一种蒸汽联合混合气体辅助重力泄油实验方法及装置

本发明涉及石油开发，尤其涉及一种蒸汽联合混合气体辅助重力泄油实验方法及装置。

背景技术：

1、目前世界范围内常规石油剩余储量约有0.8～1.0万亿原油当量桶，而稠油地质储量达到6.3万亿桶，资源储量十分巨大。我国稠油储量也很大，但稠油属于非常规资源，开采存在一定技术经济难度，所以经济有效开采现存大量的稠油资源一直是学者们致力于研究的问题。蒸汽辅助重力泄油技术(sagd)具有驱油效率高、波及系数高、采收率高等优点。但常规的sagd开采过程中也存在一些问题，比如蒸汽腔发育至油藏顶部，向油藏上部热损失比较严重，这就导致需要注入的蒸汽量大大提高，油汽比降低，能耗高，生产成本提高很多；另外，传统的sagd中容易存在蒸汽腔纵向扩展较快，迅速扩展至油藏顶部，而横向发育不明显的问题，大大降低了蒸汽波及范围。

2、为解决常规sagd中存在的问题，减少能量损失、减少蒸汽注入量、扩大蒸汽腔波及系数成为改进sagd技术的主要目的，目前对sagd技术的改进主要是非凝析气辅助sagd技术，是在sagd技术的基础上加注非凝析气体，非凝析气体在蒸汽腔顶部聚集，一方面减少热量损失，另一方面维持蒸汽腔压力，从而达到降低能量损失、减少蒸汽注入量的目的。相比于纯蒸汽，非凝析气辅助sagd经济性较好，降低了蒸汽注入量，减少了热损失；然而，如何高效、准确的对各类非凝析气体进行优选实验是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种蒸汽联合混合气体辅助重力泄油实验方法及装置解决目前非凝析气辅助重力泄油技术无法高效且精准的的对各类非凝析气体进行优选实验，没有与之匹配的实验设备模型的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明提供了一种蒸汽联合混合气体辅助重力泄油实验方法，包括：所述方法应用于实验装置；

5、所述方法包括，

6、依据实际油藏数据，获取实验装置尺寸和实验用料，并通过相似准则得到第一渗透率；

7、将所述实验用料装填至实验装置，以得到封装模型，并抽真空以及注水饱和；

8、计算封装模型第二渗透率，对比第一渗透率与第二渗透率；

9、若第二渗透率与第一渗透率一致，则对封装模型进行气密性检测；

10、对封装模型进行饱和油操作，获取注入油的总体积以及含油饱和度；

11、设置井位分布，所述井位分布包括设置四口竖直井和一口水平井，所述四口竖直井分别位于封装模型四角内部边缘处，所述水平井位于封装模型中间；

12、通过错位对角注入方式将不同气体及气体组合分次注入四口竖直井中，进行焖井并转移至真空环境，获取蒸汽吞吐后产油效果，以确定最优注入气体组合方式。

13、作为本发明所述的蒸汽联合混合气体辅助重力泄油实验方法的一种优选方案，其中：依据实际油藏数据，获取实验装置尺寸和实验用料，包括：

14、确定模型本体平面方向比例为：

15、

16、确定模型本体纵向比例为：

17、

18、最终比例为：

19、

20、其中，lm表示模型中井距,m；lp表示现场井距，m；

21、所述第一渗透率表示为：

22、

23、其中，km表示模型中渗透率，md；kp表示现场渗透率，md；μom表示模型中原油粘度，pa·s；μop表示现场原油粘度，pa·s；δpm表示模型中毛细管压力数值差，pa；δpp表示现场毛细管压力数值差，pa；lp表示模型中井长度，m；lm表示现场井长度，m；cop表示模型中质量比热的数值，j/(kg·k)；com表示现场的质量比热的数值，j/(kg·k)；ρop表示模型中的原油密度，kg/m3；ρom表示现场的原油密度，kg/m3。

