一种可视化全直径渗流模拟装置及方法与流程

1.本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种可视化全直径渗流模拟装置及方法。


背景技术：

2.对于储层非均质性强的油藏而言，在开发过程中容易形成优势通道，导致测试体系窜流，影响开发效果。因此，需要采用测试体系对非均质储层的优势通道进行测试及治理，从而提高油田开发效果。
3.目前，在测试体系性能评价过程中，主要采用室内物理模拟实验将矿场的实际情况进行模拟，从而优化测试及治理方案，为现场的施工提供指导。但是，目前实验室常采用一维、二维模型来评价测试体系性能。实验过程中，测试体系在实验装置中呈现轴向流动。而实际现场施工作业中，测试体系由井筒向地层深处的流动为径向流。因此，现有实验室常采用的一维、二维模型无法模拟测试体系在地层中的渗流特征；无法研究地层的层位分布特征；无法分析测试体系的窜流通道分布；无法分析裂缝的分布特征；无法分析高低渗储层测试体系的通道分布；无法研究储层的连通性；不能够真实模拟测试体系性能效果及测试体系在地层中的渗流特征，从而影响对测试体系的效果评价。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种可视化全直径渗流模拟装置，并对该装置的模拟方法进行详细阐述，即：一种可视化全直径渗流模拟装置及方法。该模拟装置能透过可视窗观察设定的油藏条件下测d试体系在地层中的径向流，实时监测及表征：1)测试体系渗流分布特征；2)地层的层位分布特征；3)测试体系优势通道分布；4)储层连通性。一种可视化全直径渗流模拟装置及方法可为目标油田优选出最佳的测试体系，并通过视窗结合全程监视手段研究：1)测试体系渗流分布特征；2)地层的层位分布特征；3)测试体系优势通道分布；4)储层连通性，从而对油田开发方案设计提供指导。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种可视化全直径渗流模拟装置，包括模拟装置、注入装置、环压控制装置、计量装置和烘箱；
7.所述模拟装置包括上堵头、夹持筒体、下堵头、全直径岩心、岩心胶套和导流毛细管；所述夹持筒体的上端连接上堵头、下端连接下堵头，所述全直径岩心设置于夹持筒体内、顶部紧贴上堵头、底部紧贴下堵头，并且与夹持筒体内壁之间形成环空；所述全直径岩心顶面和侧壁刻有相衔接的导流槽，导流槽内设置有导流毛细管，导流毛细管上端由上堵头穿出、下端为盲端、与全直径岩心壁面接触段均布单排导流孔；所述全直径岩心表面套设岩心胶套，岩心胶套侧面形成与单排导流孔位置相对应的出液孔；
8.所述注入装置包括第一注入泵、第二注入泵、第一活塞容器和第二活塞容器，所述第一注入泵、第二注入泵通过管线a段与第一活塞容器、第二活塞容器相连，所述第一活塞
容器的入口端和出口端分别设置有第一进液阀门和第一出液阀门，所述第二活塞容器的入口端和出口端分别设置有第二进液阀门和第二出液阀门；第一活塞容器和第二活塞容器出口端通过管线b段与所述导流毛细管上端相连，所述管线b段上设置有入口阀门；
9.所述环压控制装置包括回压泵，所述回压泵通过管线c段与夹持筒体内的环空相连通，所述管线c段上设置有控压阀门；
10.所述计量装置包括若干出口计量，每一个出口计量通过管线d段穿过夹持筒体筒壁与导流毛细管上的单排导流孔相连；
11.所述模拟装置以及注入装置的第一活塞容器、第二活塞容器设置于烘箱内。
12.在上述技术方案中，所述夹持筒体和岩心胶套均采用透明材质制成。
13.在上述技术方案中，所述出液孔孔距为2
‑
5cm，出液孔孔径的2
‑
4mm。
14.在上述技术方案中，所述夹持筒体与上堵头的连接处设置有上堵头密封圈。
15.在上述技术方案中，所述夹持筒体与下堵头的连接处设置有下堵头密封圈。
