[发明专利]一种多分支井实验模型、系统及填砂方法

说明书

技术领域

本发明是关于多分支井物理模拟技术领域，尤其是关于多分支井动态三维物理模拟技术领域，具体来说是关于一种多分支井实验模型、系统及填砂方法。

背景技术

多分支井是指井斜角达到或接近90°，井身沿着水平方向钻进一定长度的井。多分支井的井眼在油层中水平延伸相当长一段长度，有时为了某种特殊的需要，井斜角可以超过90°。一般来说，多分支井适用于薄的油气层或裂缝性油气藏，目的在于增大油气层的裸露面积。

多分支井物理模拟技术是利用实验室中的实验装置来模拟多分支井油藏真实情况的物理模拟实验技术，多分支井物理模拟技术可以在实验室内观察多分支井油藏开采过程中的物理现象，测试油藏的静、动态参数，分析多分支井渗流特征、驱油机理，对比和优选注采工艺。

在多分支井物理模拟技术中，多分支井物理模型是多分支井物理模拟实验的基础。根据不同的研究目的，多分支井物理模型可以分为两大类，即基本机理研究模型和比例模型。前者可不按比例制造，可以模拟一个单元或一个过程，研究物理现象的机理，给出定性的认识；后者则是根据相似原理设计的，原则上模型与原型之间要满足几何相似、运动相似和动力相似，实验操作、数据处理及实验结果的应用都要在相似理论的指导下完成。目前，国内外的多分支井物理模拟模型及实验，主要可分为以下四类：静态电模拟模型及实验、动态一维物理模拟模型及实验、动态二维物理模拟模型及实验和动态三维物理模拟模型及实验。

多分支井动态三维物理模拟与电模拟、一维物理模拟、二维物理模拟相比，具有显著的优点，它能更加真实的反映现实油藏的动态变化，能模拟复杂地质特征，复杂完井工艺，复杂开采方式下的多分支井生产动态，是多分支井开采机理研究的重要手段。与一维、二维动态物理模型相比，也只有三维比例模型能实现对控制物理过程的诸多参数进行综合定量分析，从而对井下油藏发展动态提出更加准确的预测,而前两者更侧重于定性研究。

现有技术中，多分支井三维物理模拟试验装置有三个线度，它是从空间的角度模拟现实多分支井油藏。有关多分支井动态三维物理模拟，国内外学者已做了很多这方面的研究。目前，三维模型主要分为按比例设计的比例模型和非按比例设计的模型，前者的研究和应用较多,也发展的比较成熟。

动态三维比例模型通常是针对现场具体油藏具体采油工艺，由相似理论指导按比例设计而成的。所谓按比例设计，就是指在实验室规模内将原型油田依据一套相似准则按比例缩小尺寸制成实体模型。通常油藏地质条件不同，模拟研究的侧重点不同，建立模型所依据的相似准则也不同。

然而，与前三种模拟装置相比，多分支井三维物理模拟装置存在如下缺点：体积庞大，结构复杂，成本昂贵，实验流程复杂繁琐且必须提前调试，所配备的各种温度、压力、流量传感器不仅数量多而且要求高。

图1是现有技术中一实验装置示意图，如图1所示，实验装置采用液压加压模拟地层上覆压力；上部分模拟油藏,下部分模拟底水,两部分之间用底水扩散网隔开,模拟无限导流状态下的等势面；循环系统中采用了外径3mm内径1.5mm的不锈钢毛细管，给模型提供小的流速时,流体可以通过毛细管消耗很大的流阻,使模型得到稳定的微小的压力供给。射线法测定底水上升高度的原理是,射线升高的部位,水位升高。由于油水饱和度不同时模型对射线衰减的程度不同,这样可根据射线强度在平面上的变化测量出油水饱和度的变化,并通过公式推算出底水上升的高度。

在图1所示的实验装置中，模型中油层宏观均质；初始的水层和油层明确区分；开发过程中水完全来自于底水，无边水。但由于该技术采用了放射源来判断油水饱和度变化和底水上升高度，因此存在如下问题：不能完全模拟现实油藏。只用压力表测量了注入口的压力，不能监测多分支井近井压力场分布，进而不能判断不同水平段的流入剖面，因而不能完全模拟现实油藏；存在安全隐患。采用了放射源来判断油水饱和度变化和底水上升高度，这需要有很健全的保护措施和操作规范，一旦操作不当，将会造成很严重的后果；数据采集不科学。采集数据方式为人工采集，当多分支井开始见水，需要间隔比较短的时间读取一次流量数据，工作量比较大；多分支井井型单一。只模拟了无分支的多分支井开发底水油藏，没有涉及多分支井，井型单一。