蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置及方法，該實驗裝置包括有模型系統(tǒng)、蒸汽注入系統(tǒng)、蒸汽采出系統(tǒng)、圍壓控制系統(tǒng)、上覆壓力控制系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、流體分析系統(tǒng)和圖像采集與分析系統(tǒng)；由蒸汽室注入蒸汽為實際取芯的全直徑巖心底部提供了一個高溫高壓的接觸環(huán)境，由蒸汽監(jiān)測室提供實際油藏上覆壓力，模擬實際油藏內(nèi)注蒸汽過程中，蒸汽對注汽井上部巖心孔隙結(jié)構(gòu)的改造及對夾層巖心的溶蝕作用；從蒸汽監(jiān)測室內(nèi)的巖心頂部流體取樣分析，適時監(jiān)測不同巖心樣本的蒸汽突破情況；由工業(yè)CT成像適時對巖心掃描，分析不同巖心樣本在不同注蒸汽條件下的溶蝕與突破情況，為夾層大量發(fā)育的非均質(zhì)油藏注蒸汽開發(fā)提供關(guān)鍵的操作參數(shù)。
【專利說明】蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于石油開發(fā)領(lǐng)域中巖石特征評價實驗裝置及方法，尤其涉及一種可用于高溫高壓蒸汽對不同類型巖石的溶蝕及改造特征描述和可視化評價的蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]受陸相沉積環(huán)境影響，我國稠油油藏儲層非均質(zhì)性普遍較強，儲層內(nèi)發(fā)育有大量的夾層，其中，夾層指的是由部分泥巖、粉砂巖、或者鈣質(zhì)礦物成分組成的夾層，夾層內(nèi)部具有一定的滲透性，通常滲透率為I?0.0001 X 10 —3um2。在稠油油藏注蒸汽開發(fā)過程中，由于夾層滲透率很低，夾層對蒸汽腔的發(fā)育起到明顯的遮擋影響，在一定程度上阻止蒸汽腔在儲層內(nèi)部的向上超覆和向外持續(xù)擴展，從而影響到夾層上部油層儲量的有效動用、注蒸汽開發(fā)油藏的產(chǎn)量水平與最終采收率。但由于夾層中的泥質(zhì)成分遇高溫蒸汽冷凝水會發(fā)生溶解與溶蝕，而注蒸汽過程中，注入蒸汽的壓力與溫度均會對夾層的溶蝕速度產(chǎn)生重要影響，因此，通過開展不同類型夾層在注蒸汽條件下的溶蝕室內(nèi)實驗，可以得到蒸汽溶蝕不同類型夾層的速度、蒸汽溶蝕夾層最佳的操作壓力與溫度等重要參數(shù)，以及蒸汽最終突破夾層繼續(xù)向上擴展的時間，為指導(dǎo)油田現(xiàn)場注蒸汽突破夾層、實現(xiàn)蒸汽腔快速均勻擴展與高效開采具有重要的意義。
[0003]此外，蒸汽對儲層巖石的改造直接影響到蒸汽腔的發(fā)育，對低滲透儲層巖石，長期浸泡在蒸汽環(huán)境下，由于巖石膠結(jié)程度、潤濕性等隨著高溫條件的改變，儲層內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)、滲透率等關(guān)鍵物性會隨之發(fā)生改變，定量描述與分析蒸汽對儲層巖石的改造作用，對非均質(zhì)儲層的蒸汽腔均勻發(fā)育的調(diào)控措施制定至關(guān)重要。
[0004]目前還沒有系統(tǒng)的方法與裝置用于高溫高壓蒸汽對不同類型儲層巖石的改造和溶蝕特征描述過程的可視化評價。
[0005]由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置及方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置及方法，以用于高溫高壓蒸汽對不同類型儲層巖石的改造和溶蝕特征描述過程進行可視化評價。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置，所述實驗裝置包括:
