CN111101936B - 一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的实验装置 - Google Patents

Abstract

一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的实验装置，包括桶体、盖体、底水驱动动力系统、流体输出存储系统和数据采集系统，所述桶体竖直设置，其内水平设有隔离件，所述隔离件上设有多个可供底水通过的第一通孔，所述隔离件将所述桶体分为上下相互独立的第一桶体和第二桶体，所述第一桶体同于放置垮塌堆积储集体，所述第二桶体用于存储底水，所述盖体为与所述第一桶体匹配的圆盘结构，其可拆卸的安装在所述第一桶体的上端，以打开或遮住所述第一桶体的上端，所述盖体的中部设有上下贯穿其的第三通孔，所述流体输出存储系统穿过所述第三通孔伸入所述第一桶体内。

Description

一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的实验装置

技术领域

本发明涉及油藏开采技术领域，尤其涉及一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的实验装置。

背景技术

缝洞型碳酸盐岩油藏油气资源及其丰富，是目前世界上最重要的勘探领域之一。但由于其储层结构的特殊性和复杂性，一直以来都是人们研究的难点。

关于缝洞型碳酸盐岩油藏类型的研究，对于缝洞型油藏不同储集体类型油水运动规律，尤其是物理模拟实验方面，目前研究较少。经开发实践证明，溶洞型储层是缝洞型油藏的主要储集空间类型，蕴含储量十分巨大。溶洞型储层局部发育垮塌堆积体，且据油田实际资料显示，已有多口井钻遇具垮塌结构特征的洞穴储集体，部分建产井投产较高。

目前，除了已有的大量天然底水油藏外，随着油田进入二、三次开采，更多油田的开发特征不断趋向于底水类型的油藏。在油田的实际生开产过程中，水的锥进问题被人们所重视，它会导致产量明显的下降。所以，通过研究底水驱动时的开发动态，认识底水驱动的开发规律，学会如何抑制水锥来提高采收率，是所有石油生产单位面临的重要问题。

由于具有垮塌堆积特征储层结构的复杂性，导致此类油藏开发非常困难，因此研究垮塌堆积储集体底水驱动的开发规律对于指导垮塌堆积体底水油藏开发具有重要的指导意义，但是，目前并没有行之可行的用于研究垮塌堆积储集体底水驱动采油过程的装置，这为研究垮塌结构特征的底水油藏的开发规律带来很大的不便。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的实验装置。

本发明提供一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的实验装置，包括桶体、盖体、底水驱动动力系统、流体输出存储系统和数据采集系统，所述桶体竖直设置，其内水平设有隔离件，所述隔离件上设有多个可供底水通过的第一通孔，所述隔离件将所述桶体分为上下相互独立的第一桶体和第二桶体，所述第一桶体同于放置垮塌堆积储集体，所述第二桶体用于存储底水，所述盖体为与所述第一桶体匹配的圆盘结构，其可拆卸的安装在所述第一桶体的上端，以打开或遮住所述第一桶体的上端，所述盖体的中部设有上下贯穿其的第三通孔，所述流体输出存储系统穿过所述第三通孔伸入所述第一桶体内，其用于驱动流体输出，并对输出的流体进行计量和存储，所述底水驱动动力系统与所述第二桶体的底部连接，其用于向所述第二桶体内输送底水，所述数据采集系统分别与所述第一桶体和所述第二桶体和所述流体输出存储系统连接，以采集所述第一桶体和所述第二桶体内部的压力值和流体的重量。

进一步地，隔离件的上端固设有铁丝网。

进一步地，所述数据处理系统包括数据处理终端和压力采集单元，所述压力采集单元分别与所述第一桶体和所述第二桶体的内部连通，以用于采集所述第一桶体和所述第二桶体内的压力，所述数据处理终端与所述压力采集单元和所述流体输出存储系统连接。

进一步地，所述压力采集单元包括电路板、显示屏和测压管，所述第一桶体上均上下间隔的设有与其内部连通的第二通孔，每个所述第二通孔均连有所述测压管，所述测压管远离所述第二通孔的一端均与所述电路板电连接，所述显示屏与所述电路板和所述数据处理终端电连接，所述测压管上设有与其内部连通进气口，所述进气口处可拆卸的安装有密封件，所述密封件用于关闭和打开所述进气口。

进一步地，述流体输出存储系统包括第一蠕动泵、第一储液容器和计量单元，所述第一蠕动泵通过第二软管与所述第三通孔连通，所述第二软管远离所述第三通孔一端伸入所述第一储液容器内，所述第二软管上设有第一阀门，所述第一储液容器设置在所述计量单元上，所述计量单元与所述数据处理终端电连接，其用于检测所述第一储液容器的重量。

