[發明專利]蒸汽剝蝕泥質夾層巖石的實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201310346647.5
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN103452549A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 吳永彬;李秀巒;王紅莊;趙欣;周百鳴;蔣有偉
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B43/24
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力

技術領域

本發明是關于石油開發領域中一種用于評價巖石特征的實驗裝置及方法，尤其涉及一種可用于高溫高壓蒸汽對泥質夾層巖石的剝蝕特征進行可視化評價的實驗裝置及方法。

背景技術

受陸相沉積環境影響，我國稠油油藏儲層非均質性普遍較強，儲層內發育有大量的夾層，其中，泥質夾層指的是由部分泥巖與砂巖或者純泥巖礦物成分組成的夾層，夾層內部具有一定的滲透性，通常滲透率為1～0.0001×10^－3um²。在稠油油藏注蒸汽開發過程中，由于夾層滲透率很低，夾層對蒸汽腔的發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部的向上超覆和向外持續擴展，從而影響到夾層上部油層儲量的有效動用、注蒸汽開發油藏的產量水平與最終采收率。

但由于泥質夾層具有遇水膨脹與溶解的特性，蒸汽從注入井到生產井驅油過程中，蒸汽的橫向流動與縱向向上超覆使儲層內部位于蒸汽主流線上部的夾層將不斷受到下部蒸汽的沖刷與剝蝕，夾層的厚度越來越薄，被剝蝕掉的夾層溶解在蒸汽冷凝水里，與采出液一起從生產井采出，蒸汽的不斷沖刷與剝蝕，最終將全部剝蝕掉一定厚度的夾層。

而注蒸汽過程中，注入蒸汽的速度、注入壓力等關鍵參數均會對夾層的剝蝕速度產生重要影響，因此通過開展不同類型夾層在注蒸汽條件下的剝蝕室內實驗，可以得到不同類型夾層、不同蒸汽注入速度/注入壓力/注入干度等條件下的夾層被剝蝕速度，以及蒸汽對夾層剝蝕速度的垂向敏感性等重要參數，為指導油田現場注蒸汽方案設計過程中，注入井的垂向射孔位置、注入速度、注入壓力等關鍵參數提供依據，對蒸汽剝蝕夾層、實現蒸汽腔快速均勻擴展與高效開采具有重要的意義。

目前尚未有系統的方法與裝置用于蒸汽對不同類型泥質夾層巖石的剝蝕過程進行可視化評價。

由此，本發明人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種蒸汽剝蝕泥質夾層巖石的實驗裝置及方法，以克服現有技術的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種蒸汽剝蝕泥質夾層巖石的實驗裝置及方法，以用于高溫高壓蒸汽對不同類型泥質夾層巖石的剝蝕過程進行可視化評價。

本發明的目的是這樣實現的，一種蒸汽剝蝕泥質夾層巖石的實驗裝置，所述實驗裝置包括有CT掃描艙和移動地設置于CT掃描艙內的高壓艙，所述高壓艙內豎直固定設置一圓柱形夾持器；所述圓柱形夾持器由筒形夾持器主體、夾持器底蓋、夾持器頂蓋構成；所述夾持器主體內下部填充取芯砂巖，上部填充取芯泥質夾層；所述夾持器主體底部一側設有夾持器入口，另一側設有夾持器出口；所述高壓艙艙壁上設有一圍壓入口。

在本發明的一較佳實施方式中，所述夾持器入口由入口管道密封導出高壓艙；所述夾持器出口由出口管道密封導出高壓艙。

在本發明的一較佳實施方式中，所述高壓艙由一支架固定于CT移動實驗平臺上。

在本發明的一較佳實施方式中，所述夾持器頂蓋、夾持器底蓋分別與夾持器主體之間為螺紋密封連接。

在本發明的一較佳實施方式中，所述夾持器主體的高度為其直徑的1/10～1/5。

在本發明的一較佳實施方式中，所述圓柱形夾持器和高壓艙的材料為供CT透射掃描的耐溫耐壓醚醚酮；所述夾持器最高耐溫250℃，所述夾持器和高壓艙最高耐壓12～13MPa。

本發明的目的還可以這樣實現，一種蒸汽剝蝕泥質夾層巖石的實驗方法，所述實驗方法包括以下步驟：

A、管線連接與夾持器封裝；

將所述夾持器的筒形主體豎立放置，其底端采用內螺紋與夾持器底蓋的外螺紋密封連接；在夾持器主體內下部放入一定厚度取芯砂巖，在所述取芯砂巖的上部放入一定厚度取芯泥質夾層，所述砂巖與所述泥質夾層的厚度比根據研究需要可靈活調整，所述取芯砂巖和取芯泥質夾層的外徑與所述夾持器主體內徑相同；所述夾持器頂端采用內螺紋與夾持器頂蓋的外螺紋密封連接，通過旋轉螺紋壓實所述砂巖與泥質夾層；將所述連接好的夾持器利用螺栓固定在高壓艙內部，并關閉高壓艙；

B、注入蒸汽；

從所述夾持器入口向夾持器內注入蒸汽；

C、圍壓控制；

在注蒸汽同時，從所述圍壓入口向高壓艙內注入氮氣，以對高壓艙內部的夾持器產生圍壓，并對所述夾持器隔熱；所述圍壓注入壓力比所述蒸汽注入壓力高0.5Mpa以內；

D、采出流體；

在注蒸汽同時，從所述夾持器出口采出夾持器內流體，夾持器出口的壓力控制在小于夾持器入口壓力的0.5Mpa以內，采出流體的質量流速與注入流體的質量流速之比控制在1：1～1.4：1之間。