分层注汽模拟试验系统及其工作方法 【技术领域】
本发明涉及注蒸汽开采技术领域， 尤其涉及分层注汽模拟试验系统及其工作方法。 背景技术
注蒸汽开采是稠油开发的主体工艺技术， 目前部分区块已经进入蒸汽吞吐中后 期， 由于层与层之间存在着物性的差异， 从而导致多轮注汽生产后油藏动用不均， 高、 低渗 透层矛盾突出， 相互影响， 相互干扰， 主要表现在注汽时高渗层吸汽多， 动用明显， 而低渗层 吸汽少， 动用程度差。 这种矛盾在多层开采的新、 老层之间表现尤为突出， 由于老层的干扰， 使新层无法正常生产。同时， 调补层逐渐增多， 新老层之间存在着差异 ： 动用程度、 油层、 含 水变化等， 多层合注制约了新补油层的开发力。
分层注汽技术是针对上述问题研制并开发的， 其技术原理是在同一井段内将油层 分成二及二个以上的油层单元， 根据各油层或各组油层的不同特性， 在一次注汽中同时对 各层进行分层配汽， 平衡了油层纵向吸汽不均的矛盾。 其中， 分层注汽技术中不同类型油藏 的油层注汽参数的选择日益成为一个亟待解决的技术难题。 发明内容 本发明实施例提供一种分层注汽模拟试验系统， 用以解决分层注汽技术中不同类 型油藏的油层注汽参数的选择难题， 该系统包括 ：
工艺管柱系统， 包括 ：
第一电动截止阀、 井口四通、 试验套管 ； 第一、 第二、 第三压力计 ； 第一、 第二、 第三 流量计 ； 第一、 第二、 第三电动调节阀 ； 其中 ：
第一电动截止阀的第一端为所述工艺管柱系统的输入端， 第二端连接井口四通的 顶端 ； 井口四通的底端连接试验套管的顶端 ； 试验套管的底端悬空， 距地面一设定距离 ； 试 验套管的外壁设第一、 第二、 第三引出口， 分别用于模拟三个独立的地层 ； 第一引出口依次 经第一压力计、 第一流量计连接第一电动调节阀的第一端 ； 第二引出口依次经第二压力计、 第二流量计连接第二电动调节阀的第一端 ； 第三引出口依次经第三压力计、 第三流量计连 接第三电动调节阀的第一端 ； 第一电动调节阀的第二端、 第二电动调节阀的第二端、 第三电 动调节阀的第二端连接在一起， 为所述工艺管柱系统的输出端 ；
加温系统， 包括 ：
储油箱 ； 第二、 第三、 第四、 第五电动截止阀 ； 导热油电加热炉、 热油箱、 第四电动 调节阀、 温度计、 第四流量计、 第四压力计、 膨胀槽 ； 其中 ：
储油箱连接第二电动截止阀的第一端， 第二电动截止阀的第二端连接导热油电加 热炉的第一端 ； 第三电动截止阀的第一端为所述加温系统的输入端， 第二端连接导热油电 加热炉的第一端 ； 导热油电加热炉的第二端经第四电动截止阀连接至热油箱的第一端 ； 热 油箱的第二端依次连接第四电动调节阀、 膨胀槽 ； 热油箱的第三端经第五电动截止阀连接
温度计的第一端 ； 温度计的第二端经第四流量计连接至第四压力计的第一端 ； 第四压力计 的第二端为所述加温系统的输出端 ；
加压系统， 包括 ：
热油箱、 第五电动截止阀、 第五电动调节阀、 高温高压泵 ；
第五电动调节阀的第一端为所述加压系统的输入端， 第二端连接热油箱的第一 端； 热油箱的第三端连接第五电动调节阀的第一端和高温高压泵的第一端 ； 第五电动调节 阀的第二端和高温高压泵的第二端连接在一起， 为所述加压系统的输出端 ；
所述工艺管柱系统的输入端连接所述加温系统的输出端 ； 所述工艺管柱系统的输 出端连接所述加温系统的输入端和所述加压系统的输入端 ； 所述加压系统的输出端连接温 度计的第一端。
本发明实施例还提供一种上述分层注汽模拟试验系统的工作方法， 用以解决分层 注汽技术中不同类型油藏的油层注汽参数的选择难题， 该方法包括 ：
将待测试的分层注汽工艺管柱从井口四通放入试验套管 ；
使用加温系统将试验介质导热油注满试验套管并加热到试验所需温度， 模拟 300℃以上的注汽温度环境 ；
使用加压系统实现高压和大排量的试验环境 ；
通过第一、 第二、 第三、 第四压力计， 第一、 第二、 第三、 第四流量计， 温度计采集试 验过程中的压力、 流量、 温度实验数据， 对试验全过程进行记录， 通过对实验数据的分析处 理， 输出试验结果。
一个实施例中， 上述方法的技术指标如下 ：
试验介质温度 0℃～ 320℃， 控制精度 ±2％ ；
试验压力 0MPa ～ 16MPa， 控制精度 ±2％ ； 3 3
试验流量为 0m /h ～ 5m /h， 控制精度 ±5％ ；
