[发明专利]非均质底水油气藏三维物理模拟实验装置及饱和度确定方法

摘要

本发明公开了一种非均质底水油气藏三维物理模拟实验装置及饱和度确定方法，装置它包括岩心夹持器（1）、围压泵（9）、恒压恒速驱替阀A（7）、活塞式容器A（23）、油气水计量装置B（4）、回压装置A（5）、油气水计量装置B（4）、油气水计量装置A（3）、回压装置B（6）、恒温箱（2）、恒压恒速驱替阀B（8）、活塞式容器B（24）、压力计量装置A（19）、压力计量装置B（21）、压力计量装置C（20）和压力计量装置D（22）。本发明既进行平面和纵向上非均质驱替实验研究，又进行了边底水对驱替影响的研究，还实时分析油（气）水饱和度分布。

主权项

一种非均质底水油气藏三维物理模拟实验装置的饱和度确定方法，其特征在于：所述方法对应的非均质底水油气藏三维物理模拟实验装置，包括岩心夹持器(1)、围压泵(9)、恒压恒速驱替阀A(7)、活塞式容器A(23)、油气水计量装置B(4)、回压装置A(5)、油气水计量装置A(3)、回压装置B(6)、恒温箱(2)、恒压恒速驱替阀B(8)、活塞式容器B(24)、压力计量装置A(19)、压力计量装置B(21)、压力计量装置C(20)、压力计量装置D(22)；所述的岩心夹持器(1)设置于恒温箱(2)内；所述的岩心夹持器(1)用于装入非均质多层平板边底水模型(28)；所述的非均质多层平板边底水模型(28)的每一层分别布有多对电极(25)；所述的围压泵(9)和岩心夹持器(1)两侧的连接，其中一侧的路线上设置有围压阀门A(10)，另外一侧的路线上设置有围压阀门B(11)；所述的围压泵(9)和岩心夹持器(1)两端的连接，其中一端的路线上设置有围压阀门C(12)，另外一端的路线上设置有围压阀门D(13)；所述的恒压恒速驱替阀A(7)与活塞式容器A(23)连接，活塞式容器A(23)分别与注入阀门A(14)、注入阀门B(15)连接，注入阀门A(14)与岩心夹持器(1)的注采井(29)连接，注入阀门B(15)与岩心夹持器(1)的多个模拟底层水/油注入口连接，注入阀门A(14)和岩心夹持器(1)之间还设置有压力计量装置C(20)，注入阀门B(15)和岩心夹持器(1)之间还设置有压力计量装置B(19)；所述的恒压恒速驱替阀B(8)依次通过活塞式容器B(24)、边底水模拟系统阀门(16)与岩心夹持器(1)的模拟边底水注水口(27)连接；岩心夹持器(1)的采出口分别与采出阀门A(17)、采出阀门B(18)连接，采出阀门A(17)分别与油气水计量装置B(4)、回压装置A(5)连接，采出阀门B(18)分别与油气水计量装置A(3)、回压装置B(6)连接，采出阀门A(17)和岩心夹持器(1)之间还设置有压力计量装置B(21)，采出阀门B(18)和岩心夹持器(1)之间还设置有压力计量装置D(22)；所述非均质底水油气藏三维物理模拟实验装置的饱和度确定方法，包括纵向非均质多层平板边底水模型水驱油油水饱和度分布实验步骤和平面非均质多层平板边底水模型水驱油油水饱和度分布实验步骤；所述的纵向非均质多层平板边底水模型水驱油油水饱和度分布实验步骤包括以下子步骤：S11：将非均质多层平板边底水模型(28)装入岩心夹持器(1)中；S12：打开围压泵(9)，打开围压阀门C(12)和围压阀门D(13)来提供上覆压力，使岩心周围密封，防止驱替液从岩心周围溢出，同时给岩心夹持器(1)加围压至实验设定压力并保持恒定；S13：关闭井网各注入阀门B(14)和采出阀门B(18)，关闭边底水模拟系统阀门(16)，开启恒压恒速驱替泵A(7)施加驱替压力，考虑到纵向非均质性，分别开启各层的注入阀门A(15)及采出阀门A(17)，注入模拟地层水饱和岩心的各层；S14：开启恒温箱(2)，将岩心夹持器(1)加热至实验设定温度并保持恒定；S15：开启恒压恒速驱替泵A(7)施加驱替压力，考虑到纵向非均质性，分别开启各层的注入阀门A(15)及采出阀门A(17)，将活塞式容器A(