油气周期吞吐模拟系统及方法

技术领域

本发明涉及油气勘探技术领域，尤其涉及一种油气周期吞吐模拟系统及方法。

背景技术

带油环凝析气藏改建储气库及注采运行过程中，地层流体通常会发生混相物质交换，相态、组分等也会随之发生改变。以带油环的凝析气藏储气库为例，注气阶段储气库内压力升高，可能出现“气液互溶混相”现象，这将导致两相流体界面张力减小，油流动能力大幅提高，可显著提高采油效率；而采气阶段储气库内压力降低，又可能出现“气液差异分离”现象，混相流体中的气体组分又逐步反向分离出来，但受压力、温度梯度等环境因素影响，采气阶段结束仍有部分气体无法分离，导致实际回采率与设计产生偏差。因此，剖析储气库多周期吞吐运行中油、气等流体的相平衡特征及变化规律对于油气藏型储气库生产运行工作十分重要。其中，“吞吐”指的是注气与采气的过程。

针对储气库扩容建库及周期吞吐运行特征，模拟储层油、气等流体的相平衡过程可为储气库地层压力变化条件下油、气渗流过程中准确获取相态特征参数奠定基础。现有技术目前并没有能够在保持油、气等流体的相平衡的同时，模拟油气周期吞吐运行特征的系统。

发明内容

本发明实施例提供一种油气周期吞吐模拟系统，用以在保持油、气等流体的相平衡的同时，模拟油气周期吞吐运行特征，该系统包括：

相平衡釜体，用于容纳待处理的气、油流体，并使所述待处理的气、油流体处于相平衡状态；

注气件，通过第一管线与所述相平衡釜体的入口连接；

气液分离器，通过第二管线与所述相平衡釜体的出口连接；

气相色谱分析仪，与所述气液分离器的气体出口连接；

液相色谱分析仪，与所述气液分离器的液体出口连接。

可选的，所述相平衡釜体包括：壳体、支架、搅拌件；

所述壳体用于容纳待处理的气、油流体，且所述壳体的入口和出口分别与所述第一管线和所述第二管线连接；

所述支架可转动地设置在所述第一管线的出口和所述第二管线的入口，用于带动所述壳体摇摆；

所述搅拌件设置在所述壳体内，用于在所述壳体摇摆时对所述壳体内待处理的气、油流体进行搅拌。

可选的，所述壳体包括：上端开口的圆柱形本体和用于封堵所述开口的端盖；

所述搅拌件为设置有多个曲形通孔的圆形板体结构，所述搅拌件用于在所述壳体摇摆时在所述壳体内做上下运动和/或旋转运动。

可选的，所述端盖上设置有透明窗和摄像头；

所述摄像头用于通过所述透明窗监测所述壳体内的气、油流体情况。

可选的，所述相平衡釜体还包括：动力机构，用于驱动所述支架转动。

可选的，所述系统还包括：加热件，设置在所述壳体上，用于对所述壳体内部的待处理气、油流体加热。

可选的，所述系统还包括：温度传感器和压力传感器，分别用于检测所述壳体内部的温度数据和压力数据。

可选的，所述系统还包括：第一流量控制器和第二流量控制器；

所述第一流量控制器设置在所述壳体与所述注气件之间的所述第一管线上；

所述第二流量控制器设置在所述壳体与所述气液分离器之间的所述第二管线上。

可选的，所述注气件包括：通过所述第一管线连接的增压泵和气瓶；

所述增压泵用于对所述气瓶内的气体增压。

可选的，所述系统还包括：控制器，用于控制所述气相色谱分析仪、所述液相色谱分析仪、所述摄像头、所述动力机构、所述加热件、所述温度传感器、所述压力传感器、所述第一流量控制器、所述第二流量控制器、增压泵工作。

