废弃油层转闭式循环地热开发采热评价的试验方法技术

本发明专利技术公开了一种废弃油层转闭式循环地热开发采热评价的试验方法，利用模拟腔室、砂粉以及油砂模拟含油储层，利用不同的固井结构模拟闭式循环取热系统的不同井筒，利用独立控制温度的多圈加热片来模拟热储层的温度梯度，利用设置的注采井组和模拟油层模拟油田的采油过程并实现废弃油层物理模型的构建，利用在储层内设置的温度压力传感器探究含油层热储在地热开发过程中的温度场演化，进而探索由于开发产生的温差导致的自然对流作用，利用设置的闭式井筒和砂层模拟废弃油井的取热过程，并通过改变不同参数，可模拟在不同油层特征、不同闭式循环采热系统下的热储层开发效果。同闭式循环采热系统下的热储层开发效果。同闭式循环采热系统下的热储层开发效果。

【技术实现步骤摘要】
废弃油层转闭式循环地热开发采热评价的试验方法


[0001]本专利技术涉及闭式循环地热开发采热技术，特别涉及一种将废弃油层转闭式循环地热开发采热评价的试验方法。

技术介绍

[0002]利用油区废弃井开发地热能可充分利用现有储层数据，利用现有井筒及地面设施降低开发成本，同时提取的热能可用于油田生产与生活供能，协助油企降低碳排创造效益。目前地热能开采方法主要包括两种方法，一种是开式循环采热方式，一种是闭式循环采热方式。
[0003]鉴于开式循环采热方式(包括回灌或通过储层改造后的增强型地热系统)提取地热能存在工质泄露、管道结垢、储层改造难度大易诱发地震等一系列问题，降低了开式循环采热方式研究的实用性，有必要针对闭式循环取热地热系统开展研究。
[0004]所述闭式循环取热包括单井同轴取热、U型井取热、热管取热等，同时对于废弃井热储层而言，由于油气特征的存在使其与常规热储层开发存在差异。因此，虽然常见的单井同轴取热与U型井取热已在国内外获得现场应用，但考虑热储层含油气特征(含油饱和度、油层位置)的闭式循环取热研究暂未见报道。
[0005]此外，虽已有研究表明由于地热开采形成的温差导致的储层内流体自然对流对地热能开发具有较大影响，但针对含废弃油层热储开发过程中自然对流作用对地热开发性能的影响规律研究仍未见报道。

