[发明专利]基于吞吐补偿系统的注气吞吐物理模拟装置及方法

权利要求书

1.基于吞吐补偿系统的注气吞吐物理模拟装置，其特征在于，所述装置包括注入系统、岩心吞吐系统、采出系统、数据采集系统、吞吐补偿系统；

岩心吞吐系统前端通过六通阀分别连接注入系统和采出系统，岩心吞吐系统后端连接吞吐补偿系统；注入系统、岩心吞吐系统、采出系统和吞吐补偿系统分别与数据采集系统连接。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，吞吐补偿系统由补偿主体模块、电动控制模块、液动控制模块和数据处理模块组成；补偿主体模块包括主筒体、加样器和活塞；电动控制模块包括丝杠、指针、带标尺支架和电动机；液动控制模块包括供液口和恒压恒速泵；数据处理模块包括压力采集口、数字显示屏和数据处理器；

所述主筒体前端上部连接加样器，前端下部连接压力采集口，压力采集口数据实时传输到数据处理器，数据处理器和数字显示屏集成安装，主筒体内有可前后移动的密封活塞，活塞连接丝杠，丝杠与主筒体后端密封连接，丝杠后端固定在带标尺的支架上，支架上安装电动机，通过数据处理器控制丝杠前后运动。主筒体后端有供液口与恒压恒速泵连接，通过数据处理器控制主筒体后端腔体内的液体压力及容量。

3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，吞吐补偿系统具有恒容模式、恒压模式和降压模式；

优选地，恒容模式下，丝杠位置锁死，丝杠与活塞连接，因此活塞在主筒体内的位置不发生移动，此时体积保持不变，维持恒容状态；

优选地，恒压模式下，数据处理器根据系统设置的压力值与当前测量的实际压力值进行比对，若压力一致，则保持丝杠位置不变，若不相等，则根据压力的差值大小，控制丝杠前后运动，运动速度与压力的差值呈正比，差值越大，则丝杠运动越快，随着丝杠带动活塞移动，则实际测量的压力值逐渐趋近并达到设置的压力值；通过控制主筒体内活塞位置的移动，可以实现主筒体内压力发生变化后系统自动迅速恢复到设置的恒压状态；

优选地，降压模式下，通过丝杠控制主筒体内活塞位置的移动实现压力下降，数据处理器可以设置以恒定压力梯度的速度降低压力，也可以设置总的降低压力时间，系统自动在规定时间内以特定的速度降低压力到设定值，实现精确控制的降压状态。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，注入系统包括三个驱替泵、气瓶、地层水中间容器、原油中间容器、注入气体中间容器、两个注气阀门、流量计、单流阀、六通阀组成；三个驱替泵分别与地层水中间容器、原油中间容器、注入气体中间容器连接；注入气体中间容器分别与气瓶、六通阀连接，在与气瓶连接的管线上设置注气阀门；注入气体中间容器在与六通阀连接的管线上，自靠近注入气体中间容器端依次设置主汽阀、流量计和单流阀；地层水中间容器、原油中间容器分别与流通阀连接。

5.根据权利要求1所述装置，其特征在于，岩心吞吐系统包括两个注入阀门、两个回压阀、两个手摇泵、高渗岩心、低渗岩心，其中高渗岩心、低渗岩心并联，两岩心入口端分别设置回压阀，各回压阀分别连接一个手摇泵；两回压阀共同连接在六通阀，两回压阀与六通阀连接的管线上分别设置注入阀。

6.根据权利要求1所述装置，其特征在于，高渗岩心、低渗岩心渗透率极差为2:1～10:1，每个岩心上分布3-5个测压点。

7.根据权利要求1所述装置，其特征在于，采出系统包括两个产出阀门、两个气液分离器，两个电子天平，两个流量计；

所述采出系统设置两个并列管线，各管线上依次设置产出阀门、气液分离器和气体流量计；两个产出阀门分别与岩心吞吐系统中注入阀、回压阀连接；气液分离器置于天平上；两气体流量计分别与数据采集系统连接。

8.根据权利要求1所述装置，其特征在于，数据采集系统由压力数据采集器和计算机组成。

9.一种基于吞吐补偿系统的注气吞吐物理模拟实验方法，其特征在于，利用权利要求1-7任一项所述装置进行，所述方法包括以下步骤：

步骤1.准备阶段：注入系统中间容器内充填好一定的油样、注入水及注入气体，回压阀设置好初始压力，模拟地层的压力情况；岩心吞吐系统分别装填一定渗透率极差的岩心并饱和原油，进行一定程度的水驱过程，模拟注气吞吐前的地层油藏情况；吞吐补偿系统主筒体内充满油样，指针处于初始位置，设置为恒容模式；采出系统及数据采集系统调试正常；

步骤2.注入阶段：打开注入系统注入阀门，高压气体通过气体流量计、单流阀和回压阀后注入岩心系统，岩心吞吐系统压力逐渐升高，达到注入量后，关闭阀门，停止注入；

步骤3.焖井阶段：根据现场压降数据，吞吐补偿系统设置为降压模式，通过数据处理器精确控制，模拟焖井阶段的压力变化过程，当压力降低到设置压力后，调整吞吐补偿系统为恒压模式；

步骤4.产出阶段：打开采出系统产出阀门，产出物通过气水分离器分离，气体进入气体流量计，液体在分离器内分层，通过天平称量质量，根据实验要求，恒压模式吐出生产，直到吞吐补偿系统至初始位置后调整为恒容模式，继续生产，直到不再产出为止；

步骤5.多轮次吞吐阶段：重复步骤2～步骤4，进行多轮次吞吐实验，直到达到设计吞吐轮次。