VHSD直井水平井水力连通开采稠油藏的物理模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种VHSD直井水平井水力连通开采稠油藏的物理模拟方法，包括以下步骤：步骤一、试验材料准备；步骤二、模拟地层压制；步骤三、设备连接；步骤四、准备多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统安装；步骤五、加载预定的地应力值；步骤六、油砂储层水力扩容；步骤七、地应力各向异性的影响研究；步骤八、VHSD暂堵扩容的影响研究；步骤九、直井水平井距离对联通的影响研究；步骤十、试验结束。能进行大尺寸的稠油藏模拟开采，模拟过程更加真实可靠，且自动化程度高。且自动化程度高。且自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】
VHSD直井水平井水力连通开采稠油藏的物理模拟方法


[0001]本专利技术属于能源开采模拟试验
，具体涉及一种VHSD直井水平井水力连通开采稠油藏的物理模拟方法。

技术介绍

[0002]现有的稠油藏开采模拟试验方法主要存在以下问题：(1)所采用的模型尺寸较小，模拟软岩变形的发展过程有一定的空间限制，不能够准确模拟开采稠油藏过程中的物理特性；(2)装置安装的自动化程度较低。

技术实现思路

[0003]本专利技术拟提供一种VHSD直井水平井水力连通开采稠油藏的物理模拟方法，能进行大尺寸的稠油藏模拟开采，模拟过程更加真实可靠，且自动化程度高。
[0004]为此，本专利技术所采用的技术方案为：一种VHSD直井水平井水力连通开采稠油藏的物理模拟方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一、试验材料准备；
[0006](1a)现场钻井过程中，分别取出油砂储层、底层和盖层的岩芯，在岩石力学试验机上测试各地层岩石的物理力学性质，包括岩石的单轴抗压强度、三轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量及泊松比；
[0007](1b)配比相似材料，使其物理力学性质与各地层的相同；其中储层由现场取回的油砂进行模拟，先将取回的油砂岩样粉碎，再根据试验要求筛选出用于压制储层的油砂颗粒；
[0008](1c)加工两根筛管，筛管的长度根据VHSD水平生产井与竖直注汽井长度以及相似准则计算得到，筛管侧壁上的注液通道各为三个，且沿长度方向依次间隔设置；
[0009]步骤二、模拟地层压制；
[0010]先将长1000mm
×
宽400mm
×
高400mm的试件箱体置于压制平台上，并在试验箱体内放入隔热棉和锡箔纸，按照底层、油砂储层和盖层的顺序压制相似材料，分层压制，最大压制压力可达到10MPa，底层、油砂储层和盖层的高度分别为160mm、75mm、165mm；压制的同时按照试验方案在油砂储层中埋入两根筛管、75个温度传感器和一个压力传感器，竖直筛管作为注气筛管用于模拟直井，其高度为70mm，水平筛管作为生产筛管用于模拟水平井，其长度为950mm；
[0011]以模拟地层水平长度方向为Y轴、竖直方向为Z轴、另一水平方向为X轴建立坐标系，所述温度传感器水平方向上分别布置在Y＝380mm、Y＝440mm、Y＝500mm、Y＝560mm、Y＝620mm五个断面上；水平X轴方向上分别布置在X＝125mm、X＝180mm、X＝235mm、X＝290mm、X＝345mm五个断面上；竖直Z轴方向上分别布置在Z＝175mm、Z＝195mm、Z＝215mm三个断面上；所述压力传感器靠近水平筛管安装用于监测水平筛管的扩容压力；
[0012]步骤三、设备连接；
[0013]将试件箱体从压制平台上提出、合盖，将所有传感器与数据采集仪连接，将蒸汽发生器与模拟注气筛管相连接，将负压抽采系统和计量设备与模拟生产筛管相连接，检验各仪器和传感器的可靠性；