模拟地层阻力为 2MPa ～ 7MPa 可调。
一个实施例中， 所述加温系统先启动导热油电加热炉内的循环泵， 从储油箱中抽 取常温导热油， 使导热油注满包括膨胀槽、 热油箱、 试验套管在内的整个分层注汽模拟试验 系统， 再将储油箱断开 ； 然后启动导热油电加热炉内的加热棒， 通过循环泵将导热油不断经 过电加热棒吸收热能， 达到试验所需温度 ； 膨胀槽存储导热油因加热而膨胀溢出的液体体 积， 热油箱内的导热油为试验提供充足的高温试验介质。
一个实施例中， 所述加压系统通过所述高温高压泵将所述热油箱内存储的高温导 热油注入所述工艺管柱系统的相应部位。
本发明实施例的分层注汽模拟试验系统， 解决了分层注汽技术中不同类型油藏的 油层注汽参数的选择难题， 可通过模拟注汽温度、 压力、 地层阻力的变化， 确定各油层注气 量大小， 从而确定各油层配汽嘴的大小， 起到合理选取配汽阀、 准确分配注汽量的目的， 可 为分层注汽现场工艺设计提供准确的配汽参数， 从而为分层注汽技术研发提供试验支持。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可 以根据这些附图获得其他的附图。在附图中 ：
图 1 为本发明实施例中分层注汽模拟试验系统的结构图 ；
图 2 为本发明实施例中工艺管柱系统的结构图 ；
图 3 为本发明实施例中加温系统的结构图 ；
图 4 为本发明实施例中加压系统的结构图。 具体实施方式
为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚明白， 下面结合附图对本发 明实施例做进一步详细说明。 在此， 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 但并 不作为对本发明的限定。
本发明实施例中的分层注汽模拟试验系统适用于分层配汽工艺试验， 是根据油田 分层注汽采油工作原理和相关参数而设计的一种模拟试验装置。
图 1 为本发明实施例中分层注汽模拟试验系统的结构图。 如图 1 所示， 本发明实施 例中的分层注汽模拟试验系统主要包括三个部分 ： 工艺管柱系统、 加温系统、 加压系统。下 面分别通过图 2、 图 3 和图 4 具体说明这三部分的结构。 工艺管柱系统是整个分层注汽模拟试验系统的主体， 主要由试验套管、 压力计、 流 量计、 电动调节阀、 电动截止阀等组成。图 2 为本发明实施例中工艺管柱系统的结构图。如 图 2 所示， 本发明实施例中的工艺管柱系统可以包括 ：
第一电动截止阀 1、 井口四通 2、 试验套管 3 ； 第一压力计 4、 第二压力计 5、 第三压 力计 6 ； 第一流量计 7、 第二流量计 8、 第三流量计 9 ； 第一电动调节阀 10、 第二电动调节阀 11、 第三电动调节阀 12 ； 其中 ：
第一电动截止阀 1 的第一端为工艺管柱系统的输入端， 第二端连接井口四通 2 的 顶端 ； 井口四通 2 的底端连接试验套管 3 的顶端 ； 试验套管 3 的底端悬空， 距地面一设定距 离； 试验套管 3 的外壁设第一、 第二、 第三引出口， 分别用于模拟三个独立的地层 ； 第一引出 口依次经第一压力计 4、 第一流量计 7 连接第一电动调节阀 10 的第一端 ； 第二引出口依次 经第二压力计 5、 第二流量计 8 连接第二电动调节阀 11 的第一端 ； 第三引出口依次经第三 压力计 6、 第三流量计 9 连接第三电动调节阀 12 的第一端 ； 第一电动调节阀 10 的第二端、 第二电动调节阀 11 的第二端、 第三电动调节阀 12 的第二端连接在一起， 为工艺管柱系统的 输出端。
其中的试验套管 3 可以是一根 7″试验套管。 试验套管 3 的底端悬空， 距地面一设 定距离， 该设定距离可以是根据实际需要设定的一小段距离， 该距离的设定可以使试验套 管 3 在高温下膨胀产生的热应力得以释放。
加温系统是以导热油电加热炉为主体， 以储油箱、 电动截止阀、 热油箱、 电动调节 阀、 温度计、 流量计、 压力计、 膨胀槽等为辅助的系统。图 3 为本发明实施例中加温系统的结 构图。如图 3 所示， 本发明实施例中的加温系统可以包括 ：
储油箱 13 ； 第二电动截止阀 14、 第三电动截止阀 15、 第四电动截止阀 17、 第五电动 截止阀 19 ； 导热油电加热炉 16、 热油箱 18、 第四电动调节阀 20、 温度计 21、 第四流量计 22、 第四压力计 23、 膨胀槽 24 ； 其中 ：
