考虑储层应力时变影响的制造技术

本发明专利技术公开提供一种考虑储层应力时变影响的

【技术实现步骤摘要】
考虑储层应力时变影响的CO2水层埋存的实验装置


[0001]本专利技术属于油气田开发
，具体涉及一种考虑储层应力时变影响的
CO2水层埋存的实验装置
。

技术介绍

[0002]随着社会经济的不断发展，全球碳排放呈现逐年递增的趋势，由此导致的温室效应问题日益突出
。
为有效减少
CO2排放，实现“碳达峰”、“碳中和”的目标，碳捕集与地下埋存受到了广泛关注
。
相对于
CO2油气藏埋存
、
煤层埋存
、
盐穴埋存等埋存形式，
CO2水层埋存具有选址范围广泛
、
存储空间巨大
、
约束条件较少等优势，成为目前重要的
CO2埋存理论研究和工程应用方向
。
然而现有技术中缺乏考虑储层应力时变影响的装置以及
CO2水层埋存物理模拟
。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术所要解决的是如何提供一种考虑储层应力时变影响的
CO2水层埋存的实验装置，旨在解决上述的问题
。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供一种考虑储层应力时变影响的
CO2水层埋存的实验装置，所述实验装置包括：
[0005]模型框体，包括模型上盖
、
模型下盖
、
侧框
、
以及旋转结构，所述模型上盖和所述模型下盖围设形成工作腔，所述工作腔两端开口设置，所述侧框盖设在所述工作腔的一端，所述旋转结构设于所述工作腔的另一端，所述模型上盖贯设多个测试孔，所述模型下盖贯设有可开闭的多个注排孔；
[0006]应力调节系统，包括活塞以及塞杆，所述活塞设于所述工作腔且将所述工作腔分隔呈上下排布的上腔和下腔，所述上腔用于填充砂体，所述塞杆与所述活塞连接并伸出所述模型下盖设置；
[0007]其中所述注排孔与所述下腔连通，所述测试孔与所述上腔连通，在所述注排孔注入介质时推动所述活塞向上移动
。
[0008]优选地，在所述实验装置中，所述注排孔上设有泄压阀；所述模型上盖和模型下盖通过六角螺母固定
。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术还提供一种基于上述的实验装置的
CO2水层埋存的物理模拟方法，包括如下步骤：
[0010]控制实验装置的应力调节系统复位
、
测试实验装置的密封性；
[0011]打开上盖，根据目标储层渗透率，选择与之匹配目数的石英砂，将所述石英砂与地层水进行混合，得到湿石英砂，向上腔中分层依次均匀填入所述湿石英砂；
[0012]待填入湿石英砂完成后，盖上模型上盖，记录填入石英砂所用地层水的用水量；
[0013]通过压力追踪泵向下腔注水，推动活塞上行，以调节上腔内的压力达到第二预设压力后，停止注水，压力追踪泵实时调节模型砂体压实压力使之保持恒定，实现恒定储层应
力的模拟
。
[0014]优选地，在所述
CO2水层埋存的物理模拟方法中，所述控制实验装置的应力调节系统复位
、
测试实验装置的密封性的步骤，包括：
[0015]打开实验装置的注排孔，通过测试孔向上腔充注氮气，推动活塞向下移动，使应力调节系统复位；
[0016]向上腔中持续注入氮气直至达到第一预设压力，停止注入氮气，关闭注排孔和测试孔的阀门，通过压力传感器记录第一预设时长内砂体压力数据，确保模型压力波动小于
5%。
[0017]优选地，在所述
CO2水层埋存的物理模拟方法中，所述物理模拟方法还包括：
[0018]将实验装置旋转
90
°
，使实验装置处于竖立状态；
[0019]将实验装置位于底部位的多个测试孔注入地层水，模型下腔中的空气和过量的地层水从实验装置位于高部位的多个测试孔采出；
[0020]持续注入地层水直至多个测试孔全部开始产水后停止注入，并将实验装置反向旋转
90
°
，此时实验装置处于回正放平状态；
[0021]继续注入地层水至累积注入体积达到模型内砂体外表总体积时停止注入，完成模型砂体饱和地层水过程；
[0022]基于完成了模型砂体饱和地层水过程的实验装置，针对不渗透封闭边界或恒压水体边界边界条件下的
CO2埋存物理模拟
。
[0023]优选地，在所述
CO2水层埋存的物理模拟方法中，针对不渗透封闭边界的储层；所述基于完成了模型砂体饱和地层水过程的实验装置，针对不渗透封闭边界或恒压水体边界边界条件下的
CO2埋存物理模拟的步骤，包括：
[0024]将位于模型上盖中心的测试孔作为模拟注入井，模拟实际储层
CO2注入井，以预设速度
Q
c
向模型中注入
CO2，采用只注不采的方式模拟
CO2埋存；
[0025]实验过程中
CO2注入量和埋存时间，利用时变应力调节系统给模型砂体施加按照对应规律变化的储层应力；
[0026]持续提高模型上限压力
P
u
，并不断向模型中注入
CO2，分别记录模型达到不同上限压力时对应累积注气量
V
c
；根据复杂储层和流体条件下
CO2水层埋存效率定量化表征方法，计算
CO2绝对埋存比
E
a
、
相对埋存比
E
r
、
