[發明專利]地層溫度及壓力一維分布的物理模擬方法及其裝置

無效

• 申請號: 201210329717.1
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102852517A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 劉金玉;王殿生;高建申;隋宏光;閆國亮;呂守鵬;王偉麗;周鵬威
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 趙東冶

技術領域

本發明涉及地層環境模擬技術，是一種地層溫度及壓力一維分布的物理模擬方法以及專用的裝置。

背景技術

地層環境模擬是描述分析地層特性的重要手段，比如，在石油領域，油藏環境模擬可為后續油藏開發提供指導性建議，有利于提高采收率，其中溫度及壓力的模擬是地層環境模擬中的重要方面，目前以數值模擬方法為主，物理模擬方法雖有，但目前的方法技術及相關設備都存在一定的不足，只能模擬某一深度，確切的說是某一點的溫度及壓力，無法做到同時模擬不同位置處的溫度及壓力，這樣所模擬出的地層環境與實際地層環境相差甚大，通過這樣的模擬而描述出的地層也就不精確，所得到的指導性建議難免有偏差，對地層開發利用的指導作用有限。

目前，石油行業所用可模擬地層溫度及壓力的巖心夾持器，以TY系列巖心夾持器為代表，它主要有套筒、膠套、上堵頭、下堵頭及支架組成。其中套筒中間有一空腔，所述空腔被一膠套分隔成內腔以及一圍腔，內腔內放置待測巖心，通過往圍腔內打入不同壓力的流體對巖心施加不同的環壓，從而模擬不同的地層壓力。加溫裝置一般為恒溫箱，巖心夾持器位于恒溫箱內，通過調節恒溫箱的溫度來模擬地層溫度。該系列巖心夾持器雖能模擬地層溫度及壓力，但任一時刻，整個巖心所模擬的環壓及溫度是處處相同的，實際地層中不同位置處的壓力和溫度是不同的，因此該系列巖心夾持器不能很好的模擬真實地層環境情況。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可模擬地層溫度及壓力一維分布的物理模擬方法，以及能使用該方法開展物理模擬實驗所需的裝置，并且裝置結構的設計使得裝卸巖心非常方便。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：

一種地層溫度及壓力一維分布的物理模擬方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)確定地層溫度及壓力沿某一方向變化的曲線，該曲線一般為平滑連續曲線，根據模擬精度要求，將地層細分為多個子層，各子層相互平行，每一子層的溫度和壓力都賦一定值，從而將溫度及壓力沿某一方向連續變化的平滑曲線轉變為隨層數而不連續變化的分段直線；

各子層賦予的溫度值和壓力值分別通過各子層對應的溫度和壓力的變化曲線求得。

2)根據步驟1中地層細分的層數設計一中空夾持裝置，裝置的圍腔分層，圍腔的層數與步驟1中細分后的地層層數相等，各子圍腔厚度比與步驟1中各子層厚度比相同；

3)將從所模擬地層取得的巖心包于一保護套內，然后將其放置于步驟2中所設計裝置的中空室內，并通過關閉上下堵頭來密封裝置，所取巖心的形狀與中空室形狀相同，幾何尺寸比中空室尺寸稍小；

4)往步驟2中所設計裝置的各子圍腔內注入流體，各子圍腔內流體的溫度及壓力與步驟1中各子層的溫度及壓力相同，在流體壓力作用下，各子圍腔膨脹促使各子圍腔內壁與保護套，保護套與巖心兩兩貼合，這樣液體的壓力經過各子圍腔內壁和保護套作用到巖心上，在熱傳遞作用下，經過一定時間后，巖心各層的溫度與各子圍腔內流體的溫度相等，從而實現在巖心中模擬地層溫度及壓力的一維分布。

往各子圍腔內注入的流體可以是同一種流體，或多種流體；流體是氣體，或液體，以比熱容大的液體最佳。

往各子圍腔內注入的流體的壓力通過調節注入量的大小實現與地層壓力相等；

一種地層溫度及壓力一維分布的物理模擬裝置，裝置為中空夾持裝置，裝置的圍腔分層，圍腔的層數與地層層數相等，各子圍腔厚度比與各子層厚度比相同，其中套筒分為外套筒和內套筒，膠套分為外膠套和內膠套，并且外套筒的內測、內套筒的外側、外膠套的內測及內膠套的內外兩側均為平滑面。

裝置包括套筒、膠套、上堵頭1和下堵頭15，膠套置于套筒的內腔內，套筒分為外套筒2和內套筒19，外套筒內側和內套筒外側均為平滑面，外套筒和內套筒上有同數量且多于一個的進液孔5、8、11、14和24、25、26、27，外套筒和內套筒組裝后，兩兩相應進液孔彼此連通，內套筒內側有彼此相隔一定距離的一組突起28、29、30；膠套分為外膠套16和內膠套17，外膠套內側和內膠套內外兩側均為平滑面，外膠套外側有彼此相隔一定距離的一組突起31、32、33，內套筒和外膠套組裝后，內套筒上的突起28、29、30分別和外膠套上的突起31、32、33兩兩耦合，從而把圍腔分割成多個子圍腔20、21、22、23；內膠套內腔即為包裝巖心的中空室18。

所述各子圍腔20、21、22、23內可置入加熱棒3、6、9、12，加熱棒上帶有連接電源的導線4、7、10、13。

所述進液孔（5、8、11、14內側壁車有螺紋。