16.在上述技术方案中，所述全直径岩心上端面与上堵头之间设置有上岩心密封垫片。
17.在上述技术方案中，所述全直径岩心下端面与下堵头之间设置有下岩心密封垫片。
18.一种可视化全直径渗流模拟方法，按照下述步骤进行：
19.步骤一：打开控压阀门，启动回压泵将蒸馏水沿管线c段注入模拟装置的的环空内，通过回压泵及控压阀门开度控制模型装置的环压；
20.步骤二：给第一活塞容器、第二活塞容器中分别装入实验用测试流体，关闭计量装置产出流体管线d段阀门及模拟装置的入口阀门，从上堵头处接入真空泵，对全直径岩心抽真空24h后饱和水，测定岩心水相渗透率和孔隙度；
21.步骤三：设置烘箱温度至实验温度，恒温2h后，打开计量装置产出流体通过管线d段的阀门及模型装置入口阀门，关闭上堵头处接入的真空泵，启动第一注入泵、第二注入泵对全直径岩心饱和油，随后，全直径岩心在烘箱所设置的实验温度下老化24h，转注水驱至全直径岩心不同渗透率层产出液含水至98％，记录实验过程中全直径岩心出口压力及不同层位、不同时间的产出流体的量，并通过视窗观察全直径岩心内部流体流动过程；
22.步骤四：转注测试体系0.3pv后，转后续水驱，开展水驱油实验至全直径岩心不同渗透率层出口含水至98％，结束实验，记录实验过程中15全直径岩心出口压力及不同层位、不同时间的产出流体的量，并通过视窗观察15全直径岩心内部流体流动过程。
23.本发明的优点和有益效果为：
24.1.一种可视化全直径渗流模拟装置及方法能够实现监测全直径岩心不同层位、不同时间的产出流体的量，表征流体径向流渗流分布特征；克服了一维、二维驱替实验只能表征轴向流流体渗流的问题；
25.2.一种可视化全直径渗流模拟装置及方法能够实现监测全直径岩心不同层位、不同时间的产出流体的量，表征储层多层序的分布特征；克服了一维、二维驱替实验只能表征单层的分布特征问题；
26.3.一种可视化全直径渗流模拟装置及方法能够实现监测全直径岩心不同层位、不同时间的产出流体的量，表征储层层内与层间优势通道分布特征；克服了一维、二维驱替实
验只能表征层内优势通道的问题；
27.4.一种可视化全直径渗流模拟装置及方法能够实现监测全直径岩心不同层位、不同时间的产出流体的量，表征储层层内与层间连通性；克服了一维、二维驱替实验只能表征层内连通性的问题。
附图说明
28.图1为一种可视化全直径渗流模拟装置结构示意图。
29.图2为模拟装置结构示意图。
30.图3为导流管结构示意图。
31.图4为胶套结构示意图。
32.图5为岩心与导流毛细管结构示意图。
33.其中，1为第一注入泵，2为第二注入泵，3为第一出液阀门，4为第一进液阀门，5为第一活塞容器，6为第二活塞容器，7为第二出液阀门，8为第二进液阀门，9为回压泵，10为上堵头，11为下堵头，12为岩心胶套，12
‑
1为出液孔，13为导流毛细管，13
‑
1为单排导流孔，13
‑
2为导流毛细管盲端，13
‑
3为导流毛细管入口，14为控压阀门，15为全直径岩心，16为烘箱，17为夹持筒体，18为出液口，19为出口计量，20为管线a段，21为管线d段，22为管线b段，23为入口阀门，24为管线c段，25为环空。
34.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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
35.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
36.实施例
37.一种可视化全直径渗流模拟装置包括以下几个组成部分：
