本發(fā)明涉及油田開發(fā)，特別是涉及到一種稠油多輪次吞吐汽竄通道擬三維物理模擬實現(xiàn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、稠油油藏注蒸汽過程中汽竄現(xiàn)象頻發(fā)，汽竄影響產(chǎn)量較多，已經(jīng)成為影響區(qū)塊開發(fā)效果的主要因素之一。目前，國內(nèi)外學者在蒸汽吞吐汽竄通道的定量描述與識別上進行了大量的研究，現(xiàn)存的基于電位監(jiān)測、示蹤劑法、物理模擬實驗、模糊分析等方法中，還并未形成一個可靠的能夠結(jié)合實驗結(jié)果及理論公式推導并能在油田廣泛應用的結(jié)果。一是在已有的理論模型中，雖提供了定量描述汽竄通道的方法，但模型的求解太過復雜，且現(xiàn)場應用的準確性難以保證。二是現(xiàn)有的物理實驗研究雖能直觀地觀測出汽竄通道的大小及形狀，但均未能基于實驗結(jié)果建立數(shù)學模型，來描述汽竄通道形成過程的一般規(guī)律。

2、在申請?zhí)枺篶n201620807622.x的中國專利申請中，涉及到一種高溫高壓泡沫封堵能力測試裝置，該高溫高壓泡沫封堵能力測試裝置包括注入系統(tǒng)、巖心物理模擬系統(tǒng)和廢液回收系統(tǒng)，該注入系統(tǒng)連接于該巖心物理模擬系統(tǒng)的入口，向該巖心物理模擬系統(tǒng)注入泡沫劑和氣體，該巖心物理模擬系統(tǒng)利用該注入系統(tǒng)輸入的泡沫劑和氣體，進行不同滲透率巖心的物理模擬實驗，該廢液回收系統(tǒng)連接于該巖心物理模擬系統(tǒng)，回收該巖心物理模擬系統(tǒng)的廢液。該高溫高壓泡沫封堵能力測試裝置可以更容易的測試泡沫的封堵能力，改善稠油蒸汽驅(qū)的開發(fā)效果。

3、在申請?zhí)枺篶n202211619580.3的中國專利申請中，涉及到一種基于微流控模擬稠油油藏汽竄堵調(diào)的系統(tǒng)，包括設(shè)置于加熱裝置上的中間具有用于反映汽竄優(yōu)勢通道的孔隙結(jié)構(gòu)的兩個刻蝕透明介質(zhì)片，刻蝕透明介質(zhì)片的注入部位連接有蒸汽發(fā)生裝置、儲油裝置和顆粒懸浮液儲存裝置，二者另一端共同連接至第一驅(qū)替裝置，蒸汽發(fā)生裝置的另一端連接至第二驅(qū)替裝置，刻蝕透明介質(zhì)片的出油部位連接有產(chǎn)液收集裝置且上方設(shè)置有圖像采集裝置，圖像采集裝置和加熱裝置電連接至數(shù)據(jù)采集分析裝置，該系統(tǒng)能讓實驗者在孔隙尺度下觀測稠油油藏汽竄后蒸汽和堵劑顆粒的堵調(diào)過程和采油效果，進一步發(fā)掘稠油油藏汽竄后的開發(fā)潛力，而且模擬精度更高。該申請還公開了一種基于微流控模擬稠油油藏汽竄堵調(diào)的方法。

4、在申請?zhí)枺篶n202010684030.4的中國專利申請中，涉及到一種非均質(zhì)油藏開發(fā)及調(diào)整模擬實驗裝置與方法，該裝置包括注入系統(tǒng)、離散式模型系統(tǒng)、采出計量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與測試系統(tǒng)，該注入系統(tǒng)提供驅(qū)替流體；該離散式模型系統(tǒng)內(nèi)部包括多個巖心夾持器，通過特定類型的所述多個巖心夾持器裝填有不同物性的巖心或填砂模型，以進行驅(qū)替模擬實驗；該采出計量系統(tǒng)進行采出流體的氣液分離與產(chǎn)量計量；該數(shù)據(jù)采集與測試系統(tǒng)記錄實驗過程中模型各點的壓力、飽和度、溫度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過電腦進行實時分析。該非均質(zhì)油藏開發(fā)及調(diào)整模擬實驗裝置與方法能夠?qū)崿F(xiàn)各類非均質(zhì)油藏注水或注氣開發(fā)及調(diào)整的模擬，并能夠分析模擬開發(fā)前后的剩余油分布，為實際油藏制定開發(fā)方案、預測開發(fā)效果提供可靠依據(jù)。

