[發明專利]高溫高壓多尺度水封氣機理可視化實驗裝置與方法

在審

• 申請號: 201810745861.0
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN109060608A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 李曉平;胥偉沖;譚曉華;奎明清;常程;毛正林
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種模擬和研究地層滲流的高溫高壓多尺度水封氣機理可視化實驗裝置與方法。該實驗裝置能夠模擬在地層高溫高壓條件下水封氣的形成機理。其技術方案為：該裝置由驅替系統、模型系統、計量系統組成，所述模型系統包括常規平面滲流模型、顯微觀察模型、微觀掃描模型三部分；其常規平面滲流模型由四個平面滲流模型相連，四個平面滲流模型左側設有輸入管，并與驅替泵相連，右側設有輸出管，并與回壓閥及計量裝置相連；顯微觀察模型和微觀掃描模型左右側設有輸入管與輸出管，均通過常規平面滲流模型靠邊側的螺紋孔相連。本發明能觀察不同層位間竄流和水氣運移規律，對地層水封氣的形成機理進行準確分析，并利用染色水體對水侵有直觀認識。

技術領域

本發明涉及一種模擬和研究高溫高壓條件下地層滲流的多尺度可視化物理模型，同時分析水封氣的形成機理及規律的實驗裝置及實驗方法。

背景技術

天然氣作為一種清潔能源，環境污染較小，越來越受到全世界的青睞，占全球能源消費的比例逐年增加。在我國，大多數氣藏在開采的中后期均會遭到不同程度的水侵，而水驅氣藏40-60％的采收率明顯低于純氣藏80-95％的采收率，其主要原因就在于水體侵入使得大量氣井水淹，使得地層天然氣以水封氣的形式存留于氣藏中而無法采出，帶來了嚴重的資源浪費和經濟效益損失。

運用物理模型研究地下流體滲流規律是目前國內外的常用方法，通過建立物理模型來研究分析地層水封氣形成機理對指導氣藏生產開發和排水產氣具有重要意義。

目前常用的研究驅替現象的物理模型包括:1.激光刻蝕微觀人工物理模型。文獻《水驅氣藏滲流機理及模擬理論與方法研究》利用激光刻蝕微觀人工物理模型進行水驅氣實驗，通過鑄體薄片所代表的孔隙結構來制作光刻蝕微觀物理模型，分析得出形成水封氣的主要原因有卡斷形成水封氣、繞流形成水封氣、死孔隙形成水封氣、關井復壓形成水封氣，該模型存在的主要缺陷是未考慮到層間竄流現象。2.平面徑向微觀滲流模型。利用可視化巖心夾持器觀察水體滲流，但未考慮模擬地層高溫高壓條件。3.三維可視化物理驅替模型。該模型可直接觀察水體侵入狀況，但未能考慮層間竄流。4.考慮層間竄流的可視化物理模擬裝置。該裝置利用連接管將模擬不同層位的密封容器連接，模擬不同層位之間的層間竄流，該模型存在的缺陷是不能微觀觀察分析水體滲流。

發明內容

針對現有模型和技術的不足，本發明旨在提供一種能夠模擬在地層高溫高壓條件下，能夠同時從多尺度觀察水封氣形成機理的實驗裝置，并且利用多層連接考慮層與層之間的互相干擾，利用染色水體對水體分布和水侵強度有更直觀的認識。

該實驗裝置的技術方案如下：

一種模擬高溫高壓條件下非均質砂巖地層水驅氣的多尺度水封氣機理可視化實驗裝置，所述實驗裝置是由驅替系統、模型系統、計量系統組成，所述模型系統包括常規平面滲流模型、顯微觀察模型和微觀掃描模型三部分。所述常規平面滲流模型由四個或四至八個常規平面滲流模型并列連接而成，四個常規平面滲流模型分別由四條連接管連接而成；所述四個常規平面滲流模型左側均設有2-3條輸入管，輸入管均與驅替泵相連，右側均設有2-3條輸出管，輸出管均與回壓閥進口端相連，回壓閥出口端與計量裝置相連；回壓閥與氣泵連接，保持出口端壓力，回壓閥與常規平面滲流模型之間安裝有高壓水平兩通閥；所述顯微觀察模型左側設有輸入管，右側設有輸出管，其輸入管與輸出管均通過常規平面滲流模型靠邊側的螺紋孔相連；所述微觀掃描模型左側設有輸入管，右側設有輸出管，其輸入管與輸出管均通過常規平面滲流模型靠邊側的螺紋孔相連。所述各模型從上到下均由蓋板、密封橡膠墊、底板三部分組成。