可选的，所述系统还包括：单向阀，设置在所述第一流量控制器下游的所述第一管线上。

本发明实施例还提供一种利用上述系统进行油气周期吞吐模拟的方法，用以在保持油、气等流体的相平衡的同时，模拟油气周期吞吐运行特征，该方法包括：

调节相平衡釜体，使所述相平衡釜体内的待处理的气、油流体处于相平衡状态；

对所述相平衡釜体内的待处理的气、油流体进行采气处理，并将采集到的气体通过第二管线传输至气液分离器；

利用所述气液分离器对所述气体中的气液进行分离，并将分离得到的气体排至气相色谱分析仪，将分离得到的液体排至液相色谱分析仪；

利用所述气相色谱分析仪分析获取到的气体的组分，利用所述液相色谱分析仪分析获取到的液体的组分；

利用注气件通过第一管线对所述相平衡釜体进行注气处理，并调节所述相平衡釜体，使所述相平衡釜体内的待处理的气、油流体处于相平衡状态。

本发明实施例中，通过设置相平衡釜体，可以使待处理的气、油流体处于相平衡状态，通过设置注气件，并使注气件通过第一管线X与相平衡釜体的入口连接，可以完成对储气库的注气模拟。通过设置气液分离器、气相色谱分析仪和液相色谱分析仪，实现了对储气库的采气模拟，并能够分析出采出的气、液组分情况，进而在保持油、气等流体的相平衡的同时，顺利完成对油气周期吞吐运行特征的模拟。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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。在附图中：

图1为本发明实施例中油气周期吞吐模拟系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中相平衡釜体的剖面示意图；

图3为本发明实施例中搅拌件的俯视图；

图4为本发明实施例中搅拌件的剖面示意图；

图5为本发明实施例中相平衡釜体内的含油饱和度与压力的对应关系示例图。

附图标记如下：

1 相平衡釜体，

101 壳体，

1011 圆柱形本体，

1012 端盖，

102 支架，

103 搅拌件，

104 摄像头，

105 动力机构，

2 注气件，

201 增压泵，

202 气瓶，

3 气液分离器，

4 气相色谱分析仪，

5 液相色谱分析仪，

6 加热件，

7 温度传感器，

8 压力传感器，

9 第一流量控制器，

10 第二流量控制器，

11 控制器，

12 单向阀，

X 第一管线，

Y 第二管线。

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明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

第一方面，本发明实施例提供了一种油气周期吞吐模拟系统，如图1所示，该系统包括：相平衡釜体1、注气件2、气液分离器3、气相色谱分析仪4和液相色谱分析仪5。其中，相平衡釜体1用于容纳待处理的气、油流体，并使待处理的气、油流体处于相平衡状态。注气件2通过第一管线X与相平衡釜体1的入口连接。气液分离器3通过第二管线Y与相平衡釜体1的出口连接。气相色谱分析仪4与气液分离器3的气体出口连接。液相色谱分析仪5与气液分离器3的液体出口连接。

在进行储气库油气吞吐模拟实验前，向相平衡釜体1内注入预设比例的气、油流体作为待处理的气、油流体。

在进行储气库油气吞吐模拟实验时，调节相平衡釜体1，使相平衡釜体1内的待处理的气、油流体处于相平衡状态；对相平衡釜体1内的待处理的气、油流体进行采气处理，并将采集到的气体通过第二管线Y传输至气液分离器3；利用气液分离器3对气体中的气液进行分离，并将分离得到的气体排至气相色谱分析仪4，将分离得到的液体排至液相色谱分析仪5；利用气相色谱分析仪4分析获取到的气体的组分，利用液相色谱分析仪5分析获取到的液体的组分；利用注气件2通过第一管线X对相平衡釜体1进行注气处理，并调节相平衡釜体1，使相平衡釜体1内的待处理的气、油流体处于相平衡状态。将上述采气、注气循环多次，即可完成对储气库的多周期油气吞吐模拟。