[0008]模型系統(tǒng)，所述模型系統(tǒng)由固定設(shè)置在一高壓艙內(nèi)的夾持器及其夾持器內(nèi)設(shè)置的巖心構(gòu)成；所述夾持器包括筒形主體，該筒形主體兩端密封設(shè)有底堵，所述巖心固定設(shè)置在筒形主體中部，所述一側(cè)底堵與巖心之間形成蒸汽監(jiān)測室，所述另一側(cè)底堵與巖心之間形成蒸汽室；
[0009]蒸汽注入系統(tǒng)，所述蒸汽注入系統(tǒng)由蒸汽發(fā)生器和第一單向閥組成，該蒸汽注入系統(tǒng)通過管路密封導(dǎo)通于蒸汽室；
[0010]蒸汽采出系統(tǒng)，所述蒸汽采出系統(tǒng)由第二單向閥、冷凝器、回壓閥組成，該蒸汽采出系統(tǒng)通過管路密封導(dǎo)通于蒸汽室；
[0011]圍壓控制系統(tǒng)，所述圍壓控制系統(tǒng)由第一氣瓶、第一氣體流量控制器、第一氣體增壓泵、第三單向閥組成，該圍壓控制系統(tǒng)通過管路密封導(dǎo)通于高壓艙；
[0012]上覆壓力控制系統(tǒng)，所述上覆壓力控制系統(tǒng)由第二氣瓶、第二氣體流量控制器、第二氣體增壓泵、第四單向閥組成，該上覆壓力控制系統(tǒng)通過管路密封導(dǎo)通于蒸汽監(jiān)測室；
[0013]抽真空系統(tǒng)，所述抽真空系統(tǒng)由真空泵以及并聯(lián)設(shè)置的第五單向閥、第六單向閥和第七單向閥組成，所述第五、第六和第七單向閥分別通過管路密封導(dǎo)通于高壓艙、蒸汽室、蒸汽監(jiān)測室；
[0014]流體分析系統(tǒng)，所述流體分析系統(tǒng)由取樣器、氣體收集瓶、冷凝水收集瓶、第八單向閥組成，該流體分析系統(tǒng)通過管路密封導(dǎo)通于蒸汽監(jiān)測室；
[0015]圖像采集與分析系統(tǒng)，其由工業(yè)CT和計算機組成；所述高壓艙移動地設(shè)置于工業(yè)CT的掃描艙內(nèi)。
[0016]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述夾持器呈豎直放置，巖心上部為蒸汽監(jiān)測室，巖心下部為蒸汽室；上、下兩端的底堵與筒形主體為螺紋密封連接；相應(yīng)的管路密封穿過所述上、下底堵。
[0017]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述巖心兩側(cè)與上、下底堵之間依序設(shè)有襯環(huán)、支撐環(huán)和密封環(huán)。
[0018]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述上、下底堵中分別穿設(shè)有一個密封塞，所述密封塞與底堵為螺紋連接；相應(yīng)的管路密封穿過所述密封塞導(dǎo)通于對應(yīng)的蒸汽監(jiān)測室或蒸汽室。
[0019]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述兩個支撐環(huán)壁厚為所述夾持器內(nèi)徑的1/4，所述兩個襯環(huán)內(nèi)徑為所述夾持器內(nèi)徑的1/2。
[0020]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述高壓艙、夾持器及其內(nèi)部的襯環(huán)、支撐環(huán)的材料為供CT透射掃描的耐溫耐壓醚醚酮；所述夾持器最高耐溫250°C，所述夾持器和高壓艙最高耐壓12?13MPa。
[0021]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述圍壓控制系統(tǒng)中的第一氣瓶為氮氣瓶。
[0022]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述高壓艙、蒸汽室和蒸汽監(jiān)測室內(nèi)分別設(shè)有溫壓監(jiān)測儀。
[0023]本發(fā)明的目的還可以這樣實現(xiàn)，一種蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗方法，所述方法包括以下步驟:
[0024]A、管線及模型連接；
[0025]將所述夾持器的筒形主體豎立放置，其底端采用內(nèi)螺紋與底部底堵的外螺紋密封連接，所述底部底堵與所述底部密封塞也采用螺紋連接；在所述夾持器的底部底堵上側(cè)置放一密封環(huán)，在該密封環(huán)上部置放一支撐環(huán)，在該支撐環(huán)上部置放一襯環(huán)，在該襯環(huán)上面放置測試巖心；在所述巖心上部放置另一襯環(huán)，在該另一襯環(huán)上部放置另一支撐環(huán)，在該另一支撐環(huán)上部放置另一密封環(huán)，將所述夾持器頂端采用內(nèi)螺紋與頂部底堵的外螺紋密封連接并密封，將所述頂部底堵與所述頂部密封塞采用螺紋連接并密封；將所述連接好的夾持器利用螺檢固定在聞壓艙內(nèi)部，并關(guān)閉聞壓艙；
[0026]B、模型抽真空；
[0027]利用所述抽真空系統(tǒng)的真空泵將蒸汽室、蒸汽監(jiān)測室和高壓艙抽真空；
[0028]C、注入蒸汽；
[0029]開啟蒸汽發(fā)生器，打開第一單向閥，通過相應(yīng)管路向蒸汽室內(nèi)注入蒸汽；
[0030]D、上覆壓力控制；
[0031]開啟第二氣瓶、第二氣體流量控制器、第二氣體增壓泵、第四單向閥，利用第二氣體增壓泵向蒸汽監(jiān)測室內(nèi)注入氮氣，并利用蒸汽室和蒸汽監(jiān)測室內(nèi)的溫壓監(jiān)測儀適時監(jiān)測蒸汽室和蒸汽監(jiān)測室內(nèi)的壓力變化，蒸汽室內(nèi)壓力略高于蒸汽監(jiān)測室內(nèi)壓力，兩者之差不超過 0.5MPa ；
[0032]E、圍壓控制；
[0033]開啟第一氣瓶、第一氣體流量控制器、第一氣體增壓泵、第三單向閥，利用所述第一氣體增壓泵向高壓艙內(nèi)注入氮氣，以對模型產(chǎn)生圍壓；利用高壓艙內(nèi)的溫壓監(jiān)測儀適時監(jiān)測高壓艙內(nèi)圍壓壓力，控制圍壓略低于所述蒸汽監(jiān)測室壓力，兩者之差不超過0.2Mpa ；
[0034]F、采出蒸汽；
[0035]當(dāng)蒸汽監(jiān)測室內(nèi)壓力升高到實驗測試壓力時，關(guān)閉所述上覆壓力系統(tǒng)的第四單向閥，打開所述蒸汽采出系統(tǒng)的第二單向閥，將所述回壓閥壓力設(shè)定為實驗測試壓力，繼續(xù)由所述蒸汽注入系統(tǒng)注入蒸汽，同時通過回壓閥控制蒸汽采出速度與壓力，以確保所述蒸汽室內(nèi)壓力溫度恒定；
[0036]G、巖心頂部流體分析；
[0037]每隔一段時間，打開所述流體分析系統(tǒng)的第八單向閥，利用所述取樣器從所述蒸汽監(jiān)測室對流體取樣，觀測冷凝水收集瓶中是否有冷凝水出現(xiàn)，從而判斷蒸汽突破巖心的時間；每次取樣的同時，打開所述上覆壓力系統(tǒng)的第四單向閥，向所述蒸汽監(jiān)測室內(nèi)補充氮氣，以平衡所述蒸汽監(jiān)測室的壓力；
[0038]H、巖心孔隙結(jié)構(gòu)變化掃描與分析；
[0039]利用所述圖像采集與分析系統(tǒng)的工業(yè)CT對模型進行掃描與成像，適時分析高溫蒸汽環(huán)境下，不同的溫度與壓力條件對巖心孔隙結(jié)構(gòu)的改造特征以及蒸汽溶蝕夾層巖石的變化特征。
[0040]在本發(fā)明的一較佳實施方式中,在步驟G中:取樣頻率為:一次/每小時?一次/每天；為準(zhǔn)確判斷蒸汽監(jiān)測室內(nèi)出現(xiàn)冷凝水，同時又不引起蒸汽監(jiān)測室內(nèi)的壓力波動，每次取樣的流體體積為0.1?0.2升。
[0041]在本發(fā)明的一較佳實施方式中,在步驟H中:掃描頻率為2?6小時一次。