5、在申請?zhí)枺篶n201620807622.x的中國專利申請中，涉及到一種高溫高壓泡沫封堵能力測試裝置，該高溫高壓泡沫封堵能力測試裝置包括注入系統(tǒng)、巖心物理模擬系統(tǒng)和廢液回收系統(tǒng)，該注入系統(tǒng)連接于該巖心物理模擬系統(tǒng)的入口，向該巖心物理模擬系統(tǒng)注入泡沫劑和氣體，該巖心物理模擬系統(tǒng)利用該注入系統(tǒng)輸入的泡沫劑和氣體，進行不同滲透率巖心的物理模擬實驗，該廢液回收系統(tǒng)連接于該巖心物理模擬系統(tǒng)，回收該巖心物理模擬系統(tǒng)的廢液。該高溫高壓泡沫封堵能力測試裝置可以更容易的測試泡沫的封堵能力，改善稠油蒸汽驅(qū)的開發(fā)效果。

6、以上現(xiàn)有技術(shù)均與本發(fā)明有較大區(qū)別，未能解決我們想要解決的技術(shù)問題?，F(xiàn)存的實驗裝置中，多為針對封堵效果的測試，或單純地進行驅(qū)替模擬實驗，對于蒸汽吞吐過程中汽竄通道的形態(tài)特征研究還未有提及。汽竄問題的影響因素眾多，缺少定量化分析，尚未形成多輪次蒸汽吞吐后汽竄程度劃分技術(shù)與統(tǒng)一標準。為此我們發(fā)明了一種新的稠油多輪次吞吐汽竄通道擬三維物理模擬實現(xiàn)裝置及方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種開展擬三維物理模擬實驗，從而形成汽竄通道及剩余油分布的描述及定量表征方法，為后續(xù)的數(shù)值擴展研究提供數(shù)據(jù)支撐的稠油多輪次吞吐汽竄通道擬三維物理模擬實現(xiàn)裝置及方法。

2、本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)：稠油多輪次吞吐汽竄通道擬三維物理模擬實現(xiàn)裝置，該稠油多輪次吞吐汽竄通道擬三維物理模擬實現(xiàn)裝置包括模型本體、注入系統(tǒng)、測控系統(tǒng)及產(chǎn)出系統(tǒng)，該注入系統(tǒng)連接于該模型本體，向該模型本體中注入蒸汽和堵調(diào)劑，該模型本體中裝填巖心或填砂模型，以進行汽竄通道物理模擬實驗，該測控系統(tǒng)連接于該模型本體，采集實驗過程中的溫度和壓力信息，該產(chǎn)出系統(tǒng)連接于該模型本體，收集該模型本體產(chǎn)出的流體。

3、本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)：

4、該注入系統(tǒng)包括isco泵、蒸汽發(fā)生器、堵調(diào)劑容器及六通閥，所述isco泵的輸出端分別與所述蒸汽發(fā)生器入口和所述堵調(diào)劑容器入口連接，所述蒸汽發(fā)生器的出口與所述堵調(diào)劑容器的出口分別通過所述六通閥與所述模型本體連接。

5、所述模型本體包括可拆卸式填砂管，所述填砂管外側(cè)兩邊各分布測壓點及測溫點，內(nèi)部裝填巖心或填砂模型。

6、所述測控系統(tǒng)包括壓力溫度采集箱及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述壓力溫度采集箱的傳感器與所述填砂管各測壓點及測溫點進行連接，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述壓力溫度采集箱終端連接。

7、所述產(chǎn)出系統(tǒng)包括氣液收集裝置、回壓閥及真空泵，所述氣液收集裝置的入口與所述填砂管出口通過所述回壓閥連接，用于收集所述模型本體產(chǎn)出的流體，所述氣液收集裝置出口通過所述回壓閥連接，收集產(chǎn)出流體。

8、所述填砂管內(nèi)裝填人造巖心，巖心為正方形截面填砂多孔介質(zhì)，巖心內(nèi)預置高孔滲條帶。

9、人造巖心在選擇填砂顆粒過程中，基質(zhì)滲透率根據(jù)實際儲層物性確定，竄流通道選用較大粒徑顆粒填充，并利用耐溫樹脂膠點接觸粘合顆粒；竄流通道大顆粒間填充硫代硫酸鈉以防止坍塌；填砂后置于100-120℃的恒溫箱內(nèi)加熱24小時。

10、本發(fā)明的目的也可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)：稠油多輪次吞吐汽竄通道擬三維物理模擬實現(xiàn)方法，該稠油多輪次吞吐汽竄通道擬三維物理模擬實現(xiàn)方法采用了稠油多輪次吞吐汽竄通道擬三維物理模擬實現(xiàn)裝置，包括：

11、步驟1，獲取實驗室裝置參數(shù)；按照蒸汽吞吐驅(qū)油實驗操作流程計算油藏模型參數(shù)，包括人造巖心基質(zhì)和內(nèi)置汽竄通道的滲透率、孔隙度；

12、步驟2，按照人造巖心基質(zhì)的參數(shù)制作長方體膠結(jié)巖心，并從縱向上剖開成均等的上下層巖心；在下層巖心刻蝕出汽竄通道形貌，并按照汽竄通道的參數(shù)填充顆粒。