技术实现思路

[0006]为了解决不同闭式循环井型、不同油层特征条件下含油气热储采热性能测试的技术问题，以及探究针对含废弃油层热储开发过程中自然对流作用对地热开发性能的影响规律，本专利技术提供一种废弃油层转闭式循环地热开发采热评价的试验方法，实现了不同油层特征与油气开采程度下单井同轴、U型井、热管地热系统采热性能测试的技术效果，探索由于开发产生的温差以及油层与基岩孔隙度差异导致的自然对流作用。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术废弃油层转闭式循环地热开发采热评价的试验方法包括以下步骤：
[0008]第一步：设计油层转地热开发物理模拟装置
[0009]所述的油层转地热开发物理模拟装置包括一个保温隔热模拟腔室，在模拟腔室内壁面均匀设有多圈可以独立控制温度的加热条带；在模拟腔室中填充有砂粉用于模拟储层，在储层砂体内设有模拟油层、模拟取热井筒和/或一对驱油用的注采井；在储层中设有温度压力传感器，在取热井筒上设有温度压力检测装置；所述的模拟取热井筒包括单井同轴井筒、U型井筒和热管井筒，三种井筒的固井结构以及设置温度压力监测装置的方式分别为：
[0010]所述的U型井筒是一个U型金属管，U型管注入口所在的竖管和横管作为导热段，U
型管流出口所在的竖管作为绝热段，U型管壁上均匀开设有螺纹孔，温度压力探针穿过空心螺栓并与螺杆焊接在一起，然后将螺栓旋入U型管壁上的螺纹孔；
[0011]所述的单井同轴井筒是一个内外金属套管结构，要求外管作为导热段，内管作为绝热段，外管上设有温度压力探针，设置结构与U型井筒所设探针结构相同，内管内设有投入式温度压力传感器，根据设计要求，决定温度压力传感器的投入深度；
[0012]所述的热管井筒是一个进口和出口都密封的金属管体，管体上密封盖上设有流体注入口，要求管体下段为导热段模拟热管的蒸发段，管体上段设有冷凝装置模拟热管的冷凝段，管体中段作为绝热段，在管壁上设有温度压力探针，设置结构与U型井筒设置探针结构相同。
[0013]进一步，为了便于加热条带附着在腔室内壁，所述的加热条带选用硅胶加热片。
[0014]进一步，为了便于模拟油层在储层砂体中的定位，所述的模拟油层采用混合后呈胶状的油砂制作,制作时，先设计油砂的几何形状，然后将石英砂与原油按比例混合做成设计的几何形状，并进行养护。
[0015]进一步：为了实现井筒的导热和绝热，所述的导热段指的是在管体外围包裹有导热水泥；所述的绝热段指的是在管体外围包裹有绝热水泥。
[0016]需要说明的是，本专利技术U型井筒是个统称，至少包括两根竖管和一根横管，横管的个数以及横管与竖管夹角是不受限的；所述热管包括多级热管、含水平段热管等几何形状，这些在本领域是公知的。
[0017]第二步：组装油层转地热开发物理模拟装置
[0018]2.1：首先在模拟腔室内壁面均匀设上多圈加热片，每圈加热片都通过设在筒外的温控器独立控制温度；
[0019]2.2：在模拟腔室内铺入一层层砂粉模拟储层，在铺砂过程中在事先设定的位置放置温度压力传感器和取热井筒，所有温度压力传感器的导线从筒顶引出；
[0020]2.3:当铺到油层设计位置时，按照事先设计好的模拟油层几何形状铺上油砂，当不需要控制含油饱和度时，直接进行2.4步；当需要控制含油饱和度时，将一对注采井置入模拟腔室内,注采井底部与模拟油层接触；
[0021]2.4：最后继续铺砂粉，直至达到设计高度；
[0022]第三步：热储层温度梯度设置
[0023]分别打开具有独立控温功能的加热条带，设置每个加热带温度，进而形成储层温度梯度，保温一段时间后，含油热储层的地热开发系统即构建完成；
[0024]第四步：含油储层驱油试验
[0025]开启驱油用注采井，从注入口注入流体，所述流体包括水、超临界CO2等，流体将油层中的剩余油驱出，记录注入流体体积与采出油体积，进而确定储层剩余油体积；
[0026]第五步：地热系统取热及评价
[0027]根据不同的取热井筒，采取不同的取热方式，共包括三种方式：
[0028]第一种方式：利用U型井筒取热
[0029]选择井筒的入口端与出口端，从入口端注入流体，流体经过井筒携热从出口端中流出，记录注入流体温度、产出液流体温度，以及流经井筒不同位置时探针测到的温度和压力，同时记录设在储层中的温度压力传感器测到的储层压力和温度；
[0030]对于U型取热井筒，改变井筒水平段角度与数量，含油储层位置、角度与数量，含油饱和度，油层与基岩孔隙度差异，井筒底端与油层的位置关系，注入携热流体类型，注入流体入口温度，注入速度，每改变一次，记录注入流体温度T
