一種綜合判定宏觀滲流過(guò)程中泡沫油現(xiàn)象形成的實(shí)驗(yàn)裝置及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種綜合判定宏觀滲流過(guò)程中泡沫油現(xiàn)象形成的實(shí)驗(yàn)裝置及應(yīng)用，屬 于提高稠油采收率實(shí)驗(yàn)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國(guó)、加拿大和委內(nèi)瑞拉等地區(qū)部分稠油油藏降壓冷采過(guò)程中產(chǎn)出油呈現(xiàn)連續(xù)的 泡沫狀態(tài)，原油中含有大量穩(wěn)定小氣泡，人們稱上述原油為泡沫油。由于泡沫油現(xiàn)象的存 在，該類油藏生產(chǎn)氣油比上升速度緩慢，采收率較常規(guī)溶解氣驅(qū)油藏高出5~25%，采油速 度高出10~30倍，有的甚至高達(dá)100倍，因此，泡沫油現(xiàn)象對(duì)于提高該類稠油油藏采收率 至關(guān)重要。近幾年，在發(fā)現(xiàn)泡沫油現(xiàn)象的增油效果之后，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者逐漸提出通過(guò)注氣 等方式在普通稠油油藏中形成人工泡沫油提高普通油藏采收率，從而擴(kuò)大了泡沫油現(xiàn)象的 應(yīng)用范圍。
[0003] 泡沫油形成的原因在于降壓開(kāi)采過(guò)程中，由于稠油粘滯力大于重力，從原油中逸 出的溶解氣不是直接聚并形成連續(xù)的氣相，而是以小氣泡的形式分散在原油中所致。泡沫 油現(xiàn)象之所以能夠提高采收率，其機(jī)理在于泡沫油含有大量分散、不連續(xù)的小氣泡，使得稠 油密度和粘度降低、體積膨脹，最終使得油田實(shí)際生產(chǎn)中地層壓力下降速度減慢，生產(chǎn)氣油 比降低，產(chǎn)油量和采收率增加。
[0004] 目前，泡沫油現(xiàn)象主要出現(xiàn)在以下兩個(gè)過(guò)程。第一：能夠產(chǎn)生泡沫油現(xiàn)象的特殊稠 油降壓冷采過(guò)程。該過(guò)程中降壓而析出的溶解氣分散在特殊稠油中形成泡沫油。第二：普 通稠油的注氣（CO 2、天然氣、甲烷、丙烷等輕組分氣體）吞吐和注氣驅(qū)過(guò)程，該過(guò)程中注入氣 分散在稠油中產(chǎn)生人工泡沫油現(xiàn)象，從而起到提高普通稠油油藏采收率的作用。
[0005] 目前，在室內(nèi)模擬上述兩個(gè)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)中主要使用以下兩類模型。第一類為微觀 玻璃刻蝕模型。該類模型為刻有大小不同、分布不均顆粒的玻璃，可以描述和模擬微觀巖石 的孔隙和孔喉。結(jié)合高清顯微鏡，通過(guò)該類模型可以可視化泡沫油形成及微觀滲流過(guò)程。 例如，趙瑞東、李松巖等人通過(guò)微觀玻璃刻蝕模型研究了泡沫油冷采過(guò)程中影響泡沫油穩(wěn) 定性的因素，測(cè)量泡沫油流變性。但上述模型存在以下不足之處，①該模型只能用于研究泡 沫油在孔隙和孔喉級(jí)別的微觀滲流過(guò)程，無(wú)法研究泡沫油在巖心和油田級(jí)別的宏觀滲流過(guò) 程。②該模型極易損壞，且其配套設(shè)備（包括高清顯微鏡等）價(jià)格昂貴，③該類模型主要有 玻璃制成，耐壓能力較差，較難有效模擬高溫高壓油藏條件下的滲流過(guò)程。
[0006] 第二類模型為填砂或巖心模型。該類模型主要是選擇與實(shí)際油藏巖石顆粒組成相 似的石英砂或者巖心。與微觀玻璃刻蝕模型相比，該類模型及其配套設(shè)備價(jià)格便宜，耐溫耐 壓能力強(qiáng)，在油氣田開(kāi)發(fā)的各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用更為廣泛，能夠有效模擬泡沫油流的宏觀滲流過(guò) 程，更接近油田開(kāi)發(fā)實(shí)際。但由于上述模型由耐溫耐壓不透明材料制成，且填充材料主要為 石英砂（巖心）和稠油，使得實(shí)驗(yàn)條件下（通常為高溫高壓的油藏環(huán)境）泡沫油現(xiàn)象難以 觀察，無(wú)法確切判定研究過(guò)程中泡沫油是否形成，只能在大氣壓力和常溫條件下，通過(guò)觀 察產(chǎn)出原油狀態(tài)進(jìn)行簡(jiǎn)單判斷。