高輝

摘 要 本文論述了一種在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中模擬水平井開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)裝置由注入系統(tǒng)、水平井物理模擬裝置、采出系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)組成；實(shí)驗(yàn)方法主要包括巖心準(zhǔn)備、建立油藏模型、開(kāi)展物理模擬實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等5個(gè)步驟，能夠應(yīng)用實(shí)際巖心，模擬水平井在實(shí)際地層高溫高壓條件下衰竭開(kāi)采、注氣吞吐及注氣驅(qū)替、分段射孔開(kāi)采等開(kāi)采過(guò)程，還能夠用于研究水平井不同開(kāi)發(fā)方式對(duì)提高采收率的影響，為水平井油藏?cái)?shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)發(fā)調(diào)整提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 水平井 實(shí)驗(yàn)裝置 物理模擬 射孔 采收率

中圖分類號(hào)：TE319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

目前，在石油開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，水平井開(kāi)采物理模擬研究主要是應(yīng)用三維物理模擬填砂模型對(duì)不同類型油氣藏的水平井進(jìn)行模擬開(kāi)采實(shí)驗(yàn)的，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置使用均質(zhì)填砂管，不能反映真實(shí)地層的非均質(zhì)性和地層流體的物理性質(zhì)和流動(dòng)狀態(tài)。資料查詢發(fā)現(xiàn)：一項(xiàng)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種水平井井下物理模擬試驗(yàn)裝置，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶拥囊螅x擇充填材料配制后，填入模擬井筒與殼體之間，制成不同的模擬地層，實(shí)現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶拥膶?shí)驗(yàn)研究。該裝置的缺陷是充填材料只能近似模擬地層，與實(shí)際地層巖心物性很難一致，仍然不能夠反映真實(shí)地層流體的物理性質(zhì)和真實(shí)地層條件下的水平井開(kāi)采狀況，同時(shí)不能夠模擬目前水平井開(kāi)發(fā)中常用的分段射孔情況，本文所述的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方法能夠解決這些問(wèn)題。

1實(shí)驗(yàn)裝置

我們研制的水平井物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置由注入系統(tǒng)、水平井物理模擬裝置、采出系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)組成，其中：注入系統(tǒng)由高壓恒壓恒速計(jì)量泵2a、配樣裝置組成，高壓恒壓恒速計(jì)量泵2a、配樣裝置通過(guò)閥門(mén)2b和管線2f串聯(lián)至水平井物理模擬裝置進(jìn)口1e；配樣裝置由高溫高壓配樣器2d、活塞中間容器2e通過(guò)連通閥2c并聯(lián)連接至高壓恒壓恒速計(jì)量泵2a。

水平井物理模擬裝置由巖心夾持器1a、巖心1b、雙層套管1c、油管、環(huán)壓計(jì)量泵1g、恒溫加熱器組成。采出系統(tǒng)由溫控空氣浴3a、高壓觀察窗3b、回壓控制系統(tǒng)、三相分離器3f、電子天平3h、氣體計(jì)量計(jì)3g組成，回壓控制系統(tǒng)由回壓調(diào)節(jié)器3c、高壓氮?dú)庵虚g容器3d、回壓調(diào)節(jié)高壓計(jì)量泵3e串聯(lián)組成。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)由密度儀4a、氣相色譜儀4b、計(jì)算機(jī)4c組成。

2實(shí)驗(yàn)方法與步驟

2.1巖心的準(zhǔn)備

對(duì)若干塊全直徑柱狀真實(shí)巖心1b進(jìn)行洗油、烘干，測(cè)定孔隙度和空氣滲透率，再在巖心1b中部按實(shí)驗(yàn)要求鉆固定直徑的圓孔，然后按照每塊巖心長(zhǎng)度和滲透率，依布拉法則進(jìn)行排序依次裝入熱縮管內(nèi)，組裝成1米的長(zhǎng)巖心，用膠套密封后裝入巖心夾持器1a中。

2.2建立油藏模型

先對(duì)巖心夾持器1a中巖心1b抽真空，然后根據(jù)模擬油藏的地層水礦化度配制地層水樣品，通過(guò)高壓恒壓恒速計(jì)量泵2a將配制好的地層水注入到巖心夾持器1a中，用地層水樣品對(duì)巖心1b進(jìn)行飽和，接著用脫氣原油驅(qū)替巖心1b中地層水，建立巖心1b的束縛水飽和度，再將高溫高壓配樣器2d中配好的原始地層原油驅(qū)替脫氣原油，當(dāng)巖心1b出口流出的地層原油氣油比連續(xù)檢測(cè)五次保持穩(wěn)定，且與所配制地層原油的氣油比一致，可以認(rèn)為巖心1b已經(jīng)飽和好地層原油，從而建立起水平井實(shí)驗(yàn)用油藏模型。