38.1注入部分；2模型部分；3计量部分；4环压控制部分在一起有机地结合起来，通过模拟流体在地层中的径向流，可为目标油田优选出最佳的测试体系，并通过视窗结合全程监视，研究流体渗流分布特征、地层的层位分布特征、窜流通道分布、裂缝的分布特征、高低渗储层流体渗流通道和储层连通性，从而对油田开发方案设计提供指导。具体实施方式是注入部分包括第一注入泵1、第二注入泵2、第一活塞容器5、第二活塞容器6、第一出液第一出液阀门3、第一进液第一进液阀门4、第二出液第二出液阀门7、第二进液第二进液阀门8，通过第一注入泵1和第二注入泵2提供动力，将第一活塞容器5、第二活塞容器6中的体系注入到模型部分，模型部分包括上堵头10、下堵头11、岩心胶套12、导流毛细管13、全直径岩心15、夹持筒体17、出液口18和入口阀门23，流体通过管线b段22从上堵头10进入导流毛细管13，导流毛细管13嵌入全直径岩心15中，流体沿着全直径岩心15的不同渗透率层位从出液口18流出，从模型部分流出的流体进入计量部分进行产出流体的计量；环压控制部分包括回压泵9、管线c段24、控压阀门14，通过回压泵9将蒸馏水沿管线c段24注入模型部分的环空25内，用于控制模型部分的环压。
39.该装置可为目标油田优选出最佳的测试体系，并通过视窗结合全程监视，研究流
体渗流分布特征、地层的层位分布特征、窜流通道分布、裂缝的分布特征、高低渗储层流体渗流通道和储层连通性，从而对油田开发方案设计提供指导。
40.一种可视化全直径渗流模拟方法，按照下述步骤进行：
41.步骤一：在模型部分全直径岩心15壁面和上端面刻导流槽，导流槽内充填导流毛细管13，将其装入岩心胶套12后整体置于全直径岩心筒体17，安装上堵头10、下堵头11及配套管线和阀门；
42.步骤二：注入部分第一注入泵1、第二注入泵2与第一活塞容器5、6活塞容器通过管线a段20和第一出液阀门3、第一进液阀门4、第二出液阀门7、第二进液阀门8连接，注入部分与模型部分通过管线b段22和入口阀门23连接，模型部分与计量部分通过管线d段21连接，管线d段21另一端与出口计量19连接，环压控制部分与模型部分通过管线c段24、控压阀门14连接；
43.步骤三：打开控压阀门14，启动回压泵9将蒸馏水沿管线c段24注入模型部分的环空25内，通过回压泵9及控压阀门14开度控制模型部分的环压；
44.步骤四：给注入部分第一活塞容器5、第二活塞容器6中分别装入实验用测试流体，关闭计量部分产出流体管线d段21阀门及模型部分入口阀门23，从上堵头10处接入真空泵，对模型部分全直径岩心15抽真空24h后饱和水，测定岩心水相渗透率和孔隙度；
45.步骤五：设置烘箱16温度至实验温度，恒温2h后，打开计量部分产出流体通过管线d段21的阀门及模型部分入口阀门23，关闭上堵头10处接入的真空泵，启动第一注入泵1、第二注入泵2对模型部分全直径岩心15饱和油，随后，全直径岩心15在烘箱16所设置的实验温度下老化24h，转注水驱至全直径岩心15不同渗透率层产出液含水至98％，记录实验过程中全直径岩心15出口压力及不同层位、不同时间的产出流体的量，并通过视窗观察全直径岩心15内部流体流动过程；
46.步骤六：转注测试体系0.3pv后，转后续水驱，开展水驱油实验至全直径岩心15不同渗透率层出口含水至98％，结束实验，记录实验过程中全直径岩心15出口压力及不同层位、不同时间的产出流体的量，并通过视窗观察全直径岩心15内部流体流动过程。
47.该方法操作可行，技术安全实用，可为目标油田优选出最佳的测试体系，并通过视窗结合全程监视，研究流体渗流分布特征、地层的层位分布特征、窜流通道分布、裂缝的分布特征、高低渗储层流体渗流通道和储层连通性，从而对油田开发方案设计提供指导。
48.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
49.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
50.以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。