一种含气顶超稠油SAGD实验装置及模拟方法与流程

本发明涉及石油开发实验，特别涉及一种含气顶超稠油sagd实验装置及模拟方法。

背景技术：

1、超稠油油藏的开发方式主要包括有蒸汽吞吐、蒸汽辅助重力泄油(sagd，steamassisted gravity drainage)以及蒸汽驱等方法。但热损失大、有效生产期短等诸多问题。其中sagd技术是以蒸汽作为热源，依靠热原油的重力来开采稠油，尤其适用于超稠油油藏开发。目前针对超稠油的有效开发研究，基本上还处于实验研究阶段。一些学者设计了溶剂辅助sagd实验装置以及气体辅助sagd实验装置，以及开展了地层中夹层对超稠油开发影响的sagd实验。但是，对于含气顶的异常低压超稠油油藏，这种油藏压力系数一般低于0.7，地层能量低，非均质性强，当前鲜有相应的含气顶的sagd实验装置及模拟方法对其开展相应研究。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的含气顶超稠油sagd实验装置及模拟方法。

2、第一方面，本发明实施例提供一种含气顶超稠油sagd实验装置，包括：

3、模型本体、甲烷-原油混合注入系统、热氧化补能系统和气顶模拟系统；

4、所述模型本体，包括气顶层和开发层，用于模拟含气顶超稠油油藏；

5、所述甲烷-原油混合注入系统，与所述热氧化补能系统，一同连接于所述气顶层；

6、所述甲烷-原油混合注入系统，包括甲烷-原油混合注入设备，用于实验前向所述气顶层注入甲烷和原油的混合体；

7、所述热氧化补能系统，包括空气注入设备，用于实验中向所述气顶层注入高压空气；

8、所述气顶模拟系统，包括智能气顶控制容器，所述智能控制容器中盛放甲烷；所述气顶模拟系统连接于所述气顶层，用于实验前注入甲烷，并控制注入甲烷的初始压力、初始体积和初始温度，以及实验中采集、调节所述气顶层内甲烷的压力、体积和温度变化。

9、在一个实施例中，所述气顶模拟系统，还包括：第一氮气注入设备和气体单向阀；

10、所述第一氮气注入设备，用于辅助所述智能气顶控制容器进行压力控制和压力调节。

11、在一个实施例中，还包括：模拟地层水注入系统和原油注入系统；

12、所述模拟地层水注入系统和所述原油注入系统，一同连接于所述开发层。

13、在一个实施例中，还包括：蒸汽辅助重力泄油sagd井组补能系统；

14、所述sagd井组补能系统包括：第二氮气注入设备和蒸汽注入设备；

15、所述第二氮气注入设备和所述蒸汽注入设备，一同连接于所述开发层。

16、在一个实施例中，还包括：数据采集与控制系统；

17、所述数据采集与控制系统，包括计算机、设置于所述模型本体内的热电偶、压力传感器和温度补偿保温板；

18、所述计算机连接所述热电偶、所述压力传感器以及所述温度补偿保温板；

19、所述热电偶的布置密度为2～3cm/个；

20、所述压力传感器的布置密度为4～8cm/个。

21、在一个实施例中，还包括：采出系统；

22、所述采出系统，包括第三氮气注入设备和气液分离器；

23、所述第三氮气注入设备和气液分离器，一同连接于所述开发层。

24、第二方面，本发明实施例提供一种利用上述含气顶超稠油sagd实验装置模拟油藏开发的模拟方法，包括：

25、利用耐高温聚醚醚酮隔板或夹层分隔气顶层和开发层；利用所述模拟地层水注入系统，以及所述原油注入系统，分别对模型本体饱和地层模拟水以及对开发层饱和原油；

26、利用所述甲烷-原油混合注入系统，向所述气顶层内注入预设量的甲烷和原油的混合体；

27、控制所述气顶控制容器的初始参数，根据所述初始参数，向所述气顶层内注入甲烷；所述初始参数包括注入甲烷的初始压力、初始体积和初始温度；

28、启动所述热氧化补能系统，以及所述sagd井组补能系统，对所述模型本体进行开采。

29、在一个实施例中，所述对所述模型本体进行开采模拟之前，还包括：利用所述蒸汽注入设备，对所述模型本体进行预热。

30、在一个实施例中，所述注入甲烷的初始体积，通过下式确定：

31、

32、其中：

33、v——所述注入甲烷的初始体积，m3；

34、ω——所述模型本体中气顶层与目标油藏中气顶的体积倍比；

35、a——所述目标油藏的气顶中含气面积，m2；

36、he——所述目标油藏的气顶的平均有效厚度，m；

37、——所述目标油藏的气顶的平均有效孔隙度，％；

38、sg——所述目标油藏的气顶中含气饱和度。

39、在一个实施例中，还包括：实验过程中确定所述开发层内每一点的气体浓度；

40、所述气体浓度，通过下式确定：

41、

42、其中：

43、c——蒸汽腔中气体的浓度，mol％；

44、p——蒸汽腔压力，10-3mpa；

45、t——蒸汽腔蒸汽温度，℃；

46、a1，a2，a3，a4，a5，a6——与气体相关的系数。

47、本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

48、本发明实施例提供的含气顶超稠油sagd实验装置，通过模型本体中气顶层与开发层的分设，结合甲烷-原油混合注入系统及气顶模拟系统，精确模拟含气顶超稠油油藏的非均质性、低压特性以及气顶动态变化，显著提升实验环境与真实的目标油藏的匹配度。热氧化补能系统的设置，通过向气顶层内注入高压空气，提高气顶压力和补充地层能量，解决异常低压油藏因能量不足导致的采收率低问题，为实际开发提供可靠技术支撑。气顶模拟系统中的智能控制容器，可预设甲烷的初始压力、体积和温度，并在实验中实时监测并动态调整气顶参数，提高了实验的可控性和准确性。综上，针对含气顶异常低压超稠油油藏(压力系数<0.7)的独特难题，提出专用实验装置及方法，解决了现有技术中缺乏针对性研究工具的不足，为非均质性强、能量不足的油藏开发提供创新解决方案。

49、进一步的，气顶模拟系统中还包括第一氮气注入设备，可辅助智能气顶控制容器进行压力调节，确保实验过程稳定可控，降低操作风险，提高研究效率。

50、进一步的，通过高密度布置的热电偶和压力传感器，确保实验数据的精准采集。

51、进一步的，通过多模块集成设计，如独立的热氧化补能系统、sagd井组补能系统、模拟地层水注入系统和原油注入系统等等，可简化实验操作流程，减少人力和资源消耗，适用于实验室规模化研究。

52、本发明实施例提供的利用含气顶超稠油sagd实验装置模拟油藏开发的模拟方法，结合气顶层内参数调控以及气体浓度的动态确定，为优化注采参数、研究蒸汽腔发育、压力场分布、制定开发策略等提供科学依据。

53、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。