2.3開(kāi)展物理模擬實(shí)驗(yàn)

應(yīng)用建立好的油藏模型開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，模擬水平井開(kāi)發(fā)過(guò)程。巖心1b用來(lái)模擬地層，巖心中心孔模擬水平井段，雙層套管1c模擬水平井的雙層套管，雙層套管1c對(duì)應(yīng)的射孔位置預(yù)留有滲流孔1j1、1j2、1j3。雙層套管1c中放入3根油管1d1、1d2、1d3，通過(guò)給雙層套管加壓實(shí)現(xiàn)雙層套管1c與巖心1b間的密封以及油管1d1、1d2、1d3與雙層套管1c間的密封。油管1d2模擬射孔位置預(yù)留滲流孔1k2，油管d1、1d3在模擬射孔錯(cuò)開(kāi)的位置預(yù)留滲流孔1k1、1k3；巖心夾持器1a的溫度由三組單獨(dú)的可調(diào)式恒溫加熱器1m1、1m2、1m3來(lái)控制；巖心夾持器1a上開(kāi)有加壓孔1h，加壓孔1h通過(guò)管線和閥連接至用來(lái)模擬上覆壓力的環(huán)壓計(jì)量泵1g；油藏模型建立后，通過(guò)注入系統(tǒng)對(duì)油藏模型進(jìn)行驅(qū)替，模擬水平井開(kāi)發(fā)，通過(guò)移動(dòng)油管1d1、1d3調(diào)整滲流孔1k1、1k3位置，模擬分段射孔開(kāi)發(fā)過(guò)程。

2.4進(jìn)行數(shù)據(jù)采集

通過(guò)采出系統(tǒng)進(jìn)行流動(dòng)狀態(tài)觀察、產(chǎn)出物計(jì)量和數(shù)據(jù)采集。利用溫控空氣浴3a把采出部分保持在特定溫度下，通過(guò)高壓觀察窗3b可以在油藏壓力和溫度條件下觀察巖心流出物的相態(tài)特征，回壓控制系統(tǒng)由回壓調(diào)節(jié)器3c、高壓氮?dú)庵虚g容器3d和回壓調(diào)節(jié)高壓計(jì)量泵3e組成，利用回壓控制系統(tǒng)來(lái)控制系統(tǒng)的出口壓力；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的流出物在油、水、氣三相分離器3f中分離，液體的重量由電子天平3h稱得，氣體由氣體計(jì)量計(jì)3g計(jì)量。

2.5進(jìn)行數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用密度儀、氣相色譜儀、計(jì)算機(jī)將采出系統(tǒng)獲得的產(chǎn)出物和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行匯總處理。產(chǎn)出油通過(guò)密度儀4a測(cè)量密度，氣體通過(guò)氣相色譜儀4b進(jìn)行組分分析，最終數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)4c相應(yīng)軟件進(jìn)行匯總處理，得出產(chǎn)出油質(zhì)量、密度、產(chǎn)出速度的變化、產(chǎn)出氣的組分及各組分所占比例、驅(qū)替實(shí)驗(yàn)的溫度、壓力、采收率分析報(bào)告。

3結(jié)論

（1）本實(shí)驗(yàn)裝置使用天然巖心和真實(shí)地層流體，能夠開(kāi)展水平井衰竭開(kāi)采、吞吐實(shí)驗(yàn)、分段開(kāi)采及氣驅(qū)提高采收率等研究。采用全直徑天然巖心和實(shí)際地層流體模擬水平井開(kāi)發(fā)，更加接近要模擬的油藏地下真實(shí)情況，模擬精度更高。

（2）通過(guò)移動(dòng)油管使得油管上滲流孔與雙層套管滲流孔連通，對(duì)分段射孔進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)了在室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)中對(duì)水平井分段開(kāi)采的動(dòng)態(tài)模擬。

（3）通過(guò)模擬水平井在高溫高壓地層條件下衰竭開(kāi)采、注氣吞吐及注氣驅(qū)替等開(kāi)發(fā)方式，研究水平井提高采收率的方法，能夠?yàn)樗骄岣卟墒章实挠筒財(cái)?shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)發(fā)調(diào)整提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐鋼，江匯，劉偉偉，唐功勛等.一種水平井井下物理模擬試驗(yàn)裝置[P]. CN201220261827.4，2012.