边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置的制作方法

1.本发明涉及边、底水气藏开发实验分析技术领域，尤其涉及一种边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置。


背景技术：

2.在气藏开发的过程中，随着气体的产出，气藏能量释放，储层压力不断降低，若气藏边、底部区域存在活跃的水体，在压差作用下，水体会沟通气藏，不断侵入储层含气区。边、底水一旦侵入气藏，将会导致储层中流体流动由气体单相渗流转变为气、水两相渗流，气相渗流能力大大降低。同时，水侵会通过卡断、绕流、水锁等方式圈闭基质岩块中的气体，造成单井产能迅速下降。而且，随着水侵的不断深入，边、底水会逐渐侵入井底，致使井筒液面激增，废弃压力增高，增加气井生产成本和生产困难。所以，明确边、底水气藏水侵规律是实现该类气藏科学合理开发的前提，具有非常重要的科学意义。
3.目前，关于边、底水气藏水侵动态物理模拟实验研究主要是简单的单井水侵动态研究，但边、底水气藏一般存在较强的非均质性，为了保证气藏的有效开发需要在不同的区域同时布井。当多个气井同时开发时，由于储层非均质性和连通性差异，气藏整体水侵规律并不是简单的不同类型储层水侵规律的叠加，而应该表现为不同类型储层生产耦合下的水侵规律。现阶段针对边、底水气藏多井协同开发的水侵动态物理模拟装置在气井见水之后无法连续计量。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的问题，本发明提供一种边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.第一方面，提供一种边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置，包括：水体模拟容器、高压氮气容器、isco泵、全直径高压岩心夹持器、高压岩心夹持器、中间容器、气体流量计以及压力传感器；
7.所述isco泵连接所述水体模拟容器以及所述高压氮气容器，用于向所述水体模拟容器以及所述高压氮气容器加压；
8.所述全直径高压岩心夹持器的数量为多个，并排设置，每个所述全直径高压岩心夹持器的输入端均连接所述水体模拟容器以及所述高压氮气容器输出端；
9.所述高压岩心夹持器的数量、所述气体流量计的数量、所述中间容器的数量均与所述全直径高压岩心夹持器的数量相等；
10.所述高压岩心夹持器与所述全直径高压岩心夹持器一一对应，各所述全直径高压岩心夹持器的输出端均连接至各所述高压岩心夹持器的输入端，各所述高压岩心夹持器的输出端分别通过一个三通阀连接一气体流量计以及一中间容器；
11.另外，所述全直径高压岩心夹持器的输入端、所述高压岩心夹持器的输出端以及
所述中间容器的输入端处均设置压力传感器。
12.进一步地，边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置还包括：围压泵；
13.所述围压泵通过管线连接所述全直径高压岩心夹持器以及所述高压岩心夹持器。
14.进一步地，边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置还包括：终端，所述终端连接各压力传感器。
15.进一步地，边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置还包括：气源，所述气源通过调节阀连接所述高压氮气容器。
16.进一步地，所述水体模拟容器以及所述高压氮气容器的输出端均设置有调节阀。
17.进一步地，各所述全直径高压岩心夹持器的输入端分别设置一调节阀。
18.进一步地，各所述高压岩心夹持器的输出端分别设置一调节阀。
19.进一步地，所述水体模拟容器包括两个并排设置的钛合金中间容器。
20.进一步地，所述中间容器为1000ml钛合金中间容器。
21.进一步地，边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置还包括：压力巡检仪，所述压力巡检仪连接各压力传感器，用于自动实时记录各压力传感器采集的压力值。
22.本发明提供的边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置，包括：水体模拟容器、高压氮气容器、isco泵、全直径高压岩心夹持器、高压岩心夹持器、中间容器、气体流量计以及压力传感器；所述isco泵连接所述水体模拟容器以及所述高压氮气容器，用于向所述水体模拟容器以及所述高压氮气容器加压；所述全直径高压岩心夹持器的数量为多个，并排设置，每个所述全直径高压岩心夹持器的输入端均连接所述水体模拟容器以及所述高压氮气容器输出端；所述高压岩心夹持器的数量、所述气体流量计的数量、所述中间容器的数量均与所述全直径高压岩心夹持器的数量相等；所述高压岩心夹持器与所述全直径高压岩心夹持器一一对应，各所述全直径高压岩心夹持器的输出端均连接至各所述高压岩心夹持器的输入端，各所述高压岩心夹持器的输出端分别通过一个三通阀连接一气体流量计以及一中间容器；另外，所述全直径高压岩心夹持器的输入端、所述高压岩心夹持器的输出端以及所述中间容器的输入端处均设置压力传感器。其中，该边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置用于针对边、底水气藏多井协同开发及气井见水之后继续生产过程中水侵动态和规律进行研究，通过在高压岩心夹持器的输出端设置中间容器，可通过中间容器的压力变化实现对水侵之后气井生产全周期产气及产水量的实时测量。