[0042]由上所述，本發(fā)明蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置及方法，可以用于高溫高壓蒸汽對不同類型儲層巖石的改造和溶蝕特征描述過程進行可視化評價；利用所述蒸汽室注入蒸汽為實際取芯的全直徑巖心底部提供了一個高溫高壓的接觸環(huán)境，利用蒸汽監(jiān)測室提供實際油藏上覆壓力，可模擬實際油藏內(nèi)注蒸汽過程中，注入蒸汽對注汽井上部巖心孔隙結(jié)構(gòu)的改造以及對夾層巖心的溶蝕作用；利用從所述蒸汽監(jiān)測室內(nèi)的巖心頂部流體取樣分析，可適時監(jiān)測不同巖心樣本的蒸汽突破情況；利用工業(yè)CT成像適時對巖心掃描，可分析不同巖心樣本在不同注蒸汽條件下的溶蝕與突破情況，為夾層大量發(fā)育的非均質(zhì)油藏注蒸汽開發(fā)提供關(guān)鍵的操作參數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中:
[0044]圖1:為本發(fā)明蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖2:為本發(fā)明實驗裝置的夾持器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0046]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0047]如圖1、圖2所示，本發(fā)明提出一種蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置100，所述實驗裝置100包括:模型系統(tǒng)1、蒸汽注入系統(tǒng)2、蒸汽采出系統(tǒng)3、圍壓控制系統(tǒng)4、上覆壓力控制系統(tǒng)5、抽真空系統(tǒng)6、流體分析系統(tǒng)7和圖像采集與分析系統(tǒng)8 ；
[0048]所述模型系統(tǒng)I由固定設(shè)置在一高壓艙13內(nèi)的夾持器11及其夾持器11內(nèi)設(shè)置的巖心12構(gòu)成；如圖2所示，在本實施方式中，所述夾持器11呈豎直放置，所述夾持器11包括圓筒形主體111，該圓筒形主體111上、下兩端密封設(shè)有底堵112、113，所述巖心12固定設(shè)置在圓筒形主體111中部，所述上側(cè)底堵112與巖心12之間形成蒸汽監(jiān)測室114，所述下側(cè)底堵113與巖心12之間形成蒸汽室115 ;所述蒸汽監(jiān)測室114用于適時監(jiān)測儲層巖心頂部的蒸汽突破情況；所述蒸汽室115用于為儲層巖心底部提供恒溫恒壓蒸汽環(huán)境，以溶蝕儲層巖心；所述巖心12兩側(cè)與上、下底堵112、113之間依序設(shè)有襯環(huán)116、支撐環(huán)117和密封環(huán)118 ;所述上、下底堵112、119中分別穿設(shè)有一個密封塞119 ；
[0049]所述蒸汽注入系統(tǒng)2由蒸汽發(fā)生器21和第一單向閥22組成，該蒸汽注入系統(tǒng)2通過管路密封導(dǎo)通于蒸汽室115 ；
[0050]所述蒸汽采出系統(tǒng)3由第二單向閥31、冷凝器32、回壓閥33組成，該蒸汽采出系統(tǒng)3通過管路密封導(dǎo)通于蒸汽室115 ；
[0051 ] 所述圍壓控制系統(tǒng)4由第一氣瓶41、第一氣體流量控制器42、第一氣體增壓泵43、第三單向閥44組成，該圍壓控制系統(tǒng)4通過管路密封導(dǎo)通于高壓艙13 ；
[0052]所述上覆壓力控制系統(tǒng)5由第二氣瓶51、第二氣體流量控制器52、第二氣體增壓泵53、第四單向閥54組成，該上覆壓力控制系統(tǒng)5通過管路密封導(dǎo)通于蒸汽監(jiān)測室114 ；
[0053]所述抽真空系統(tǒng)6由真空泵61以及并聯(lián)設(shè)置的第五單向閥62、第六單向閥63和第七單向閥64組成，所述第五、第六和第七單向閥分別通過管路密封導(dǎo)通于高壓艙13、蒸汽室115、蒸汽監(jiān)測室114 ；
