[发明专利]注多元热流体采油三维模拟试验地层压力模拟方法与装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种注多元热流体采油高温(温度350℃)高压(压力20MPa)三维模拟试验地层压力模拟方法与装置。

背景技术

注多元热流体采油高温高压三维模拟试验装置可以开展油藏压力20MPa、温度350℃条件下利用注蒸汽、注气、注热溶剂等多种方式提高石油采收率技术的研究，可以最大限度再现真实油藏开发状况，是室内解决油藏开采机理、优化油藏开发方案的重要也是最有力的研究手段。物理模拟试验中，需要给模型本体提供一定的压力环境，且高压舱压力应始终略高于模型本体压力，其作用有两点：一是使模型本体达到实际的地层压力，二是防止模型本体内驱替介质窜流，这种地层压力的模拟技术一直是三维物理模拟试验中需要解决的技术难题。

现有的地层压力模拟技术一般采用上覆压力或者液体围压的方式来实现。对于上覆压力，通常采用的是液压缸和活塞总成相配合的方式，从顶部给模型一个向下的压力，这种方式属于刚性压力，无法保证模型本体内各部分受压均匀，容易形成通道或缝隙，试验过程中驱替介质会沿这些通道或缝隙窜流，从而导致整个试验失败。

液体围压是指在模型与高压舱之间填充液体介质。相比上覆压力而言，液体(水、油等)围压克服了上述缺点，由于液体具有流动性，传压能力强，能为模型本体创造一个均匀的压力环境。但是液体围压仍然存在以下不足：1)由于液体的可压缩性小，微小的体积变化就可能带来很大的压力变化(这种变化可能是由于温度的变化、承压容器的形变或者泄露引起，大多属于不可控因素)，从而压力控制精度低、稳定性差，这种现象在高压下尤为严重，达不到高温高压三维模拟试验的要求；2)液体的导热系数较大，给模型本体的保温带来极大困难，有时甚至需要增加真空隔热层，这会使得系统结构更加复杂。

通过对国内外相关专利及文献进行检索，结果表明：国内通常采用的是上覆压力和液体围压的方式，而国外已有采用气体围压的方式，1.论文：T.N.Nasr K.D.KimberK.N.Jha，A novel scaled physical simulator for horizontal well enhanced oil recovery，1992。采用气体作为围压可以有效的解决以上问题，但是目前国外采用的气体围压通常压力较低(2MPa左右)。对于气体围压的控制方法在国内外都未见报道。

现有技术一的技术方案

上覆压力，专利：200820016376.1，包括上盖、固定架、活塞总成、活塞盖、活塞套和加强层。所述活塞总成为上下体结构，上端为柱塞，其上顺次连接有固定架、加强层和试验模型上盖，下端为活塞，柱塞与活塞相接触，活塞安装与活塞套内，活塞套上部安装有活塞盖，外围下半部在隔环内。

该技术具有保持模拟油藏的压力低于等于上下盖层的压力和试验油藏中的原油不致上下左右窜流的特点，主要在石油开采中火烧驱油三维物理模拟及类似场合中应用。

现有技术一的缺点

对于上覆压力，通常采用的是液压缸和活塞总成相配合的方式，从顶部给模型一个向下的压力，这种方式属于刚性压力，无法保证模型本体内各部分受压均匀，容易形成通道或缝隙，试验过程中驱替介质会沿这些通道或缝隙窜流，从而导致整个试验失败。

现有技术二的技术方案

液体围压，专利：200810180256.X，包括球形压力罐、球形压力罐支撑、排料管线、电加热系统、模拟水平井穿管接头和引压管线穿管接头、模拟直井穿管接头、油藏模型本体模型支架、热电偶贯穿件、封头、法兰和密封垫、主螺栓、主螺母、螺栓张拉机、进料管线、压力表接口和安全阀接口等。

在球形压力罐压力表接管上安装一个双电接点压力表，在球形压力罐进料管上连接补液泵。补液泵电源串连一个继电器，双接点压力表测量球形压力罐内压力。当球形压力罐内压力高于设定值时，双接点压力表控制继电器断开，补液泵重新工作，直至球形压力罐内压力达到设定值。

现有技术二的缺点

1)压力控制精度低、稳定性差：由于液体的可压缩性小，微小的体积变化就可能带来很大的压力变化(这种变化可能是由于温度的变化、承压容器的形变或者泄露引起，大多属于不可控因素)，从而压力控制精度低、稳定性差，这种现象在高压下尤为严重，达不到高温高压三维模拟试验的要求；

2)液体的导热系数较大，给模型本体的保温带来极大困难，有时甚至需要增加真空隔热层，这会使得系统结构更加复杂；