一种单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟装置及方法，单井单腔盐穴储气库造腔物理模拟装置具体包含实验模型、恒速恒压泵、造腔内管及造腔外管、腔体形态监测仪、流量计、波美计、压力表、数据存储器；实验模型轴心处开孔，所述造腔内管与所述造腔外管套结并与所述开孔处相连；恒速恒压泵分别与造腔内管和造腔外管相连；造腔内管与造腔外管上都设置有流量计、波美计、压力表；腔体形态监测仪设置于实验模型外部；数据存储器用于接收实验数据与监测数据，并保存；通过单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟装置及方法能够有效研究盐穴储气库水溶造腔机理，分析各因素对造腔的影响规律，优化工艺参数，制定方案，指导现场施工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利属于天然气盐穴地下储气库造腔
，涉及一种适用于单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟装置及方法。
技术介绍
盐穴储气库是在天然盐层中，以常规钻井方法钻穿岩层，注入淡水进行冲蚀使之形成一定体积和形状的溶腔，然后泵出盐水注入天然气，建造的盐穴储气库采用的井型主要有单井单腔、单井双腔、双井单腔等三种形式。我国金坛等地盐穴储气库造腔采用单井单腔的形式，即钻一口直井造一个溶腔，建库的盐层具有多夹层、盐岩品位低等特点，盐穴储气库造腔速度慢是目前迫切需要解决的问题，造腔过程中腔体形态的控制是难点，如何在复杂的地层下建造符合要求的腔体，需要采取一定的物理模拟技术，开展造腔模拟室内实验，进行盐穴储气库造腔工艺参数优化。 国外在物理模拟方面进行了一些有益的尝试，重点放在盐岩溶蚀模拟以及对流扩散模拟，主要以取得盐溶基本参数，为提高水溶采盐效率服务。盐穴储气库的建造在国内起步较晚，处于初级摸索阶段，对于形状控制模拟研究进行的很少，还没有开发出相应的实验设备，系统的盐穴储气库造腔物理模拟方法还未形成。在盐岩溶腔形状模拟方面，根据水溶采卤的条件，国内华东石油地质局进行了一些模拟实验，但由于受样品条件制约，影响了实验数据的准确性和真实性，并且未能同时采用正、反循环注入方式进行溶腔模拟。中石油廊坊分院选取了现场取得的盐岩(直径100_)，考虑实际条件现场取得的盐岩尺度较小，由于尺度效应，造成实验误差大，况且取得的盐岩不能完全反应整个造腔层段的特征。 因此，迫切需要研制一套盐穴储气库造腔模拟装置，以该套装置为平台开展盐穴储气库造腔物理模拟实验，提出适用于单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟方法，用以研究盐穴储气库水溶造腔机理，分析各因素对造腔的影响规律，优化造腔工艺参数，制定造腔方案，指导现场施工。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟装置及方法，用来研究单井单腔盐穴储气库造腔造腔机理，分析各因素对单井单腔盐穴储气库造腔的影响规律，优化单井造腔工艺参数，制定单井造腔工程方案。 本专利技术为达到上述目的，提供一种单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟装置，具体包含:实验模型、恒速恒压泵、造腔内管及造腔外管、腔体形态监测仪、流量计、波美计、压力表、数据存储器；所述实验模型轴心处开孔，所述造腔内管与所述造腔外管套结并与所述开孔处相连；所述恒速恒压泵与所述造腔内管相连，用于控制所述造腔内管输入输出溶液；所述恒速恒压泵与所述造腔外管相连，用于控制所述造腔内管输入输出溶液；所述造腔内管上设置有所述流量计、所述波美计、所述压力表，用以监测相关实验数据并将获得的实验数据输出；所述造腔外管上设置有所述流量计、所述波美计、所述压力表，用以监测相关实验数据并将获得的实验数据输出；所述腔体形态监测仪设置于实验模型外部，用于监测实验模型内部的变化，并将获得的监测数据输出；所述数据存储器用于接收所述实验数据与所述监测数据，并将所述实验数据与所述监测数据对应保存；所述恒速恒压泵至少包含两个，其中一个用于注入柴油，另一个用于注入淡水或不饱和卤水。 本专利技术还提供了一种单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟方法，具体包含:选取试验模型，所述实验模型轴心处开孔，所述造腔内管与所述造腔外管套接并与所述开孔处相连；按照量纲分析与相似原理确定试验模型尺寸、注水排量、造腔管柱尺寸及下深、保护液深度、齒水浓度实验参数并输入，将流量计，波美计和压力表归零设置，将所述恒速恒压泵与所述造腔内管相连，控制所述造腔内管输入输出溶液；所述恒速恒压泵与所述造腔外管相连，控制所述造腔内管输入输出溶液；所述造腔内管上设置有所述流量计、所述波美计、所述压力表，监测相关实验数据并将获得的实验数据输出；所述造腔外管上设置有所述流量计、所述波美计、所述压力表，监测相关实验数据并将获得的实验数据输出；将所述腔体形态监测仪设置于实验模型外部，监测实验模型内部的变化，并将获得的监测数据输出。 在本专利技术一优选的实施例中，实验模型为真实岩心或人造盐岩溶腔模型，采用石蜡或树脂密封。 在本专利技术一优选的实施例中，人造盐岩溶腔模型，其特征在于采用氯化钠、泥土等材料按照一定的比例配制后，采用压力试验机按实际地层压力压制而成。 