[0054]所述流體分析系統(tǒng)7由取樣器71、氣體收集瓶72、冷凝水收集瓶73、第八單向閥74組成，該流體分析系統(tǒng)7通過管路密封導(dǎo)通于蒸汽監(jiān)測室114 ;所述取樣器71的取樣口緊貼蒸汽監(jiān)測室114內(nèi)儲層巖心頂部，利用所述取樣器適時抽取蒸汽監(jiān)測室內(nèi)流體樣本，分析冷凝水含量，可監(jiān)測不同厚度儲層巖心的蒸汽突破時間，并開展蒸汽室壓力水平以及壓力脈沖對蒸汽突破的影響定量分析；
[0055]圖像采集與分析系統(tǒng)8由工業(yè)CT81和計算機82組成；所述高壓艙13移動地設(shè)置于工業(yè)CT81的掃描艙內(nèi)。在本實施方式中，所述高壓艙13外部尺寸小于所述工業(yè)CT的掃描艙，以便在所述工業(yè)CT上對所述模型系統(tǒng)進行在線連續(xù)掃描，并利用所述計算機對掃描圖像進行分析，可對儲層巖心的孔隙結(jié)構(gòu)變化特征以及蒸汽的溶蝕特征進行可視化精確描述。
[0056]進一步，如圖2所示，上、下兩端的底堵112、113與圓筒形主體111為螺紋密封連接；所述密封塞119與各個底堵也為螺紋連接；相應(yīng)的管路密封穿過所述上、下密封塞119導(dǎo)通于對應(yīng)的蒸汽監(jiān)測室114或蒸汽室115 ;所述密封塞用于引入所述注入管路和監(jiān)測管路，相應(yīng)的管路外側(cè)用耐高溫高壓橡膠與密封塞密封連接。
[0057]在本實施方式中，所述兩個支撐環(huán)117壁厚為所述夾持器內(nèi)徑的1/4，所述兩個襯環(huán)116內(nèi)徑為所述夾持器內(nèi)徑的1/2 ;所述襯環(huán)116作用在于固定測試巖心12，以防巖心在溶蝕過程中突然垮塌；所述下部支撐環(huán)117內(nèi)部中空的部位構(gòu)成蒸汽室115，上部支撐環(huán)117內(nèi)部中空的部位構(gòu)成蒸汽監(jiān)測室114。
[0058]在本實施方式中，所述高壓艙13、夾持器11及其內(nèi)部的襯環(huán)116、支撐環(huán)117的材料為可供CT透射掃描的耐溫耐壓醚醚酮(PEEK)材料；所述夾持器11最高耐溫250°C，所述夾持器11和高壓艙13最高耐壓12?13MPa。
[0059]所述圍壓控制系統(tǒng)4中的第一氣瓶41為氮氣瓶，由于氮氣具有良好的隔熱性能，因此可以對夾持器11起到絕熱保溫作用，同時由于氣體具有較好流動性，因此用氮氣作為圍壓氣體，可實現(xiàn)對夾持器各部位均衡施壓。
[0060]在本實施方式中，所述高壓艙13、蒸汽室115和蒸汽監(jiān)測室114內(nèi)分別設(shè)有溫壓監(jiān)測儀9。
[0061]本發(fā)明還提供一種利用上述蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置100進行評價實驗的方法，所述方法包括以下步驟:
[0062]A、管線及模型連接；
[0063]將所述夾持器11的筒形主體111豎立放置，其底端采用內(nèi)螺紋與底部底堵113的外螺紋密封連接，所述底部底堵113與所述底部密封塞119也采用螺紋連接；在所述夾持器的底部底堵113上側(cè)置放一密封環(huán)118，在該密封環(huán)118上部置放一支撐環(huán)117，在該支撐環(huán)上部置放一襯環(huán)116,在該襯環(huán)116上面放置測試巖心12 ;在所述巖心12上部放置另一襯環(huán)116,在該另一襯環(huán)116上部放置另一支撐環(huán)117,在該另一支撐環(huán)117上部放置另一密封環(huán)118，將所述夾持器頂端采用內(nèi)螺紋與頂部底堵112的外螺紋密封連接并密封，將所述頂部底堵112與所述頂部密封塞119采用螺紋連接并密封；將所述連接好的夾持器11利用螺栓(四個均勻分布的螺栓)固定在高壓艙13內(nèi)部，并關(guān)閉高壓艙13 ；
[0064]B、模型抽真空；
[0065]利用所述抽真空系統(tǒng)6的真空泵61將蒸汽室115、蒸汽監(jiān)測室114和高壓艙13抽
真空；
[0066]C、注入蒸汽；
