[发明专利]多功能注蒸汽热采三维物理模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种油气田开发领域的室内实验装置，尤其涉及一种多功能注蒸汽热采三维物理模拟实验装置。

背景技术

三维物理模拟系统能够在油藏条件下进行三维物理模拟，研究不同类型油藏开发方式、渗流规律、生产动态等与生产技术相关的物理现象，为数值描述和数值模拟提供实验依据。因此，三维物理模拟装置被广泛的应用于油气田开发领域，是提高原油开采效率的重要研究手段。

目前，稠油室内三维物理模拟装置有很多，但通过调研发现这些模型主要存在有以下几个方面的缺陷：(1)模型功能单一；稠油油藏类型的多样性决定了稠油油藏有多种开发方式，现有稠油热采三维物理模拟装置普遍存在模拟油藏类型单一、模拟开发方式单一的问题；例如，目前尚未见到有关稠油底水油藏注蒸汽热采开发方式物理模拟装置的报道。(2)针对稠油油藏蒸汽吞吐开发过程的物理模拟，现有稠油热采三维物理模拟装置不能有效模拟蒸汽吞吐过程能量的储集与释放；由于稠油油藏蒸汽吞吐过程主要依靠地层弹性能量，这要求对应的物理模拟装置能够有效的储集蒸汽注入过程增加的弹性能量，以便在生产过程予以释放，从而完整表征蒸汽吞吐过程的能量转换及传递；目前，部分三维物理模拟装置利用橡胶等弹性材料作为能量缓冲材料，但由于耐温差、能量损耗大等缺点，致使实验过程不能对能量缓冲过程进行有效表征。(3)不能进行较高温度及变温条件下的物理模拟；由于受到能量缓冲模拟材料等因素的限制，不能进行较高油藏温度的模拟。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种多功能注蒸汽热采三维物理模拟实验装置，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能注蒸汽热采三维物理模拟实验装置，以模拟不同类型稠油油藏多种开发方式、流体注入种类等条件下的宏观开发效果。

本发明的另一目的在于提供一种多功能注蒸汽热采三维物理模拟实验装置，通过内、外腔之间环形空间的设置，更好的模拟蒸汽吞吐过程的能量储集及释放过程(即能量缓冲过程)。

本发明的又一目的在于提供一种多功能注蒸汽热采三维物理模拟实验装置，通过改变环形空间流体的设置，改变内腔充填砂体内饱和的流体，实现底水稠油油藏的物理模拟。

本发明的目的是这样实现的，一种多功能注蒸汽热采三维物理模拟实验装置，所述模拟实验装置包括有三维模型本体、温控箱体、注采装置、能量存储及缓冲装置和数据采集装置；所述三维模型本体包括相互套设的内腔体和外腔体，所述内、外腔体之间具有环形空间；所述外腔体由外筒体和外筒盖密封连接构成；所述内腔体由内筒体和内筒盖密封连接构成；所述内、外筒体的对应侧壁上分别相对设有多个插设温度或压力传感器的第一测量孔眼，以及多个设置模拟水平井的第一井筒孔眼；所述内、外筒体的底面上分别相对设有多个插设温度或压力传感器的第二测量孔眼，以及多个设置模拟直井的第二井筒孔眼；所述外筒体上的第一测量孔眼、第二测量孔眼、第一井筒孔眼和第二井筒孔眼上分别设有密封连接接头；所述注采装置与模拟水平井或模拟直井连接；温度传感器和压力传感器与数据采集装置连接；所述能量存储及缓冲装置通过外筒体上的第一井筒孔眼与环形空间连通；所述三维模型本体放置在温控箱体内。

在本发明的一较佳实施方式中，所述内腔体中由下向上依次设置模拟底水砂层的石英砂、模拟油层的油砂和模拟油层顶部盖层的陶泥；所述环形空间内倒入水和稠油，水的高度与模拟底水砂层的石英砂的高度一致。

在本发明的一较佳实施方式中，所述油砂是由石英砂与稠油按照一定比例混合制成。

在本发明的一较佳实施方式中，所述模拟水平井或模拟直井由中空金属管线构成。

在本发明的一较佳实施方式中，所述中空金属管线的管壁四周设有多个射孔，所述射孔为四点垂直交叉式射孔；所述中空金属管线的管壁外侧包裹有防砂网。

在本发明的一较佳实施方式中，所述能量存储及缓冲装置包括有第一能量存储及缓冲装置和第二能量存储及缓冲装置；该第一能量存储及缓冲装置通过外筒体上的对应第一井筒孔眼与环形空间内的水连通；该第二能量存储及缓冲装置通过外筒体上的对应第一井筒孔眼与环形空间内的稠油连通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述三维模型本体为六面体结构；所述多个第一测量孔眼设置在一对相对的侧壁上；所述多个第一井筒孔眼设置在另一对相对的侧壁上。

在本发明的一较佳实施方式中，在外筒体的一对相对侧壁上设有转轴支座；所述三维模型本体通过转轴支座设置在三维旋转装置上。