專利名稱：一種稠油蒸汽吞吐模擬實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種用于評價蒸汽吞吐并且能夠優(yōu)化稠油蒸汽吞吐エ藝參數(shù)的實驗裝置。
背景技術(shù)：
蒸汽吞吐是開采稠油油藏的主要方法之一，氣體及化學(xué)劑輔助蒸汽吞吐是強化稠油蒸汽吞吐效果的有效方法。蒸汽吞吐室內(nèi)模擬實驗是研究蒸汽吞吐或氣體及化學(xué)劑輔助蒸汽吞吐開采機理、評價氣體與化學(xué)劑輔助蒸汽吞吐效果、優(yōu)化蒸汽吞吐操作參數(shù)的有效方法和手段。為了研究氣體及化學(xué)劑輔助蒸汽吞吐的機理、評價其開采效果、優(yōu)化稠油蒸汽呑吐操作參數(shù)，有時需要在室內(nèi)開展蒸汽吞吐模擬實驗。但是，在室內(nèi)開展稠油蒸汽吞吐實驗時，存在如下兩個現(xiàn)有技術(shù)問題急需解決。其一，儲能空間問題，在向填砂模型注入蒸汽、氣體或化學(xué)劑進行模擬吞吐實驗時，一方面因填砂模型為不銹鋼材質(zhì)做成，是剛性的，幾乎不能發(fā)生膨脹與收縮變形；另一方面，填砂模型中填充模擬地層巖石的石英砂，石英砂粒間 的孔隙空間在飽和水和油之后也已充滿。這樣，在向填砂模型注入流體時，填砂模型內(nèi)沒有空間容納注入的流體，填砂模型本身也不能膨脹，結(jié)果導(dǎo)致流體無法注入，注入少量的流體，填砂模型的壓カ即急劇上升，模擬吞吐實驗的第一歩“吞”無法實現(xiàn)。因此，開展室內(nèi)模擬吞吐實驗的實驗裝置需要具有模擬地層在實際蒸汽吞吐過程中所具有“呑”的能力，即提供空間，以容納注入介質(zhì)、存儲能量。其ニ、保溫問題，蒸汽吞吐開采稠油的主要原理之ー是通過蒸汽將熱量傳遞給稠油，使其粘度降低而容易流動和采出，因此蒸汽呑吐室內(nèi)模擬實驗裝置必須具有保持注入熱量的能力，使蒸汽吞吐實驗?zāi)軌蝽樌_展。
發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中給出的現(xiàn)有技術(shù)問題，本實用新型提出了一種蒸汽呑吐室內(nèi)模擬實驗裝置，該種實驗裝置既能夠解決稠油蒸汽吞吐模擬實驗中填砂模型的“呑”與“吐”的能力問題，又能夠解決蒸汽吞吐模擬實驗所需的熱量保持問題，具有較好的實驗效果。本實用新型的技術(shù)方案是ー種稠油蒸汽吞吐模擬實驗裝置，包括注采系統(tǒng)和用于模擬地層的填砂模型，所述注采系統(tǒng)內(nèi)包含有1、2號恒壓恒速泵，以及依序連接的蒸汽發(fā)生器、氮氣容器、ニ氧化碳容器、烴類氣體容器、化學(xué)劑容器和注采系統(tǒng)回壓閥。在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，本方案做出的改進之處在于所述裝置內(nèi)還包括ー個流體暫存儲能系統(tǒng)；所述流體暫存儲能系統(tǒng)由活塞容器缸體、活塞、活塞容器加熱保溫層以及儲能系統(tǒng)回壓閥連接后組成；其中，活塞位于活塞容器缸體內(nèi)，活塞下端的空腔內(nèi)置有儲能工作介質(zhì)，活塞上端的空腔作為流體暫存空間。所述用于模擬地層的填砂模型包含填砂模型缸體、填砂模型端蓋、填砂模型支撐軸、填砂模型加熱恒溫層和填砂模型砂體，所述填砂模型的下端出口前裝有過濾芯，防止吞吐實驗過程中石英砂流出造成閥門與管線堵塞。所述流體暫存儲能系統(tǒng)的上端出口和用于模擬地層的填砂模型的上端出口之間連接有一根保溫連接管線，所述保溫連接管線的兩端連接有用于控制管線通斷的調(diào)節(jié)閥。所述用于模擬地層的填砂模型的下端出口經(jīng)由閥門通過管路與所述注采系統(tǒng)的四通相連通；所述2號恒壓恒速泵作為注采系統(tǒng)的動カ泵，所述I號恒壓恒速泵作為流體暫存儲能系統(tǒng)的動カ泵。本實用新型具有如下有益效果在本方案中，為解決稠油蒸汽吞吐實驗中填砂模型“呑”與“吐”的能力問題，采用在填砂模型的非注采端連接一個活塞容器作為流體暫存儲能器。為解決蒸汽吞吐模擬實驗所需的保溫問題，本實驗裝置的填砂模型和儲能器均設(shè)置可恒定溫度的加熱保溫層，蒸汽發(fā)生器與填砂模型之間、填砂模型與儲能活塞容器之間均采用保溫管線進行連接。因此，采用本實用新型所提出的實驗裝置，可較好的開展稠油蒸汽吞吐室內(nèi)模擬實驗，研究蒸汽吞吐或氣體及化學(xué)劑輔助蒸汽吞吐開采機理、評價氣體及化學(xué)劑輔助蒸汽吞吐效果、優(yōu)化蒸汽吞吐操作參數(shù)。