[0067]開啟蒸汽發(fā)生器21，打開第一單向閥22，通過相應(yīng)管路向蒸汽室115內(nèi)注入蒸汽；
[0068]D、上覆壓力控制；
[0069]開啟第二氣瓶51、第二氣體流量控制器52、第二氣體增壓泵53、第四單向閥54，利用第二氣體增壓泵53向蒸汽監(jiān)測室114內(nèi)注入氮氣，并利用蒸汽室115和蒸汽監(jiān)測室114內(nèi)的溫壓監(jiān)測儀9適時監(jiān)測蒸汽室和蒸汽監(jiān)測室內(nèi)的壓力變化，蒸汽室115內(nèi)壓力略高于蒸汽監(jiān)測室114內(nèi)壓力，兩者之差不超過0.5MPa ；
[0070]E、圍壓控制；
[0071]開啟第一氣瓶41、第一氣體流量控制器42、第一氣體增壓泵43、第三單向閥44，利用所述第一氣體增壓泵43向高壓艙13內(nèi)注入氮氣，以對模型產(chǎn)生圍壓；利用高壓艙內(nèi)的溫壓監(jiān)測儀9適時監(jiān)測高壓艙內(nèi)圍壓壓力，控制圍壓略低于所述蒸汽監(jiān)測室114壓力，兩者之差不超過0.2Mpa ；
[0072]F、采出蒸汽；
[0073]當(dāng)蒸汽監(jiān)測室內(nèi)壓力升高到實驗測試壓力時，關(guān)閉所述上覆壓力系統(tǒng)5的第四單向閥54，打開所述蒸汽采出系統(tǒng)3的第二單向閥31，將所述回壓閥33壓力設(shè)定為實驗測試壓力，繼續(xù)由所述蒸汽注入系統(tǒng)2注入蒸汽，同時通過回壓閥33控制蒸汽采出速度與壓力，以確保所述蒸汽室115內(nèi)壓力溫度恒定；
[0074]G、巖心頂部流體分析；
[0075]每隔一段時間，打開所述流體分析系統(tǒng)7的第八單向閥74，利用所述取樣器71從所述蒸汽監(jiān)測室114對流體取樣，取樣頻率為:一次/每小時?一次/每天；觀測冷凝水收集瓶72中是否有冷凝水出現(xiàn)，從而判斷蒸汽突破巖心的時間；為準(zhǔn)確判斷蒸汽監(jiān)測室114內(nèi)出現(xiàn)冷凝水，同時又不引起蒸汽監(jiān)測室內(nèi)的壓力波動，每次取樣的流體體積為0.1?0.2升；每次取樣的同時，打開所述上覆壓力系統(tǒng)5的第四單向閥54，向所述蒸汽監(jiān)測室114內(nèi)補充氮氣，以平衡所述蒸汽監(jiān)測室的壓力；
[0076]H、巖心孔隙結(jié)構(gòu)變化掃描與分析；
[0077]利用所述圖像采集與分析系統(tǒng)的工業(yè)CT81對模型進行掃描與成像，掃描頻率為2?6小時一次；適時分析高溫蒸汽環(huán)境下，不同的溫度與壓力條件對巖心孔隙結(jié)構(gòu)的改造特征以及蒸汽溶蝕夾層巖石的變化特征。
[0078]由上所述，本發(fā)明蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置及方法，可以用于高溫高壓蒸汽對不同類型儲層巖石的改造和溶蝕特征描述過程進行可視化評價；利用所述蒸汽室注入蒸汽為實際取芯的全直徑巖心底部提供了一個高溫高壓的接觸環(huán)境，利用蒸汽監(jiān)測室提供實際油藏上覆壓力，可模擬實際油藏內(nèi)注蒸汽過程中，注入蒸汽對注汽井上部巖心孔隙結(jié)構(gòu)的改造以及對夾層巖心的溶蝕作用；利用從所述蒸汽監(jiān)測室內(nèi)的巖心頂部流體取樣分析，可適時監(jiān)測不同巖心樣本的蒸汽突破情況；利用工業(yè)CT成像適時對巖心掃描，可分析不同巖心樣本在不同注蒸汽條件下的溶蝕與突破情況，為夾層大量發(fā)育的非均質(zhì)油藏注蒸汽開發(fā)提供關(guān)鍵的操作參數(shù)。