地下相对埋存比
E
rf
和有效埋存比
E
e
等表征指标参数，并构建表征指标参数与上限压力
P
u
相关性图版
。
[0027]优选地，在所述
CO2水层埋存的物理模拟方法中，针对恒压水体边界的储层；所述基于完成了模型砂体饱和地层水过程的实验装置，针对不渗透封闭边界或恒压水体边界边界条件下的
CO2埋存物理模拟的步骤，包括：
[0028]将位于模型上盖最外侧的四排测试孔作为模拟恒压水体边界并施加回压
P
；采用回压阀
、
差压传感器和压力追踪泵控制恒压水体边界压力保持恒定，利用单向阀消除各个测试孔的倒流问题；将位于模型上盖中心的测试孔作为模拟注入井模拟实际储层
CO2注入井，以预设速度
Q
c
向模型中注入
CO2，采用注采同时进行的方式模拟水体压力为
P
的恒压水体边界的
CO2埋存；
[0029]随着实验过程中
CO2注入量和埋存时间的变化，采用应力调节系统调节模型砂体8应力并使之按设定规律不断变化，从而实现时变应力的模拟；
[0030]用气液分离器分离从模拟恒压边界产出的地层水和
CO2，并在气液分离器等仪器和管线上包裹加热带进行定向加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑储层应力时变影响的
CO2水层埋存的实验装置，其特征在于，包括：模型框体，包括模型上盖
、
模型下盖
、
侧框
、
以及旋转结构，所述模型上盖和所述模型下盖围设形成工作腔，所述工作腔两端开口设置，所述侧框盖设在所述工作腔的一端，所述旋转结构设于所述工作腔的另一端，所述模型上盖贯设多个测试孔，所述模型下盖贯设有可开闭的多个注排孔；应力调节系统，包括活塞以及塞杆，所述活塞设于所述工作腔且将所述工作腔分隔呈上下排布的上腔和下腔，所述上腔用于填充砂体，所述塞杆与所述活塞连接并伸出所述模型下盖设置；其中所述注排孔与所述下腔连通，所述测试孔与所述上腔连通，在所述注排孔注入介质时推动所述活塞向上移动
。2.
如权利要求1所述的考虑储层应力时变影响的
CO2水层埋存的实验装置，其特征在于，所述注排孔上设有泄压阀；所述模型上盖和模型下盖通过六角螺母固定
。3.
一种基于实验装置的
CO2水层埋存的物理模拟方法，所述实验装置为如权利要求1或2所述的考虑储层应力时变影响的
CO2水层埋存的实验装置，其特征在于，包括如下步骤：控制实验装置的应力调节系统复位
、
测试实验装置的密封性；打开上盖，根据目标储层渗透率，选择与之匹配目数的石英砂，将所述石英砂与地层水进行混合，得到湿石英砂，向上腔中分层依次均匀填入所述湿石英砂；待填入湿石英砂完成后，盖上模型上盖，记录填入石英砂所用地层水的用水量；通过压力追踪泵向下腔注水，推动活塞上行，以调节上腔内的压力达到第二预设压力后，停止注水，压力追踪泵实时调节模型砂体压实压力使之保持恒定，实现恒定储层应力的模拟
。4.
如权利要求3所述的
CO2水层埋存的物理模拟方法，其特征在于，所述控制实验装置的应力调节系统复位
、
测试实验装置的密封性的步骤，包括：打开实验装置的注排孔，通过测试孔向上腔充注氮气，推动活塞向下移动，使应力调节系统复位；向上腔中持续注入氮气直至达到第一预设压力，停止注入氮气，关闭注排孔和测试孔的阀门，通过压力传感器记录第一预设时长内砂体压力数据，确保模型压力波动小于
5%。5.
如权利要求3所述的
CO2水层埋存的物理模拟方法，其特征在于，所述物理模拟方法还包括：将实验装置旋转
90
°
，使实验装置处于竖立状态；将实验装置位于底部位的多个测试孔注入地层水，模型下腔中的空气和过量的地层水从实验装置位于高部位的多个测试孔采出；持续注入地层水直至多个测试孔全部开始产水后停止注入，并将实验装置反向旋转
90
°
，此时实验装置处于回正放平状态；继续注入地层水至累积注入体积达到模型内砂体外表总体积时停止注入，完成模型砂体饱和地层水过程；基于完成了模型砂体饱和地层水过程的实验装置，针对不渗透封闭边界或恒压水体边界边界条件下的
CO2埋存物理模拟
。6.
如权利要求5所述的
CO2水层埋存的物理模拟方法，其特征在于，针对不渗透封闭边界
的储层；所述基于完成了模型砂体饱和地层水过程的实验装置，针对不渗透封闭边界或恒压水体边界边界条件下的
CO2埋存物理模拟的步骤，包括：将位于模型上盖中心的测试孔作为模拟注入井，模拟实际储层
CO2注入井，以预设速度
Q
c
向模型中注入
CO2，采用只注不采的方式模拟
CO2埋存；实验过程中
CO2注入量和埋存时间，利用时变应力调节系统给模型砂体施加按照对应规律变化的储层应力；持续提高模型上限压力
P
u
，并不断向模型中注入
CO2，分别记录模型达到不同上限压力时对应累积注气量
V
c
；根据复杂储层和流体条件下
CO2水层埋存效率定量化表征方法，计算
CO2绝对埋存比
E
a
、
相对埋存比

【专利技术属性】
技术研发人员：陈付真，汪伟林，刘鑫，郭怡佳，王艺，焦丽萍，赵彤彤，王青龙，谷建伟，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：