23.为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术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，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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：
25.图1为本发明实施例提供的边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置的结构框图一；
26.图2为本发明实施例提供的边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置的结
构框图二；
27.图3为本发明实施例提供的边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置的结构框图三；
28.图4示出了水体压力随时间变化图；
29.图5示出了累计产气量随时间变化曲线图；
30.图6示出了利用本发明实施例得到的见水后累计水侵量和累计产水量随时间变化曲线图。
具体实施方式
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
32.以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员，了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及图式，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
34.图1为本发明实施例提供的边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置的结构框图一；如图1所示，该边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置包括：水体模拟容器1、高压氮气容器2、isco泵3、全直径高压岩心夹持器41～43、高压岩心夹持器51～53、中间容器61～63、气体流量计71～73以及压力传感器p；
35.所述isco泵3连接所述水体模拟容器1以及所述高压氮气容器2，用于向所述水体模拟容器1以及所述高压氮气容器2加压；
36.所述全直径高压岩心夹持器的数量为多个,图中以3个为例进行说明，3个全直径高压岩心夹持器并排设置，每个所述全直径高压岩心夹持器的输入端均连接所述水体模拟容器以及所述高压氮气容器输出端；
37.所述高压岩心夹持器的数量、所述气体流量计的数量、所述中间容器的数量均与所述全直径高压岩心夹持器的数量相等；
38.所述高压岩心夹持器与所述全直径高压岩心夹持器一一对应，各所述全直径高压岩心夹持器的输出端均连接至各所述高压岩心夹持器的输入端，各所述高压岩心夹持器的输出端分别通过一个三通阀81～83连接一气体流量计以及一中间容器；
39.另外，所述全直径高压岩心夹持器的输入端、所述高压岩心夹持器的输出端以及所述中间容器的输入端处均设置压力传感器。
40.其中，全直径高压岩心夹持器可选用直径为10cm的全直径高压岩心夹持器；高压岩心夹持器可选用直径为2.5cm的高压岩心夹持器，利用3个全直径高压岩心夹持器以及与3个全直径高压岩心夹持器均能进行气体沟通的3个高压岩心夹持器配合，用于模拟边、底
水气藏储层非均质性和储层连通差异性。
41.值得说明的是，由于压力原因，3个高压岩心夹持器均能与3个全直径高压岩心夹持器均能进行气体沟通，但是不能进行液体沟通，或者，液体沟通很少，基本可以忽略不计。当然，如果为了进一步提高实验精度，可以在连通3个高压岩心夹持器的管线中分段设置吸水纸等方式减少液体沟通。
42.其中，高压氮气容器内部充满高压氮气，用于向模拟边、底水气藏岩心通入饱和高压气体；中间容器上端连接压力传感器，用于出口端见水之后产气量和产水量的计量；水体模拟容器用于模拟水体；压力传感器用于检测设置点的压力；整个实验装置可以模拟边、底水气藏在多个气井同时开发时水侵和生产动态变化过程，可实现研究不同储层渗透率级差、不同布井方式、不同配产方式、不同开发顺序、不同生产制度下的水侵规律和开发效果，为气藏整体防水、治水提供实验依据。在模拟边、底水气藏多井协同开发过程中，岩心模拟尺度大，耐压性强，同时解决了高压实验中气水分离装置安全问题以及气井见水之后产气量和产水量的计量问题，可模拟边、底水气藏气井生产全周期。实验过程可全程记录压力变化情况，极大的提高了实验监测和分析能力。
