三维油藏水驱模拟模型制备方法及动态监测可视化装置

摘要

本发明公开了一种三维油藏水驱模拟模型制备方法及实时动态监测可视化装置，涉及油田注水开发实验领域；本发明根据油藏数字化研究结果以及实际需求，利用3D打印技术，打印出填砂模型框架、油藏底面和油藏断层框架，并用不同粒级的砂填充，不渗透的塑料膜代替隔层和夹层，塑料管模拟采油井和注水井，进而将构建的三维真实油藏缩微模型来驱替实验，模拟不同井网条件下注水实验过程中的油水运动状态，然后在将电阻率测量仪埋入三维油藏水驱模拟模型中，通过不同位置不同时间的电阻率值实现油水动态可视化，确定剩余油分布规律，为开发方案编制、剩余油挖潜、增产措施的实施提供依据。

说明书

技术领域

本发明涉及油田注水开发实验领域，特别是涉及一种三维油藏水驱模拟模型制备方法及动态监测可视化装置。

背景技术

注水开发油田由于油层存在着三维空间上的非均质性，注水开发过程中会出现注入水的突进现象。油藏驱替实验是油田开发方案编制、开发规划以及后期剩余油研究十分重要的基础实验，能够为油田井网部署、增产措施的实施和剩余油研究及挖潜提供依据。

目前油藏驱替实验主要有两种形式：一种是利用岩心驱替；第二种是三维油藏驱替模拟。岩心驱替实验是在一端加压注入水(或其他驱替剂)，另一端为出口端，计量产出的油和水，分析驱替效果和驱油效率。这实际上是一维驱替，忽略了油藏在三维空间的上的非均质性，不能完全反映油藏水驱的实际情况，同时也不能实时监测岩心内部水驱前缘的动态变化。三维油藏驱替模拟实验是从三维空间上研究水驱效果，但现有的三维油藏水驱实验不能实时监测水驱前缘的动态变化，不能定量监测油藏内部含油饱和度的变化，影响了实验的效果，降低了实验对油田开发的指导作用。

发明内容

在现有技术背景下，本发明提供了一种三维油藏水驱模拟模型制备方法及实时动态监测可视化装置，可以近似实现三维真实油藏缩微模型驱替实验，观察到不同井网条件下注水实验过程中的油水运动状态，剩余油分布规律，为开发方案编制、剩余油挖潜、增产措施的实施提供依据。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种三维油藏水驱模拟模型的制备方法，包括：

建立油藏三维虚拟模型，具体为根据油藏数字化研究结果以及实际需求，建立油藏三维虚拟模型；

构建初步油藏三维模型，具体为根据所述油藏三维虚拟模型，利用3D打印技术，打印出填砂模型框架、油藏底面和油藏断层框架，并将所述填砂模型框架、所述油藏底面和所述油藏断层框架组装在一起，形成初步油藏三维模型；

构建三维油藏模型，具体为根据油藏非均质性在所述初步油藏三维模型中填入不同粒级的砂，根据油层中隔层和夹层的分布利用塑料膜代表隔层和夹层设置在所述初步油藏三维模型中，然后在所述初步油藏三维模型的顶面上覆盖上不渗透的膜，粘结牢固，形成三维油藏模型；

制备初级三维油藏水驱模拟模型，具体为根据油田的井网结构，在所述三维油藏模型埋入不同长短的塑料管来模拟采油井和注水井，制备出初级三维油藏水驱模拟模型；

制备三维油藏水驱模拟模型，具体为将多个电阻率测量仪均匀埋置于所述初级三维油藏水驱模拟模型中，制备出三维油藏水驱模拟模型。

可选的，在构建三维油藏模型中，通过在不同粒级砂中混入粘土或灰浆来模拟三维油藏模型渗透率的非均质性，通过在不同粒级砂中汇入灰浆来降低三维油藏模型的渗透率。

可选的，在构建三维油藏模型中，在所述塑料膜上扎出一些孔来模拟三维油藏模型的渗透性隔层和渗透性夹层。

可选的，在构建三维油藏模型中，在所述初步油藏三维模型的顶面上覆盖上不渗透的塑料膜，并用水泥抹平覆盖以保证三维油藏模型密封不漏水。

一种应用三维油藏水驱模拟模型的实时动态监测可视化装置，包括三维油藏水驱模拟模型、数据采集卡以及电脑；所述电脑内置一套三维空间插值与图形显示软件；

所述三维油藏水驱模拟模型包括填砂模型框架、填砂、断层、夹层、注水井、采油井以及电阻率测量仪；多个所述注水井、多个所述采油井以及多个所述电阻率测量仪埋入在所述三维油藏水驱模拟模型的不同位置；

