[发明专利]一种弱胶结砂岩油藏微观出砂可视化模拟实验装置及其应用

说明书

本发明公开了一种弱胶结砂岩油藏微观出砂可视化模拟实验装置及其应用，属于油藏微观出砂模拟实验装置的技术领域。所述模拟实验装置包括显微成像采集系统、气液泵送系统、岩心薄片模型系统以及集砂系统；所述岩心薄片模型系统并联设置有多种岩心薄片模型，用于模拟不同的岩心状态及出砂规律；气液泵送系统可进行纯液相、纯气相、气液混合及固液混合注入岩心的出砂模拟实验，用于模拟不同生产条件；利用本发明装置进行的实验,可以直观的分析砂粒的微观剥落过程、砂粒在孔喉中运移、堵塞过程、岩心出砂机理及出砂形态规律，以此对疏松砂岩地层及水合物储层出砂进行机理研究，为疏松砂岩储层及水合物储层的高效开发提供理论基础。

技术领域

本发明涉及一种弱胶结砂岩油藏微观出砂可视化模拟实验装置及其应用，属于油藏微观出砂模拟实验装置的技术领域。

背景技术

我国及世界上的常规石油与天然气储层中，70％以上是弱胶结疏松砂岩油气藏，在开采过程中地层出砂严重。另外，在天然气水合物开发领域，我国已进入试采阶段并取得阶段性成功。天然气水合物储层在降压法开采过程中，原先依靠水合物作为胶结物的冻土逐步“解冻”，储层介质演化为松散介质，类似于流砂或半流砂地层，将会导致严重的出砂问题。所谓出砂，是指石油与天然气疏松砂岩储层以及天然气水合物储层在开采过程中，地层砂粒随地层流体产出到井筒或地面的现象。防砂(完井)是目前解决出砂问题的主要途径。为了优化合理防砂方案，前期的出砂预测工作至关重要，即预测生产过程中的出砂机理、出砂临界条件(产量和生产压差)、出砂范围、出砂速度以及出砂粒径等。国内外学者针对疏松砂岩油气藏出砂机理及规律开展了大量的研究工作，但多以理论研究及数值模拟预测为主。而目前对该问题的物理模拟实验方法大多采用天然或人造岩心，研究流体在注入驱替过程中携带产出的微粒量及微粒尺寸与流体注入速度、岩心两端注入压差、围压载荷之间的变化关系。这种实验方法仿真度较高，但无法深入研究岩心的颗粒级微观出砂过程以及出砂孔洞扩展形态和规律，对出砂机理的研究只能停留在最终出砂规律分析上。

中国专利CN101975729A公开了一种油藏出砂微观可视化实验装置，在主体实验装置中设置固定的砂粒流动通道并通过外部加砂的方式模拟并观察砂粒在模型中的运移、堵塞情况等微观运动情况。但此种设计不能模拟不同胶结程度岩心，也无法直观描述地层颗粒级微观出砂过程以及出砂孔洞扩展形态和规律。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种弱胶结砂岩油藏微观出砂可视化模拟实验装置。

本发明还提供上述弱胶结砂岩油藏微观出砂可视化模拟实验装置的实验方法。

本发明的技术方案为：

一种弱胶结砂岩油藏微观出砂可视化模拟实验装置，包括集砂系统，其特征在于，所述模拟实验装置还包括岩心薄片模型系统、显微成像采集系统；所述岩心薄片模型系统的出口与所述集砂系统的入口连接，所述显微成像采集系统用于采集岩心薄片模型系统中的图像；

所述集砂系统包括：集砂器、烧杯，所述集砂器的入口连接所述岩心薄片模型系统的出口，所述烧杯设置在所述集砂器的出口下端；

所述岩心薄片模型系统包括多种相互并联的岩心薄片模型、岩心薄片模型流入阀门、岩心薄片模型流出阀门、岩心薄片模型入口压力计，所述岩心薄片模型内部设置有岩心胶结空间、上部设置有视窗，所述岩心薄片模型流入阀门设置在岩心薄片模型的入口端，所述岩心薄片模型流出阀门设置在岩心薄片模型的出口端。

此处设计的优势在于，多种岩心薄片模型可以模拟不同岩心的出砂规律；所述集砂系统能够收集混砂液并记录液体体积、含砂量、出砂粒径等；所述显微成像采集系统可观察出砂过程及最终出砂形态并进行图像和视频采集。

根据本发明优选的，所述岩心薄片模型包括相互并联的径向薄片模型、单向薄片模型、单向半圆管模型和刻蚀孔道薄片模型；

所述径向薄片模型用于模拟实际射孔完井条件下近井地层出砂规律；