該方法的判定結(jié)果不能代表實(shí)際油藏條件（高溫高壓），指 導(dǎo)意義不大，且主觀性強(qiáng)，精確性差。由于上述問(wèn)題的存在，泡沫油宏觀滲流領(lǐng)域的研究結(jié) 果通常缺乏說(shuō)服力，嚴(yán)重制約了該領(lǐng)域研究的發(fā)展。因此，如何能夠準(zhǔn)確判定宏觀滲流過(guò)程 中泡沫油現(xiàn)象是否形成成為目前急需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種綜合判定宏觀滲流過(guò)程中泡沫油現(xiàn)象形成 的實(shí)驗(yàn)裝置。
[0008] 本發(fā)明還提供上述實(shí)驗(yàn)裝置的應(yīng)用方法。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確判定泡沫油現(xiàn)象是否形 成。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0010] -種綜合判定宏觀滲流過(guò)程中泡沫油現(xiàn)象形成的實(shí)驗(yàn)裝置，包括依次相連的填砂 模型、耐壓可視窗、回壓閥、油氣分離器和氣體流量計(jì)，在所述的填砂模型和耐壓可視窗之 間設(shè)置有在線密度計(jì)；
[0011] 所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括檢測(cè)部，所述檢測(cè)部包括分別與外部計(jì)算機(jī)通信的測(cè)量填砂 模型內(nèi)部壓力采集線路、密度采集線路、耐壓可視窗圖像采集線路、出液重量采集線路和產(chǎn) 出氣采集線路。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，測(cè)量填砂模型內(nèi)部壓力采集線路包括測(cè)量填砂模型的入口 端、中部和出口端的壓力線路。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述耐壓可視窗的尺寸范圍：寬度為8-15mm，長(zhǎng)度為 40_60mm，高度為l_3mm，最大承壓為15MPa。
[0014] 上述實(shí)驗(yàn)裝置的應(yīng)用方法，包括以下步驟：
[0015] (1)模擬地層，填制填砂模型，并測(cè)量填砂模型的孔隙度、滲透率和初始含油飽和 度；
[0016] (2)調(diào)節(jié)回壓閥，以0~5MPa/h的壓降速度降低所述填砂模型的壓力至大氣壓力， 從填砂模型中產(chǎn)出地層原油依次流經(jīng)在線密度計(jì)、耐壓可視窗、回壓閥和油氣分離器；經(jīng)脫 氣的地層原油留在所述油氣分離器底部，通過(guò)出液重量采集線路采集所述脫氣的地層原油 的重量，脫出氣體流經(jīng)所述氣體流量計(jì)，通過(guò)產(chǎn)出氣采集線路采集所述脫出氣體體積；
[0017] (3)利用在線密度計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量地層流體密度p，通過(guò)所述地層流體密度p與地層 原油密度P。和氣體密度P g的關(guān)系，判定泡沫油形成情況：
[0018] 繪制填砂模型壓力與地層流體密度P的關(guān)系曲線，當(dāng)存在P多0.9 P。區(qū)域時(shí)， 則判定所述地層流體為含有溶解氣的地層原油，泡沫油形成判定因子1:為〇 ;
[0019] 當(dāng)存在3 P P彡0. 9 P。區(qū)域時(shí)，所述地層流體密度介于地層原油與氣體之間， 則判定所述地層流體為具有分散氣泡的泡沫油，泡沫油形成判定因子1:為1 ;
[0020] 當(dāng)存在P彡3pg區(qū)域時(shí)，則判定所述地層流體為氣體，泡沫油形成判定因子I 1S 〇 ；
[0021 ] (4)利用出液重量采集線路實(shí)時(shí)測(cè)量產(chǎn)油量，利用氣體流量計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量產(chǎn)氣量，計(jì) 算采收率RF及生產(chǎn)氣油比G0R，之后通過(guò)公式（1)、（11)進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化后的 采收率RFn和累積生產(chǎn)氣油比GOR n: CN 105137045 A 仇叱卞> 3/8 頁(yè)
