[发明专利]高温高压多尺度水封气机理可视化实验装置与方法

说明书

本发明涉及一种模拟和研究地层渗流的高温高压多尺度水封气机理可视化实验装置与方法。该实验装置能够模拟在地层高温高压条件下水封气的形成机理。其技术方案为：该装置由驱替系统、模型系统、计量系统组成，所述模型系统包括常规平面渗流模型、显微观察模型、微观扫描模型三部分；其常规平面渗流模型由四个平面渗流模型相连，四个平面渗流模型左侧设有输入管，并与驱替泵相连，右侧设有输出管，并与回压阀及计量装置相连；显微观察模型和微观扫描模型左右侧设有输入管与输出管，均通过常规平面渗流模型靠边侧的螺纹孔相连。本发明能观察不同层位间窜流和水气运移规律，对地层水封气的形成机理进行准确分析，并利用染色水体对水侵有直观认识。

技术领域

本发明涉及一种模拟和研究高温高压条件下地层渗流的多尺度可视化物理模型，同时分析水封气的形成机理及规律的实验装置及实验方法。

背景技术

天然气作为一种清洁能源，环境污染较小，越来越受到全世界的青睐，占全球能源消费的比例逐年增加。在我国，大多数气藏在开采的中后期均会遭到不同程度的水侵，而水驱气藏40-60％的采收率明显低于纯气藏80-95％的采收率，其主要原因就在于水体侵入使得大量气井水淹，使得地层天然气以水封气的形式存留于气藏中而无法采出，带来了严重的资源浪费和经济效益损失。

运用物理模型研究地下流体渗流规律是目前国内外的常用方法，通过建立物理模型来研究分析地层水封气形成机理对指导气藏生产开发和排水产气具有重要意义。

目前常用的研究驱替现象的物理模型包括:1.激光刻蚀微观人工物理模型。文献《水驱气藏渗流机理及模拟理论与方法研究》利用激光刻蚀微观人工物理模型进行水驱气实验，通过铸体薄片所代表的孔隙结构来制作光刻蚀微观物理模型，分析得出形成水封气的主要原因有卡断形成水封气、绕流形成水封气、死孔隙形成水封气、关井复压形成水封气，该模型存在的主要缺陷是未考虑到层间窜流现象。2.平面径向微观渗流模型。利用可视化岩心夹持器观察水体渗流，但未考虑模拟地层高温高压条件。3.三维可视化物理驱替模型。该模型可直接观察水体侵入状况，但未能考虑层间窜流。4.考虑层间窜流的可视化物理模拟装置。该装置利用连接管将模拟不同层位的密封容器连接，模拟不同层位之间的层间窜流，该模型存在的缺陷是不能微观观察分析水体渗流。

发明内容

针对现有模型和技术的不足，本发明旨在提供一种能够模拟在地层高温高压条件下，能够同时从多尺度观察水封气形成机理的实验装置，并且利用多层连接考虑层与层之间的互相干扰，利用染色水体对水体分布和水侵强度有更直观的认识。

该实验装置的技术方案如下：

一种模拟高温高压条件下非均质砂岩地层水驱气的多尺度水封气机理可视化实验装置，所述实验装置是由驱替系统、模型系统、计量系统组成，所述模型系统包括常规平面渗流模型、显微观察模型和微观扫描模型三部分。所述常规平面渗流模型由四个或四至八个常规平面渗流模型并列连接而成，四个常规平面渗流模型分别由四条连接管连接而成；所述四个常规平面渗流模型左侧均设有2-3条输入管，输入管均与驱替泵相连，右侧均设有2-3条输出管，输出管均与回压阀进口端相连，回压阀出口端与计量装置相连；回压阀与气泵连接，保持出口端压力，回压阀与常规平面渗流模型之间安装有高压水平两通阀；所述显微观察模型左侧设有输入管，右侧设有输出管，其输入管与输出管均通过常规平面渗流模型靠边侧的螺纹孔相连；所述微观扫描模型左侧设有输入管，右侧设有输出管，其输入管与输出管均通过常规平面渗流模型靠边侧的螺纹孔相连。所述各模型从上到下均由盖板、密封橡胶垫、底板三部分组成。