[发明专利]基质-裂缝系统气体流动模拟装置与方法

说明书

本发明公开了基质‑裂缝系统气体流动模拟装置与方法，该装置包括依次连接的气体增压注入系统、模型系统、恒温控制系统和计量系统，气体增压注入系统包括：气源罐和对气源罐中流出的气体进行增压的增压机构；模型系统包括：串联的三级岩心夹持器、为每级岩心夹持器提供围压的围压泵，以及设置在每级岩心夹持器入口端的压力表；三级岩心夹持器中依次装有基质岩心、天然裂缝岩心、人工裂缝岩心；恒温控制系统设在模型系统外，用于模拟地层温度；计量系统包括设置在最后一级岩心夹持器出口端的流量计和温度传感器。本发明能够实现高温高压条件下气体在储层基质‑裂缝系统中的流动模拟。

技术领域

本发明涉及油气藏开发技术领域，尤其涉及一种基质-裂缝系统气体流动模拟装置与方法。

背景技术

我国致密气藏资源储量大，但自然产能较低，需要大规模压裂改造才能实现经济产能，提高最终的采收率。压裂改造后，水力裂缝沟通储层内的天然裂缝，缩短了气体从基质到人工裂缝的流动距离，形成了复杂的裂缝网络和基质-天然裂缝-人工裂缝多尺度流动系统。深入理解致密气藏压裂改造后气体在基质、天然裂缝和人工裂缝系统中的耦合流动过程，明确高温高压等储层特性对气体流动的影响规律，对致密气藏的高效改造和经济开发具有重要意义。

目前，针对致密气藏压裂改造后气体流动规律的研究手段主要有数值模拟和物理模拟。数值模拟的方法在不同程度上考虑了温度、应力等因素的作用，但流动模型大多基于常温常压下的实验数据建立，或简化了气体流动形式，无法准确表征储层条件下气体在基质中的滑脱及裂缝中的非达西流动等真实的物理过程。

另外，由于实验条件的限制，高温高压致密气藏的气体流动模拟技术尚不成熟，室内模拟简化了基质和裂缝的连通方式，只是单一地模拟了气体在基质或裂缝中的流动，无法真实模拟致密气藏压裂改造后气体从基质到天然裂缝以及人工裂缝系统中的完整气体流动过程，制约了气体流动模型的发展与完善。

针对目前数值模拟及物理模拟方式存在的缺陷，基于致密气藏高温高压、岩心配置关系及气体在各级流动通道的耦合特征，非常有必要开发一种新型的高温高压条件下基质-裂缝系统气体流动模拟装置与方法，以解决现有模拟装置及方法存在的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于提供了一种基质-裂缝系统气体流动模拟装置与方法，其能够针对致密气藏在高温高压下模拟气体在各级流动通道的耦合特征，为深入认识致密气藏气体流动规律、高效开发该类气藏提供实验基础与理论依据。

本申请实施方式公开了一种基质-天然裂缝人工裂缝系统气体流动模拟装置，包括：依次连接的气体增压注入系统、模型系统、恒温控制系统和计量系统，所述气体增压注入系统包括：气源罐和对所述气源罐中流出的气体进行增压的增压机构；所述模型系统包括：串联的三级岩心夹持器、为所述岩心夹持器提供围压的围压泵，以及设置在每级岩心夹持器入口端的压力表；所述三级岩心夹持器中依次装有基质岩心、天然裂缝岩心、人工裂缝岩心；所述恒温控制系统设在所述模型系统外，用于模拟地层温度；所述计量系统包括设置在最后一级所述岩心夹持器出口端的流量计和温度传感器。

在一个优选的实施方式中，所述气体增压注入系统还包括过滤罐，所述过滤罐内设置有活性炭和吸水硅胶。

在一个优选的实施方式中，所述气源罐的出口设置有进气阀，所述进气阀与所述过滤罐之间设置有连接管线；所述增压机构包括：相互并联的第一活塞容器和第二活塞容器，以及增压泵，所述第一活塞容器和所述第二活塞容器具有上端并联节点和下端并联节点，所述上端并联节点包括第一管口和第二管口，所述第一管口通过设置有第一连通阀的管线与所述连接管线相连接，所述第二管口通过设置有第二连通阀的管线与所述连接管线相连接；所述下端并联节点的管口与所述增压泵相连接。

在一个优选的实施方式中，所述基质-裂缝系统气体流动模拟装置中的所有气体管线的管口焊接有防爆接头。