[发明专利]一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型实验方法

权利要求书

1.一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型，其特征在于：包括能量供给系统、三维水侵物理模型测量系统、饱和度探针数据采集系统和气水计量系统；

其中，

所述三维水侵物理模型测量系统由支架(13)，倾角测量尺(14)，注水孔(12)，以及模型填砂腔体(15)组成，所述模型填砂腔体(15)内设置有高、中、低三层饱和度探针，每一层水平方向等间距布六个饱和度探针，垂直方向等间距布六个饱和度探针，所述模型填砂腔体(15)靠近注水孔(12)两侧安装渗透挡板；

支架(13)一方面支撑着三维物理模型的主体，另一方面可保证三维物理模型在0～180°之间倾斜，用两侧倾角测量尺(14)进行测量模拟地层倾角，模型中部为生产井，生产井连接回压阀(16)；

三维水侵物理模型测量系统两端注水孔(12)通过连接左侧六通阀(5)，一方面通过气体流量控制器(2)连接在氮气瓶(1)上，气体流量控制器(2)上连接LED气体流量显示器(3)，并通过压力传感器(4)记录气体注入压力；六通阀(5)的另一方面通过中间容器(7)连接ISCO双泵注入泵(6)，并通过压力传感器(4)记录液体注入压力；三维水侵物理模型测量系统中间生产井通过回压阀(16)连接到右侧六通阀(5)上，右侧压力传感器(4)用来记录生产井回压压力，生产井产出的气水混合物进入气水分离器(8)后进行气水分离，分离后的水滞留在气水分离器(8)中，并通过大量程高精度电子天平(9)计量累计产水量，分离后的气体通过干燥器皿(10)后进入气体流量计量器(11)中，并连接LED气体流量显示器直观读出累计产气量；三维水侵物理模型腔体中布置的饱和度探针通过电阻率测量仪连接到饱和度探针数据采集系统(17)中进行电阻率数值的读取。

2.根据权利要求1所述的一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型，其特征在于：在渗透挡板和腔体壁之间填充陶粒，保证注水孔(12)注入的水优先充填陶粒层，再通过渗透挡板均匀侵入腔体，避免注入水体突进而影响实验效果。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型的实验方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：将200目、400目、800目石英砂放入烘箱，温度80℃，烘干48小时之后取出，按照复合韵律铺砂方式下层均匀铺设400目石英砂，铺设高度为2.5cm，中间均匀铺设200目石英砂，铺设高度为2.5cm，上层均匀铺设800目石英砂，铺设高度为2.5cm，注意可轻微转动物理模型腔体，支架(13)两侧可转动，保证砂体在模型腔体内铺设平整均匀，挡板高度7.5cm，距离腔体内壁2.5cm，挡板内填充陶粒，陶粒充填质量为m1，陶粒密度为ρ1，在砂体铺设平整后，上面平铺压实板并盖上模型顶盖，顶盖在压实过程中，沿着腔体四个边缘平衡受力压实；

S2：将砂体填充压实好之后的三维物理模型，模型上下两端注水孔(12)连接到左侧六通阀(5)上，通过六通阀(5)控制注入气体或者是流体，左侧六通阀(5)连接两套系统，一套为供气系统：供气系统由氮气瓶(1)经气体流量控制器(2)连接到左侧六通阀(5)上，LED气体流量显示器(3)可以显示流经气体流量控制器(2)中气体的流量和累积气体流量，另外一套为供水系统：供水系统主要由ISCO双泵注射泵经过中间容器(7)连接到左侧六通阀(5)上；

S3：安装后的三维物理模型进行抽真空，关闭所有阀门，打开生产井阀门接入真空泵抽真空48小时后，关闭生产井阀门，打开上下两端注水孔(12)饱和KCl溶液，记录饱和量V1，计算三维物理模型填入砂体平均孔隙度Φ；

S4：将上端的注水孔(12)通过六通阀(5)连接到供气系统，下端的注水孔(12)置入量筒中，将三维物理模型倾斜30°角，用倾角测量尺(14)测量，打开六通阀(5)供气系统，主要包括打开氮气瓶(1)，调节气体流量控制器(2)使得LED气体流量显示器(3)上的读数保持20ml/min，氮气通过上端的注水孔(12)缓慢注入到三维物理模型中，依靠气液密度差及重力作用，将三维物理模型中的KCl溶液缓慢的驱出，直到再无KCl溶液被驱出，此时达到束缚水状态；

S5：关闭下端的注水孔(12)，三维物理模型中的生产井连通回压阀(16)，回压阀加注3MPa回压，通过供气系统向三维物理模型中注入氮气，使得三维物理模型内的气体压力不断升高，直到升高到3MPa停止注气，此时用饱和度探针数据采集系统读取束缚水状态探针的电阻率值；

S6、关闭上端的注水孔(12)，打开下端的注水孔(12)，将下端的注入阀连接到左侧六通阀(5)上，打开六通阀的供水系统，供水系统主要包括ISCO双泵注入泵(6)，ISCO双泵注入泵(6)通过中间容器(7)连接到左侧六通阀(5)上，ISCO双泵注入泵(6)拥有A、B两个注入泵，不间断的通过中间容器(7)向三维物理模型中注入KCl溶液，三维物理模型的生产井通过回压阀连接到右侧六通阀(5)上，右侧六通阀(5)连接气水计量系统，生产井产出的气水经过气水分离器(8)进行分离，分离出的水通过大量程高精度电子天平(9)进行计量，分离出的气体经过干燥器皿(10)进行干燥后进入气体流量计量器(11)，并经过气体计量器连接的LED气体流量显示器(3)读取瞬时产气量Q₁和累积产气量Q₂；

S7：打开ISCO双泵注入泵(6)，根据实际气藏衰竭式开发特征，采用和实际水驱气藏相同的衰竭式水侵模式进行实验测试，ISCO双泵注入泵(6)选用恒流0.5ml/min的流速通过中间容器(7)向三维物理模型中注入KCl溶液，同时打开生产井阀门，调节回压阀(16)至回压3MPa，打开右侧六通阀(5)使得采出气体进入气水分离器(8)；

S8：在生产初期，生产井出口端只产气不产水，即大量程高精度电子天平(9)的重量为0，而气体流量计量器(11)不断增加，表明不断有气体产出；

S9：三维物理模型左右两个六通阀分别连接有两个压力传感器(4)，左侧压力传感器(4)记录三维物理模型入口压力P1，右侧压力传感器(4)记录三维物理模型出口压力，即回压阀压力，P2，随着气体不断采出，三维物理模型内压力差不断降低，当气体流量计量器(11)读取的气体量不再增加时，增加ISCO双泵注入泵(6)的恒流注入流量依次为1ml/min，5ml/min，10ml/min，20ml/min，利用大量程高精度电子天平(9)记录不同注入量不同时间间隔的累计产水量We和累计产气量Q；

S10：通过饱和度探针数据采集系统记录不同水侵流量过程中，不同探针监测点气水饱和度的变化。