内容发布更新时间 : 2025/2/13 19:21:06星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

模拟监测碳酸盐岩油藏实验台设计

作者：周 磊 刘 石

来源：《科技传播》2010年第16期

摘要 碳酸盐岩储层是一类非常重要的油气储集层。碳酸盐岩油藏所具有的许多特点使得我们能够用多孔介质来模拟它的结构。本文从研究油水两相流通过多孔介质时的流动特点方向入手,设计了利用电容层析成像(ECT)技术对多孔介质内流体的浓度分布和速度分布情况进行监测的可视化实验装置。

关键词 碳酸盐岩油藏;多孔介质;ECT

中图分类号P618.130 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)25-0174-01

碳酸盐岩油藏最突出的问题是其非均质性、易变的润湿性和双孔隙网络特征,其储集空间多样,裂缝及溶蚀作用形成了极其复杂的孔隙连通系统。

通过研究多孔介质内两相流的流动性质,进而探讨油、水、气两相流或多相流在油藏狭缝中的流动特点,包括流型,压降及截面含气率等,这对碳酸盐岩型油藏的开发、油气井及集输管路的设计、发展新的测井技术及开发在线多相流测量技术等均具有十分重要的意义。

电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography简称ECT)技术可视为目前研究最为广泛的一种过程层析成像技术。其测量原理是多相流体各分相介质具有不同的介电常数,当各相组分浓度及其分布发生变化时,会引起多相流混合体等价介电常数的变化,从而使得测量电容值随之发生变化,电容值的大小反映多相流介质相浓度的大小和分布状况。 1 可视化实验装置的设计思路

对多孔介质两相流可视化实验装置的设计既要考虑到压力控制问题和防渗漏问题,又要实现动态流动过程的检测。设计实验的主要目的是能够得到油水两相流体在多孔介质中流动时的较好质量的图像。因此,采用通过在多孔介质前后两侧设置阀门来控制测量段流体压降的压力控制方法;同时根据动态流体检测要求,采用ECT测量系统来完成对这一过程的监测。 2 整体实验设计方案

实验设施(如图1)包括:进口压力控制装置、一定容积的水箱和油箱(分别都有两个接入口和一个输出口)、微流量计、出口控制阀门、前段控制阀门、油水混和箱、电磁搅拌器、加热装置、多孔介质样品及其固定装置、测量系统及成像计算机、后段控制阀门和收集池。设计的实验流程是:首先将水箱和油箱的出口控制阀门保持在全关位,之后将样品水与样品油通过样品水

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

进口和样品油进口分别注入到水箱和油箱中,关闭样品水进口和样品油进口;打开前段控制阀门和后段控制阀门至一定开度;打开水箱和油箱出口控制阀门,启动进口压力控制装置;当油水进入混和箱时启动电磁搅拌器和加热装置;测量系统开始工作,成像计算机进入状态;通过实验测量段的油水两相混合流体最后流入到收集池,回收利用。

在整个实验设计中,最为关键的两部分是实验测量段的压降控制方案和测量系统的选择和布置方案。流体在多孔介质中的流动可能受到多种效应的控制,其影响因素不仅有流体的组成,物性及相态,空隙大小和形状,流通通道尺寸及弯曲程度等,还有温度和压力。另外,多孔介质许多参数的测量和计算,如渗透率和空隙率,都与压降有关。达西定律的表达式:

也与压降有着密切的关系,式(1)中为流动方向上的压力梯度。因此,我们强调了对压力的控制,并采取了阀门控制和调节压力的方法,见图1中压力控制装置、前段控制阀门、后段控制阀门。

测量系统采用电容层析成像法,其具有快速、安全、非侵入、廉价等特点,由于多孔介质中的两相流动是一个非线性的动态过程,对动态过程的检测有灵敏度和准确度的要求,电容层析成像技术对这种过程具有很好的检测效果和高质量的成像图像;另外在实验中采用的多孔介质样品是圆柱形的,利用电容层析成像测量系统可以很好地布置测量极板,减少干扰,增加实验结果的准确性。 3 结论

本设计基于碳酸盐岩油藏中两相流或多相流的背景,研究设计了多孔介质中油水两相流的可视化实验装置。过程中按照可行性、实用性和准确性的原则设计了完成实验所需的各个组成部分,并说明了它们的工作原理及其在整个设计装置中担当的角色。本文首先展示了整体实验方案的设计理念和设计中的难点及重点,其次将整体实验设计方案分解成预处理段、试验段和回收段,分别阐述了各自的组成和作用;绘制了整体设计方案和分解设计方案的平面图和三维立体图对设计进行补充说明;对于设计中较为关键的压力控制方案和测量系统作了仔细解释说明。 参考文献

[1]罗平.中国海相碳酸盐岩油气储层特征.中国石油勘探开发研究院,2007.

[2]雷兢.多相流的电容层析成像图像重建研究.中国科学院工程热物理研究所博士论文,2008.