УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ Российский патент 1995 года по МПК E21B43/20 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для моделирования процессов нефтегазоотдачи.

Известно устройство для моделирования процессов нефтегазоотдачи, включающее модель пласта, манометры, смеситель и прессы.

Недостаток известного устройства - его ограниченные возможности, поскольку входящая в установку модель пласта имеет цилиндрическую форму, а в натуpных условиях нефтеотдача в значительной мере определяется площадными или профильными эффектами.

Известно устройство для моделирования разработки залежей углеводородов, которое принято в качестве прототипа, включающее объемную модель пласта, сепаратор, регуляторы расхода, манометр и трубопроводы.

Недостатки известного устройства: ограниченные функциональные возможности, поскольку устройство не позволяет моделировать площадные эффекты и эффекты, имеющие место в разрезе пласта, которые в значительной мере определяют коэффициент извлечения нефти; ограниченные возможности по моделированию новых методов воздействия на пласт, направленных на увеличение коэффициента охвата залежи, поскольку конструкция модели такова, что возможно лишь определение нефтевытесняющих свойств агентов; невысокая эффективность результатов, ввиду малых размеров модели пласта и значительного влияния на результаты моделирования краевых эффектов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства при одновременном повышении достоверности результатов моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для моделирования разработки залежей углеводородов, включающее объемную модель пласта, связанную с сепаратором, регуляторы расхода, манометр и трубопроводы, снабжено профильной моделью пласта с двумя входными и одной выходной крестовинами и тройником, площадной моделью пласта с тройником и крестовиной, входной и выходной крестовинами объемной модели пласта, моностатом в виде рабочей и сообщенной с ней напорной емкостей и патрубка, установленного в рабочей емкости, водяной и нефтяной емкостями, вакуумным насосом, основным вакуумметром с тройником, контрольным вакуумметром, соединенным с вакуумным насосом, крестовиной с каналами для воды и нефти, крестовиной для подачи газа с тройником, дополнительной крестовиной, связанной с сепаратором, ловушкой, газовым счетчиком, двухходовыми кранами, установленными на вакуумном насосе сепаратора, водяной и нефтяной емкостях, объемной модели и площадной модели, запорными элементами, установленными на рабочей, водяной и нефтяной емкостях и дополнительными регуляторами расхода. Водяная емкость в верхней части, моностат, вакуумный насос и основной вакуумметр связаны с объемной, площадной и профильной моделями. Газовый счетчик и манометр сообщены с верхней частью профильной модели. Объемная модель пласта выполнена в виде треугольного в плане сектора, площадная и профильная модели пласта - в виде плоских параллелепипедов. Напорная емкость в нижней части связана с рабочей и нефтяной емкостями через двухходовой кран. Патрубок сообщен с верхней частью напорной емкости. Крестовина с каналами для воды и нефти установлена на водяной и нефтяной емкостях и связана с рабочей емкостью через двухходовой кран, а рабочая емкость связана через двухходовой кран с водяной и нефтяной емкостями. Вакуумный насос через двухходовой кран связан с напорной емкостью и ловушкой, сепаратор через двухходовой кран, установленный под ним, связан с водяной и нефтяной емкостями, а через крестовину сепаратор связан с выходными крестовинами объемной, профильной моделей и тройником основного вакуумметра, основной вакуумметр через тройник сообщен с тройником площадной модели. Площадная модель через двухходовой кран связана с крестовинами с каналами для воды, нефти и газа. Водяная и нефтяная емкости через крестовину с каналами для воды и нефти связаны с тройником профильной модели и двухходовым краном объемной модели. Верхняя часть водяной емкости через крестовину с каналами для газа связана с двухходовыми кранами объемной и площадной модели. Объемная модель через выходную крестовину связана с крестовиной сепаратора. Площадная модель пласта связана через крестовину с профильной моделью. Регуляторы расхода установлены на трубопроводах между объемной и профильной моделями пласта, их выходными и входными крестовинами, на трубопроводах между крестовиной с каналами для воды и нефти и двухходовым краном объемной модели, на всех трубопроводах, связанных с крестовиной с каналами для газа, на трубопроводе между тройником основного вакуумметра и входным тройником площадной модели, на всех трубопроводах, связанных со входной крестовиной площадной модели, на трубопроводе между напорной и нефтяной емкостями и на трубопроводах между дополнительными тройниками и площадной моделью. Тройник площадной модели пласта установлен между площадной моделью и двухходовым краном. Крестовина площадной модели пласта через тройники связана с площадной моделью пласта, водяная, рабочая и напорная емкости связаны с объемной площадной и профильной моделями пласта с возможностью подачи в них газа и/или нефти и/или воды. Вакуумный насос связан с моделями пласта с возможностью отбора из них флюидов. Крестовина объемной модели связана с входным двухходовым краном объемной модели пласта.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что снабжение устройства вышеперечисленными элементами, в частности разнотипными моделями пласта, обеспечивает возможность моделирования на нем практически любых геолого-физических условий и разнотипных технологий воздействия на пласт и условий для их отработки.