在本专利技术一优选的实施例中，真实岩心或人造盐岩溶腔模型尺寸与现场实际长度的比值为长度相似比Q，造腔管柱尺寸及下深、保护液深度、溶腔时间与现场的比值取长度相似比Q，注水排量相似比取长度相似比的平方Q2，卤水浓度和现场实际卤水浓度一致。 在本专利技术一优选的实施例中，具体实验过程按照打开电源及计算机、打开数据采集软件并输入实验参数、各仪表归零设置、连接实验流程并装上实验试样、数据采集软件记录实验数据、断开实验流程并取出实验试样、关闭数据采集软件、关闭计算机及电源等八个实验步骤进行。以该套装置为平台开展单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟实验，按照专利技术的单井单腔盐穴储气库造腔物理模拟方法，能够研究盐穴储气库水溶造腔机理，分析各因素对造腔的影响规律，优化造腔工艺参数，制定造腔方案，指导现场施工。 【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1A-图1B为单井单腔盐穴储气库造腔模拟装置结构示意图。 图1A-图1B中1为恒速恒压泵；2为多通道阀门；3为造腔内管；4为造腔外管；5为控制阀；6为单向阀；7为数据存储器；8为腔体形态监测仪；9为流量计；10为波美计；11为压力表；12为储液罐；23为实验模型。 图2为单井单腔盐穴储气库造腔物理模拟实验流程示意图。 图2中21为数据采集系统；22为计量系统；23为实验模型；24为驱替系统。 【具体实施方式】 为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。 本专利技术提供一种单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟装置，具体包含:实验模型、恒速恒压泵、造腔内管及造腔外管、腔体形态监测仪、流量计、波美计、压力表、数据存储器；所述实验模型轴心处设有两个孔，实验模型轴心处开孔，所述造腔内管与所述造腔外管套结并与所述开孔处相连；所述恒速恒压泵与所述造腔内管相连，用于控制所述造腔内管输入输出溶液；所述恒速恒压泵与所述造腔外管相连，用于控制所述造腔内管输入输出溶液；所述造腔内管上设置有所述流量计、所述波美计、所述压力表，用以监测相关实验数据并将获得的实验数据输出；所述造腔外管上设置有所述流量计、所述波美计、所述压力表，用以监测相关实验数据并将获得的实验数据输出；所述腔体形态监测仪设置于实验模型外部，用于监测实验模型内部的变化，并将获得的监测数据输出；所述数据存储器用于接收所述实验数据与所述监测数据，并将所述实验数据与所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟装置，其特征在于，所述装置包含：实验模型、恒速恒压泵、造腔内管及造腔外管、腔体形态监测仪、流量计、波美计、压力表、数据存储器；所述实验模型轴心处开孔，所述造腔内管与所述造腔外管套接并与所述开孔处相连；所述恒速恒压泵与所述造腔内管相连，用于控制所述造腔内管输入输出溶液；所述恒速恒压泵与所述造腔外管相连，用于控制所述造腔内管输入输出溶液；所述造腔内管上设置有所述流量计、所述波美计、所述压力表，用以监测相关实验数据并将获得的实验数据输出；所述造腔外管上设置有所述流量计、所述波美计、所述压力表，用以监测相关实验数据并将获得的实验数据输出；所述腔体形态监测仪设置于实验模型外部，用于监测实验模型内部的变化，并将获得的监测数据输出；所述数据存储器用于接收所述实验数据与所述监测数据，并将所述实验数据与所述监测数据对应保存；所述恒速恒压泵至少包含两个，其中一个用于注入柴油，另一个用于注入淡水或不饱和卤水。

【技术特征摘要】
1.一种单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟装置，其特征在于，所述装置包含:实验模型、恒速恒压泵、造腔内管及造腔外管、腔体形态监测仪、流量计、波美计、压力表、数据存储器； 所述实验模型轴心处开孔，所述造腔内管与所述造腔外管套接并与所述开孔处相连； 所述恒速恒压泵与所述造腔内管相连，用于控制所述造腔内管输入输出溶液；所述恒速恒压泵与所述造腔外管相连，用于控制所述造腔内管输入输出溶液； 所述造腔内管上设置有所述流量计、所述波美计、所述压力表，用以监测相关实验数据并将获得的实验数据输出； 所述造腔外管上设置有所述流量计、所述波美计、所述压力表，用以监测相关实验数据并将获得的实验数据输出； 所述腔体形态监测仪设置于实验模型外部，用于监测实验模型内部的变化，并将获得的监测数据输出； 所述数据存储器用于接收所述实验数据与所述监测数据，并将所述实验数据与所述监测数据对应保存； 所述恒速恒压泵至少包含两个，其中一个用于注入柴油，另一个用于注入淡水或不饱和卤水。2.根据权利要求1所述的单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟装置，其特征在于，所述实验模型为真实岩心或人造盐岩溶腔模型，采用石蜡或树脂密封。3.根据权利要求2所述的单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟装置，其特征在于，所述人造盐岩溶腔模型采用氯化钠、泥土等材料按照一定的比例配制后，采用压力试验机按实际地层压力压制而成。4.一种单井单腔盐穴储气库的造腔物理模拟方法，其特征在于，所述方法包含:...

【专利技术属性】
技术研发人员：班凡生，袁光杰，申瑞臣，万继方，李景翠，夏焱，董胜伟，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11