所述电阻率测量仪通过所述数据采集卡与所述电脑连接；

所述数据采集卡用于实时记录不同时刻不同位置的电阻率值；

所述电脑用于将实时采集到的不同时刻不同位置的电阻率值，通过三维空间插值与图形显示软件中的空间网格化插值算法得到三维空间的电阻率值，然后对三维空间任意方向切片，展示出不同方向上的电阻率值的大小，最后把不同时间的同一方向的切片链接在一起形成动画显示；

所述电脑还用于根据预先建立的关系式把电阻率值的大小转化为含油饱和度的大小，进而显示水驱后油藏不同部位的水洗状况以及剩余油饱和度；所述关系式为根据岩电实验结果建立电阻率值与含油饱和度的关系式。

可选的，所述采油井埋入在所述三维油藏水驱模拟模型的中心位置，所述注水井埋入在所述三维油藏水驱模拟模型的周围或者所述采油井埋入在所述三维油藏水驱模拟模型的周围，所述注水井埋入在所述三维油藏水驱模拟模型的中心位置。

可选的，所述注水井与平流泵连接加压注水，所述采油井与抽汲的活塞或注射器连接抽汲采油。

可选的，所述电阻率测量仪包括正极金属探头，负极金属探头，用于连接正负极金属探头的绝缘体，以及电线；所述正极金属探头、所述负极金属探头均通过所述电线与所述数据采集卡连接。

可选的，所述采油井、所述注水井均为塑料管，且所述采油井、所述注水井的个数根据实际需求确定。

可选的，所述填砂模型框架、所述断层、所述夹层的材料均为聚碳酸酯材。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的一种三维油藏水驱模拟模型制备方法及实时动态监测可视化装置，主要涉及三维油藏水驱模拟模型的制作方法、注采系统的实现方法、水驱状况实时监测技术与方法，水驱前缘动态可视化技术与方法。本发明根据油田实际情况制作出近似实际的三维油藏水驱模拟模型，模拟不同的注采井网形式，实时监测水驱前缘的变化动态，监测剩余油分布特征，为开发方案编制、剩余油挖潜、增产措施的实施提供依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例三维油藏水驱模拟模型制备方法的流程示意图；

图2为本发明实施例采用三维油藏水驱模拟模型水驱模拟实时监测与动态可视化装置示意图；

图3为本发明实施例三维油藏水驱模拟模型顶面剖开展示的内部结构示意图；

图4为本发明实施例三维油藏水驱模拟模型侧面剖开展示的内部结构示意图；

图5为本发明电阻率测量仪的结构示意图；41和42分别为正负极金属探头；43为绝缘体；44为电线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种三维油藏水驱模拟模型制备方法及实时动态监测可视化装置，根据油田实际情况制作出近似实际的三维油藏水驱模拟模型，模拟不同的注采井网形式，实时监测水驱前缘的变化动态，监测剩余油分布特征。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

图1为本发明实施例三维油藏水驱模拟模型制备方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供的三维油藏水驱模拟模型制备方法具体包括以下步骤。

步骤101：建立油藏三维虚拟模型，具体为根据油藏数字化研究结果以及实际需求，建立油藏三维虚拟模型。

步骤102：构建初步油藏三维模型，具体为根据所述油藏三维虚拟模型，利用3D打印技术，打印出填砂模型框架、油藏底面和油藏断层框架，并将所述填砂模型框架、所述油藏底面和所述油藏断层框架组装在一起，形成初步油藏三维模型。

针对实际地层不同的空间展布情况，根据油藏的三维地质模型中的底部曲面模型和断层模型，采用聚碳酸酯(PC)材，利用3D打印技术打印出填砂模型框架、油藏底面构造形态和断层的格架。

步骤103：构建三维油藏模型，具体为根据油藏非均质性在所述初步油藏三维模型中填入不同粒级的砂，根据油层中隔层和夹层的分布利用塑料膜代表隔层和夹层设置在所述初步油藏三维模型中，然后在所述初步油藏三维模型的顶面上覆盖上不渗透的膜，粘结牢固，形成三维油藏模型。

