[发明专利]用于监测模拟油藏岩石变形的实验装置和系统

说明书

本发明提供一种用于监测模拟油藏岩石变形的实验装置和系统。该用于监测模拟油藏岩石变形的实验装置包括：光纤光栅传感器网格、人工岩石试件和注采套管；人工岩石试件的表面设置有多个注采孔，注采孔位于光纤光栅传感器网格的网格空格；注采套管设置于注采孔中，用于向注采孔中注水；光纤光栅传感器网格包覆于人工岩石试件的内部，光纤光栅传感器网格由多行多列垂直放置的光纤光栅传感器组成，每个光纤光栅传感器的两端均露出人工岩石试件以与外部设备连接；光纤光栅传感器用于反射来自外部设备的光，并输出注水前的反射光和注水后的反射光至所述外部设备。本发明可以实时准确监测模拟油藏岩石的变形。

技术领域

本发明涉及岩石力学领域，具体地，涉及一种用于监测模拟油藏岩石变形的实验装置和系统。

背景技术

原油所以能流到井底，并自喷到地面，主要是靠地层的弹性压力、气顶区气体的压力、边水或底水的压力以及溶解气的驱动力等的推动；一般说来，油田开发初期，原油所受的驱动力较大，即地层压力较高。但随着原油不断地被采出，压力会不断地降低，当原油所受的驱动力只能克服孔隙阻力时，就要靠抽油的方法采油。为了保持或提高油层的压力，进而保证油田长期稳产高产，并提高最终采收率，从油田开发早期起，除了钻采油井外，还钻有一批注水井，专门用于从地面向油层注入高压水，以补充采油过程中不断消耗的天然能量。这种作业过程，称作油田注水。油藏深埋于地下，储层岩石在上覆岩层压力、水平最大主应力，水平最小主应力和岩石孔隙压力的共同作用下处于三维应力平衡状态。在油藏开发过程中，储层孔隙中流体压力将发生变化，这又导致储层应力的再次重新分布，由岩石力学及弹性力学理论可知，岩石由一个应力状态变化到另一个应力状态将引起岩石变形，即压缩或拉伸，另一方面，岩石骨架变形，将导致储层岩石孔隙体积改变，引起油藏物性参数，特别是渗透率、孔隙度及孔隙压缩系数和岩石密度的改变，这些储层参数的变化又反过来影响孔隙中流体的渗流。考虑流体在多孔介质中的渗流规律及其对岩体变形或强度造成的影响将更加准确的反应油藏开发特征，即考虑岩体内渗流场与应力场之间相互耦合作用。在油藏开采过程中，由于大量流体被采出，储层压力降低，引起岩石骨架应力的变化，导致上覆岩层变形、压实和沉降，将带来严重后果，如套管的变形和破坏，井眼的坍塌等等。因此，研究油田开发过程中油藏岩石的变形对指导油藏管理有很重要的地位。

目前在模拟油藏岩石变形的实验中，一般采用放置于人工岩石试件表面的电极监测模拟油藏岩石的变形，得到的监测数据不准确，进一步，也无法推断出模拟油藏岩石变形的准确状态。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种用于监测模拟油藏岩石变形的实验装置和系统，以实时准确监测模拟油藏岩石的变形，并根据反射光得到模拟油藏岩石变形的准确状态。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于监测模拟油藏岩石变形的实验装置，包括：

光纤光栅传感器网格、人工岩石试件和注采套管；

人工岩石试件的表面设置有多个注采孔，注采孔位于光纤光栅传感器网格的网格空格；

注采套管设置于注采孔中，用于向注采孔中注水；

光纤光栅传感器网格包覆于人工岩石试件的内部，光纤光栅传感器网格由多行多列垂直放置的光纤光栅传感器组成，每个光纤光栅传感器的两端均露出人工岩石试件以与外部设备连接；

光纤光栅传感器用于反射来自外部设备的光，并输出注水前的反射光和注水后的反射光至外部设备。

在其中一种实施例中，每个光纤光栅传感器均设有多个栅区，多个栅区均位于光纤光栅传感器网格的网格交点。

在其中一种实施例中，人工岩石试件的表面被胶水或蜡涂封。