用于衰竭開采的動態(tài)電模擬裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種油/氣藏資源開采領(lǐng)域，特別涉及一種用于衰竭開采的動態(tài)電模擬裝置，該動態(tài)電模擬裝置能夠模擬油/氣藏衰竭開采的非穩(wěn)定滲流過程。
【背景技術(shù)】
[0002]電模擬實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)流體與電相似的原理利用電場模擬地層流體的滲流規(guī)律。其中，流體與電相似的原理的機(jī)理在于流體通過多孔介質(zhì)流動的微分方程與電荷通過導(dǎo)體材料流動的微分方程具有相似性。1933年，電模擬實(shí)驗(yàn)首次被用于研宄油/氣藏的滲流力學(xué)問題。由于電模擬裝置不僅具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，而且能夠直觀地反映地下流體的滲流規(guī)律，因此，此后的幾十年間電模擬裝置得到了非常廣泛的應(yīng)用。
[0003]在油/氣藏開發(fā)過程中，由于地層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，通常需要進(jìn)行多種關(guān)于地層的模擬實(shí)驗(yàn)，而電模擬裝置可以根據(jù)油/氣藏地層中流體與電流的相似性(即滲流方程和電學(xué)方程的相似性)，通過實(shí)驗(yàn)方式模擬油/氣藏的滲流過程。在電模擬實(shí)驗(yàn)中，通過注入具有導(dǎo)電能力的溶液或固體粉末，并對容器邊界施加一定電壓，用溶液或固體粉末的電場分布模擬地層中流體的能量場(油藏的能量場是壓力場，氣藏的能量場是擬壓力場)分布。
[0004]現(xiàn)有最簡單的電模擬裝置，如圖1所示，主要由油/氣藏模擬系統(tǒng)、低壓電路系統(tǒng)和測量系統(tǒng)三部分組成。其中，油/氣藏模擬系統(tǒng)包括油/氣層12、邊界13和井11，用導(dǎo)電溶液(例如NaCl、CuS04溶液)模擬油/氣層12，用單根銅絲模擬井11，用紫銅帶模擬邊界13，該邊界13可以根據(jù)需要制作成各種形狀。如圖1所示，玻璃缸容器內(nèi)盛有一定深度的導(dǎo)電溶液，用緊貼玻璃缸的環(huán)狀紫銅帶模擬供給邊界，且該紫銅帶與電源正極連接；用置于導(dǎo)電溶液中心且與電流表、電源負(fù)極相連的銅絲模擬生產(chǎn)井的井筒；用加于供給邊界及井筒間的電壓(Ue-Uw)模擬儲層與生產(chǎn)井之間的能量差，且用電流表測得的電流模擬生產(chǎn)井的油/氣產(chǎn)量。因此通過在供給邊界與井筒間施加不同的電壓可以模擬不同的儲層與生產(chǎn)井之間的能量差下生產(chǎn)井的油/氣產(chǎn)量情況。
[0005]現(xiàn)有的電模擬裝置主要是通過穩(wěn)壓電源保持邊界電壓恒定，先通過變壓器14將220V交流市電轉(zhuǎn)換成小于36V的低電壓，然后通過調(diào)壓器15調(diào)整供給邊界13和井11間的電壓(通常小于5V)。在電模擬實(shí)驗(yàn)中，調(diào)節(jié)得到一個電壓值，會相應(yīng)的得到一個電流值，這模擬了在不同的儲層與生產(chǎn)井之間的能量差下的穩(wěn)定滲流過程。另外，中國實(shí)用新型專利文獻(xiàn)“一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬系統(tǒng)”(公告號:202544841U，公告日:2012年11月21日)也可以模擬穩(wěn)態(tài)滲流過程。