进一步地，所述底水驱动动力系统包括第三软管、第二储液容器和第二蠕动泵，所述第二桶体的底部中部设有与其内部连通的第四通孔，所述第三软管的一端与所述第四通孔可拆卸连接，其另一端伸入所述第二储液容器内，所述第二蠕动泵设置在所述第三软管上，所述第三软管上设有第二阀门。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的实验装置，具有以下优点：

1、本发明所述装置具有结构简单、体积小，重量较轻，便于移动和拆装方便等优点；

2、本发明所述装置可有效模拟模拟底水油藏开采的过程，具有操作方便等优点。

3、本发明所述装置可提供稳定且可调节的底水驱动力，已达到研究在不同底水驱动力条件下油藏开采过程的目的，可实现对实际油田不同底水开发方案的模拟和研究。

4、本发明所述装置能实现对垮塌堆积储集体内油的自动采集，且可对底水油藏开采的过程进行实时自动动态监控，具对整个底水油藏开采的过程进行准确的记录，模拟实验结果的精确度高。

附图说明

图1是本发明所述一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的实验装置的结构示意图；

图2是本发明所述桶体的结构示意图；

图3是本发明所述隔离件和铁丝网的结构示意图；

图4是本发明所述测试管的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1-4，本发明的实施例提供了一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的实验装置，包括桶体、盖体20、底水驱动动力系统、流体输出存储系统和数据采集系统，所述桶体竖直设置，其下端设有底座18，所述桶体内水平设有隔离件14，所述隔离件14上设有多个可供底水通过的第一通孔15，所述隔离件14将所述桶体分为上下相互独立的第一桶体11和第二桶体12，所述第一桶体11同于放置垮塌堆积储集体，所述第二桶体12用于存储底水，所述盖体20为与所述第一桶体11匹配的圆盘结构，其可拆卸的安装在所述第一桶体11的上端，以打开或遮住所述第一桶体11的上端，所述盖体20的中部设有上下贯穿其的第三通孔21，所述流体输出存储系统穿过所述第三通孔21伸入所述第一桶体11内，其用于驱动流体输出，并对输出的流体进行计量和存储，所述底水驱动动力系统与所述第二桶体12的底部连接，其用于向所述第二桶体12内输送底水，所述数据采集系统分别与所述第一桶体11和所述第二桶体12和所述流体输出存储系统连接，以采集所述第一桶体11和所述第二桶体12内部的压力值和流体的重量。

在本发明中，所述桶体和隔离件14均由有机玻璃材质制成，可方便对底水油藏开采的过程进行观察和记录。隔离件14为筛网，第一通孔15即为筛网的筛孔，筛网起到支撑垮塌堆积储集体重量的作用。其中，第二桶体12内设有铁架13，铁架13的上端与隔离件14的下端贴合，以用于支撑隔离件14，增强隔离件14的承力能力。盖体20与第一桶体11之间的连接和固定均通过螺栓来实现，为了提高盖体20与第一桶体11连接时的密闭性，所述盖体20的下端同轴设有密封圈。

其中，桶体的内径为280mm、外径为300mm、高度为490mm、壁厚为10mm，第一桶体11的高度为380mm，第二桶体12的高度为100mm，隔离件的厚度为10mm，筛孔直径为6mm，盖体20的直径为350mm，厚度10mm，密封圈直径320mm，厚度3mm，底座18的高度240mm，宽度300mm，铁架13的高度为100mm。

在上述实施例中，所述隔离件14的上端铺设有铁丝网16，铁丝网14的形状与隔离件14的形状匹配，且铺满了整个隔离件14的上端面，铁丝网16使底水能够均匀进入垮塌堆积储集体。

在上述实施例中，所述数据处理系统包括数据处理终端30和压力采集单元，所述第一桶体11上均上下间隔的设有与其内部连通的第二通孔17，每个所述第二通孔17均设有所述压力采集单元，所述数据处理终端30与所述压力采集单元和所述流体输出存储系统连接。

在本发明中，数据处理终端30为计算机，计算机具有接受和处理信号速度快、处理及时和反应快等优点。

在上述实施例中，所述压力采集单元包括电路板31、显示屏32和与多个所述第二通孔17对应设置的测压管33，每个所述第二通孔17内均设有毛细玻璃管34，且所述毛细玻璃管34固定在对应的所述第二通孔17内，且其一端穿过对应的所述第二通孔17伸出所述第二通孔17外，所述毛细玻璃管34伸出所述第二通孔17的一端设有第一软管(图中未示出)，所述测压管33的一端与安装在对应所述第二通孔17处的第一软管连接，其另一端与均与所述电路板31电连接，所述显示屏32与所述电路板31和所述数据处理终端30电连接，所述测压管33上设有与其内部连通进气口35，所述进气口35处可拆卸的安装有密封件(图中未示出)，所述密封件用于关闭和打开所述进气口35。