[0079]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置，其特征在于:所述實驗裝置包括: 模型系統(tǒng)，所述模型系統(tǒng)由固定設(shè)置在一高壓艙內(nèi)的夾持器及其夾持器內(nèi)設(shè)置的巖心構(gòu)成；所述夾持器包括筒形主體，該筒形主體兩端密封設(shè)有底堵，所述巖心固定設(shè)置在筒形主體中部，所述一側(cè)底堵與巖心之間形成蒸汽監(jiān)測室，所述另一側(cè)底堵與巖心之間形成蒸汽室； 蒸汽注入系統(tǒng)，所述蒸汽注入系統(tǒng)由蒸汽發(fā)生器和第一單向閥組成，該蒸汽注入系統(tǒng)通過管路密封導(dǎo)通于蒸汽室； 蒸汽采出系統(tǒng)，所述蒸汽采出系統(tǒng)由第二單向閥、冷凝器、回壓閥組成，該蒸汽采出系統(tǒng)通過管路密封導(dǎo)通于蒸汽室； 圍壓控制系統(tǒng)，所述圍壓控制系統(tǒng)由第一氣瓶、第一氣體流量控制器、第一氣體增壓泵、第三單向閥組成，該圍壓控制系統(tǒng)通過管路密封導(dǎo)通于高壓艙； 上覆壓力控制系統(tǒng)，所述上覆壓力控制系統(tǒng)由第二氣瓶、第二氣體流量控制器、第二氣體增壓泵、第四單向閥組 成，該上覆壓力控制系統(tǒng)通過管路密封導(dǎo)通于蒸汽監(jiān)測室； 抽真空系統(tǒng)，所述抽真空系統(tǒng)由真空泵以及并聯(lián)設(shè)置的第五單向閥、第六單向閥和第七單向閥組成，所述第五、第六和第七單向閥分別通過管路密封導(dǎo)通于高壓艙、蒸汽室、蒸汽監(jiān)測室； 流體分析系統(tǒng)，所述流體分析系統(tǒng)由取樣器、氣體收集瓶、冷凝水收集瓶、第八單向閥組成，該流體分析系統(tǒng)通過管路密封導(dǎo)通于蒸汽監(jiān)測室； 圖像采集與分析系統(tǒng)，其由工業(yè)CT和計算機組成；所述高壓艙移動地設(shè)置于工業(yè)CT的掃描艙內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置，其特征在于:所述夾持器呈豎直放置，巖心上部為蒸汽監(jiān)測室，巖心下部為蒸汽室；上、下兩端的底堵與筒形主體為螺紋密封連接；相應(yīng)的管路密封穿過所述上、下底堵。
3.如權(quán)利要求2所述的蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置，其特征在于:所述巖心兩側(cè)與上、下底堵之間依序設(shè)有襯環(huán)、支撐環(huán)和密封環(huán)。
4.如權(quán)利要求3所述的蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置，其特征在于:所述上、下底堵中分別穿設(shè)有一個密封塞，所述密封塞與底堵為螺紋連接；相應(yīng)的管路密封穿過所述密封塞導(dǎo)通于對應(yīng)的蒸汽監(jiān)測室或蒸汽室。
5.如權(quán)利要求3所述的蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置，其特征在于:所述兩個支撐環(huán)壁厚為所述夾持器內(nèi)徑的1/4，所述兩個襯環(huán)內(nèi)徑為所述夾持器內(nèi)徑的1/2。
6.如權(quán)利要求4所述的蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置，其特征在于:所述高壓艙、夾持器及其內(nèi)部的襯環(huán)、支撐環(huán)的材料為供CT透射掃描的耐溫耐壓醚醚酮；所述夾持器最高耐溫250°C，所述夾持器和高壓艙最高耐壓12-13MPa。
7.如權(quán)利要求1所述的蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置，其特征在于:所述圍壓控制系統(tǒng)中的第一氣瓶為氮氣瓶。
8.如權(quán)利要求1所述的蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗裝置，其特征在于:所述高壓艙、蒸汽室和蒸汽監(jiān)測室內(nèi)分別設(shè)有溫壓監(jiān)測儀。
