一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型实验方法技术

本发明专利技术属于油气田开发技术领域，具体为一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型实验方法，包括能量供给系统、三维水侵物理模型测量系统、饱和度探针数据采集系统和气水计量系统；所述三维水侵物理模型测量系统由支架，倾角测量尺，注水孔，以及模型填砂腔体组成，所述模型填砂腔体内设置有高、中、低三层饱和度探针，每一层水平方向等间距布六个饱和度探针，垂直方向等间距布六个饱和度探针，所述模型填砂腔体靠近注水孔两侧安装渗透挡板，其结构合理，该水驱物理模型可以模拟一侧水侵对气水两相渗流的影响和两侧都发生水侵对气水两相渗流的影响，可操作性强，可重复性强。可重复性强。可重复性强。

【技术实现步骤摘要】
一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型实验方法


[0001]本专利技术涉及油气田开发
，具体为一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型实验方法。

技术介绍

[0002]我国大多数气藏均属不同程度的水驱气藏，其中边底水活跃气藏约占40％～50％。水驱气藏资源量十分巨大，具有较高的开采价值。但水体侵入速度、气水分布差异对气藏开发方式、采收率及剩余气分布均有不同程度的影响，尤其是边底水活跃气藏易造成水体突进过快，驱替前缘指进严重而影响气体采收率。水驱气藏开发过程中，压力降沿着径向向气藏边界传播，到达气藏边界后导致边水侵入气藏形成气水两相流动。在气藏开采初期，气藏内压力较大，边水侵入量较小，侵入速度较慢，侵入水前缘均匀向前推进，形成活塞式驱替模式，但是随着气藏的开采，气藏内压力不断下降，在压差的作用下，边水大量侵入气藏使得尚未来得及驱出的气体被封闭形成剩余气，从而导致气井产量急剧下降，甚至发生水淹，从而对气藏的采收率产生较大影响。据统计，气驱气藏采收率约80％～95％，而水驱气藏采收率仅40％～60％，显然水驱气藏采收率远低于常规气驱气藏，必然影响水驱气藏经济效益。对于水驱气藏而言，侵入水导致气藏中形成气水两相渗流使气体的渗流阻力增大，大量气井水淹容易在气藏中形成封闭气而无法采出，同时，侵入水又作为一种驱替能量，减缓气藏压降速度，有利于气藏的开采。如何合理的利用侵入水这种天然能量对于延长无水采气期和单井见水时间，从而提高水驱气藏采收率至关重要。当然，要想合理利用侵入水资源，就必须首先搞清楚水侵入气藏后，气藏内气水两相渗流规律以及侵入水的波及范围。
[0003]国内外研究人员主要通过微观可视化实验、室内岩心实验、数值模拟技术以及三维物理模型实验来分析水驱气藏两相渗流规律和影响因素，以期获得无水采气时间、侵入水波及范围和气藏采收率等参数。微观可视化实验是基于CT扫描图像研究气水两相渗流微观机理，从微观角度上分析气水两相在孔隙和吼道中的流动规律，可一定程度上帮助研究人员了解气水两相微观流动方式，但是由于CT取芯样品尺寸的限制，很难获得宏观水侵规律及波及范围。室内岩心实验也是人们常用的研究气水两相渗流规律的方法之一，室内岩心实验主要研究侵入水沿着岩心横截面的侵入速度及侵入模式，主要从二维岩心尺度出发，往往忽略重力对气水两相渗流规律的影响。数值模拟方法人为影响较大，需要相关实验验证与校准。目前研究气水渗流的三维物理模型实验都是通过填砂模型完成的，常见的一种是圆筒形填砂模型，该类模型适用于封闭弹性气藏或者是高温高压圆形封闭气藏，以平面径向流研究为主。另外一种是长方体三维物理模型，在模型中按照一定规律布饱和度探针来实时检测气水分布规律。这类模型更适用于水驱气藏侵入水渗流规律的研究。