13、步驟3，將上下雙層巖心按照剖面對齊固定，確保其緊密接觸；使用耐高溫阻燃硅酮密封膠對巖心縫隙進行粘連，以達封閉效果，完成人造巖心制作；

14、步驟4，填砂管內(nèi)裝填人造巖心，均勻布置測溫點與測壓點，開啟注入系統(tǒng)、測控系統(tǒng)，設(shè)定流量，設(shè)定溫度并調(diào)試蒸汽干度；

15、步驟5，連續(xù)注入高溫蒸汽至填砂管內(nèi)，以高pv數(shù)蒸汽不斷沖刷填砂模型，利用測控系統(tǒng)采集實驗過程中溫度、壓力數(shù)據(jù)，用于分析汽竄特征；

16、步驟6，實驗結(jié)束后關(guān)閉注入系統(tǒng)，打開回壓閥進行泄壓，后將填砂管內(nèi)巖心取出進行ct掃描，將環(huán)氧樹脂膠注入巖心并固化，得到汽竄通道骨架；

17、步驟7，重復步驟1到步驟4，制作具有相同汽竄通道參數(shù)的擬三維物理模型，用于開展不同堵調(diào)體系對汽竄通道的堵調(diào)效果評價，為汽竄問題的治理提供針對性解決方案。

18、本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)：

19、在步驟1，利用三維物理模擬相似準則，將現(xiàn)場實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行計算，將油藏實際參數(shù)轉(zhuǎn)化為三維物理模擬參數(shù)。

20、在步驟1，需要轉(zhuǎn)化的三維物理模擬參數(shù)包括油層厚度、生產(chǎn)時間、蒸汽吞吐彈性能、注入蒸汽量、生產(chǎn)壓差、注汽速率、注入蒸汽干度以及原油粘度。

21、在步驟2，巖心為正方形截面填砂多孔介質(zhì)，巖心內(nèi)預置高孔滲條帶，依據(jù)實驗所需不同孔滲條件選取顆粒充填填砂管。

22、在步驟2，人造巖心在選擇填砂顆粒過程中，基質(zhì)滲透率根據(jù)實際儲層物性確定，竄流通道選用較大粒徑顆粒填充，并利用耐溫樹脂膠點接觸粘合顆粒；竄流通道大顆粒間填充硫代硫酸鈉以防止坍塌；填砂后置于100-120℃的恒溫箱內(nèi)加熱24小時。

23、在步驟2，選取顆粒充填填砂管時，填砂顆粒粒徑選擇公式為：

24、

25、其中，τ為迂曲率；汽竄通道形成后，滲透率k、孔隙度φ與比面s發(fā)生變化，選用滿足實驗要求的滲透率顆粒粒徑組合，計算選用顆粒的含量g1和g2，作為填充汽竄通道的選用石英砂。

26、本發(fā)明的稠油多輪次吞吐汽竄通道擬三維物理模擬實現(xiàn)裝置及方法快速有效、易于實施，能夠真實模擬稠油油藏在經(jīng)過多輪次蒸汽吞吐后，汽竄通道的形成與發(fā)育過程，可直觀地對汽竄通道進行觀測并量化尺度，分析研究其發(fā)育特征，實驗結(jié)果能夠形成汽竄通道的定量表征方法，進而基于現(xiàn)場開發(fā)情況劃分汽竄通道類型并建立綜合評價標準。

27、本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：

28、1.本發(fā)明中的稠油多輪次吞吐汽竄通道擬三維物理模擬實現(xiàn)裝置及方法，真實模擬稠油油藏在經(jīng)過多輪次蒸汽吞吐后，汽竄通道的形成與發(fā)育過程。該技術(shù)基于擬三維物理模擬裝置，通過模擬蒸汽竄流通道的擴展和分布，研究蒸汽竄流通道發(fā)育特點，對汽竄通道進行具象化定量表征，分析汽竄通道的特征及流體分布狀態(tài)。

29、2.本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，能夠通過對汽竄通道的具象化表征，分析汽竄通道的發(fā)育形貌和擴展特征，有助于汽竄治理措施形成可操作工藝方案，提高油田的生產(chǎn)效益。該技術(shù)依據(jù)汽竄通道模擬相似準則，結(jié)合實驗設(shè)備的運行條件，將礦場實際幾何條件和操作條件按照一定比例轉(zhuǎn)化為物理模型值，開展擬三維物理模擬實驗，研究汽竄通道的描述及定量表征方法，得到的實驗結(jié)果可按照同樣比例轉(zhuǎn)化為礦場原型。

30、3.該方法簡便易行，快速有效，其實驗結(jié)果能夠進一步開展數(shù)值模擬擴展研究，明確不同封堵體系的堵調(diào)效果，形成堵劑堵調(diào)提效的適應性評價，為汽竄問題的治理提供針對性解決方案，對現(xiàn)場實際生產(chǎn)提高稠油采收率具有重要指導意義。