Проведенный патентный поиск по всем известным на дату приоритета в научно-технической и патентной литературе устройствам для моделирования процессов разработки залежей не позволил выявить признаки, отличающие заявляемое устройство от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна" и "существенные отличия".

На чертеже показана схема устройства.

Устройство включает объемную 1 модель пласта, сепаратор 2, манометр 3, профильную модель 4 пласта, с входными 5 и 6 и выходной 7 крестовинами и тройником 8, площадную модель 9 пласта с тройником 10 и крестовиной 11, водяную 12 и нефтяную 13 емкости, вакуумный насос 14, основной вакуумметр 15 с тройником 16, контрольный вакуумметр 17, водонефтяную крестовину 18, газовый тройник 19, газовую крестовину 20, крестовину 21 сепаратора, связанную с сепаратором 2 ловушку 22, газовый счетчик 23, двухходовые краны 24, 25, 26, 27, 34, 35, 36, 38, запорные элементы 28, 29, 30, моностат, выполненный в виде рабочей 31 и сообщенной с ней напоpной 32 емкостей и патрубка 33. Напорная емкость 32 в пониженной части через двухходовой кран 34 связана с водяной 12 и нефтяной 13 емкостями. Кран 36 - вспомогательный для попеременного сообщения крана 35 с кранами 34 и 38. Емкость 32 связана с насосом 14 через регулятор 37. Объемная модель 1 имеет входную 39 и выходную 40 крестовины. Манометр 3 устройства связан с газовым счетчиком 23 и моделью 4 через тройник 41. Площадная модель 9 связана с крестовиной 11 через тройники 42 и 43. На трубопроводах устройства установлены регуляторы расхода 44 - 78.

Объемная модель пласта выполнена в виде треугольного в плане сектора, а площадная и профильная модели в виде плоских параллелепипедов. Стенки моделей выполнены из оргстекла. Внутренние полости моделей герметичны и служат для набивки моделей насыпными пористыми средами. В качестве пористых сред используют стеклянный бисер с различными размерами зерен и меняющейся вследствие этого проницаемостью набивки или кварцевый песок в чистом виде или с различными по объему добавками маршалита, что также позволяет изменять проницаемость и пористость набивки.

Емкости 12 и 13 служат для насыщения моделей пласта флюидами. Работа на устройстве зависит от решаемой задачи и моделируемого объекта. При моделировании, например, газовой залежи с подгазовой водоплавающей оторочкой нефти на профильной модели пласта работа осуществляется следующим образом.

Наполняют емкости 31 и 32 в случае отсутствия в них воды. Для этого первоначально сообщают напорную емкость 32 с водяной емкостью 12 с помощью двухходовых кранов 34, 35, 36, а вакуумный насос 14 через двухходовой кран 24 и регулятор 37 с повышенной частью напорной емкости 32. Включают насос 14 и созданием в верхней части емкости 32 вакуума всасывают в нее воду из емкости 12. Далее емкость 32 через двухходовой кран 34 сообщают с рабочей емкостью 31 и наполняют последнюю. После наполнения рабочей 31 и напорной 32 емкостей отключают насос 14 и насыщают профильную модель пласта 4 в пониженной части водой. Для этого рабочую емкость 31 через кран 38 крестовину 18, регулятор расхода 70, тройник 8, регулятор расхода 56, крестовины 5, 6, тройник 19 и регуляторы расхода 49 и 54 сообщают с пониженной частью модели 4, а напорную емкость 32 через кран 34 с рабочей емкостью 31. Толщина водонасыщенного слоя в модели 4 устанавливается уровнем воды в рабочей емкости.