23)中的模拟地层油注入打开的层，使油以恒定速度驱替该层的水，同时用油气水计量装置B(4)计量驱替出的水量，当出水量恒定时，说明束缚水饱和度已经建立，停止注入模拟地层油；S16：开启恒压恒速驱替泵B(8)并按照实验设计设定其压力，开启边底水模拟系统阀门(16)，按照实验设定的恒压恒速驱替泵B(8)驱替压力，将活塞式容器B(24)中的模拟地层水，以实验设定的速度恒速注入岩心夹持器(1)中模拟边底水；S17：开启回压装置A(5)，并设定出口压力；S18：设计注入孔隙的体积倍数，通过恒压、恒速驱替泵A(7)将活塞式容器A(23)中的模拟地层水注入岩心夹持器(1)中进行水驱油实验，用油气水计量装置B(4)分别计量每一孔隙体积倍数下各个采液口累计驱替出油量和水量,同时每隔30分钟采集一次电极(25)数据，求取在不同注入孔隙的体积倍数情况下岩心中油水饱和度分布，计算公式如下：So=1-abRwΦmRtn;]]>式中，Sw——含水饱和度；So——含油饱和度；n——岩性指数；a——岩性系数；b——饱和度指数；Rw——地层水的电阻率；Φ——岩心孔隙度；m——胶结指数；Rt——岩石含油时的电阻率，其中岩石含油时的电阻率Rt为通过采集得到的；并用压力计量装置A(19)和压力计量装置B(21)记录进口压力和出口压力，直至采出液的含水率都达到实验设定值或不再变化时实验结束；所述的平面非均质多层平板边底水模型水驱油油水饱和度分布实验步骤包括以下子步骤：S201:将非均质多层平板边底水模型(28)装入岩心夹持器(1)中；S202：打开围压泵(9)，打开围压阀门C(12)和围压阀门D(13)来提供上覆压力，使岩心周围密封，防止驱替液从岩心周围溢出，同时给岩心夹持器(1)加围压至实验设定压力并保持恒定；S203：关闭井网各注入阀门B(14)和采出阀门B(18)，关闭边底水模拟系统阀门(16)，开启恒压恒速驱替泵A(7)施加驱替压力，考虑到水平非均质性，分别开启各层的注入阀门A(15)及采出阀门A(17)，注入模拟地层水饱和岩心的各层；S204：开启恒温箱(2)将岩心夹持器(1)加热至实验设定温度并保持恒定；S205：开启恒压恒速驱替泵A(7)施加驱替压力，考虑到纵向非均质性，分别开启各层的注入阀门A(15)及采出阀门A(17)，将活塞式容器A(23)中的模拟地层油注入打开的层，使油以恒定速度驱替该层的水，同时用油气水计量装置B(4)计量驱替出的水量，当出水量恒定时，说明束缚水饱和度已经建立，停止注入模拟地层油；S206：打开注入阀门B(14)，关闭注入阀门A(15)及采出阀门A(17)，打开围压阀门A(10)、围压阀门B(11)；S207：开启恒压恒速驱替泵B(8)并按照实验设计设定其压力，开启边底水模拟系统阀门(16)，按照实验设定的恒压恒速驱替泵B(8)驱替压力，将活塞式容器B(24)中的模拟地层水，以实验设定的速度恒速注入岩心夹持器(1)中模拟边底水；S208：将恒压恒速驱替泵A(7)、活塞式容器A(23)接到试验设计的注采井(29)的井口上；S209：开启回压装置B(6)并设定出口压力；S210：设计一系列注入孔隙体积倍数，通过恒压恒速驱替泵A(7)将活塞式容器A(23)中的模拟地层水注入岩心夹持器(1)中进行水驱油实验，用油气水计量装置B(3)计量每一孔隙体积倍数下各个采液口累计驱替出油量和水量,同时每隔30分钟采集一次电极(25)数据，求取岩心中油水饱和度分布，计算公式如下：Sw=abRwΦmRtn,So=1-Sw,]]>So=1-abRwΦmRtn,]]>式中Sw——含水饱和度；So——含油饱和度；n——岩性指数；a——岩性系数；b——饱和度指数；Rw——地层水的电阻率；Φ——岩心孔隙度；m——胶结指数；Rt——岩石含油时的电阻率，其中岩石含油时的电阻率Rt为通过采集得到的；并用压力计量装置C(20)和压力计量装置D(22)记录进口压力和出口压力，直至采出液的含水率都达到实验设定值或不再变化时实验结束。