24、作为本发明所述的蒸汽联合混合气体辅助重力泄油实验方法的一种优选方案，其中：将所述实验用料装填至实验装置，以得到封装模型，并抽真空以及注水饱和，包括：

25、将实验用砂均匀铺开，逐层压实并封盖，且装填过程中，保持数据采集传感器中的温度传感器固定于指定位置；

26、对封装模型进行抽真空预设时间后，注入蒸馏水对模型内部进行饱和；

27、测量蒸馏水的注入量与流出量。

28、作为本发明所述的蒸汽联合混合气体辅助重力泄油实验方法的一种优选方案，其中：计算封装模型第二渗透率，表示为：

29、

30、其中，q为单位时间内流体通过岩石的流量，cm3/s；a为液体通过岩石的截面积，cm2；μ为液体粘度，pa·s；l为岩石的长度，m；δp为液体通过岩石前后的压差，mpa。

31、作为本发明所述的蒸汽联合混合气体辅助重力泄油实验方法的一种优选方案，其中：设置井位分布，所述井位分布包括设置四口竖直井和一口水平井，所述四口竖直井分别位于封装模型内部四角边缘处，所述水平井位于封装模型中间，包括，

32、四口竖直井高度设定为xcm，则水平井长度设置为2xcm；

33、四口竖直井分别位于封装模型内部四角边缘x/4cm处，竖直井底部射孔直径为x/5cm；

34、水平井位于封装模型中间，距离封装模型底部x cm；与竖直井垂直，距离四口竖直井分别为x/5cm。

35、作为本发明所述的蒸汽联合混合气体辅助重力泄油实验方法的一种优选方案，其中：所述气体组合包括：

36、第一组混合气体为蒸汽、氮气和二氧化碳混合气体；

37、第二组混合气体为蒸汽、氮气和氨气混合气体；

38、第三组混合气体为蒸汽、二氧化碳和氨气混合气体；

39、作为本发明所述的蒸汽联合混合气体辅助重力泄油实验方法的一种优选方案，其中：通过错位对角注入方式将不同气体及气体组合分次注入四口竖直井中，包括，进行蒸汽吞吐；

40、进行蒸汽驱，所述蒸汽驱为向一组对角竖井同时间速率注入同质量蒸汽，一段时间后闭井，打开另一组对角竖井进行相同操作，期间水平井处于打开状态；

41、进行混合驱，所述混合驱为向一组对角竖井同时间速率注入一组混合气体，一段时间后闭井，打开另一组对角竖井进行相同操作，期间水平井处于打开状态；

42、所述混合驱进行三次，

43、第一次混合驱注入气体为第一组混合气体，第二次混合驱注入气体为第二组混合气体，第三次混合驱注入气体为第三组混合气体。

44、作为本发明所述的蒸汽联合混合气体辅助重力泄油实验方法的一种优选方案，其中：最优注入气体组合方式为蒸汽、二氧化碳和氨气混合气体。

45、第二方面，本发明提供了一种蒸汽联合混合气体辅助重力泄油实验装置，包括，实验装置包括模型本体、隔热层、保温带、探针以及数据采集传感器；

46、所述模型本体底部设置有探针孔板，所述探针贯穿置于所述探针孔板内；

47、所述隔热层设置于模型本体内腔壁，所述保温带设置于模型本体外表面。

48、作为本发明所述的蒸汽联合混合气体辅助重力泄油实验装置的一种优选方案，其中：数据采集传感器包括温度传感器和压力传感器；

49、所述探针孔板上设置有25个探针孔，最外层探针孔距离所述探针孔板边缘各lcm，其余探针孔以各自间隔l cm的距离均匀分布在探针孔板上；

50、所述模型本体侧面壁上设置有多个监测孔。

51、与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过通过对蒸汽联合气体不同的注入方式模拟不同的油藏开发位置与开发方式，便于寻找最优的井位距离以及开发方式。通过优选注入气体组合，发现注蒸汽、二氧化碳和氨气混合气体开发效果更具优势。分别利用二氧化碳溶解于原油形成的二氧化碳-原油混合物，降低原油的粘度，提高原油的流动性；氨气溶解于水，形成碱性氨水溶液，与原油中的有机酸发生反应，在地层中形成o/w乳化液，减少油在岩石孔隙表面的粘附力，降低油的渗透阻力，改善原油的流动性。另外，这些联合气体还会形成一层气膜，减缓蒸汽与地下岩石的接触，增大蒸汽的波及范围。同时，建立与方法匹配的三维物理模型，直观地展示重力泄油这一重要因素。