[发明专利]一种可视化三维火驱模拟实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验系统，具体涉及火驱模拟过程中气体的注入控制，地层温度场、压力场的模拟，采出产物的计量与测试，属于热力采油领域。

背景技术

火驱(也称为火烧油层)是提高原油采收率的重要方法之一，它是在一定井网下，将空气通过压缩机设备注入油藏中，在油层内形成一个狭窄高温燃烧带，形成驱替的燃烧前沿。室内试验证明，已燃烧区残余油饱和度几乎为零，采收率可达85％～90％；在已实施的现场火驱方案中，采收率也能达到50％～80％。火烧油层技术的应用范围很广，它不仅适用于重质油藏，也适用于轻质油藏，还可用于注蒸汽或水驱后的油藏开采残余油。

一些研究者通过一维燃烧管实验对火驱的点火温度，火焰传播速率以及燃烧前沿传播规律和温度场分布等一系列问题展开了讨论和研究。也有部分学者利用三维模拟实验得出了火驱后地层的变化情况。现有的这些物模实验中的规律的得出都是在实验完整进行后对实验规律的研究分析，并不能在实验过程中实时的、可视化的观测地层及产出物的变化规律。即并没有形成一整套合理完整的三维可视化火驱模拟实验装置。

发明内容

本发明目的是提供一种可视化三维火驱模拟实验系统，实现气体有规律、有配比的注入，进行地层火驱燃烧的模拟以及产出液、产出气的收集与处理，分析反应前后的地层变化情况，从而实现地层中火驱驱油模拟。

本发明提供一种可视化三维火驱模拟实验系统，包括注入系统、地层模型、数据采集与测控系统、采出计量分析系统。其中，注入系统包括N₂、O₂高压气瓶及其流量调节、蒸汽发生器及其产量调节两个环节，阀门、流量计、气体成分检测仪、管线及管线保温等附属配件；地层模型本体为填砂密闭三维结构，模型密封耐压、外表面隔热保温、上面用透明特殊石英材料密封、内部分上下4层安装高精度测压、测温设备；数据采集与测控系统包括温度、压力数据的收集装置以及数据处理显示装置；采出计量分析系统包括采出液的分离、冷却换热、油、水收集及伴生气收集分析装置。

本发明提供的一种可视化三维火驱模拟实验系统，其特征在于：注入系统提供N₂+O₂自由配比注气，通过流量控制阀分别控制N₂和O₂的注入量来调整二者配比，并利用气体 成分检测仪检测N₂+O₂的配比状态；

本发明提供的一种可视化三维火驱模拟实验系统，其特征在于：蒸汽发生器提供的是0～10MPa，0～10mL/min的去离子水，蒸汽发生装置提供加热功率是0～6kW，通过温度的控制反馈加热炉的继电器，由蒸汽压力检测表与温度的值判断蒸汽的状态以模拟不同注蒸汽的实验条件；

本发明提供的一种可视化三维火驱模拟实验系统，其特征在于：地层模型本体大小为1000×800×500mm，其中充填含油砾岩或砂岩，分4层4次填充，每层敷设35个温度传感器，每层温度传感器中间部分等间隔敷设24个高精度压力传感器，传感器内侧接口处用300目钢丝网隔离砂体防止堵塞传感器；

本发明提供的一种可视化三维火驱模拟实验系统，其特征在于：地层模型一端设置3个高低位的点火器，可通过设置不同点火器的开启控制点火的位置，四周设有氮气灭火孔，可以在试验中随时停止实验观察地层变化。模型本体底部设有气体通道，使气体更加均匀充满整个地层模型本体；

本发明提供的一种可视化三维火驱模型实验系统，其特征在于：地层模型本体顶盖用特殊的透明石英材质制成，经两端紧密螺纹与本体相连，可保证实验过程中实验过程的全程可视性；

本发明提供的一种可视化三维火驱模型实验系统，其特征在于：地层模型本体中的温度、压力传感器数据经数据收集装置收集后传输至数据处理装置分析整理，最终呈现地层模型中动态温度场、压力场的变化规律；

本发明提供的一种可视化三维火驱模型实验系统，其特征在于：采出液经过冷凝器换热后分离气液，气体经烟气分析仪实时监测成分变化，并用采样袋采集后进行气相色谱检测，最终剩余气体用气囊收集处理，液体进入液体收集装置计量称重、化验分析。

附图1说明