[0004]本专利技术自主研制了适用于水驱气藏边底水侵入后气水运动规律研究的长方体高压三维物理模型，模型尺寸为30cm*30cm*7.5cm，模型内部饱和度探针分三层布置，每层等间距布置36根探针(长和宽方向分别布6根)，沿着高度方向，第一层探针高1cm，可探测模型
下层电阻值的变化，第二层探针高3.75cm，可探测模型中层电阻值的变化，第三层探针高6.5cm，可探测模型最上层电阻值的变化。物理模型两侧分别安装三个注水阀，在模型内部注水两侧安装挡板，用以充填陶粒或玻璃球，保证侵入水均匀进入模型内部。生产井位于模型中间，在生产井的四周布置有监测井，用来查看侵入水波及范围。本专利技术通过陶粒和挡板，保证侵入水沿着模型上中下三层均匀侵入。铺砂后盖上压实板，并通过上中下三层饱和度探针，一方面满足模拟地层高压环境，另一方面满足水侵过程中实时监测气水分布规律和侵入水波及范围。另外该模型设计了不同的地层倾角，可以模拟不同倾角对水驱气藏气水分布规律的影响，也能选择不同部位进行水侵实验。该模型饱和度探针分为上、中、下三层，上层探针距离压实板1cm左右，既保证了充分压实不会损害到探针，又能实时监测侵入水通过挡板均匀侵入时，由于重力作用或者非均质性作用造成上、中、下三层均质(或非均质)储层气水流动规律及侵入水波及范围的变化，有效的解决了目前水驱气藏衰竭式水侵开发过程中，气水运动规律不明确且无法准确预测剩余气分布特征研究中实验方面存在的问题。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]因此，本专利技术的目的是提供一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型实验方法，该水驱物理模型可以模拟一侧水侵对气水两相渗流的影响和两侧都发生水侵对气水两相渗流的影响，可操作性强，可重复性强。
[0007]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0008]一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型实验方法，其包括能量供给系统、三维水侵物理模型测量系统、饱和度探针数据采集系统和气水计量系统；
[0009]其中，
[0010]所述三维水侵物理模型测量系统由支架13，倾角测量尺14，注水孔12，以及模型填砂腔体15组成，所述模型填砂腔体15内设置有高、中、低三层饱和度探针，每一层水平方向等间距布六个饱和度探针，垂直方向等间距布六个饱和度探针，所述模型填砂腔体15靠近注水孔12两侧安装渗透挡板；
[0011]支架13一方面支撑着三维物理模型的主体，另一方面可保证三维物理模型在0～180
°
之间倾斜，用两侧倾角测量尺14进行测量模拟地层倾角，模型中部为生产井，生产井连接回压阀16；
[0012]三维水侵物理模型测量系统两端注入孔12通过连接左侧六通阀5，一方面通过气体流量控制器2连接在氮气瓶1上，气体流量控制器2上连接LED气体流量显示器3，并通过压力传感器4记录气体注入压力；六通阀5的另一方面通过中间容器7连接ISCO双泵流体注入泵6，并通过压力传感器4记录液体注入压力；三维水侵物理模型测量系统中间生产井通过回压阀16连接到右侧六通阀5上，右侧压力传感器4用来记录生产井回压压力，生产井产出的气水混合物进入气水分离器8后进行气水分离，分离后的水滞留在气水分离器8中，并通
过大量程高精度电子天平9计量累计产水量，分离后的气体通过干燥器皿10后进入气体流量计量器11中，并连接LED气体流量显示器直观读出累计产气量；三维水侵物理模型腔体中布置的饱和度探针通过电阻率测量仪连接到饱和度探针数据采集系统17中进行电阻率数值的读取。
[0013]作为本专利技术所述的一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型实验方法的一种优选方案，其中：在渗透挡板和腔体壁之间填充陶粒，保证注水孔12注入的水优先充填陶粒层，再通过渗透挡板均匀侵入腔体，避免注入水体突进而影响实验效果。
