[发明专利]三维物理模拟实验装置及模拟致密油藏开发的方法

说明书

本发明公开了一种三维物理模拟实验装置及模拟致密油藏开发的方法，所述装置包括筒体、密封盖、胶筒、管线密封保护装置、测量电极、压力监测装置、注采井网，密封盖包括第一和第三圆柱段、第二圆台段；胶筒的上端套设在第二圆台段和第三圆柱段的外表面，胶筒与筒体之间形成围压腔，胶筒内设有多孔介质模型，多孔介质模型与第三圆柱段之间设有密封垫；管线密封保护装置包括第一和第三垂直腔体、第二平行腔体；测量电极、压力监测装置以及注采井网的管线一端通过管线密封保护装置插入多孔介质模型，另一端导出。本发明能够更真实地模拟地层高温高压条件，通过监测注采、压力及饱和度电极情况，实时获取三维储层的饱和度场和压力场情况。

技术领域

本发明涉及油气藏开采物理模拟实验技术领域，特别涉及一种三维物理模拟实验装置及模拟致密油藏开发的方法。

背景技术

在油气藏开采过程中，经常会借助物理模拟实验来指导现场生产，因为物理模拟实验相比于矿场试验，有费用少、时间短以及可重复的优点。目前多通过小尺寸岩心驱替实验和填砂模型驱替实验来进行模拟，例如岩心水驱油与采气实验、平板模型驱替实验等。小岩心实验可以用来了解流体在岩心中的基本渗流机理，但是其仅能从一维角度解释基本的油(气)开发规律，不能模拟矿场实际井网注采过程。因此，三维物理模型作为一种能够宏观研究油气开发规律的手段而受到越来越多的重视。

但是目前常用的三维物理模型多通过填砂模型或者三维物理胶结方式制作。对于三维填砂物理模型，存在的问题包括：填砂强度难以保证，填砂过程电极极易挤压变形，密封性差，承压效果差等，其中，电极及注采井点处漏液是导致三维填砂模型承压效果差的主要原因。对于三维胶结物理模型，通过利用环氧树脂对三维胶结岩心进行固化封装，优点是胶结的岩心能够更准确地模拟储层，但受制于工艺原因，目前市场上可见的三维胶结物理模型普遍存在承压能力低的问题，电极及管线连接处仍是漏压的主要原因，此外饱和油后岩心壁面也存在窜流情况，并且无法耐高温。目前非常规油气藏，例如页岩油藏、致密油藏等，地层条件多为高温高压条件，目前常见的三维物理模拟装置无法模拟此类非常规油气藏开发的实验条件。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种三维物理模拟实验装置及模拟致密油藏开发的方法，所述装置一方面，基于三维胶结人造岩心，能够模拟真实储层孔渗情况，通过设置管线密封保护装置，有效解决了因为管线或者电极变形导致的承压能力低的问题，通过利用胶筒包裹加围压的方式，实现岩心周身及管线出口的加压密封。另一方面，进一步地通过采用耐高温的电极、耐高温的电极线、耐高温高压的胶筒、压盖等，能够更真实地模拟以致密油藏为代表的非常规油气藏开发所需要要的高温高压条件，从而更真实地模拟其开发过程，揭示主要的渗流机理，从而为非常规油气藏的开发提供指导与借鉴。

本发明的技术方案如下：

一方面，提供一种三维物理模拟实验装置，包括筒体、与所述筒体匹配的密封盖、胶筒、管线密封保护装置、测量电极、压力监测装置、注采井网；

所述密封盖包括同轴且依次相连的第一圆柱段、第二圆台段、第三圆柱段，所述第一圆柱段的外径与所述筒体的内径匹配，所述第二圆台段外径较大的一端与所述第一圆柱段相连，且外径小于所述筒体的内径，所述第三圆柱段的外径与所述第二圆台段外径较小的一端的外径相同；所述筒体与所述第一圆柱段之间设有密封圈一；

所述胶筒的上端套设在所述第二圆台段和所述第三圆柱段的外表面，所述胶筒与所述筒体之间形成围压腔，所述围压腔对应的筒体侧壁设有围压加压口，所述胶筒的内底部设有多孔介质模型，所述多孔介质模型与所述第三圆柱段之间设有橡胶密封垫；