[发明专利]一种模拟油藏条件下泡沫压锥堵水可视化评价装置及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟油藏条件下泡沫压锥堵水可视化评价装置及应用，属于利用泡沫流体提高石油、天然气采收率的技术领域。

背景技术

底水油藏在我油气资源储量中占有较高比例，底水锥进是底水油藏开发面临的严峻问题，生产井一旦被底水突破，产水比例将大幅度升高，同时产油量则大幅度降低，严重影响生产作业效率。

泡沫作为一种智能流体已广泛应用于国内外油气田开发领域中，涵盖了钻完井、压裂酸化、提高采收率、油气井作业等一系列生产工艺。大量油气田开发实践表明，运用泡沫流体是保护油气层、提高油气产量、降低生产成本的有效手段。近年来，泡沫压锥堵水工艺在我国底水油藏提高采收率作业中不断推广。化工进展2014年第33卷中，记载了石海磊等人发表的《海上油田氮气泡沫压锥堵水技术应用》一文，文章中采用BHT泡沫体系对油井进行改造。现场试验结果表明，通过向海上油田的高含水井注入氮气泡沫，可以有效起到降水增油目的，改善油井生产效果。中国海上油气2012年第24卷中，记载了马跃等人发表的《海上底水稠油油藏氮气泡沫压锥技术研究与应用》一文，文章中采用氮气泡沫对QHD32-6油田西区底水稠油油藏进行改造，氮气泡沫压锥液能有效地抑制底水沿高渗透部位的锥进，试验井含水率由92.8％下降到62.5％，日产液量降低60m³，日产油量增加22m³，累积增油3500m³，综合效益显著。中外能源2015年第20卷中，记载了赵普春等人发表的《氮气泡沫在塔河强底水砂岩油藏的应用》一文，其针对塔河油田砂岩油藏具有强底水、埋藏深、温度高、矿化度高等特点，通过注入氮气泡沫进行改造，试验结果表明：TK907H井组驱替效果优于单井吞吐效果，TK923H井单井吞吐效果不明显，这俩井组累计产生费用273.5万元，增油4942.7t，折算吨油成本553.3元/t，经济效益显著。

泡沫压锥堵水主要工艺是在底水锥进严重的生产井中，采用地面泡沫发生工艺以高压注强化泡沫流体，造成近井地带压力上升，将水锥压至合适位置，同时强化泡沫在井筒周围的高含水区域内形成一定范围的富集带，进而抑制水锥并使原油富集，达到提高原油采收率的目的。然而，强化泡沫的性能会受到油藏温度、压力、孔隙结构、地层水矿化度、原油性质等地层条件以及泡沫自身性质等多重因素的影响，这些因素的综合作用直接影响泡沫压锥堵水工艺的成败。因此，模拟油藏中复杂、苛刻的条件，评价强化泡沫的压锥堵水性能，对于工艺的选择和优化是十分必要的。传统的压锥堵水可视化模型设计较为简单，可实现的模拟条件相对较少，难以实现复杂的油藏评价条件。以工程热物理学报2012年第33卷中王太等 人发表的《缝洞型油藏溶洞内底水锥进现象的可视化研究》为例，其建立了二维底水锥进的可视化实验模型，属于典型的压锥堵水可视化模型。模型的实验段为“宽T型”结构，实验段底部是2个水路进口，上部是2个油路进口，实验装置的其他附件可记录温度、流量、压力。实验分析了部分对水锥的变化形状及流量对水锥高度与油层厚度的影响。此类装置模拟地层中压锥堵水的局限性主要体现在以下几点：

一是未考虑地层流体的动态流动，压锥堵水用流体在地层多孔介质中会发生剪切作用，多孔介质的孔吼结构以及液体的流动距离、流速等参数都会对流体性能的产生作用，尤其对泡沫类多相流体的微观结构产生较强影响，这不仅会改变局部压锥堵水的效果，也会影响液体的作用范围。

二是未考虑压力的波动，由于受到施工及生产作业等因素影响，地层压力是不稳定的，压力的波动会照成作业流体及地层油、气、水间接触形态的变化，这些局部的微观变化通过叠加作用会影响压锥堵水的整体作用效果；

三是未实现地层的高压环境，可视化模型的简单结构无法模拟地层中高达上百倍大气压的苛刻环境，而这一参数的变化对可压缩流体，尤其是泡沫类流体的性能影响很大。

四是对布井方式的选择比较简单，未考虑复杂的直井井网及水平井井网间的作用，这些复杂井间作用无疑会影响作业流体的效果。

因此，针对传统压锥堵水可视化模型不足，有必要研发一种新型的可以模拟油藏条件下压锥堵水可视化评价装置，且能实现泡沫这类特殊多相流体的性能评价。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种模拟油藏条件下泡沫压锥堵水可视化评价装置。

本发明还提供一种上述装置的工作方法。

本发明概述：