压驱储藏渗吸流场的微观模型、模拟装置及模拟方法与流程

本发明涉及一种压驱储藏渗吸流场的微观模型、微观渗流模拟装置及模拟方法，属于油田开发。

背景技术：

1、为了从微观角度进一步观察和研究渗流渗吸机理，石油工程领域引进并广泛应用了微观实验，其实验手段包括核磁共振实验、x射线ct扫描实验及微纳米芯片微观驱替实验。其中，微观可视化驱替实验是最能直观反映流体在不同孔隙尺寸内流动的定量化监测实验，对研究流体的驱替行为提供了大力支持。目前主要用来解决化学驱方面的问题。

2、针对压驱形成的裂缝-基质多尺度储层特点，注入水的大量滤失提高了孔隙压力，有利于形成微裂缝及裂缝并开启天然裂缝，使井筒周围形成复杂裂缝网络，增大储层改造体积，能较短时间内提高油藏压力、改善渗流能力，改善裂缝结构和密度，可以提高渗吸波及效率。因此，通过微观实验认清不同流场调控手段的作用机制，对压驱工艺在石油行业中的广泛应用和推广具有重要意义。现有技术中，申请公布号为cn113899878a的中国发明专利申请公开了一种页岩储层压裂后渗流微观模型的实验装置，该试验装置包括微观模型以及用于向所述微观模型中注入流体的注入装置、用于采集所述微观模型中流体的流动过程图像的图像采集装置、用于显示所述图像采集装置采集到的图像的图像显示装置、用于将所注入的流体从所述微观模型中采出的采出装置、夹具。其中，所采用微观模型包括：基板，所述基板内部具有一对进液槽、四个相互独立的空腔以及与所述空腔连通的出液槽；任一所述空腔内具有模拟页岩储层孔喉的孔喉结构，四个所述空腔分别与其内部的孔喉结构组成第一基质、第二基质、第三基质与第四基质；其中一个所述进液槽横贯在所述第一基质与第二基质间且分别与第一基质与第二基质连通，另一个所述进液槽横贯在所述第三基质与第四基质间且分别与第三基质与第四基质连通；所述第一基质设有垂直于所述进液槽的两支树枝形网状细裂缝；所述第三基质与第四基质分别设有三支垂直于所述进液槽且裂缝宽度等比例放大的米字形网状裂缝，所述第三基质与第四基质上的所述米字形网状裂缝以进液槽为中心呈镜像分布；所述基板表面开有一对分别与所述进液槽连通的接头口一、两对分别与所述出液槽连通的接头口二。该微观裂缝模型可以实现对压裂后页岩储层内部的模拟，但其未能进一步对天然裂缝和人工裂缝进行分析，无法实现对压驱储藏渗流流场的研究需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种压驱储藏渗吸流场的微观模型，能够用于压驱试验满足对压驱储藏渗吸流场的研究需求。

2、本发明还提供了一种压驱储藏渗吸流场的微观模拟装置以及微观模拟方法。

3、为了实现以上目的，本发明的压驱储藏渗吸流场的微观模型所采用的技术方案是：

4、一种压驱储藏渗吸流场的微观模型，包括开设有孔隙网络结构的主板，所述主板上开设有连通所述微观模型的注入口和采出口的流体通道；所述孔隙网络结构包括模拟储层吼道的孔喉结构以及模拟人工裂缝的人工裂缝结构；所述孔喉结构通过人工裂缝结构与所述流体通道连通。

5、本发明的压驱储藏渗吸流场的微观模型，能够实现对压裂后储层内部的模拟，实验过程通过全过程录像，实时观察渗吸效果，从传统的一维渗吸理论进化到二维的孔隙网络的研究，促进对压驱储藏渗吸的理解，实现对流体在裂缝-基质储层中的流动特征以及渗吸效果的研究。

6、进一步地，所述流体通道部分或全部沿孔隙网络结构的边缘布置。

7、进一步地，所述人工裂缝结构与流体通道的连通点位于流体通道沿孔隙网络结构边缘布置的部分。连通点靠近孔隙网络结构边缘设置，便于流体渗吸，在没有额外驱动力的情况下，可观察微单管中油水界面的形态和运动情况。

8、进一步地，所述人工裂缝结构为树枝状，包括两级以上的裂缝结构。可以理解的是，其中一级裂缝为主裂缝，其他级别裂缝为支裂缝。例如人工裂缝结构包括两级裂缝结构，分别为一级裂缝结构和二级裂缝结构；又如人工裂缝结构包括三级裂缝结构，分别为一级裂缝结构、二级裂缝结构和三级裂缝结构。通常情况下，控制一级裂缝结构的宽度≤0.5mm，二级裂缝结构的宽度≤0.2mm，三级裂缝结构的宽度≤0.05mm。进一步优选地，一级裂缝结构、二级裂缝结构、三级裂缝结构均由最宽处到最窄处的宽度逐渐变窄。可以理解的是，一级裂缝结构最宽处的宽度＞二级裂缝结构最宽处的宽度＞三级裂缝最宽处的宽度，且一级裂缝结构的长度＞二级裂缝结构的长度＞三级裂缝结构的长度。