[0014]步骤四、准备多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统安装；
[0015]多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统包括主体模型和转运架；所述主体模型具有真三轴模拟实验功能，包括真三轴加载系统和步骤一中的试件箱；X方向具有独立液压加载装置进行加压，最大加载压力5000kN；Y、Z两个方向均有4组独立的液压加载装置进行加压，单组液压加载装置最大加载压力3000kN，每组液压加载装置能单独控制，并实现1000mm长度方向不同作用力加载，能够更加真实地模拟地下储层三轴应力状态；
[0016]步骤五、加载预定的地应力值；
[0017]将试件箱通过转运架送入真三轴加载系统中，使试件箱体的应力加载垫块与真三轴加载系统中的压头一一对应；根据实测的地层地应力，利用真三轴加载系统对模拟地层施加地应力，在加载应力的过程中，首先移动压头，使压头与加载垫块接触，并施加一定的预应力以达到σ
x
＝σ
y
＝σ
z
的静水压力状态，然后以阶梯型的方式逐一加载Z、Y、X三个方向应力达到预定的地应力值；
[0018]步骤六、油砂储层水力扩容；
[0019]待施加的真三轴地应力稳定后，开始进行热水注入扩容实验；温度传感器采样频率1/分钟；首先通过注液通道向水平井中注入温度在80℃的KCL热盐水，注入时间45分钟或者直到水平井旁两排温度传感器的温度差不小于10℃后，关闭水平井；再通过注液通道向竖直井中按照800kPa的压力注入80℃的KCL热盐水，注入时间45分钟后，关闭竖直井；最后在竖直井中按照排量控制2L/min注入80℃的KCL热盐水，注入时间60分钟，直至直井水平井扩容联通；直井水平井扩容联通的标志为：在水平井关井状态下水平筛管的扩容压力不小于50kPa或温度传感器观察到的扩容区温度差不小于10℃；
[0020]步骤七、地应力各向异性的影响研究；
[0021]重复步骤一—步骤六，选取两组不同的地应力加载值进行地应力各向异性的影响研究；其中一组地应力加载值为：垂直方向(Z方向)应力2000kPa、最大水平主应力(X方向)1600kPa，最小水平主应力(Y方向)1000kPa的真三轴地应力；另一组地应力加载值为：垂直方向(Z方向)应力2000kPa，最大水平主应力(X方向)1200kPa，最小水平主应力(Y方向)1000kPa的真三轴地应力；分别设置两组真三轴地应力的加载：并通过温度传感器的监测来反映扩容区的发展；
[0022]步骤八、VHSD暂堵扩容的影响研究；
[0023]重复步骤一—步骤六，选取两组数量不同的注液通道，其中一组试验只设置一个注液通道，通过减少注液通道，研究高渗通道暂堵对VHSD复合扩容区形成的影响，通过温度传感器的监测来反映扩容区的发展；
[0024]步骤九、直井水平井距离对联通的影响研究；
[0025]重复步骤一—步骤六，分别设置竖直井和水平井的距离为17.5cm、7.5cm，研究直井水平井距离对联通的影响，通过温度传感器的监测来反映扩容区分布；
[0026]步骤十、试验结束；
[0027]试验完成后需将力负荷卸载为零，然后将液压系统切换至低压，将试件卸下，关闭
计算机及控制器，切断电源，试验结束。
[0028]作为上述方案的优选，所述主体模型包括主体高压腔模块和试件箱模块，所述主体高压腔模块为外圆内圆的高压封闭压力仓结构，由圆筒和左右圆端盖围成，试件箱模块为矩形试件容纳腔，且矩形试件容纳腔与高压封闭压力仓的轴心线共线，在主体高压腔模块与试件箱模块之间安装有垫块；试件箱模块下方的下垫块顶部左右间隔地设槽安装有一列升降器，所述升降器能突出下垫块外，也能沉入下垫块内；所述试件箱模块的底部通过衬板左右间隔地安装有一列滚轮，当试件箱模块推入主体高压腔模块内时，升降器支撑在滚轮下方。
