多层砂岩油藏吸水剖面演化过程物理模拟装置及方法与流程

1.本发明涉及油气田开发工程领域，具体涉及一种多层砂岩油藏吸水剖面演化过程物理模拟装置及方法。


背景技术：

2.层间干扰是多层砂岩油藏在注水合采开发时常出现的现象。为缓解层间注水突进、注入干扰等问题，实践中经常采用分层注水工艺，常见工艺以桥式偏心分注、桥式同心分注工艺为主，此类分注工艺主要是通过偏心配水器的控制来达到分层注水的目的。因此，偏心配水器的控制及其与地层渗流的匹配是分层注水成功且调整层间矛盾的关键。为了实现这个目的，必须对每个地层内吸水量及其变化特征的影响因素进行定量评价和研究。
3.目前，吸水剖面多数是通过测试手段获得的，但现有的测试手段和方法受工艺等条件限制，成本较高，部分井吸水剖面无法获取，因此需要对注水井吸水剖面进行预测，目前的预测方法包括经验公式法、基于层次分析和bp神经网络的预测模型法、基于粒子群优化支持向量机的注水井吸水剖面预测法以及大数据分析法等，还没有见到专门针对多层砂岩吸水剖面演化过程物理模拟的实验装置和方法。
4.和多层砂岩有关，针对产出研究和岩心内渗流规律研究的物理模拟方法较多，通常有填砂模型、岩心模型等。填砂模型的制作主要包括以下步骤：组装模型，选砂，填砂，整合模型，安装，布井；通过粘合硬质透明有机玻璃板，构成模型外壳；再按照实际地层韵律的变化关系，以双层滤纸作为隔夹层在模型里充填不同粒度的石英砂；充填完毕后，将压板粘合在模型上端口并密封，从而形成多层砂岩油藏物理模型。岩心模型一般是采用的岩心，长度5～6cm至30cm不等。
5.这些实验模拟装置及方法主要是针对储层内流动特征研究而设置，在模拟多层的时候，通常是将这些填砂模型或岩心并联，然后注水或注气研究填砂管或者岩心内的流动规律，一般都没有考虑和井筒的耦合关系，也没有考虑填砂管或岩心的上下配置关系。
6.因此，为了更准确的研究吸水剖面的演化过程，需要研制考虑井筒与地层流动耦合流动的实验装置及方法。