[0014]作为本专利技术所述的一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型实验方法的一种优选方案，其中：包括如下步骤：
[0015]S1：将200目、400目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型，其特征在于：包括能量供给系统、三维水侵物理模型测量系统、饱和度探针数据采集系统和气水计量系统；其中，所述三维水侵物理模型测量系统由支架(13)，倾角测量尺(14)，注水孔(12)，以及模型填砂腔体(15)组成，所述模型填砂腔体(15)内设置有高、中、低三层饱和度探针，每一层水平方向等间距布六个饱和度探针，垂直方向等间距布六个饱和度探针，所述模型填砂腔体(15)靠近注水孔(12)两侧安装渗透挡板；支架(13)一方面支撑着三维物理模型的主体，另一方面可保证三维物理模型在0～180
°
之间倾斜，用两侧倾角测量尺(14)进行测量模拟地层倾角，模型中部为生产井，生产井连接回压阀(16)；三维水侵物理模型测量系统两端注入孔(12)通过连接左侧六通阀(5)，一方面通过气体流量控制器(2)连接在氮气瓶(1)上，气体流量控制器(2)上连接LED气体流量显示器(3)，并通过压力传感器(4)记录气体注入压力；六通阀(5)的另一方面通过中间容器(7)连接ISCO双泵流体注入泵(6)，并通过压力传感器(4)记录液体注入压力；三维水侵物理模型测量系统中间生产井通过回压阀(16)连接到右侧六通阀(5)上，右侧压力传感器(4)用来记录生产井回压压力，生产井产出的气水混合物进入气水分离器(8)后进行气水分离，分离后的水滞留在气水分离器(8)中，并通过大量程高精度电子天平(9)计量累计产水量，分离后的气体通过干燥器皿(10)后进入气体流量计量器(11)中，并连接LED气体流量显示器直观读出累计产气量；三维水侵物理模型腔体中布置的饱和度探针通过电阻率测量仪连接到饱和度探针数据采集系统(17)中进行电阻率数值的读取。2.根据权利要求1所述的一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型，其特征在于：在渗透挡板和腔体壁之间填充陶粒，保证注水孔(12)注入的水优先充填陶粒层，再通过渗透挡板均匀侵入腔体，避免注入水体突进而影响实验效果。3.根据权利要求1
‑
2任意一项所述的一种水驱气藏衰竭式水侵开发物理模型的实验方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：将200目、400目、800目石英砂放入烘箱(温度80℃)烘干48小时之后取出，按照复合韵律铺砂方式下层均匀铺设400目石英砂，铺设高度为2.5cm，中间均匀铺设200目石英砂，铺设高度为2.5cm，上层均匀铺设800目石英砂，铺设高度为2.5cm，注意可轻微转动物理模型腔体(支架(13)两侧可转动)，保证砂体在模型腔体内铺设平整均匀，挡板高度7.5cm，距离腔体内壁2.5cm，挡板内填充陶粒，陶粒充填质量为m1，陶粒密度为ρ1，在砂体铺设平整后，上面平铺压实板并盖上模型顶盖，顶盖在压实过程中，沿着腔体四个边缘平衡受力压实；S2：将砂体填充压实好之后的三维物理模型，模型上下两端注入孔(12)连接到左侧六通阀(5)上，通过六通阀(5)控制注入气体或者是流体，左侧六通阀(5)连接两套系统，一套为供气系统：供气系统由氮气瓶(1)经气体流量控制器(2)连接到左侧六通阀(5)上，LED气体流量显示器(3)可以显示流经气体流量控制器(2)中气体的流量和累积气体流量，另外一套为供水系统：供水系...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵婷，何亚斌，张添锦，何永垚，
申请(专利权)人：延安大学，
类型：发明
国别省市：