[0029]进一步优选为，还包括用于支撑主体模型的主体架，所述主体架呈矩形框架结构，主体模型置于矩形框架结构内，且主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种VHSD直井水平井水力连通开采稠油藏的物理模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、试验材料准备；(1a)现场钻井过程中，分别取出油砂储层、底层和盖层的岩芯，在岩石力学试验机上测试各地层岩石的物理力学性质，包括岩石的单轴抗压强度、三轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量及泊松比；(1b)配比相似材料，使其物理力学性质与各地层的相同；其中储层由现场取回的油砂进行模拟，先将取回的油砂岩样粉碎，再根据试验要求筛选出用于压制储层的油砂颗粒；(1c)加工两根筛管，筛管的长度根据VHSD水平生产井与竖直注汽井长度以及相似准则计算得到，筛管侧壁上的注液通道各为三个，且沿长度方向依次间隔设置；步骤二、模拟地层压制；先将长1000mm
×
宽400mm
×
高400mm的试件箱体置于压制平台上，并在试验箱体内放入隔热棉和锡箔纸，按照底层、油砂储层和盖层的顺序压制相似材料，分层压制，最大压制压力可达到10MPa，底层、油砂储层和盖层的高度分别为160mm、75mm、165mm；压制的同时按照试验方案在油砂储层中埋入两根筛管、75个温度传感器和一个压力传感器，竖直筛管作为注气筛管用于模拟直井，其高度为70mm，水平筛管作为生产筛管用于模拟水平井，其长度为950mm；以模拟地层水平长度方向为Y轴、竖直方向为Z轴、另一水平方向为X轴建立坐标系，所述温度传感器水平方向上分别布置在Y＝380mm、Y＝440mm、Y＝500mm、Y＝560mm、Y＝620mm五个断面上；水平X轴方向上分别布置在X＝125mm、X＝180mm、X＝235mm、X＝290mm、X＝345mm五个断面上；竖直Z轴方向上分别布置在Z＝175mm、Z＝195mm、Z＝215mm三个断面上；所述压力传感器靠近水平筛管安装用于监测水平筛管的扩容压力；步骤三、设备连接；将试件箱体从压制平台上提出、合盖，将所有传感器与数据采集仪连接，将蒸汽发生器与模拟注气筛管相连接，将负压抽采系统和计量设备与模拟生产筛管相连接，检验各仪器和传感器的可靠性；步骤四、准备多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统安装；多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统包括主体模型和转运架；所述主体模型具有真三轴模拟实验功能，包括真三轴加载系统和步骤一中的试件箱；X方向具有独立液压加载装置进行加压，最大加载压力5000kN；Y、Z两个方向均有4组独立的液压加载装置进行加压，单组液压加载装置最大加载压力3000kN，每组液压加载装置能单独控制，并实现1000mm长度方向不同作用力加载，能够更加真实地模拟地下储层三轴应力状态；步骤五、加载预定的地应力值；将试件箱通过转运架送入真三轴加载系统中，使试件箱体的应力加载垫块与真三轴加载系统中的压头一一对应；根据实测的地层地应力，利用真三轴加载系统对模拟地层施加地应力，在加载应力的过程中，首先移动压头，使压头与加载垫块接触，并施加一定的预应力以达到σ
x
＝σ
y
＝σ
z
的静水压力状态，然后以阶梯型的方式逐一加载Z、Y、X三个方向应力达到预定的地应力值；步骤六、油砂储层水力扩容；
待施加的真三轴地应力稳定后，开始进行热水注入扩容实验；温度传感器采样频率1/分钟；首先通过注液通道向水平井中注入温度在80℃的KCL热盐水，注入时间45分钟或者直到水平井旁两排温度传感器的温度差不小于10℃后，关闭水平井；...

【专利技术属性】
技术研发人员：余北辰，张东明，陈宇，王重洋，杜苇航，李文卓，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：