Далее в модели 4 создают нефтенасыщенный слой конкретной величины. Для этого первоначально сливают воду из емкостей 31 и 32 через двухходовые краны 34, 35 и 36 в водяную емкость 12. Сообщают нефтяную емкость 13 через те же краны с напорной емкостью 32 и как указано выше всасывают вакуумным насосом в емкость 32 нефть из емкости 13. Рабочую емкость 31 наполняют нефтью через кран 34. Далее рабочую емкость 31 через двухходовой кран 38, крестовину 18, регулятор расхода 70, тройник 8, крестовины 5 и 6, тройник 19 и регуляторы расхода 48 и 53 сообщают с моделью пласта 4 и создают в ней нефтенасыщенный слой заданной толщины. В повышенной части модели оставляют газовую шапку. Исходные параметры - проницаемость и пористость набивки модели пласта, газо-, нефте- и водонасыщенные толщины, вязкости и плотности нефти и воды и др. устанавливают заранее исходя из конкретных геологофизических условий моделируемого натурного объекта. Дальнейшая работа на установке определяется решаемой на ней задачей. В случае, например, моделирования газовой технологии (сайклинг-процесса) попутной разработкой нефтяной оторочки работа на устройстве осуществляется следующим образом.

Открывают регуляторы расхода 50 и 51 и сообщают газовый счетчик 23 с моделью пласта. Далее двухходовым краном 24 сообщают вакуумный насос 14 с ловушкой 22, ловушку через регулятор расхода 68 с сепаратором 2, а сепаратор через крестовины 7 и 21 и регуляторы расхода 58 и 60 с газовой шапкой и нефтяной оторочкой модели пласта. Включают насос 2. Регуляторами 58 и 60 устанавливают заданные дебиты по газу и по нефти. Величину депрессии в процессе отбора флюидов контролируют вакуумметром 15, а объем газа, прокачанный через газовую шапку - газовым счетчиком 23. При необходимости моделирования проявления жесткого водонапорного режима организуют подток воды в водонасыщенную зону модели через регуляторы 49 и 54 как указано выше. Объемы отобранных флюидов замеряют в сепараторе 2. После окончания экспериментов воду через двухходовой кран сливают в емкость 12, а нефть - в емкость 13. Во время слива жидкости из сепаратора 2 в емкости 12 и 13 открывают запорные элементы 29 и 30. Аналогичным образом осуществляют работу на объемной и площадной моделях пласта.

Экономический эффект от использования устройства может быть рассчитан только косвенно, относительно моделируемых базового и предлагаемого нового способов разработки залежи углеводородов следующим образом.

В настоящее время по большинству нефтегазовых залежей толщина остаточного забрасываемого слоя нефти составляет 4 м. По достижении указанной предельной величины нефтяная оторочка не разрабатывается, а запасы нефти в ней относят к категории забалансовых.

Опыты поставленные на установке, позволили создать технологию, обеспечивающую перевод запасов нефти в объектах указанного типа из категории забалансовых в категорию балансовых.