9、进一步地，所述人工裂缝结构的主裂缝结构垂直于流体在人工裂缝结构与流体通道的连通点的流动方向。主裂缝结构垂直连通点流体流动方向有助于更为直观地观察由裂缝引起的压驱储藏渗吸现象。

10、进一步地，所述孔隙网络结构还包括模拟天然裂缝的天然裂缝结构。可以理解的是至少部分天然裂缝结构与孔喉结构和/或人工裂缝结构连通。

11、进一步地，所述主板为透明玻璃材质，所述孔隙网络结构通过刻蚀形成。

12、可以理解的是所述注入口和采出口为压驱储藏渗吸微观模型的注入口和采出口。进一步地，所述压驱储藏渗吸微观模型还包括设置在主板上的附板；所述注入口和采出口设置在所述附板上。

13、本发明的压驱储藏渗吸流场的微观渗流模拟装置所采用的技术方案为：

14、一种压驱储藏渗吸流场的微观渗流模拟装置，包括微观模型系统，所述微观模型系统包括微观模型，所述微观模型为上述的压驱储藏渗吸流场的微观模型。

15、本发明的压驱储藏渗吸流场的微观渗流模拟装置，采用上述的微观模型，可以实现对压裂后储层内部的模拟，实现对流体在裂缝-基质储层中的流动特征以及渗吸效果的研究。

16、进一步地，所述微观渗流模拟装置还包括注入系统、可视化数据采集系统和计量系统。

17、进一步地，所述注入系统包括注入泵、水中间容器、原油中间容器以及用于测量微观模型注入口压力的入口压力测试设备。所述注入泵用于将盛放在水中间容器的水、盛放在原油中间容器的原油泵入到微观模型。注入泵分别通过阀门与水中间容器、原油中间容器连接；通过控制阀门实现独立将水泵入微观模型、将原油泵入微观模型。对于驱替介质为非水的情况，所述注入系统还包括驱替介质中间容器。所述入口压力测试设备可以为入口压力表。

18、进一步地，所述微观模型系统还包括微观模型夹持器、围压跟踪泵、围压测试设备以及用于对微观模型夹持器进行加热的加热设备。使用时，将所述微观模型被固定在微观模型夹持器的中空腔体内，通过在中空腔体填充围压液体对微观模型施加围压。围压液体通常为透明液体，如水或硅油。围压跟踪泵用于将围压液体泵入微观模型夹持器内以对微观模型施加设定围压。通围压跟踪泵持续监测压力状况，对循环管路中的流体压力进行及时补充。围压测试设备可以为围压压力表。加热设备可以为油浴锅、水浴锅或加热套，通过加热设备对微观模型夹持器进行加热的方式可以很方便地模拟储层实际温度。

19、进一步地，所述可视化数据采集系统包括光源、显微镜、拍摄设备和数据存储设备。光源用于提供拍摄设备拍摄时照亮微观模型系统的光。通过显微镜便于对微观模型进行观察和采集，拍摄设备可以对流体在孔隙网络结构中的流动数据实时获取。拍摄设备拍摄的影像传输至数据存储设备后进行存储。例如拍摄设备可以为cdd录像仪，数据存储设备可以为计算机。

20、进一步地，所述计量系统包括回压阀、加压口压力测试设备和采出液收集设备。所述回压阀的进液口与微观模型的采出口连接，加压口压力测试设备用于对回压阀加压口压力进行测量。采出液收集装置可实现对回压阀出液口流出的采出液进行收集。在实验室中，采出液收集设备通常为量筒。

21、本发明的压驱储藏渗吸流场的微观渗流模拟方法所采用的技术方案：

22、一种压驱储藏渗吸流场的微观渗流模拟方法，包括以下步骤：从施加设定围压和温度且油水饱和的微观模型的注入口注入驱替介质进行驱替，拍摄驱替过程中微观模型的孔隙网络结构区域和/或测量采出口的出油量，停止驱替后拍摄静置过程中微观模型的孔隙网络结构区域的图像；所述微观模型为上述的压驱储藏渗吸流场的微观模型。

23、本发明的压驱储藏渗吸流场的微观渗流模拟方法，有助于实现对流体在裂缝-基质储层中的流动特征以及渗吸效果的研究。

24、进一步地，所述驱替介质为水。