附圖I是本實用新型提出的稠油蒸汽吞吐模擬實驗裝置的組成示意圖。圖中I-精密壓カ表，2-保溫連接管線，3-活塞容器缸體，4-流體暫存空間，5-活塞，6-填砂模型支撐軸，7-儲能工作介質(zhì)，8-活塞容器加熱保溫層，9-儲能系統(tǒng)回壓閥，10-1號恒壓恒速泵，11-注采系統(tǒng)回壓閥，12-填砂模型端蓋，13-填砂模型砂體，14-壓カ傳感器，15-填砂模型缸體，16-填砂模型加熱恒溫層，17-過濾芯18-閥門，19-四通，20-三通，21-蒸汽發(fā)生器，22-氮氣容器，23- ニ氧化碳容器，24-烴類氣體容器，25-化學(xué)劑容器，26-普通連接管線，27-蒸餾水容器，28-2號恒壓恒速泵。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進ー步說明如I圖所示，種稠油蒸汽吞吐模擬實驗裝置，包括注采系統(tǒng)和用于模擬地層的填砂模型，所述注采系統(tǒng)內(nèi)包含有I號恒壓恒速泵10、2號恒壓恒速泵28，以及依序連接的蒸汽發(fā)生器21、氮氣容器22、ニ氧化碳容器23、烴類氣體容器24、化學(xué)劑容器25和注采系統(tǒng)回壓閥11，以上為現(xiàn)有技術(shù)部分，不再贅述。本發(fā)明做出改進之處在于所述裝置內(nèi)還包括ー個流體暫存儲能系統(tǒng)；所述流體暫存儲能系統(tǒng)由活塞容器缸體3、活塞5、活塞容器加熱保溫層8以及儲能系統(tǒng)回壓閥9連接后組成。其中，活塞5位于活塞容器缸體3內(nèi)，活塞下端的空腔內(nèi)置有儲能工作介質(zhì)7，活塞上端的空腔作為流體暫存空間4。所述用于模擬地層的填砂模型包含填砂模型缸體15、填砂模型端蓋12、填砂模型支撐軸6、填砂模型加熱恒溫層16和填砂模型砂體13，所述填砂模型的下端出口前裝有過濾芯17。此外，所述流體暫存儲能系統(tǒng)的上端出口和用于模擬地層的填砂模型的上端出ロ之間連接有一根保溫連接管線2，所述保溫連接管線2的兩端連接有用于控制管線通斷的調(diào)節(jié)閥；所述用于模擬地層的填砂模型的下端出口經(jīng)由閥門18通過管路與所述注采系統(tǒng)的四通19相連通；所述2號恒壓恒速泵28作為注采系統(tǒng)的動カ泵，所述I號恒壓恒速泵10作為流體暫存儲能系統(tǒng)的動カ泵。下面，對本裝置的工作過程進行介紹[0021]進行稠油蒸汽吞吐實驗時，通過加熱活塞容器加熱保溫層8和填砂模型加熱恒溫層16，設(shè)置所需的實驗初始溫度。通過2號恒壓恒速泵28，驅(qū)動注入體系完成“呑”的過程，即注入蒸汽、氣體等流體。在“呑”過程中，與填砂模型非注采端相連的活塞容器缸體3內(nèi)的流體暫存空間4，作為儲能器暫存“吞”過程中填砂模型中多出的流體。在活塞容器下部即儲能工作介質(zhì)區(qū)間注入高壓(地層壓力)N2或水作為儲能工作介質(zhì)。若以高壓N2作為工作介質(zhì)，由于填砂模型中壓カ因注入而持續(xù)升高，當(dāng)高于N2壓カ時N2被壓縮，活塞5下行，填砂模型中的流體進入暫存空間，注入可繼續(xù)進行；若以水作為工作介質(zhì)，則配合使用儲能系統(tǒng)回壓閥9，其壓カ可人為控制，當(dāng)注入流體使填砂模型中流體壓カ高于回壓閥9的壓カ時，活塞5下行，水排出，填砂模型中的流體進入暫存空間，注入可繼續(xù)進行，直至“呑”結(jié)束。在“呑”入流體并燜井后，開始“吐”的過程，即生產(chǎn)。此時，通過調(diào)節(jié)注采系統(tǒng)回壓閥11的壓カ來控制生產(chǎn)壓カ或速度。