技术实现要素：

7.针对以上所述问题，本发明主要目的是提供一种多层砂岩油藏吸水剖面演化过程物理模拟装置及方法。本发明所述装置可以定量模拟多层油藏注水时每一层的吸水量及变化特征，同时还可用于研究注入量、注入压力等参数对吸水量的影响程度。
8.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
9.一种多层砂岩油藏吸水剖面演化过程物理模拟装置，所述装置包括储液罐、注入泵、压力计、模拟井筒，控制阀，流量计、地层模拟装置、支架和测量装置；注入泵一端与储液罐连接，一端与模拟井筒连接，模拟井筒沿轴向方向等间距地设置若干出口，各出口通过管线与地层模拟装置连接；地层模拟装置出口管通过管线与测量装置连接，所述管线均通过
支架固定在同一位置；
10.注入泵与模拟井筒连接的管线上设置压力计，模拟井筒出口管线上设置控制阀和流量计。
11.优选地，所述注入泵为平流泵；测量装置为量筒或量杯。
12.优选地，控制阀为带刻度线的控制阀；支架为高度可调节的支架。所述管线均固在一个可调高度的支架上面，使得其高度一致，并且这个高度是可调整变化，从而模拟生产井井底流压的改变。
13.优选地，模拟井筒为直径10mm的不锈钢管，在轴向方向等间距地钻开若干小孔，各孔连接内径为4mm的钢管作为出口。出口端与控制阀连接，可用于模拟偏心分注时控制出水速度的偏心配水器。
14.优选地，地层模拟装置包括岩块和固定支架；岩块两端分别设置外接入口端和外接出口端；进一步优选地，所述外接入口端、出口端为多孔过滤筛管。
15.进一步优选地，所述岩块为单个人造长方体岩块。
16.进一步优选地，所述岩块由2个以上不同渗透率的单个人造长方体岩块无缝粘结组成；各人造长方体岩块设置入口管和出口管。
17.优选地，地层模拟装置出口连接的管线为硅胶管。
18.本发明还提供一种利用以上所述装置进行多层砂岩油藏吸水剖面演化过程物理模拟方法，包括以下步骤：
19.步骤1：将地层模拟装置中的岩块饱和液体，并放置一段时间，确保岩块达到饱和渗流状态；
20.步骤2：将地层模拟装置和井筒模拟装置连接，确保压力计和流量计读数为零；
21.步骤3：打开注入泵，将储液罐内的液体泵入井筒，再通过控制阀、流量计进入地层模拟装置中，记录压力计和流量计的读数，记录进入测量装置内液体的体积；
22.步骤4：改变注入泵的速度，重复步骤3的过程；
23.步骤5：处理数据得到每个岩块的吸水百分数及其与时间的关系，得到吸水剖面的变化特征曲线。
24.优选地，所述方法还包括：连接多个不同渗透率的岩块，改变不同岩块的上下位置，并分别记录通过每块岩心的流量和时间。
25.与现有技术相比，本发明具有以下优势：
26.本发明所述装置模拟井筒与地层模拟装置连接，实现了井筒流动和地层流动这两种流动的耦合；模拟井筒可与多个含单个人造长方体岩块的地层模拟装置连接，岩块和岩块之间没有接触，不产生交换；所述地层模拟装置也可将不同渗透率的岩块无缝粘合在一起，模拟层间窜流的地层模型。
27.本发明装置及方法可测量2～6块岩块不同组合情况(上下配置关系)下各个岩块吸水量及其变化过程，用以分析多层砂岩合采开发时吸水量影响因素及其变化特征，定量测试注入量、注入压力等参数对吸水量的影响程度。
附图说明
28.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示
意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
29.图1为本发明实施例1所述多层砂岩油藏吸水剖面演化过程物理模拟装置示意图；
30.图2为本发明实施例1所述地层模拟装置；
31.图3为本发明实施例2所述地层模拟装置。
32.其中，1.储液罐，2.平流泵，3.压力计，4.模拟井筒，5.带刻度线的控制阀，6.流量计，7.地层模拟装置，8.支架，9.量筒；10.外接入口端，11.外接出口端，12.岩块，13.固定支架。
具体实施方式
33.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
34.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
35.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
36.实施例1
37.如图1所示，所述多层砂岩油藏吸水剖面演化过程物理模拟装置包括储液罐1，平流泵2，压力计3，模拟井筒4，带刻度线的控制阀5，流量计6，地层模拟装置7，支架8，量筒9。
38.平流泵2一端与储液罐1连接，一端与模拟井筒4连接，模拟井筒4沿轴向方向等间距地设置六个出口，各出口通过管线分别与地层模拟装置7连接；地层模拟装置7出口管通过管线与量筒9连接，所述管线均通过支架8固定在同一位置；支架8为高度可调节的支架。所述管线均固在一个可调高度的支架上面，使得其高度一致，并且这个高度是可调整变化，从而模拟生产井井底流压的改变。
39.平流泵2与模拟井筒4连接的管线上设置压力计3，模拟井筒4出口管线上设置带刻度线的控制阀5和流量计6。
40.如图2所示，所述地层模拟装置包括岩块12，固定支架13，外接入口端10，外接出口端11。所述岩块为单个人造长方体岩块。所述外接入口端、出口端为多孔过滤筛管。
41.所述模拟井筒为直径10mm的不锈钢管，在轴向方向等间距地钻开6个小孔，各孔连接内径为4mm的钢管作为出口。出口端与控制阀连接。
42.利用以上所述装置进行多层砂岩油藏吸水剖面演化过程物理模拟方法，包括以下步骤：
43.步骤1：将地层模拟装置中的岩块饱和液体，并放置一段时间，确保岩块达到饱和渗流状态；
44.步骤2：将地层模拟装置和井筒模拟装置连接，确保压力计和流量计读数为零；
45.步骤3：打开平流泵，将储液罐内的液体泵入井筒，再通过控制阀、流量计进入地层模拟装置中，记录压力计和流量计的读数，记录进入测量装置内液体的体积；
46.步骤4：改变平流泵的速度，重复步骤3的过程；
47.步骤5：处理数据得到每个岩块的吸水百分数及其与时间的关系，得到吸水剖面的变化特征曲线。
48.实施例2
49.所述多层砂岩油藏吸水剖面演化过程物理模拟装置与实施例1的区别在于，如图3所示，所述地层装置中，岩块是将四个不同渗透率的单个人造长方体岩块a、b、c、d无缝粘结组成；各人造长方体岩块设置入口管和出口管。
50.步骤1：分别制作渗透率级别不同的人造岩块，尺寸为300mm
×
50mm
×
50mm，本实例中岩心的渗透率分别为3600
×
10-3
μm2、3000
×
10-3
μm2、2000
×
10-3
μm2、1200
×
10-3
μm2，这四块岩心分别标为a、b、c、d。
51.步骤2：将这四个岩块饱和液体(蒸馏水或煤油)后按顺序从上到下(a、b、c、d)安装好，并与井筒模型相连，岩块的出口端连接出液管线，并将这些出液管线最高点都放置在支架上。
52.步骤3：将储液罐盛满蒸馏水。
53.步骤4：将平流泵打开，设置定流量5ml/min，泵入蒸馏水进入模拟井筒，再分别进入(a、b、c、d)四块岩石，记录通过每块岩心的流量和时间。
54.步骤5：关闭平流泵。
55.步骤6：将岩块的顺序改变位置，按照(b、a、c、d)放置。
56.步骤7：将平流泵打开，设置定流量5ml/min，泵入蒸馏水进入井筒，再分别进入四块岩石，记录通过每块岩心的流量和时间。
57.步骤8：关闭平流泵。
58.步骤9：将岩块的顺序改变位置，按照(b、c、a、d)放置。
59.步骤10：将平流泵打开，设置定流量5ml/min，泵入蒸馏水进入井筒，再分别进入四块岩，记录通过每块岩心的流量和时间。
60.步骤11：关闭平流泵。
61.步骤12：将平流泵的顺序改变位置，按照(b、c、d、a)放置。
62.步骤13：将平流泵打开，设置定流量5ml/min，泵入蒸馏水进入井筒，再分别进入四块岩石，记录通过每块岩心的流量和时间。
63.步骤14：改变平流泵的速度，重复步骤13的过程；
64.步骤15：处理数据得到每个岩块的吸水百分数及其与时间的关系，得到吸水剖面的变化特征曲线。
65.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。