[發明專利]一種用于稠油熱采儲層破裂的模擬實驗裝置

無效

• 申請號: 201410103891.3
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN103821487A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 孫峰;賈朋;薛世峰;朱秀星;王斐斐;王海靜
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B49/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本發明屬于稠油熱采開發領域，具體涉及一種用于稠油熱采儲層破裂的模擬實驗裝置。

背景技術

我國具有豐富的稠油資源，熱力采油是當前稠油資源開發的重要方式，它通過將熱能載體注入油藏來加熱稠油，降低原油粘度，提高原油流動能力，從而提高原油產量和采收率。稠油熱采過程中，高溫熱能注入引起儲層內溫度、壓力大幅度增加，原油粘度降低；孔隙流體和巖層骨架受熱發生非均勻膨脹，導致儲層產生變形及破裂。研究稠油熱采過程中儲層破裂機理及裂縫擴展過程，對于真實描述稠油熱采儲層開發動態，優化參數工藝具有重要的指導意義。

目前研究地下高溫條件下巖樣物性參數變化及破裂過程的實驗裝置及方法主要以一定圍壓條件下，巖樣試件高溫整體加熱分析為主。而稠油熱采儲層破裂則是受到井筒局部高溫載荷與三向非均勻地應力兩方面耦合因素共同控制，目前研究主要以油藏數值模擬方法為主，缺乏相關稠油熱采儲層破裂的模擬實驗裝置及方法，無法對實際稠油熱采儲層破裂情況進行真實有效的評價，因而成為當前稠油熱采開發領域的難點問題。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明提出了一種用于稠油熱采儲層破裂的模擬實驗裝置，該實驗裝置可以對實驗巖樣加載三個方向的地應力，在實驗巖樣井筒內加載高溫條件，真實模擬稠油熱采過程中不同溫度、地應力條件下復合受力狀態，采集儲層破裂信息并系統分析稠油熱采儲層破裂機制，為稠油熱采注采方案理論研究和工程設計優化提供實驗基礎。

本發明技術方案包括：

一種用于稠油熱采儲層破裂的模擬實驗裝置，包括實驗巖樣、真三軸應力加載裝置、溫度加載控制裝置和聲發射監測裝置，

所述實驗巖樣包括油藏取芯，油藏取芯外周設置有水泥砂漿包裹層，所述油藏取芯居于中心位置，實驗巖樣呈立方體狀，所述實驗巖樣頂面中心向下設置有裸眼井筒；在實驗過程時，實驗巖樣安放在真三軸應力加載裝置的高壓承壓缸內，通過真三軸應力加載裝置對實驗巖樣的外壁面在三個方向施加壓力；

上述溫度加載控制裝置包括加熱管、熱電偶溫度傳感器和溫度采集控制儀，所述溫度采集控制儀分別與加熱管、熱電偶溫度傳感器連接，加熱管安裝在裸眼井筒內，在裸眼井筒的井壁與加熱管之間填有傳熱介質層，熱電偶溫度傳感器埋設在水泥砂漿包裹層預設位置上；

上述聲發射監測裝置包括聲發射儀和多個聲發射探頭，所述聲發射儀與所述多個聲發射探頭連接，所有聲發射探頭布置在水泥砂漿包裹層的外周上。

上述傳熱介質層為氯化鈉。

上述高壓承壓缸分別設有液壓底頂板、液壓側頂板、剛性側墊板和剛性上墊板；上述實驗巖樣固定安設在液壓底頂板的中心處，液壓側頂板與剛性側墊板分別抵在實驗巖樣的兩個相對側面上，剛性上墊板壓在實驗巖樣的頂部，剛性上墊板與位于其上方的高壓承壓缸頂蓋接合。

上述實驗巖樣的外形尺寸為100mm×100mm×100mm；裸眼井筒的直徑為10mm，深度為90mm。

本發明實驗巖樣是由真實稠油油藏取芯與水泥砂漿包裹層混合澆筑而成，而現有技術中常用的儲層破裂模擬實驗巖樣主要是采用人工澆注水泥砂漿試件的方式，本發明實驗巖樣在混合澆筑過程中，真實稠油油藏取芯置于實驗巖樣立方體中心位置，熱電偶溫度傳感器預埋入實驗巖樣內設計位置，引出熱電偶溫度傳感器探頭數據線，待實驗巖樣在水泥養護箱內養護達到強度要求，采用金剛石鉆頭在實驗巖樣頂面鉆取裸眼井筒；本發明采用真實油藏取芯進行模擬，更接近實際稠油熱采儲層實際情況，可以對實際稠油熱采儲層的破裂情況進行真實有效的評價。

目前巖土工程領域中針對高溫條件下巖樣破裂的實驗裝置及方法主要是針對一定圍壓條件下，巖樣試件整體加熱進行破裂事件分析；而本發明稠油熱采儲層破裂是研究井筒局部高溫載荷與空間三向非均勻地應力兩方面因素耦合作用導致的破裂事件分析。

本發明真三軸應力加載裝置用于向實驗巖樣外側空間的三個方向分別施加不同壓力，現有技術中大多采用的是向巖樣施加圍壓，也就是施加的為均勻壓力，而稠油熱采裂則是受到井筒局部高溫載荷與三向非均勻地應力兩方面耦合因素共同控制，本發明向實驗巖樣外側空間的三個方向施加壓力，其形成的是非均勻壓力，通過非均勻壓力對實際稠油熱采儲層的破裂情況進行真實有效的評價。

本發明提出了一種用于稠油熱采儲層破裂的模擬實驗裝置，與現有技術相比，其采用了真實稠油稠油油藏取芯與水泥砂漿包裹層混合澆筑作為實驗巖樣，該實驗巖樣為立方體，與現有技術中的實驗巖樣相比較，其更為真實的反映了實際油藏的巖石力學性質；