[0022]
[0023]
[0024] 公式（I)、（II)中GOUP G0R_為計(jì)算生產(chǎn)氣油比中的最大值和最小值；RFniax和 RFmin為計(jì)算米收率中的最大值和最小值；
[0025] 通過(guò)公式（III)計(jì)算得到采收率RFn和累積生產(chǎn)氣油比GORn的比值R:
[0026]
[0027] 繪制填砂模型壓力與R的關(guān)系曲線，當(dāng)存在R>1區(qū)域時(shí)，則判定泡沫油形成，泡沫 油形成判定因子1 2為1 ;
[0028] 當(dāng)不存在R>1區(qū)域時(shí)，則判定泡沫油沒(méi)有形成，泡沫油形成判定因子12為0 ;
[0029] (5)實(shí)時(shí)測(cè)量填砂模型中部壓力P，根據(jù)高壓物性實(shí)驗(yàn)，即PVT實(shí)驗(yàn)得油氣平衡狀 態(tài)下的壓力匕，繪制P、匕與膨脹體積關(guān)系曲線，其中所述膨脹體積是指降壓過(guò)程中油氣體 積的增加量占初始?jí)毫ο掠蜌怏w積的百分?jǐn)?shù)，并通過(guò)公式（IV)計(jì)算泡沫油過(guò)飽和度：
[0030]
[0031] 當(dāng)SS彡20%時(shí)，泡沫油形成判定因子13為1 ;
[0032] 當(dāng)SS < 20%時(shí)，泡沫油形成判定因子13為0 ;
[0033] (6)利用耐壓可視窗觀察、記錄氣、液兩相流動(dòng)狀態(tài)及氣泡大小、形態(tài)特征，判定不 同實(shí)驗(yàn)條件下泡沫油形成情況：
[0034] 當(dāng)耐壓可視窗中氣相為分散不連續(xù)小氣泡時(shí)，泡沫油形成判定因子14為1 ;
[0035] 當(dāng)耐壓可視窗中氣相為大片連續(xù)氣體時(shí)，泡沫油形成判定因子14為0 ;
[0036] (7)計(jì)算泡沫油形成綜合判定因子I =
[0037] 當(dāng)I = 0時(shí)，沒(méi)有泡沫油現(xiàn)象；
[0038] 當(dāng)I = 1時(shí)，存在較弱的泡沫油現(xiàn)象；
[0039] 當(dāng)I = 2時(shí)，存在中等強(qiáng)度的泡沫油現(xiàn)象；
[0040] 當(dāng)I = 3時(shí)，存在較強(qiáng)的泡沫油現(xiàn)象；
[0041] 當(dāng)I = 4時(shí)，存在極強(qiáng)的泡沫油現(xiàn)象。
[0042] 本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：
[0043] 本發(fā)明提供一種綜合判定宏觀滲流過(guò)程中泡沫油現(xiàn)象形成的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，克 服了泡沫油領(lǐng)域填砂或巖心模型實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法判定泡沫油形成的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了油藏條件 下泡沫油現(xiàn)象形成的準(zhǔn)確判定。與現(xiàn)有的通過(guò)觀察產(chǎn)出原油狀態(tài)進(jìn)行判斷的方法相比，具 有判斷結(jié)果接近實(shí)際，精確性高的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置及方法可以增加泡沫油宏觀滲流 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)服力，擴(kuò)展該領(lǐng)域的研究范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0044] 圖1本發(fā)明所述一種綜合判定宏觀滲流過(guò)程中泡沫油現(xiàn)象形成的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0045] 圖2本發(fā)明中，繪制填砂模型壓力與P的關(guān)系曲線圖；
[0046] 圖3本發(fā)明中，繪制填砂模型壓力與R的關(guān)系曲線圖；<