Сущность изобретения: устройство включает объемную модель пласта, сепаратор, манометр, профильную модель пласта с входными и выходной крестовинами и тройником, площадную модель пласта с тройником и крестовиной, водяную и нефтяную емкости, вакуумный насос, основной вакуумметр с тройником, контрольный вакуумметр, водонефтяную крестовину, газовый тройник, газовую крестовину, крестовину сепаратора, связанную с сепаратором - ловушку, газовый счетчик, двухходовые краны, запорные элементы, моностат, выполненный в виде рабочей и сообщенной с ней напорной емкостей и патрубка. Напорная емкость в пониженной части через двухходовой кран связана с водяной и нефтяной емкостями. Напорная емкость связана с вакуумным насосом через регулятор расхода. Объемная модель имеет входную и выходную крестовины. Манометр связан с профильной моделью через тройник. На трубопроводах установлены регуляторы расхода. Работа устройства зависит от решаемой задачи. В случае моделирования, например, нефтегазовой залежи в пониженной части модели создают водонасыщенный слой. Для этого сообщают напорную емкость с водяной емкостью с помощью двухходовых кранов, а вакуумный насос через двухходовой кран и регулятор расхода - с повышенной частью напорной емкости. Включают насос и всасывают воду из водяной емкости в напорную. Далее напорную емкость сообщают с рабочей емкостью и наполняют последнюю. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ, включающее объемную модель пласта, связанную с сепаратором, регуляторы расхода, манометр и трубопроводы, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства при одновременном повышении достоверности результатов моделирования, оно снабжено профильной моделью пласта с двумя входными и одной выходной крестовинами и тройником, площадной моделью пласта с тройником и крестовиной, входной и выходной крестовинами объемной модели пласта, моностатом в виде рабочей и сообщенной с ней напорной емкостей и патрубка, установленного в рабочей емкости, водяной и нефтяной емкостями, вакуумным насосом, основным вакуумметром с тройником, контрольным вакуумметром, соединенным с вакуумным насосом, крестовиной с каналами для воды и нефти и крестовиной для подачи газа с тройником, дополнительной крестовиной, связанной с сепаратором, ловушкой, газовым счетчиком, двухходовыми кранами, установленными на вакуумном насосе сепаратора, водяной и нефтяной емкостях, объемной и площадной моделях, запорными элементами, установленными на рабочей, водяной и нефтяной емкостях, и дополнительными регуляторами расхода, причем водяная емкость в верхней части, моностат, вакуумный насос и основной вакуумметр связаны с объемной, площадной и профильной моделями, а газовый счетчик и манометр сообщены с верхней частью профильной модели, при этом объемная модель пласта выполнена в виде треугольного в плане сектора, площадная и профильная модели - в виде плоских параллелепипедов, напорная емкость в нижней части связана с рабочей и нефтяной емкостями через двухходовой кран, а патрубок сообщен с верхней частью напорной емкости, причем крестовина с каналами для воды и нефти установлена на водяной и нефтяной емкостях и связана с рабочей емкостью через двухходовой кран, а рабочая емкость связана через двухходовой кран с водяной и нефтяной емкостями, вакуумный насос через двухходовой кран связан с напорной емкостью и с ловушкой, сепаратор через двухходовой кран, установленный под ним, с водяной и нефтяной емкостями, а через крестовину - с выходными крестовинами объемной, профильной моделей и тройником основного вакуумметра, основной вакуумметр через тройник сообщен с тройником площадкой модели, а площадная модель через двухходовой кран связана крестовинами с каналами для воды, нефти и газа, водяная и нефтяная емкости через крестовину с каналами для воды и нефти связаны с тройником профильной модели и двухходовым краном объемной модели, а верхняя часть водяной емкости через крестовину с каналами для газа связана с двухходовыми кранами объемной и площадной моделей, объемная модель через выходную крестовину связана с крестовиной сепаратора, площадная модель через крестовину - с профильной моделью, регуляторы расхода установлены на трубопроводах между объемной и профильной моделями пласта, их выходными и входными крестовинами, на трубопроводах между крестовиной с каналами для воды и нефти и двухходовым краном объемной модели, на всех трубопроводах, связанных крестовиной с каналами для газа, на трубопроводе между тройником основного вакуумметра и входным тройником площадной модели, на всех трубопроводах, связанных с входной крестовиной площадной модели, на трубопроводе между напорной и нефтяной емкостями и на трубопроводах между дополнительными тройниками и площадной моделью, при этом тройник площадной модели пласта установлен между площадной моделью и двухходовым краном, крестовина площадной модели пласта через тройники связана с площадной моделью пласта, водяная модель, рабочая и напорная емкости связаны с объемной площадной и профильной моделями пласта с возможностью подачи в них газа, и/или нефти, и/или воды, вакуумный насос - с возможностью отбора из моделей пласта, а крестовина объемной модели связана с входным двухходовым краном объемной модели пласта.