本发明专利技术属于油气田开发领域，具体涉及一种基于吞吐补偿系统的注气吞吐物理模拟装置及方法。所述装置包括注入系统、岩心吞吐系统、采出系统、数据采集系统、吞吐补偿系统；岩心吞吐系统前端通过六通阀分别连接注入系统和采出系统，岩心吞吐系统后端连接吞吐补偿系统；注入系统、岩心吞吐系统、采出系统和吞吐补偿系统分别与数据采集系统连接。本发明专利技术装置有效的模拟了地层吞吐过程中的焖井过程，实现了注入过程和采出过程中的压力补偿和物质补偿，强化模拟了注气吞吐过程中气体与原油的相互作用。所述方法操作简单，效果好，可以模拟不同油藏条件下的注气吞吐实验，进而获得不同注入条件下的注气吞吐实验效果，为油田注气吞吐开发提供可靠支撑。供可靠支撑。供可靠支撑。
【技术实现步骤摘要】
基于吞吐补偿系统的注气吞吐物理模拟装置及方法
[0001]本专利技术属于油气田开发领域，具体涉及一种基于吞吐补偿系统的注气吞吐物理模拟装置及方法。
技术介绍
[0002]随着稠油油田开发进入中后期，部分区块受埋深、渗透率低、高温高盐等因素影响，无法转热采和化学驱，开发经济性较差，只能采用小规模的注气吞吐方式生产。因此，需要通过室内物理模拟的方法，研究注气吞吐机理和进行相关工艺参数的优化。国内外学者在注气吞吐物理模拟装置和方法上进行了大量研究，但仍存在着一些问题：一是目前大部分物模装置以驱替为主，进行吞吐实验无法模拟气体的弹性变化，导致产出较低。二是进行多次吞吐后，无物质和能量补充，模拟效果变差。三是部分实验仅仅通过回压阀逐渐降压模拟焖井的压降过程，造成了能量损失，使得回吐过程中能量不足，产量较低，同时无法模拟气体与原油在压降下的相互作用过程。有的虽然采用中间容器作为压力补偿，但是无法精确控制和模拟焖井过程中的压力变化，与实际焖井过程差异较大，且仅仅进行了压力补偿，未进行物质补偿，多轮次吞吐后，模拟效果明显变差。
[0003]如何有效的模拟地层吞吐过程中的焖井过程、强化气体与原油间的相互作用、精确控制注入采出过程和有效的进行物质及能量补充是目前需要迫切解决的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术主要目的是提供一种能够更真实模拟油藏注气吞吐开采过程，特别是模拟吞吐焖井时的压降变化和注入气体与原油相互作用过程的基于吞吐补偿系统的注气吞吐物理模拟装置及方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种基于吞吐补偿系统的注气吞吐物理模拟装置，所述装置包括注入系统、岩心吞吐系统、采出系统、数据采集系统、吞吐补偿系统；
[0007]岩心吞吐系统前端通过六通阀分别连接注入系统和采出系统，岩心吞吐系统后端连接吞吐补偿系统；注入系统、岩心吞吐系统、采出系统和吞吐补偿系统分别与数据采集系统连接。
[0008]优选地，吞吐补偿系统由补偿主体模块、电动控制模块、液动控制模块和数据处理模块组成；补偿主体模块包括主筒体、加样器和活塞；电动控制模块包括丝杠、指针、带标尺支架和电动机；液动控制模块包括供液口和恒压恒速泵；数据处理模块包括压力采集口、数字显示屏和数据处理器；
[0009]所述主筒体前端上部连接加样器，前端下部连接压力采集口，压力采集口数据实时传输到数据处理器，数据处理器和数字显示屏集成安装，主筒体内有可前后移动的密封活塞，活塞连接丝杠，丝杠与主筒体后端密封连接，丝杠后端固定在带标尺的支架上，支架上安装电动机，通过数据处理器控制丝杠前后运动。主筒体后端有供液口与恒压恒速泵连
接，通过数据处理器控制主筒体后端腔体内的液体压力及容量。吞吐补偿系统的数据处理模块可以精确控制筒体前后端压力及体积。