本发明实施例提供的油气周期吞吐模拟系统，通过设置相平衡釜体1，可以使待处理的气、油流体处于相平衡状态，通过设置注气件2，并使注气件2通过第一管线X与相平衡釜体1的入口连接，可以完成对储气库的注气模拟。通过设置气液分离器3、气相色谱分析仪4和液相色谱分析仪5，实现了对储气库的采气模拟，并能够分析出采出的气、液组分情况，进而在保持油、气等流体的相平衡的同时，顺利完成对油气周期吞吐运行特征的模拟。

在本发明实施例中，如附图1所示，相平衡釜体1包括：壳体101、支架102、搅拌件103。其中，壳体101用于容纳待处理的气、油流体，且壳体101的入口和出口分别与第一管线X和第二管线Y连接。支架102可转动地设置在第一管线X的出口和第二管线Y的入口，用于带动壳体101摇摆。搅拌件103设置在壳体101内，用于在壳体101摇摆时对壳体101内待处理的气、油流体进行搅拌。

通过设置壳体101、支架102、搅拌件103，并使支架102可转动地设置在第一管线X的出口和第二管线Y的入口，当需要对壳体101内待处理的气、油流体进行搅拌，使待处理气、油流体处于相平衡状态时，只需转动支架102，使其带动壳体101摇摆，进而通过搅拌件103对壳体101内待处理的气、油流体进行搅拌即可，操作简单，方便快捷。

如附图2和附图3所示，该壳体101包括：上端开口的圆柱形本体1011和用于封堵开口的端盖1012。搅拌件103为设置有多个曲形通孔的圆形板体结构，搅拌件103用于在壳体101摇摆时在壳体101内做上下运动和/或旋转运动。

通过如上设置，保证了壳体101内的油、气流体能够在壳体101摇摆时能够在多个曲形通孔内不断做往复运动，并撞击曲形通孔的内壁，进而使该油、气流体得到充分搅拌，保证了待处理的气、油流体能够快速达到相平衡状态。

其中，曲形通孔指的是：圆形板体结构的上表面均匀布设有多个上通孔，下表面均匀布设有多个下通孔，该上通孔与该下通孔连通但是交错分布，即相连通的上通孔和下通孔的中心不在一条垂线上，具体可参见图4。

搅拌件103在自身重力和流体浮力联合作用下，在壳体101内做上下运动和/或旋转运动，实现对多相流体的充分搅拌，加速气、液多相流体达到相平衡状态。

为了保证搅拌件103拆装方便，可以将圆柱形本体1011与端盖1012可拆卸连接，例如，将两者通过螺栓连接。

为了便于工作人员观察壳体1内的油、气流体在注气、采气过程中的变化情况，如附图1所示，该端盖1012上设置有透明窗和摄像头104，该摄像头104用于通过透明窗监测壳体101内的气、油流体情况。

在本发明实施例中，如附图1所示，该相平衡釜体1还包括：动力机构105。该动力机构105用于驱动支架102转动。

通过设置动力机构105，降低了工作人员的劳动强度，提高了工作效率。

其中，动力机构105可以包括：电机和链条。应用时，将电机和支架102通过链条连接，当需要转动支架102时，只需启动电机，使其带动链条运动，进而带动支架102转动即可。

为了准确模拟实际注气、采气环境，维持实验气体的温度，如附图1所示，该系统还包括：加热件6。该加热件6设置在壳体101上，用于对壳体101内部的待处理气、油流体加热。

其中，该加热件6可以为加热套。该加热套和壳体101内的温度适用范围为0～200℃(如150℃、180℃等)。

进一步地，为了实时检测壳体101内的温度和压力，如附图1所示，该系统还包括：温度传感器7和压力传感器8，分别用于检测壳体101内部的温度数据和压力数据。

其中，温度传感器7和压力传感器8可以设置在壳体101上。该温度传感器7的温度测量范围可以为0～200℃，该压力传感器8的压力测量范围是0～100MPa。

在本发明实施例中，如附图1所示，该系统还包括：第一流量控制器9和第二流量控制器10。其中，第一流量控制器9设置在壳体101与注气件2之间的第一管线X上。第二流量控制器10设置在壳体101与气液分离器3之间的第二管线Y上。