在“吐”過程中，若采用N2作為工作介質(zhì)，當(dāng)填砂容器中的流體壓カ因產(chǎn)出而降低吋，N2自動膨脹，釋放暫存的能量，使“吐”繼續(xù)進行，直至活塞5上行至頂；若以水作為暫存工作介質(zhì)，則需采用I號恒壓恒速泵10往活塞容器下部的儲能工作介質(zhì)區(qū)間注水來完成“吐”的過程。 下面給出ー個具體實施例。實施例I :氣體輔助稠油蒸汽吞吐效果實驗。首先，根據(jù)實驗方案填裝好填砂模型并飽和好油水，注入體系中裝入預(yù)定壓力的氣體，儲能活塞容器下部注入水作為工作介質(zhì)使活塞置頂，按照圖I連接好全部實驗裝置，設(shè)置好填砂模型和儲能器的初始溫度；然后，進行“吞”過程，切換各閥門，設(shè)置儲能系統(tǒng)回壓閥9的壓力，啟動2號恒壓恒速泵28按照設(shè)計方案向填砂模型注入蒸汽或蒸汽和氣體，在此過程中，當(dāng)填砂模型中的流體壓カ超過儲能系統(tǒng)回壓閥9的壓カ時，流體將進入流體暫存空間4，活塞5下行，而儲能器下部作為儲能工作介質(zhì)的水通過回壓閥流出；再次，預(yù)定燜井時間結(jié)束后，進行“吐”過程，切換各閥門，設(shè)置好注采系統(tǒng)回壓閥11的壓力，啟動I號恒壓恒速泵10按照設(shè)計方案向活塞容器下部的儲能工作介質(zhì)空間中注入水，活塞5上行，完成恒壓或恒速生產(chǎn)。最后，通過對比只注蒸汽吞吐與蒸汽+氣體吞吐的開采效果或通過兩個壓カ傳感器14的數(shù)據(jù)對比流動壓差來評價氣體輔助稠油蒸汽吞吐的效果。
權(quán)利要求1.一種稠油蒸汽吞吐模擬實驗裝置，包括注采系統(tǒng)和用于模擬地層的填砂模型，所述注采系統(tǒng)內(nèi)包含有1、2號恒壓恒速泵(10，28)，以及依序連接的蒸汽發(fā)生器(21)、氮氣容器(22)、二氧化碳容器(23)、烴類氣體容器(24)、化學(xué)劑容器(25)和注采系統(tǒng)回壓閥(11)； 其特征在于所述裝置內(nèi)還包括一個流體暫存儲能系統(tǒng)； 所述用于模擬地層的填砂模型包含填砂模型缸體(15)、填砂模型端蓋(12)、填砂模型支撐軸(6)、填砂模型加熱恒溫層(16)和填砂模型砂體(13)，所述填砂模型的下端出口前裝有過濾芯(17)； 所述流體暫存儲能系統(tǒng)由活塞容器缸體(3)、活塞(5)、活塞容器加熱保溫層(8)以及儲能系統(tǒng)回壓閥(9)連接后組成；其中，活塞(5)位于活塞容器缸體(3)內(nèi)，活塞下端的空腔內(nèi)置有儲能工作介質(zhì)(7)，活塞上端的空腔作為流體暫存空間(4)； 所述流體暫存儲能系統(tǒng)的上端出口和用于模擬地層的填砂模型的上端出口之間連接有一根保溫連接管線(2)，所述保溫連接管線(2)的兩端連接有用于控制管線通斷的調(diào)節(jié)閥； 所述用于模擬地層的填砂模型的下端出口經(jīng)由閥門(18)通過管路與所述注采系統(tǒng)的四通(19)相連通；所述2號恒壓恒速泵(28)作為注采系統(tǒng)的動力泵，所述I號恒壓恒速泵(10)作為流體暫存儲能系統(tǒng)的動力泵。
專利摘要一種稠油蒸汽吞吐模擬實驗裝置。其特征在于所述裝置內(nèi)還包括流體暫存儲能系統(tǒng)，該系統(tǒng)由活塞容器缸體、活塞、活塞容器加熱保溫層以及儲能系統(tǒng)回壓閥連接后組成；其中，活塞位于活塞容器缸體內(nèi)，活塞下端的空腔內(nèi)置有儲能工作介質(zhì)，活塞上端的空腔作為流體暫存空間；填砂模型包含填砂模型缸體、填砂模型端蓋、填砂模型支撐軸、填砂模型加熱恒溫層和填砂模型砂體，填砂模型的下端出口前裝有過濾芯；流體暫存儲能系統(tǒng)的上端出口和用于模擬地層的填砂模型的上端出口之間連接有保溫連接管線，保溫連接管線的兩端連接有用于控制管線通斷的調(diào)節(jié)閥。利用該種裝置完成稠油蒸汽吞吐實驗時，既能解決吞吐能力問題，又能解決保溫問題，實驗應(yīng)用效果較好。
文檔編號E21B49/00GK202560197SQ201220227338
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者胡紹彬, 吳潤桐, 尹曉喆, 郭玲玲, 陳秋月, 郝軍 申請人:東北石油大學(xué)