inj
、产出液流体温度，以及流经井筒不同位置时探针测到的温度和压力，同时记录设在储层中的温度压力传感器测到的储层压力和温度；
[0031]利用记录到的流体温度和压力，探究不同热储层含油特征下废弃油层转U型井地热开发系统产出液温度与采热效率；利用记录到的储层温度和压力探究含油层热储在地热开发过程中的温度场演化，进而探索由于开发产生的温差导致的自然对流作用。
[0032]第二种方式：利用单井同轴井筒取热
[0033]选择井筒的入口端与出口端，从入口端注入流体，流体经过井筒携热从出口端中流出，记录注入流体温度、产出液流体温度，以及流经井筒不同位置时外管上探针和内管投入式温度压力传感器测到的温度和压力，同时记录设在储层中的温度压力传感器测到的储层压力和温度；
[0034]分别改变内管材料、长度、井径，含油储层位置、角度与数量，含油饱和度，油层与基岩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废弃油层转闭式循环地热开发采热评价的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：设计油层转地热开发物理模拟装置所述的油层转地热开发物理模拟装置包括一个保温隔热模拟腔室，在模拟腔室内壁面均匀设有多圈可以独立控制温度的加热条带；在模拟腔室中填充有砂粉用于模拟储层，在储层砂体内设有模拟油层、模拟取热井筒和/或一对驱油用的注采井；在储层中设有温度压力传感器，在取热井筒上设有温度压力检测装置；所述的模拟取热井筒包括单井同轴井筒、U型井筒和热管井筒，三种井筒的固井结构以及设置温度压力监测装置的方式分别为：所述的U型井筒是一个U型金属管，U型管注入口所在的竖管和横管作为导热段，U型管流出口所在的竖管作为绝热段，U型管壁上均匀开设有螺纹孔，温度压力探针穿过空心螺栓并与螺杆焊接在一起，然后将螺栓旋入U型管壁上的螺纹孔；所述的单井同轴井筒是一个内外金属套管结构，要求外管作为导热段，内管作为绝热段，外管上设有温度压力探针，设置结构与U型井筒所设探针结构相同，内管内设有投入式温度压力传感器，根据设计要求，决定温度压力传感器的投入深度；所述的热管井筒是一个进口和出口都密封的金属管体，管体上密封盖上设有流体注入口，要求管体下段为导热段模拟热管的蒸发段，管体上段设有冷凝装置模拟热管的冷凝段，管体中段作为绝热段，在管壁上设有温度压力探针，设置结构与U型井筒设置探针结构相同；第二步：组装油层转地热开发物理模拟装置2.1：首先在模拟腔室内壁面均匀设上多圈加热片，每圈加热片都通过设在筒外的温控器独立控制温度；2.2：在模拟腔室内铺入一层层砂粉模拟储层，在铺砂过程中在事先设定的位置放置温度压力传感器和取热井筒，所有温度压力传感器的导线从筒顶引出；2.3:当铺到油层设计位置时，按照事先设计好的模拟油层几何形状铺上油砂，当不需要控制含油饱和度时，直接进行2.4步；当需要控制含油饱和度时，将一对注采井置入模拟腔室内,注采井底部与模拟油层接触；2.4：最后继续铺砂粉，直至达到设计高度；第三步：热储层温度梯度设置分别打开具有独立控温功能的加热条带，设置每个加热带温度，进而形成储层温度梯度，保温一段时间后，含油热储层的地热开发系统即构建完成；第四步：含油储层驱油试验开启驱油用注采井，从注入口注入流体，流体将油层中的剩余油驱出，记录注入流体体积与采出油体积，进而确定储层剩余油体积；第五步：地热系统取热及评价根据不同的取热井筒，采取不同的取热方式，共包括三种方式：第一种方式：利用U型井筒取热选择井筒的入口端与出口端，从入口端注入流体，流体经过井筒携热从出口端中流出，记录注入流体温度、产出液流体温度，以及流经井筒不同位置时探针测到的温度和压力，同时记录设在储层中的温度压力传感器测到的储层压力和温度；
对于U型取热井筒，改变井筒水平段角度与数量，含油储层位置、角度与数量，含油饱和度，油层与基岩孔隙度差异，井筒底端与油层的位置关系，注入携热流体类型，注入流体入口温度，注入速度，每改变一次，记录注入流体温...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，王增林，李景营，王春光，李凤名，曲占庆，林学增，王东，王平平，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：