43.可在实现实验室内较大尺度和高压下对边、底水气藏多井协同开发全周期过程中水侵动态的模拟和建立易于操作，有效分析不同类型气藏储层同时开采耦合下的水侵规律。
44.在一个可选的实施例中，该边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置还可以包括：围压泵；所述围压泵通过管线连接所述全直径高压岩心夹持器以及所述高压岩心夹持器，用于在实验过程中对岩心夹持器加围压，以模拟地层条件。
45.值得说明的是，全直径高压岩心夹持器以及所述高压岩心夹持器所加围压相同，以模拟相同的地质环境。
46.在一个可选的实施例中，边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置还包括：终端，所述终端连接各压力传感器以及气体流量计，以便记录实验数据，并进行实验数据分析。
47.值得说明的是，该终端可为：智能手机、平板电子设备、便携式计算机、台式电脑、个人数字助理(pda)等。
48.在一个可选的实施例中，水体模拟容器以及所述高压氮气容器的输出端均设置有调节阀t，用于在实验过程中控制水体模拟容器以及所述高压氮气容器的输出。
49.在一个可选的实施例中，各所述全直径高压岩心夹持器的输入端分别设置一调节阀t，用于在实验过程中控制各全直径高压岩心夹持器的输入。
50.在各所述高压岩心夹持器的输出端分别设置一调节阀，用于在实验过程中控制各高压岩心夹持器的输出。
51.在一个可选的实施例中，参见图2，所述水体模拟容器包括两个并排设置的10000ml钛合金中间容器1a、1b。
52.在一个可选的实施例中，该中间容器可采用1000ml钛合金中间容器实现。
53.在一个可选的实施例中，边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置还可以包括：压力巡检仪，所述压力巡检仪连接各压力传感器，用于自动实时记录各压力传感器采集的压力值。
54.在一个可选的实施例中，参见图3，该边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置还可以包括：气源9，所述气源通过调节阀连接所述高压氮气容器。具体地，该气源可为氮气瓶，在进行实验之间，将气源与高压氮气容器之间的调节阀打开，以便向高压氮气容器充入氮气，以保证实现所需气体充足。
55.为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合图3所示边、底水气藏多井协同开发全周期物理模拟装置，对利用该模拟装置进行高压下对边、底水气藏多井协同开发全周期过程中水侵动态的模拟过程进行说明，值得说明的是，在初始状态下，各个调节阀处于关闭状态，过程如下：
56.1.将不同渗透率的岩心样品设置在各个岩心夹持器，根据所需模拟的地层条件进行设置，以便模拟储层。
57.2.将各岩心夹持器安装到位。
58.3.在高压氮气容器中的氮气不足时，打开气源与高压氮气容器之间的调节阀，向高压氮气容器注气，同时，在水体模拟容器中加入足量的水，并安装到位，并且，调试压力记录系统，以确定后续能够正常记录。
59.至此，准备工作完成。
60.4.控制围压泵向各个岩心夹持器注入围压，以模拟地层条件。
61.5.打开高压氮气容器与各全直径高压岩心夹持器之间的调节阀，以便向岩心注入饱和气体，使岩心左侧的压力达到初始饱和压力，如35mpa，而后关闭高压氮气容器与全直径高压岩心夹持器之间的调节阀。
62.6.打开水体模拟容器与各全直径高压岩心夹持器之间的调节阀，以便向岩心注入水体，其中水体压力等于初始饱和压力。
63.7.打开各高压岩心夹持器输出端的调节阀，并调节三通阀。
64.8.通过气体流量计记录和控制出口端流量。
65.9.待岩心出口端见水之后，调节三通阀，通过岩心出口端中间容器及其压力数据计量产水量和间接表征产气量；
66.10.当某一高压岩心夹持器出口端压力降至废弃压力时，关闭该加持器输出端的调节阀，直至所有高压岩心夹持器出口端均降至废弃压力时，实验结束。
67.11.对实验数据进行分析，水体压力随时间变化图参见图4，图5示出了累计产气量随时间变化曲线图；图6示出了利用本发明实施例得到的见水后累计水侵量和累计产水量随时间变化曲线图。
68.本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
69.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
70.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
71.以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。