储油箱 13 连接第二电动截止阀 14 的第一端， 第二电动截止阀 14 的第二端连接导 热油电加热炉 16 的第一端 ； 第三电动截止阀 15 的第一端为加温系统的输入端， 第二端连接 导热油电加热炉 16 的第一端 ； 导热油电加热炉 16 的第二端经第四电动截止阀 17 连接至热 油箱 18 的第一端 ； 热油箱 18 的第二端依次连接第四电动调节阀 20、 膨胀槽 24 ； 热油箱 18 的第三端经第五电动截止阀 19 连接温度计 21 的第一端 ； 温度计 21 的第二端经第四流量计 22 连接至第四压力计 23 的第一端 ； 第四压力计 23 的第二端为加温系统的输出端。
加压系统是由高温高压泵将热油箱内存储的高温导热油， 根据试验流程需要打进 工艺管柱系统的相应部位的系统， 加压系统可以完成分层注汽工艺管柱试验和封隔器的上 下承压试验。图 4 为本发明实施例中加压系统的结构图。如图 4 所示， 本发明实施例中的 加压系统可以包括 ：
热油箱 18、 第五电动截止阀 19、 第五电动调节阀 25、 高温高压泵 26 ； 其中 ：
第五电动调节阀 25 的第一端为加压系统的输入端， 第二端连接热油箱 18 的第一 端； 热油箱 18 的第三端连接第五电动截止阀 19 的第一端和高温高压泵 26 的第一端 ； 第五 电动截止阀 19 的第二端和高温高压泵 26 的第二端连接在一起， 为加压系统的输出端。
由于加压系统是靠截流起压的， 同时为防止热油箱长时间处于高压冲击， 在高压 液体返回热油箱前加装一个调节阀即图 4 中的第五电动调节阀 25， 对高温导热油进行减压 处理， 实现高压到低压的过程转换。 再结合图 1 所示， 可以得知， 工艺管柱系统的输入端连接加温系统的输出端 ； 工艺 管柱系统的输出端连接加温系统的输入端和加压系统的输入端 ； 加压系统的输出端连接温 度计 21 的第一端。
本发明实施例中上述分层注汽模拟试验系统的工作方法可以包括 ：
将待测试的分层注汽工艺管柱从井口四通放入试验套管 ；
使用加温系统将试验介质导热油注满试验套管并加热到试验所需温度， 模拟 300℃以上的注汽温度环境 ；
使用加压系统实现高压和大排量的试验环境 ；
通过第一、 第二、 第三、 第四压力计， 第一、 第二、 第三、 第四流量计， 温度计采集试 验过程中的压力、 流量、 温度实验数据， 对试验全过程进行记录， 通过对实验数据的分析处 理， 输出试验结果。
具体实施时， 上述工作方法的技术指标可以如下 ：
试验介质为导热油 ；
试验介质温度 0℃～ 320℃， 控制精度 ±2％ ；
试验压力 0MPa ～ 16MPa， 控制精度 ±2％ ； 3 3
试验流量为 0m /h ～ 5m /h， 控制精度 ±5％ ；
模拟地层阻力为 2MPa ～ 7MPa 可调。
具体实施时， 加温系统先启动导热油电加热炉内的循环泵， 从储油箱中抽取常温 导热油， 使导热油注满包括膨胀槽、 热油箱、 试验套管在内的整个分层注汽模拟试验系统， 再将储油箱断开 ； 然后启动导热油电加热炉内的加热棒， 通过循环泵将导热油不断经过电 加热棒吸收热能， 达到试验所需温度 ； 膨胀槽存储导热油因加热而膨胀溢出的液体体积， 热 油箱内的导热油为试验提供充足的高温试验介质。
具体实施时， 加压系统通过高温高压泵将热油箱内存储的高温导热油注入工艺管 柱系统的相应部位。
综上所述， 本发明实施例的分层注汽模拟试验系统， 解决了分层注汽技术中不同 类型油藏的油层注汽参数的选择难题， 可通过模拟注汽温度、 压力、 地层阻力的变化， 确定 各油层注气量大小， 从而确定各油层配汽嘴的大小， 起到合理选取配汽阀、 准确分配注汽量 的目的， 可为分层注汽现场工艺设计提供准确的配汽参数， 从而为分层注汽技术研发提供 试验支持。
以上所述的具体实施例， 对本发明的目的、 技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明， 所应理解的是， 以上所述仅为本发明的具体实施例而已， 并不用于限定本发明的保 护范围， 凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本 发明的保护范围之内。