈20设置于所述裂缝—高部位溶洞岩心的模拟岩板两侧，所述圆柱形容器16正面设置有所述可视窗口18，所述圆柱形容器16背面设置有光源入口。

溶洞—高部位溶孔缝洞模拟体10，具体结构为：圆柱形容器16、溶洞—高部位溶孔岩心的模拟岩板、可视窗口18、钢化玻璃19和密封圈20，所述溶洞—高部位溶孔岩心的模拟岩板通过螺栓连接设置于所述圆柱形容器16中间，溶洞—高部位溶孔岩心的模拟岩板与圆柱形容器16的注入口和采出口一一对齐，圆柱形容器16的注入口和采出口均与管路连接，连接处为螺纹连接，并设有双层密封圈20；所述溶洞—高部位溶孔岩心的模拟岩板正反面设置有所述钢化玻璃19，所述密封圈20设置于所述溶洞—高部位溶孔岩心的模拟岩板两侧，所述圆柱形容器16正面设置有所述可视窗口18，所述圆柱形容器16背面设置有光源入口。

裂缝—高部位溶孔缝洞模拟体11，具体结构为：圆柱形容器16、裂缝—高部位溶孔岩心的模拟岩板、可视窗口18、钢化玻璃19和密封圈20，所述裂缝—高部位溶孔岩心的模拟岩板通过螺栓连接设置于所述圆柱形容器16中间，裂缝—高部位溶孔岩心的模拟岩板与圆柱形容器16的注入口和采出口一一对齐，圆柱形容器16的注入口和采出口均与管路连接，连接处为螺纹连接，并设有双层密封圈20；所述裂缝—高部位溶孔岩心的模拟岩板正反面设置有所述钢化玻璃19，所述密封圈20设置于所述裂缝—高部位溶孔岩心的模拟岩板两侧，所述圆柱形容器16正面设置有所述可视窗口18，所述圆柱形容器16背面设置有光源入口。

实施例2

一种可视化高温高压缝洞模拟系统的使用方法，所述平流泵12对所述模拟地层水中间容器5进行加压，将模拟地层水注入所述缝洞模拟系统内，当所述缝洞模拟系统饱和模拟地层水后关闭所述模拟地层水中间容器5的进出口阀门；再通过所述平流泵12对所述模拟油中间容器3进行加压，将模拟油注入所述缝洞模拟系统内，当所述缝洞模拟系统饱和模拟油后，对所述缝洞模拟系统进行建压，然后关闭所述模拟油中间容器3的进出口阀门，以此来建立原始地层压力和原始含水饱度、含油饱和度，随后可进行衰竭实验、注水驱油实验和注气驱油实验等。

实施例3

在缝洞模拟系统中开展衰竭实验、注水驱油实验和注气驱油实验分别模拟油气田开发三个阶段：衰竭开采、注水驱开采和注气驱开采阶段，用来明确不同开采方式的驱油机理和每阶段后剩余模拟油的分布位置，用来指导和完善塔河碳酸盐岩缝洞型油藏的开发方式。

衰竭实验：该实验是用来模拟油田自然开采初期的效果，首先利用所述模拟地层水中间容器5向所述缝洞模拟系统中注入模拟地层水，然后再通过所述模拟油中间容器3将模拟油注入所述缝洞模拟系统内，待所述缝洞模拟系统饱和模拟油后，建立所述缝洞模拟系统内压力，注入完成后开始进行衰竭开采实验，该实验注入流体只有模拟油和模拟地层水；

注水驱油实验：该实验是用来模拟油田注水开采初阶段的效果，首先完成衰竭开采实验，然后利用所述模拟地层水中间容器5向所述缝洞模拟系统中注入模拟地层水，建立所述缝洞模拟系统内压力，用来模拟人工注水开发效果，该实验注入流体只有模拟注入水；

注气驱油实验：该实验是用来模拟油田在衰竭开采、注水驱开采后再进行注气区开发模拟，首先完成衰竭实验和注水驱油实验，然后利用所述注入剂中间容器4向缝洞模拟系统中注入氮气，建立所述缝洞模拟系统内压力，用来模拟人工注气驱开发效果，该实验注入流体只有注入气。

本发明中缝洞模拟体侧面设置有可视窗口18，通过高清摄像头可实时监测流体流动状态，并记录实时数据。本发明便于拆卸，提高了实验的可操作性与灵活性，便于实验的进行，以及实验装置的维护与调整，大大降低了实验成本。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。