通过设置第一流量控制器9和第二流量控制器10，有效地实现了对注气、采气速度和时间的控制。

其中，第一流量控制器9和第二流量控制器10的流量控制范围可以为0～10000ml/min。

在本发明实施例中，为了在应用时对气瓶202进行增压，使气瓶202中的气体能够通过第一管线X顺利注入壳体101中，如附图1所示，该注气件2包括：通过第一管线X连接的增压泵201和气瓶202。其中，增压泵201用于对气瓶202内的气体增压。

为了便于实现整个系统各个部件的自动控制，如附图1所示，该系统还包括：控制器11。该控制器11用于控制气相色谱分析仪4、液相色谱分析仪5、摄像头104、动力机构105、加热件6、温度传感器7、压力传感器8、第一流量控制器9、第二流量控制器10、增压泵201工作。

具体地，控制器11可以控制摄像头104对壳体内部进行拍摄，也可以控制动力机构105、加热件6、第一流量控制器9、第二流量控制器10、增压泵201、气相色谱分析仪4、液相色谱分析仪5工作，还可以接收温度传感器7、压力传感器8监测到的温度和压力数据，记录各项实验数据。

为了避免在进行注气作业过程中出现回流现象，如附图1所示，该系统还包括：单向阀12。该单向阀12设置在第一流量控制器9下游的第一管线X上。

第二方面，本发明实施例提供了利用上述系统进行油气周期吞吐模拟的方法，该方法包括：

调节相平衡釜体1，使相平衡釜体1内的待处理的气、油流体处于相平衡状态。

对相平衡釜体1内的待处理的气、油流体进行采气处理，并将采集到的气体通过第二管线Y传输至气液分离器3。

利用气液分离器3对气体中的气液进行分离，并将分离得到的气体排至气相色谱分析仪4，将分离得到的液体排至液相色谱分析仪5。

利用气相色谱分析仪4分析获取到的气体的组分，利用液相色谱分析仪5分析获取到的液体的组分。

利用注气件2通过第一管线X对相平衡釜体1进行注气处理，并调节相平衡釜体1，使相平衡釜体1内的待处理的气、油流体处于相平衡状态。

通过使用该方法，实现了对储气库的采气模拟，并能够分析出采出的气、液组分情况，进而在保持油、气等流体的相平衡的同时，顺利完成对油气周期吞吐运行特征的模拟。

通过重复循环以上采气、注气过程，能够完成多个周期吞吐模拟，研究储气库注采运行相平衡规律、注采气流量及流体组成等因素对储气库注采气效率的影响。

如附图5所示，附图5为本发明相平衡釜体1内含油饱和度-压力对应关系示意图。注气周期，随累计注气量增加，相平衡釜体1内压力升高，一定量气相向油相溶解，代表储气库库容不断增加，当达到注气上限压力停止注气；采气周期，随累计采气量增加，相平衡釜体1内压力下降，一定量油相向气相转化，并随气相采出反应釜，含油饱和度随之降低，代表储气库库容不断降低，当达到采气下限压力停止采气，至此完成一次注采周期。多周期连续注采过程中，气相不断注入、采出相平衡釜体1，对于不同地层流体组成，注采气流量、上下限压力会对相平衡釜体1中流体相态、流体组成产生影响，各周期库容量可反映此影响效果，由此可评价储气库注气损耗、空间动用及原油采收率等。

综上，本发明不仅能够准确模拟储气库实际周期吞吐注采运行过程，而且通过在线采集周期吞吐模拟实验过程中的注采气量、温度、压力、相态特征参数等各项数据，为将来在实际建库及注采运行过程中分析注采气效率、库容指标变化规律等提供研究基础。通过使用本发明进行油气吞吐模拟实验，由相平衡釜体采出油含量与采出气油总量的比值，可反映储气库实际空间动用效果及原油采出效率。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。