[0006]因此，現(xiàn)有的電模擬裝置尚存在兩個缺點(diǎn):一是只能模擬油/氣藏衰竭開采的穩(wěn)定滲流過程，而實(shí)際生產(chǎn)井往往無法達(dá)到這種理想的定產(chǎn)生產(chǎn)狀態(tài)(油/氣產(chǎn)量不隨時間變化)；二是無法模擬衰竭開采的全過程(穩(wěn)定滲流和非穩(wěn)定滲流的總過程)，即可開采油/氣儲量從原始可開采油/氣儲量不斷減小直至棄井的整個過程；三是不能模擬隨著油/氣不斷被采出油/氣藏中可開采油/氣儲量不斷減小的動態(tài)過程。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]針對上述問題，本實(shí)用新型提出一種用于衰竭開采的動態(tài)電模擬裝置，該動態(tài)電模擬裝置可以模擬地層中的非穩(wěn)定滲流過程。
[0008]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種用于衰竭開采的動態(tài)電模擬裝置，包括油/氣藏模擬系統(tǒng)、低壓電路系統(tǒng)和測量系統(tǒng)；其中，所述油/氣藏模擬系統(tǒng)包括油/氣層、井和邊界，所述油/氣層由導(dǎo)電介質(zhì)組成，所述井由插入所述油/氣層的第一導(dǎo)電部件組成，所述邊界由周邊圍繞所述油/氣層的第二導(dǎo)電部件組成；所述低壓電路系統(tǒng)為所述邊界和所述井之間施加電壓以模擬儲層與生產(chǎn)井之間的能量差，且通過所述油/氣層的電流用于模擬油/氣產(chǎn)量；所述測量系統(tǒng)用于獲取所述邊界和所述井之間的電壓數(shù)據(jù)及通過所述油/氣層的電流數(shù)據(jù)；以及所述低壓電路系統(tǒng)為所述邊界和所述井之間提供連續(xù)減小的電壓，以模擬油/氣藏衰竭開采的非穩(wěn)定滲流過程。
[0009]一個實(shí)施例中，所述低壓電路系統(tǒng)包括電容器，其中，所述電容器事先預(yù)充有預(yù)定電量并具有預(yù)定電壓，所述電容器在所述非穩(wěn)定滲流過程中為所述邊界和所述井之間提供連續(xù)減小的電壓。
[0010]一個實(shí)施例中，所述低壓電路系統(tǒng)為直流電路系統(tǒng)。
[0011]一個實(shí)施例中，所述電容器的預(yù)定電量用于模擬油/氣藏中所有可開采油/氣儲量。
[0012]一個實(shí)施例中，所述動態(tài)電模擬裝置還用于模擬油/氣藏衰竭開采的穩(wěn)定滲流過程，且在所述穩(wěn)定滲流過程中所述低壓電路系統(tǒng)為所述邊界和所述井之間提供的電壓恒定不變。
[0013]一個實(shí)施例中，所述低壓電路系統(tǒng)還包括穩(wěn)壓系統(tǒng)，其中，在所述穩(wěn)定滲流過程中，所述電容器為所述穩(wěn)壓系統(tǒng)提供連續(xù)減小的輸入電壓，且由所述穩(wěn)壓系統(tǒng)為所述邊界和所述井之間提供恒定電壓；且所述電容器的預(yù)定電壓用以作為所述輸入電壓的起始電壓。
[0014]一個實(shí)施例中，所述預(yù)定電壓大于所述恒定電壓，所述輸入電壓介于所述預(yù)定電壓和所述恒定電壓之間。
[0015]一個實(shí)施例中，在所述穩(wěn)定滲流過程中，當(dāng)所述輸入電壓減小至所述恒定電壓時，所述穩(wěn)壓系統(tǒng)停止為所述邊界和所述井之間提供所述恒定電壓，且所述電容器開始為所述邊界和所述井之間提供連續(xù)減小的電壓，此時所述動態(tài)電模擬裝置開始模擬所述非穩(wěn)定滲流過程。
[0016]一個實(shí)施例中，所述動態(tài)電模擬裝置還包括開關(guān)控制單元，當(dāng)所述穩(wěn)壓系統(tǒng)停止為所述邊界和所述井之間提供所述恒定電壓時，所述開關(guān)控制單元使所述電容器為所述邊界和所述井之間提供電壓。
[0017]一個實(shí)施例中，所述穩(wěn)壓系統(tǒng)包括穩(wěn)壓模塊和增壓模塊，其中，在所述穩(wěn)定滲流過程中，所述穩(wěn)壓模塊接收所述輸入電壓后得到一個穩(wěn)定電壓，且所述穩(wěn)定電壓小于所述恒定電壓，而所述增壓模塊用于補(bǔ)償所述穩(wěn)定電壓和所述恒定電壓之間的差值，以使所述穩(wěn)壓系統(tǒng)為所述邊界和所述井之間提供的電壓為所述恒定電壓。
[0018]一個實(shí)施例中，所述導(dǎo)電介質(zhì)為石墨粉，所述第一導(dǎo)電部件為銅絲或銅棒，以及所述第二導(dǎo)電部件為紫銅帶。
