[发明专利]一种火烧驱油前沿热补偿跟踪实验装置

说明书

本发明公开了一种火烧驱油前沿热补偿跟踪实验装置，包括反应装置和围压装置，其中反应装置包括长条状的密封反应腔构件、填充于反应腔构件中的填砂岩心和沿反应腔构件轴向方向布置的多组跟踪热补偿装置；围压装置包括长条状的密封围压腔构件和卡装在围压腔构件中的定位装置，围压腔构件的外壁上设有围压注入口；反应腔构件套装于围压腔构件内部并通过定位装置与围压腔构件固定；在围压腔构件的两端还分别设置有注入接头和产出接头，注入接头和产出接头分别与反应腔构件的两端对应连接。本发明通过跟踪火烧驱油前沿进行热补偿的方式减少热量的散失，同时降低对火烧驱油模拟中热量的干扰，使得燃烧不断进行下去，模拟精度高、误差小。

技术领域

本发明属于火驱开采法模拟技术领域，尤其设置一种火烧驱油前沿热补偿跟踪实验装置。

背景技术

稠油在世界的油气资源中占据很大的比例，据统计，世界上证实的常规原油地质储量大约为4200×108m3，而稠油(包括高凝油)油藏地质储量高达15500×108m3；我国目前已在松辽盆地、准葛尔盆地、二连盆地渤海湾盆地等15个大中型含油盆地和地区发现了数量众多的稠油油藏，预测数据显示我国稠油油藏储量高达80×108m3以上。但是，由于稠油具有高粘度和高凝固点的特性，油层渗流阻力过大，使得原油不能从地层流入井筒；即使原油能够流到井底，在从井底向井口流动过程中，由于降压脱气和散热降温而使原油粘度进一步增加，都严重地影响原油的正常进行，使得稠油流动性差，开采难度大。

原油粘度随温度变化而变化的曲线，称为粘温曲线。对于常规原油而言，由于粘温曲线作用不大，往往被人忽视。但对于稠油来说，稠油的粘度随温度变化十分敏感，温度升高，粘度急剧下降。这是稠油热采的最主要的原理——加热降粘机理，也是决定是否进行热力采油的基础。

热力采油主要是针对稠油油藏提高采收率的开采技术，它包括注热水驱、蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层等技术。火烧油层又称为地下燃烧或层内燃烧，亦称火驱开采法，是将空气注入到油层里，经过人工将空气在井下加热到可以点燃原油的温度，或者将空气与原油在油层中自然氧化生热使油层达到燃烧温度的点火过程，使油层实现地下燃烧，地下燃烧过程燃烧掉一部分原油，产生热量形成降粘、蒸馏等一系列效应来帮助采收未燃烧的原油。

油田矿场实际火烧油层是一个大范围的向前燃烧过程，在所燃烧的油层中，热量主要沿着驱油前沿传递，垂直驱油前沿散失的热量很少。实验室物理模拟装置模拟的火烧油层过程与油田矿场实际火烧油层过程最明显区别在于：实验室物理模拟装置模拟的填砂岩心仅仅为油田矿场实际火烧油层过程其中的一部分，通俗地说，实验室模拟的仅仅为真实火烧过程当中的一个子区域。这意味着，在实验室利用物理模拟装置进行火烧油层过程模拟时，需要对物理模拟装置的边界进行温度控制，在垂直驱油前沿方向对填砂岩心进行热量补偿以减少热量损失，模拟油田矿场实际火烧油层过程中热量大部分向前传递，而垂直于驱油前沿方向散失的热量较少的过程，减少热量散失到周围环境中，使热量持续向前聚集，火烧前沿不断向前推进。基于该思路，目前火烧油层实验室物理模拟装置一般采用绝热或热补偿来保证热量沿着驱油前沿传递。为了对实验模式进行绝热处理，减少热量快速传递到周围环境中，对实验装置使用保温材料进行整体保温，是目前该类实验装置的主要绝热手段；在热补偿方面，使用发热带对填砂岩心进行加热，使补充的热量与散失的热量相等，从而补充散失掉的热量。

但是当前的模拟装置有着以下的缺陷及不足：

(1)热量传递的方式包括热传导、热对流、热辐射三种，因此绝热也必然从这三方面入手；但是实际的物理模拟装置是模拟地层的真实火烧油层状态，仅仅使用保温材料进行整体保温的方式在对热量散失量计算不精确的前提下是可行的，但是如果对热量要求做到散失量极小，那么该种绝热方式就不现实了，因为从填砂岩心发热到热量传递到保温材料，再达到热量平衡散失不开，该过程热量就已从填砂岩心散失了部分热量；