在本发明中，毛细玻璃管44由有机玻璃材质制成，其用于将第一桶体11内部空间与测压管空间连接，进而测量第一桶体11内的压力。多根测压管33通过固定件(图中未示出)进行固定，在本发明中，所述固定件为有机玻璃板，测压管33通过注入液体后其内空气柱的压缩情况来测量压力的大小，并通过电路板31转换后显示在显示屏32上，同时，通过电路将采集到的压力信息发送至数据处理终端30进行记录和存储。此外，为了对垮塌堆积储集体底部的压力进行测量，第二桶体12上设有一个第二通孔17，且所述第二通孔17内设有毛细玻璃管34，毛细玻璃管44的一端延伸至靠近所述隔离件14的圆心处，其另一端穿过第二通孔17伸出第二通孔17外，并跟测压管33连接。本发明所述的压力采集单元具有测量速度快和测量结果精准等优点。本发明对密封件的结构不进行限制，现有技术中能实现对进气口35密封的结构均可作为本发明中密封件的具体实施例，如堵头和螺栓等。其中，测压管33总长为530mm，直径为5mm，固定件的宽度为880mm，长度为78mm，第二通孔17的直径为5mm。

在上述实施例中，所述流体输出存储系统包括第一蠕动泵40、第一储液容器41和计量单元42，所述第一蠕动泵40通过第二软管43与所述第三通孔21连通，所述计量单元42为电子天平，其水平设置，所述第一储液容器41设置在所述计量单元42上，所述第二软管43的排出端伸入所述第一储液容器41内，并伸入所述第一储液容器41内1-2cm，所述计量单元42与所述数据处理终端30电连接，所述第二软管43靠近所述第三通孔21的一端设有第一阀门44。

在本发明中，第一蠕动泵40可控制输出流体即油的速度，被底水顶替出来的油通过第二软管43和第一蠕动泵40输入至第一储液容器41内，此时，计量单元42则开始对采出来的油进行计重，并重量信息不断发生至数据处理终端30进行记录和存储，同时，第一储液容器41还对采出的油进行收集和存储。其中，第一阀门44的长度为50mm，直径为5mm。

在上述实施例中，所述底水驱动动力系统包括第三软管50、第二储液容器51和第二蠕动泵52，所述第二桶体12的底部中部设有与其内部连通的第四通孔53，所述第三软管50的一端与所述第四通孔53可拆卸连接，其另一端伸入所述第二储液容器51内，所述第二蠕动泵52设置在所述第三软管50上，所述第三软管50靠近对应的所述第四通孔53的一端设有第二阀门54。

在本发明中，第二储液容器51用于存储底水，通过第二蠕动泵52，即可将第二储液容器51内的底水输入至第二桶体12内。其中，第二蠕动泵52可针对不同底水的注入位置提供稳定可调节的底水驱动速度，以使得底水获得充足的动力进入储层内，进而将油从储层内顶出来。

本发明所述实验装置的工作原理为：在第一桶体11内填满垮塌堆积储集体，然后向桶体中加入地表水直至液面与第一桶体11的上端平齐，盖上盖体20并拧紧。根据实验条件，向第一储液容器41内加入提前称量所需量的实验油。取下每根测压管33上的封闭件，使得每根侧压根与大气相通。打开第一阀门44和第二阀门54，分别启动第一蠕动泵40和第二蠕动泵52正转，使底水进入第二桶体12内，并从第一阀门44处排出，以将第二软管43和第三软管50中气体排出。调好电子天平，在其上放置第一储液容器41，将第二软管43远离第一桶体11的一端放入第一储液容器41内，保持第一阀门44和第二阀门54打开，启动第一蠕动泵40和第二蠕动泵52反转，使第一储液容器41内的油泵入第一桶体11内，直至第一桶体11的上部基本无气泡后，关闭第一阀门44和第二阀门54。用电子天平称量剩余油并记录。将每根测压管33上的进气口35封闭，确保设备处于密封状态。在电子天平上重新放置一个第一储液容器41，将第二软管43伸入第一储液容器411-3cm处，开启数据处理终端30和显示屏32，将第一蠕动泵40和第二蠕动泵52正转的泵速调为一致，启动第一蠕动泵40和第二蠕动泵52正转，打开第一阀门44和第二阀门54，使底水进入从第二桶体12，而采出的油则进入第一储液容器41内。第一桶体11和第二桶体12内的压力值由显示屏32进行读取，采用数据处理终端30每隔固定周期对电子平台的称重信息以及第一桶体11和第二桶体12内的压力信息进行记录和存储。