[0010]吞吐补偿系统系统具有恒容模式、恒压模式和降压模式。
[0011]恒容模式下，丝杠位置锁死，丝杠与活塞连接，因此活塞在主筒体内的位置不发生移动，此时体积保持不变，维持恒容状态。
[0012]恒压模式下，数据处理器根据系统设置的压力值与当前测量的实际压力值进行比对，若压力一致，则保持丝杠位置不变，若不相等，则根据压力的差值大小，控制丝杠前后运动，运动速度与压力的差值呈正比，差值越大，则丝杠运动越快，随着丝杠带动活塞移动，则实际测量的压力值逐渐趋近并达到设置的压力值；通过控制主筒体内活塞位置的移动，可以实现主筒体内压力发生变化后系统自动迅速恢复到设置的恒压状态。
[0013]降压模式下，通过丝杠控制主筒体内活塞位置的移动实现压力下降，数据处理器可以设置以恒定压力梯度的速度降低压力，也可以设置总的降低压力时间，系统自动在规定时间内以特定的速度降低压力到设定值，实现精确控制的降压状态。
[0014]恒容模式模拟气体注入阶段压力升高，但气体并未进入地层深部阶段，此时压力升高体积不变；降压模式可以根据实验需求，连续精确的控制压力降低过程，模拟地层焖井过程；恒压模式模拟吐出阶段，地层以恒定压力生产。吞吐补偿系统主筒体内体积可以充填油样、地层水和气体。充填油样时可以模拟岩心与地层深部沟通，地层可以进行物质和能量补充；充填水样时可以模拟岩心与地层水体沟通，可以进行能量补充且模拟地层出水带来的产量影响；充填气样时可以模拟岩心与地层气连通，对地层进行能量补充的同时模拟大规模注气后，强化气体对原油的作用影响。选择不同补偿物质，可以模拟注气吞吐过程中的不同工况。
[0015]优选地，注入系统包括三个驱替泵、气瓶、地层水中间容器、原油中间容器、注入气体中间容器、两个注气阀门、流量计、单流阀、六通阀组成；三个驱替泵分别与地层水中间容器、原油中间容器、注入气体中间容器连接；注入气体中间容器分别与气瓶、六通阀连接，在与气瓶连接的管线上设置注气阀门；注入气体中间容器在与六通阀连接的管线上，自靠近注入气体中间容器端依次设置主汽阀、流量计和单流阀；地层水中间容器、原油中间容器分别与六通阀连接。
[0016]优选地，岩心吞吐系统包括两个注入阀门、两个回压阀、两个手摇泵、高渗岩心、低渗岩心，其中高渗岩心、低渗岩心并联，两岩心入口端分别设置回压阀，各回压阀分别连接一个手摇泵；两回压阀共同连接在六通阀，两回压阀与六通阀连接的管线上分别设置注入阀。
[0017]优选地，高渗岩心、低渗岩心渗透率极差为2:1～10:1，每个岩心上分布3-5个测压点。
[0018]优选地，采出系统包括两个产出阀门、两个气液分离器，两个电子天平，两个流量计；
[0019]所述采出系统设置两个并列管线，各管线上依次设置产出阀门、气液分离器和气体流量计；两个产出阀门分别与岩心吞吐系统中注入阀、回压阀连接；气液分离器置于天平上；两气体流量计分别与数据采集系统连接。
[0020]优选地，数据采集系统由压力数据采集器和计算机组成。
[0021]本专利技术还提供一种基于吞吐补偿系统的注气吞吐物理模拟实验方法，利用以上任一项所述装置进行，所述方法包括以下步骤：
[0022]步骤1.准备阶段：注入系统中间容器内充填好一定的油样、注入水及注入气体，回压阀设置好初始压力，模拟地层的压力情况；岩心吞吐系统分别装填一定渗透率极差的岩心并饱和原油，进行一定程度的水驱过程，模拟注气吞吐前的地层油藏情况；吞吐补偿系统主筒体内充满油样，指针处于初始位置，设置为恒容模式；采出系统及数据采集系统调试正常；
[0023]步骤2.注入阶段：打开注入系统注入阀门，高压气体通过气体流量计、单流阀和回压阀后注入岩心系统，岩心吞吐系统压力逐渐升高，达到注入量后，关闭阀门，停止注入；