根据不同层段的渗透率大小，选用不同目数的砂充填压实，通过混入粘土或灰浆，模拟渗透率的非均质性；另外还可以在砂中汇入灰浆，降低渗透率。

油藏中的不渗透夹层利用不渗透的塑胶膜代替，如果有渗透率的话，可以在塑料膜上扎出一些细小的孔，代表渗透性夹层和隔层。

在所述初步油藏三维模型的顶面上覆盖上不渗透的塑料膜，并用水泥抹平覆盖以保证三维油藏模型密封不漏水。

下面为注采系统的实现方法

步骤104：制备初级三维油藏水驱模拟模型，具体为根据油田的井网结构，在所述三维油藏模型埋入不同长短的塑料管来模拟采油井和注水井，制备出初级三维油藏水驱模拟模型。

埋入不同长短的塑料管来模拟采油井和注水井，并在对应开发的油层段上布设小孔，注水井可以连接平流泵加压注水，采油井可以与抽汲的活塞或注射器连接抽汲采油，也可以靠油藏注水的压力自然流出。

步骤105：制备三维油藏水驱模拟模型，具体为将多个电阻率测量仪均匀埋置于所述初级三维油藏水驱模拟模型中，制备出三维油藏水驱模拟模型。

本发明根据油田实际情况制作出近似实际的三维油藏水驱模拟模型，进而通过电阻率的测量监测水驱前缘和剩余油饱和度。

实施例2

如图2、图3及图4所示，本发明实施例提供一种应用三维油藏水驱模拟模型的实时动态监测可视化装置。

该装置包括三维油藏水驱模拟模型、数据采集卡5和电脑6。所述电脑6内置一套三维空间插值与图形显示软件。

所述三维油藏水驱模拟模型包括填砂模型框架1、采油井2、注水井3、电阻率测量仪4、填砂7、断层8、夹层9。

多个所述注水井3、多个所述采油井2以及多个所述电阻率测量仪4埋入在所述三维油藏水驱模拟模型的不同位置。

每个所述电阻率测量仪4通过所述数据采集卡5与所述电脑6连接。

所述砂模型框架1、断层8、夹层9的材料均为聚碳酸酯(PC)材。

所述采油井2、注水井3均为塑料管；所述采油井2设置在所述三维油藏水驱模拟模型的中心位置，所述注水井3布置在所述三维油藏水驱模拟模型的周围或者所述采油井2设置在所述三维油藏水驱模拟模型的周围，所述注水井3设置在所述三维油藏水驱模拟模型的中心位置。

在本发明实施例中，所述采油井2设置在所述三维油藏水驱模拟模型的周围，所述注水井3设置在所述三维油藏水驱模拟模型的中心位置，且注水井3的个数为1个，采油井2的个数为4个。

注水井3可以连接平流泵加压注水，采油井2可以与抽汲的活塞或注射器连接抽汲采油，也可以靠油藏注水的压力自然流出。

如图5所示，每个电阻率测量仪4包括正极金属探头41、负极金属探头42、用于连接正负极金属探头的绝缘体43，以及电线44。正极金属探头41、负极金属探头42均通过电线44与所述数据采集卡5连接。绝缘体43的长度为2cm。

其中，水驱状况实时监测技术与方法就是所述三维油藏水驱模拟模型中的多组电阻率测量仪4通过电线44和所述数据采集卡5与所述电脑6连接。所述数据采集卡5用于实时记录不同时刻不同位置的电阻率值。每一组电阻率测量仪4记录一个位置处的一组电阻率数据。因为原油的电阻率与驱替水的电阻率有比较大的差别(为了更好地区别二者的电阻率，可以用盐水)，通过不同位置电阻率值大小的变化，监测水驱前缘的推进速度、距离和水驱程度。

所述水驱前缘动态可视化技术与方法是电脑6用于将实时采集到的不同时刻不同位置的电阻率值，通过三维空间插值与图形显示软件中的空间网格化插值算法得到三维空间的电阻率值，然后对三维空间任意方向切片，展示出不同方向上的电阻率值的大小，最后把不同时间的同一方向的切片链接在一起形成动画显示，可以实时地监测到水驱前缘推进的位置和速度。

所述电脑还可以根据岩电实验结果建立电阻率与含油饱和度的关系，把电阻率值的大小转化为含油饱和度的大小，这样就可以直观的观察到水驱后油藏不同部位的水洗状况、剩余油饱和度。

与现有技术相比，本发明能够实时监测水驱前缘的动态变化，定量监测油藏内部含油饱和度的变化，提高实验对油田开发的指导作用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。