此外，本发明还提供了一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的方法，在本方法中，选取灰岩碎石为制备原材料模拟垮塌堆积储集体，其中灰岩碎石取自建筑工地灰岩碎石，其体积包括：10-20cm²、20-30cm²、30-40cm²、40-50cm²、50-60cm²、1000-2000cm²，其中，选取体积为1000-2000cm²的灰岩碎石模拟遮挡物。本发明采用不同体积大小的灰岩碎石模拟不同灰岩碎大小层位的层厚，采用大块灰岩碎石模拟地层中的大体积垮塌物。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的实验装置，其特征在于，包括桶体、盖体(20)、底水驱动动力系统、流体输出计量系统和数据采集系统，所述桶体竖直设置，所述桶体内水平设有隔离件(14)，所述隔离件(14)上设有多个可供底水通过的第一通孔(15)，所述隔离件(14)将所述桶体分为上下相互独立的第一桶体(11)和第二桶体(12)，所述盖体(20)为与所述第一桶体(11)匹配的圆盘结构，所述盖体(20)可拆卸的安装在所述第一桶体(11)的上端，以打开或遮住所述第一桶体(11)的上端，所述盖体(20)的中部设有上下贯穿其的第三通孔(21)，所述流体输出计量系统与所述第三通孔(21)连接，其用于驱动流体输出，并对输出的流体进行计量处理，所述底水驱动动力系统与所述第二桶体(12)的底部连接，所述底水驱动动力系统用于向所述第二桶体(12)内输送底水，所述数据采集系统分别与所述第一桶体(11)和所述第二桶体(12)和所述流体输出计量系统连接，以采集所述第一桶体(11)和所述第二桶体(12)内部的压力值以及流体的重量；

数据处理系统包括数据处理终端(30)和压力采集单元，所述压力采集单元分别与所述第一桶体(11)和所述第二桶体(12)的内部连通，以用于采集所述第一桶体(11)和所述第二桶体(12)内的压力，所述数据处理终端(30)与所述压力采集单元和所述流体输出计量系统连接；

所述压力采集单元包括电路板(31)、显示屏(32)和测压管(33)，所述第一桶体(11)上均上下间隔的设有与其内部连通的第二通孔(17)，每个所述第二通孔(17)均连有所述测压管(33)，所述测压管(33)远离所述第二通孔(17)的一端均与所述电路板(31)电连接，所述显示屏(32)与所述电路板(31)和所述数据处理终端(30)电连接，所述测压管(33)上设有与其内部连通进气口(35)，所述进气口(35)处可拆卸的安装有密封件，所述密封件用于关闭和打开所述进气口(35)；

选取灰岩碎石为制备原材料模拟垮塌堆积储集体，采用不同体积大小的灰岩碎石模拟不同灰岩碎大小层位的层厚，采用大块灰岩碎石模拟地层中的大体积垮塌物。

2.根据权利要求1所述的一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的实验装置，其特征在于，所述隔离件(14)的上端铺设有铁丝网(16)。

3.根据权利要求1所述的一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的实验装置，其特征在于，所述流体输出计量系统包括第一蠕动泵(40)、第一储液容器(41)和计量单元(42)，所述第一蠕动泵(40)通过第二软管(43)与所述第三通孔(21)连通，所述第二软管(43)靠近所述第三通孔(21)的一端设有第一阀门(44)，所述第二软管(43)远离所述第三通孔(21)一端与所述第一储液容器(41)连接，所述第一储液容器(41)设置在所述计量单元(42)上，所述计量单元(42)与所述数据处理终端(30)电连接，所述计量单元(42)用于检测所述第一储液容器(41)的重量，并将信号发送至所述数据处理终端(30)。

4.根据权利要求1所述的一种模拟垮塌堆积储集体底水驱动采油的实验装置，其特征在于，所述底水驱动动力系统包括第三软管(50)、第二储液容器(51)和第二蠕动泵(52)，所述第二桶体(12)的底部中部设有与其内部连通的第四通孔(53)，所述第三软管(50)的一端与所述第四通孔(53)可拆卸连接，所述第三软管(50)的另一端伸入所述第二储液容器(51)内，所述第二蠕动泵(52)设置在所述第三软管(50)上，所述第三软管(50)上设有第二阀门(54)。

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