[0024]步骤3.焖井阶段：根据现场压降数据，吞吐补偿系统设置为降压模式，通过数据处理器精确控制，模拟焖井阶段的压力变化过程，当压力降低到设置压力后，调整吞吐补偿系统为恒压模式；
[0025]步骤4.产出阶段：打开采出系统产出阀门，产出物通过气水分离器分离，气体进入气体流量计，液体在分本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于吞吐补偿系统的注气吞吐物理模拟装置，其特征在于，所述装置包括注入系统、岩心吞吐系统、采出系统、数据采集系统、吞吐补偿系统；岩心吞吐系统前端通过六通阀分别连接注入系统和采出系统，岩心吞吐系统后端连接吞吐补偿系统；注入系统、岩心吞吐系统、采出系统和吞吐补偿系统分别与数据采集系统连接。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，吞吐补偿系统由补偿主体模块、电动控制模块、液动控制模块和数据处理模块组成；补偿主体模块包括主筒体、加样器和活塞；电动控制模块包括丝杠、指针、带标尺支架和电动机；液动控制模块包括供液口和恒压恒速泵；数据处理模块包括压力采集口、数字显示屏和数据处理器；所述主筒体前端上部连接加样器，前端下部连接压力采集口，压力采集口数据实时传输到数据处理器，数据处理器和数字显示屏集成安装，主筒体内有可前后移动的密封活塞，活塞连接丝杠，丝杠与主筒体后端密封连接，丝杠后端固定在带标尺的支架上，支架上安装电动机，通过数据处理器控制丝杠前后运动。主筒体后端有供液口与恒压恒速泵连接，通过数据处理器控制主筒体后端腔体内的液体压力及容量。3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，吞吐补偿系统具有恒容模式、恒压模式和降压模式；优选地，恒容模式下，丝杠位置锁死，丝杠与活塞连接，因此活塞在主筒体内的位置不发生移动，此时体积保持不变，维持恒容状态；优选地，恒压模式下，数据处理器根据系统设置的压力值与当前测量的实际压力值进行比对，若压力一致，则保持丝杠位置不变，若不相等，则根据压力的差值大小，控制丝杠前后运动，运动速度与压力的差值呈正比，差值越大，则丝杠运动越快，随着丝杠带动活塞移动，则实际测量的压力值逐渐趋近并达到设置的压力值；通过控制主筒体内活塞位置的移动，可以实现主筒体内压力发生变化后系统自动迅速恢复到设置的恒压状态；优选地，降压模式下，通过丝杠控制主筒体内活塞位置的移动实现压力下降，数据处理器可以设置以恒定压力梯度的速度降低压力，也可以设置总的降低压力时间，系统自动在规定时间内以特定的速度降低压力到设定值，实现精确控制的降压状态。4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，注入系统包括三个驱替泵、气瓶、地层水中间容器、原油中间容器、注入气体中间容器、两个注气阀门、流量计、单流阀、六通阀组成；三个驱替泵分别与地层水中间容器、原油中间容器、注入气体中间容器连接；注入气体中间容器分别与气瓶、六通阀连接，在与气瓶连接的管线...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯海顺，王涛，张绍东，林吉生，魏勇舟，白艳丽，刘明，赵文勋，王善堂，蔡文斌，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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