[发明专利]非烃类气体与蒸汽井筒状态的模拟实验装置及实验方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种稠油油藏蒸汽驱开发方法的模拟实验，尤其涉及一种非烃类气体与蒸汽井筒状态的模拟实验装置及实验方法。

背景技术

由于稠油油藏储层中的原油具有粘度高、难流动等特点，蒸汽驱热采仍然是开发稠油油藏的有效手段，但随着近年来蒸汽驱生产不断深入，大多数主力稠油区块产量的上升势头逐渐缓慢并开始阶段性递减。为尽可能降低蒸汽驱开发的成本，探索使用非烃类替代部分蒸汽并辅助蒸汽驱进行热采试验。非烃类气体主要是指CO₂、N₂等气体(可以采用空气)，非烃类气体和蒸汽混合注入油井中进行蒸汽驱开采。

在常规稠油油藏蒸汽驱实验室模拟领域中，多数实验是针对井筒内仅有水蒸汽的情况，对蒸汽驱井筒内的状态分析只是对单相水的物理状态进行分析，还没有井筒内采用多介质、多相流体混合后的状态模拟实验的报道。目前的蒸汽地面模拟装置以向反应釜内直接充填所有腐蚀介质或反应物质为主，实质上就是一个满足高温高压的静态空间，并没有考虑实际动态条件下，由于反应的消耗，系统热量散失等条件引发的反应釜内客观条件发生的变化。若采用常规井筒参数模拟实验来模拟非烃类气体和蒸汽混合的井筒状态会面临以下两个问题：

1、常规的蒸汽地面模拟装置仅能模拟静态物理环境，若同时注入空气与水，无法掌握容器内汽、气、水的三相比例，难以模拟井下动态环境；

2、由于注入介质增加了空气等非烃类气体，井筒内的环境发生改变，原有蒸汽干度测量装置无法精确模拟及控制井筒内干度等参数。所谓干度，是指每千克湿蒸汽中含有干蒸汽的质量百分数。热力学中干度的定义为汽液共存物中，汽相的质量分数或摩尔分数。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种非烃类气体与蒸汽井筒状态的模拟实验装置及实验方法，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非烃类气体与蒸汽井筒状态的模拟实验装置及实验方法，能精确调整密封釜内气/汽的混合情况，准确模拟井下任意深度的温度、压力状态参数。

本发明的另一目的在于提供一种非烃类气体与蒸汽井筒状态的模拟实验装置及实验方法，能够校核井筒干度测试仪的精度。

本发明的目的是这样实现的，一种非烃类气体与蒸汽井筒状态的模拟实验装置，所述模拟实验装置包括：

密封釜，所述密封釜内具有用于模拟井筒的腔室，所述密封釜上设有与所述腔室连通的第一注入口、第二注入口、第一排出口和第二排出口；所述密封釜设有对所述腔室加热的加热装置；所述腔室内设有温度探头和压力探头；

非烃类气体注入系统，所述非烃类气体注入系统通过管路与所述第一注入口连接，用于向所述腔室内注入非烃类气体；

蒸汽注入系统，所述蒸汽注入系统通过管路与所述第二注入口连接，用于向所述腔室内注入蒸汽；

排水接收器，所述排水接收器通过管路与所述第一排出口连接，用于接收并测量所述密封釜排出的液态水；

排气接收器，所述排气接收器通过管路与所述第二排出口连接，用于接收并测量所述密封釜排出的混合气体。

在本发明的一较佳实施方式中，所述密封釜为封闭的罐体，所述罐体具有三层结构的壁，从内向外依次为第一层壁、第二层壁和第三层壁；所述第一层壁采用耐腐蚀材料制成，所述第二层壁采用保温材料制成，所述第三层壁采用防爆金属外壳；所述第一层壁与所述第二层壁之间设有加热电阻丝，所述加热电阻丝构成所述加热装置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述密封釜为圆柱形罐体，所述第一层壁、第二层壁和第三层壁的厚度均为5cm；所述第一层壁采用镍铬合金制成；所述第二层壁采用石棉制成。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第二层壁与所述第三层壁之间还设有水冷盘管，所述水冷盘管用于对所述第三层壁进行降温。

在本发明的一较佳实施方式中，所述密封釜还设有安全阀，所述安全阀与所述腔室连通，用于限制所述腔室内的压力。

在本发明的一较佳实施方式中，所述密封釜内设有用于放置被测定仪器的盛放台，所述温度探头、所述压力探头均通过线路连接设在所述密封釜外部的数据显示仪。

在本发明的一较佳实施方式中，所述非烃类气体注入系统包括通过管路依次连接的气体压缩机、低压气罐、增压泵、高压气罐及第一流量控制器；所述第一流量控制器通过管路连接所述第一注入口；所述第一流量控制器与所述第一注入口连接的管路上设有第一止回阀；所述第一止回阀从所述第一流量控制器向所述第一注入口方向导通。