9.一種利用權(quán)利要求1-8任一項實驗裝置進行蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗的方法，所述方法包括以下步驟:A、管線及模型連接； 將所述夾持器的筒形主體豎立放置，其底端采用內(nèi)螺紋與底部底堵的外螺紋密封連接，所述底部底堵與所述底部密封塞也采用螺紋連接；在所述夾持器的底部底堵上側(cè)置放一密封環(huán)，在該密封環(huán)上部置放一支撐環(huán)，在該支撐環(huán)上部置放一襯環(huán)，在該襯環(huán)上面放置測試巖心；在所述巖心上部放置另一襯環(huán)，在該另一襯環(huán)上部放置另一支撐環(huán)，在該另一支撐環(huán)上部放置另一密封環(huán)，將所述夾持器頂端采用內(nèi)螺紋與頂部底堵的外螺紋密封連接并密封，將所述頂部底堵與所述頂部密封塞采用螺紋連接并密封；將所述連接好的夾持器利用螺檢固定在聞壓艙內(nèi)部，并關(guān)閉聞壓艙； B、模型抽真空； 利用所述抽真空系統(tǒng)的真空泵將蒸汽室、蒸汽監(jiān)測室和高壓艙抽真空； C、注入蒸汽； 開啟蒸汽發(fā)生器，打開第一單向閥，通過相應(yīng)管路向蒸汽室內(nèi)注入蒸汽； D、上覆壓力控制； 開啟第二氣瓶、第二氣體流量控制器、第二氣體增壓泵、第四單向閥，利用第二氣體增壓泵向蒸汽監(jiān)測室內(nèi)注入氮氣，并利用蒸汽室和蒸汽監(jiān)測室內(nèi)的溫壓監(jiān)測儀適時監(jiān)測蒸汽室和蒸汽監(jiān)測室內(nèi)的壓力變化，蒸汽室內(nèi)壓力略高于蒸汽監(jiān)測室內(nèi)壓力，兩者之差不超過0.5MPa ； E、圍壓控制； 開啟第一氣瓶、第一氣體流量控制器、第一氣體增壓泵、第三單向閥，利用所述第一氣體增壓泵向高壓艙內(nèi)注入氮氣，以對模型產(chǎn)生圍壓；利用高壓艙內(nèi)的溫壓監(jiān)測儀適時監(jiān)測高壓艙內(nèi)圍壓壓力，控制圍壓略低于所述蒸汽監(jiān)測室壓力，兩者之差不超過0.2Mpa ； F、米出蒸汽； 當(dāng)蒸汽監(jiān)測室內(nèi)壓力升高到實驗測試壓力時，關(guān)閉所述上覆壓力系統(tǒng)的第四單向閥，打開所述蒸汽采出系統(tǒng)的第二單向閥，將所述回壓閥壓力設(shè)定為實驗測試壓力，繼續(xù)由所述蒸汽注入系統(tǒng)注入蒸汽，同時通過回壓閥控制蒸汽采出速度與壓力，以確保所述蒸汽室內(nèi)壓力溫度恒定； G、巖心頂部流體分析； 每隔一段時間，打開所述流體分析系統(tǒng)的第八單向閥，利用所述取樣器從所述蒸汽監(jiān)測室對流體取樣，觀測冷凝水收集瓶中是否有冷凝水出現(xiàn)，從而判斷蒸汽突破巖心的時間；每次取樣的同時，打開所述上覆壓力系統(tǒng)的第四單向閥，向所述蒸汽監(jiān)測室內(nèi)補充氮氣，以平衡所述蒸汽監(jiān)測室的壓力； H、巖心孔隙結(jié)構(gòu)變化掃描與分析； 利用所述圖像采集與分析系統(tǒng)的工業(yè)CT對模型進行掃描與成像，適時分析高溫蒸汽環(huán)境下，不同的溫度與壓力條件對巖心孔隙結(jié)構(gòu)的改造特征以及蒸汽溶蝕夾層巖石的變化特征。
10.如權(quán)利要求9所述的蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗方法，其特征在于:在步驟G中:取樣頻率為:一次/每小時 一次/每天；為準(zhǔn)確判斷蒸汽監(jiān)測室內(nèi)出現(xiàn)冷凝水，同時又不引起蒸汽監(jiān)測室內(nèi)的壓力波動，每次取樣的流體體積為0.1-0.2升。
11.如權(quán)利要求9所述的蒸汽改造儲層巖石特征評價實驗方法，其特征在于:在步驟H中:掃描頻率為2-6小時一 次。
【文檔編號】E21B49/00GK103452548SQ201310346555
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】吳永彬, 李秀巒, 王紅莊, 趙欣 申請人:中國石油天然氣股份有限公司