[发明专利]基于泡沫复合材料的新型非均质储层渗流电模拟系统方法

说明书

技术领域

本发明关于油气渗流技术，属于油气田开发领域，特别涉及一种适用于非均质地层复杂结构井渗流规律研究的电模拟系统及方法。

背景技术

储层非均质性普遍存在于各类油藏中，是影响油田开发动态和效果的重要因素，因此进行油藏渗流机理研究和产能计算时，必须充分考虑非均质性的影响才能真正符合矿场实际。

随着油气田开发技术的不断发展，越来越多的复杂结构井被应用于油气田生产中，并取得了良好的效果。与直井相比，复杂结构井因其自身结构特点，可以有效扩大泄油面积，增加单井产能，进而减少开发井数，提高油田经济效益。复杂结构井的渗流规律相比直井而言更加复杂，目前对于复杂结构井渗流机理的相关研究越来越多。

电模拟实验广泛应用于油气渗流领域，它是利用水电相似原理，建立电模拟模型，在相似于油藏的容器中注满电解质，然后安装正负两极，根据油井边界和油藏边界条件形成类似边界，即可形成相当于储层内渗流场的电流场，进而类似地研究油气渗流规律。现有电模拟系统组成如图1所示，主要包括：稳压电源—1、电流表—2、电压表—3、电解质—4、井模型—5、和铜板—6等，其中该电解质槽—4是由4个侧板和1个底板所组成，侧板或者底板的材质可以是金属，如图中所示的铜板—6。该实验装置操作简单、成本低、周期短，在油气渗流领域应用广泛，但存在以下问题：第一，现有实验装置采用均匀盐水溶液为导电介质只能模拟流体在均质地层流动，无法模拟流体在非均质复杂多孔介质中渗流，模拟结果往往误差较大。第二，模拟复杂结构井的电极材料与电解质水溶液接触面积较大，随着测量时间的推移，电解质水溶液的电化学反应越来越强烈，甚至在电极附近出现大量气泡或沉淀，导致模拟电极附近电场极度不稳定，测量数据误差较大。第三，随着电化学反应不断发生，溶液温度不断增加，溶液电导率发生改变。这些问题降低了电模拟实验的精确性，制约了电模拟实验在实际问题中的应用。

近年来，导电性高分子的研究取得了长足的发展。以乙炔炭黑(ACET)为导电填料，聚乙烯(PE)等高聚物为基体，偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂，过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂，采用开炼共混—模压发泡制备的聚乙烯导电泡沫复合材料，兼具有机高分子材料的力学性能及半导体和金属的导电性能，受到人们的重视。聚乙烯导电泡沫复合材料的导电性主要是由导电逾渗网络决定，其室温导电机理是导电粒子相互接触而形成三维导电网络和量子隧道效应，体积电阻率可在10Ω～10⁸Ω·cm之间调整。聚乙烯导电泡沫复合材料密度小、强度高、重量轻、易加工成各种复杂的形状，而且发泡倍率可调、化学稳定性好、制作成本低，在电子工业中的应用日趋广泛，引起了学术界和工业界的广泛兴趣。

发明内容

本发明的目的在于，将导电泡沫复合材料作为导电介质引入电模拟实验中来代替传统的盐水溶液，以解决现有导电介质存在的上述技术问题，并提供一种新型非均质地层渗流电模拟系统及方法。

本发明所提供的复杂结构井渗流规律的电模拟系统包括：

导电泡沫复合材料模型，用于充当导电介质；

铜制细探针；

铜板，用于模拟供给边界；

多种复杂结构井铜制模型；

该电模拟系统还包括：电压表和电流表(可以连接铜制细探针)，可调压的直流电源。

本发明所述的导电泡沫复合材料模型形状不受限制，作为优选可以是长方体型来模拟单向渗流模型和圆柱体型来模拟径向渗流模型。

本发明所述的导电泡沫复合材料有两种基本结构，开孔结构如图2所示，闭孔结构如图3所示。闭孔结构泡沫材料，气泡孤立地分散在聚合物中，作为基体的聚合物是连续相。开孔结构泡沫材料，聚合物中的气泡间可以连通，泡体中的气相和聚合物都是连续相，这与油藏渗流机理极为相似。在本发明中将不导电的气泡空腔来模拟实际渗流过程中的岩石骨架，将导电的交联高分子材料来模拟实际渗流过程中的岩石孔隙喉道，采用开孔结构或闭孔结构模拟油藏不同区域的复杂渗流情况。真实油藏渗流情况如图4所示，采用导电泡沫复合材料进行电模拟实验与真实渗流情况更相符。

所述导电泡沫复合材料具有一定的弹性和可压缩性，可以使用铜制细探针直接插入导电泡沫复合材料内部进行测量，可以进行三维测量。

所述导电泡沫复合材料可通过水热法、溶胶凝胶法、化学气相沉积法或模板法制备得到。

所述的铜制细探针直径约1mm，下端包有一层绝缘皮，仅露出1mm铜制探针，如图5所示。