[0019]一個實(shí)施例中，所述測量系統(tǒng)包括電流變送器、電壓變送器和無紙記錄儀，其中，所述電壓變送器將所述邊界和所述井之間的電壓及/或電容器兩端電壓轉(zhuǎn)換為按線性比例輸出的單路標(biāo)準(zhǔn)直流電壓，所述電流傳送器將通過所述油/氣層的電流轉(zhuǎn)換為按線性比例輸出的單路標(biāo)準(zhǔn)直流電流，以及所述無紙記錄儀記錄所述單路標(biāo)準(zhǔn)直流電壓和單路標(biāo)準(zhǔn)直流電流。
[0020]一個實(shí)施例中，所述無紙記錄儀含有USB接口，所述USB接口用于連接存儲裝置，所述存儲裝置用于存儲輸入所述無紙記錄儀記錄的所述單路標(biāo)準(zhǔn)直流電壓和單路標(biāo)準(zhǔn)直流電流數(shù)據(jù)。
[0021]本實(shí)用新型實(shí)施例用于衰竭開采的動態(tài)電模擬裝置的低壓電路系統(tǒng)可以為邊界和井之間提供不斷減小的電壓，可以用于模擬衰竭開采中的非穩(wěn)定滲流過程。當(dāng)只模擬非穩(wěn)定滲流過程時，低壓電路系統(tǒng)可僅包含電容器，并由電容器為邊界和井之間提供電壓，電路結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)驗(yàn)過程便捷、靈活。而且本實(shí)用新型實(shí)施例利用電容器的充電電量模擬油/氣藏中可開采油/氣儲量，這有利于模擬不同可開采油/氣儲量儲層中的衰竭開采過程。
[0022]本實(shí)用新型實(shí)施例的低壓電路系統(tǒng)還包括穩(wěn)壓系統(tǒng)，可以模擬衰竭開采中穩(wěn)定滲流和非穩(wěn)定滲流的總過程。在電模擬實(shí)驗(yàn)中，電容器為穩(wěn)壓系統(tǒng)提供輸入電壓，再由穩(wěn)壓系統(tǒng)為邊界和井之間提供恒定電壓(即儲層與生產(chǎn)井之間的能量差)，保持電路中的電流恒定(即油/氣產(chǎn)量恒定)，模擬在衰竭開采初期使用定產(chǎn)生產(chǎn)的穩(wěn)定滲流過程，隨著電容器電量不斷釋放(即油/氣不斷被采出)，電容器兩端電壓不斷降低，通過油/氣層的電流不斷減小；當(dāng)電容器兩端電壓減小到該恒定電壓時，穩(wěn)壓系統(tǒng)停止為邊界和井之間提供電壓，而由電容器為邊界和井之間提供連續(xù)減小的電壓，動態(tài)電模擬裝置開始模擬衰竭開采的非穩(wěn)定滲流過程。由于低壓電路系統(tǒng)為邊界和井間提供的電壓一直連續(xù)，所以本實(shí)用新型實(shí)施例的動態(tài)電模擬裝置可以很好地模擬衰竭開采中穩(wěn)定滲流和非穩(wěn)定滲流的連續(xù)總過程。
[0023]本實(shí)用新型實(shí)施例用于衰竭開采的動態(tài)電模擬裝置，因?yàn)槔秒娙萜鞯碾娏磕M油藏中可開采油/氣儲量，所以可以得到模擬隨油/氣不斷被采出油/氣藏中可開采油/氣儲量不斷減小的曲線，模擬的是油/氣藏衰竭開采的動態(tài)過程。根據(jù)該曲線，可以預(yù)測實(shí)際生產(chǎn)中定產(chǎn)生產(chǎn)過程的可開采油/氣儲量，定產(chǎn)生產(chǎn)過程持續(xù)的時間，以及定生產(chǎn)井井底流壓生產(chǎn)的可開采油/氣儲量。
[0024]進(jìn)一步，本實(shí)用新型實(shí)施例利用無紙記錄儀記錄電模擬實(shí)驗(yàn)中的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)，這提高了實(shí)驗(yàn)效率和采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，大大減小了模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果中人為因素的影響。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)