用于衰竭开采的动态电模拟装置制造方法
专利名称:用于衰竭开采的动态电模拟装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于衰竭开采的动态电模拟装置，包括油/气藏模拟系统、低压电路系统和测量系统；所述油/气藏模拟系统包括油/气层、井和边界；所述低压电路系统为所述边界和所述井之间施加电压以模拟储层与生产井之间的能量差，且通过所述油/气层的电流用于模拟油/气产量；所述测量系统用于获取所述边界和所述井之间的电压数据及通过所述油/气层的电流数据；以及所述低压电路系统为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压，以模拟油/气藏衰竭开采的非稳定渗流过程。所述低压电路系统还可以为边界和井之间提供恒定电压。本实用新型不仅可以用于模拟衰竭开采中的非稳定渗流过程，还可以模拟稳定渗流和非稳定渗流的连续总过程。
【专利说明】用于衰竭开采的动态电模拟装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种油/气藏资源开采领域，特别涉及一种用于衰竭开采的动态电模拟装置，该动态电模拟装置能够模拟油/气藏衰竭开采的非稳定渗流过程。
【背景技术】
[0002]电模拟实验可以根据流体与电相似的原理利用电场模拟地层流体的渗流规律。其中，流体与电相似的原理的机理在于流体通过多孔介质流动的微分方程与电荷通过导体材料流动的微分方程具有相似性。1933年，电模拟实验首次被用于研宄油/气藏的渗流力学问题。由于电模拟装置不仅具有结构简单、操作方便、价格低廉等优点，而且能够直观地反映地下流体的渗流规律，因此，此后的几十年间电模拟装置得到了非常广泛的应用。
[0003]在油/气藏开发过程中，由于地层结构的复杂性，通常需要进行多种关于地层的模拟实验，而电模拟装置可以根据油/气藏地层中流体与电流的相似性(即渗流方程和电学方程的相似性)，通过实验方式模拟油/气藏的渗流过程。在电模拟实验中，通过注入具有导电能力的溶液或固体粉末，并对容器边界施加一定电压，用溶液或固体粉末的电场分布模拟地层中流体的能量场(油藏的能量场是压力场，气藏的能量场是拟压力场)分布。
[0004]现有最简单的电模拟装置，如图1所示，主要由油/气藏模拟系统、低压电路系统和测量系统三部分组成。其中，油/气藏模拟系统包括油/气层12、边界13和井11，用导电溶液(例如NaCl、CuS04溶液)模拟油/气层12，用单根铜丝模拟井11，用紫铜带模拟边界13，该边界13可以根据需要制作成各种形状。如图1所示，玻璃缸容器内盛有一定深度的导电溶液，用紧贴玻璃缸的环状紫铜带模拟供给边界，且该紫铜带与电源正极连接；用置于导电溶液中心且与电流表、电源负极相连的铜丝模拟生产井的井筒；用加于供给边界及井筒间的电压(Ue-Uw)模拟储层与生产井之间的能量差，且用电流表测得的电流模拟生产井的油/气产量。因此通过在供给边界与井筒间施加不同的电压可以模拟不同的储层与生产井之间的能量差下生产井的油/气产量情况。
[0005]现有的电模拟装置主要是通过稳压电源保持边界电压恒定，先通过变压器14将220V交流市电转换成小于36V的低电压，然后通过调压器15调整供给边界13和井11间的电压(通常小于5V)。在电模拟实验中，调节得到一个电压值，会相应的得到一个电流值，这模拟了在不同的储层与生产井之间的能量差下的稳定渗流过程。另外，中国实用新型专利文献“一种复杂结构井渗流规律的电模拟系统”(公告号:202544841U，公告日:2012年11月21日)也可以模拟稳态渗流过程。
[0006]因此，现有的电模拟装置尚存在两个缺点:一是只能模拟油/气藏衰竭开采的稳定渗流过程，而实际生产井往往无法达到这种理想的定产生产状态(油/气产量不随时间变化)；二是无法模拟衰竭开采的全过程(稳定渗流和非稳定渗流的总过程)，即可开采油/气储量从原始可开采油/气储量不断减小直至弃井的整个过程；三是不能模拟随着油/气不断被采出油/气藏中可开采油/气储量不断减小的动态过程。实用新型内容
[0007]针对上述问题，本实用新型提出一种用于衰竭开采的动态电模拟装置，该动态电模拟装置可以模拟地层中的非稳定渗流过程。
[0008]本实用新型实施例提供一种用于衰竭开采的动态电模拟装置，包括油/气藏模拟系统、低压电路系统和测量系统；其中，所述油/气藏模拟系统包括油/气层、井和边界，所述油/气层由导电介质组成，所述井由插入所述油/气层的第一导电部件组成，所述边界由周边围绕所述油/气层的第二导电部件组成；所述低压电路系统为所述边界和所述井之间施加电压以模拟储层与生产井之间的能量差，且通过所述油/气层的电流用于模拟油/气产量；所述测量系统用于获取所述边界和所述井之间的电压数据及通过所述油/气层的电流数据；以及所述低压电路系统为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压，以模拟油/气藏衰竭开采的非稳定渗流过程。
[0009]一个实施例中，所述低压电路系统包括电容器，其中，所述电容器事先预充有预定电量并具有预定电压，所述电容器在所述非稳定渗流过程中为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压。
[0010]一个实施例中，所述低压电路系统为直流电路系统。
[0011]一个实施例中，所述电容器的预定电量用于模拟油/气藏中所有可开采油/气储量。
[0012]一个实施例中，所述动态电模拟装置还用于模拟油/气藏衰竭开采的稳定渗流过程，且在所述稳定渗流过程中所述低压电路系统为所述边界和所述井之间提供的电压恒定不变。
[0013]一个实施例中，所述低压电路系统还包括稳压系统，其中，在所述稳定渗流过程中，所述电容器为所述稳压系统提供连续减小的输入电压，且由所述稳压系统为所述边界和所述井之间提供恒定电压；且所述电容器的预定电压用以作为所述输入电压的起始电压。
[0014]一个实施例中，所述预定电压大于所述恒定电压，所述输入电压介于所述预定电压和所述恒定电压之间。
[0015]一个实施例中，在所述稳定渗流过程中，当所述输入电压减小至所述恒定电压时，所述稳压系统停止为所述边界和所述井之间提供所述恒定电压，且所述电容器开始为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压，此时所述动态电模拟装置开始模拟所述非稳定渗流过程。
[0016]一个实施例中，所述动态电模拟装置还包括开关控制单元，当所述稳压系统停止为所述边界和所述井之间提供所述恒定电压时，所述开关控制单元使所述电容器为所述边界和所述井之间提供电压。
[0017]一个实施例中，所述稳压系统包括稳压模块和增压模块，其中，在所述稳定渗流过程中，所述稳压模块接收所述输入电压后得到一个稳定电压，且所述稳定电压小于所述恒定电压，而所述增压模块用于补偿所述稳定电压和所述恒定电压之间的差值，以使所述稳压系统为所述边界和所述井之间提供的电压为所述恒定电压。
[0018]一个实施例中，所述导电介质为石墨粉，所述第一导电部件为铜丝或铜棒，以及所述第二导电部件为紫铜带。
[0019]一个实施例中，所述测量系统包括电流变送器、电压变送器和无纸记录仪，其中，所述电压变送器将所述边界和所述井之间的电压及/或电容器两端电压转换为按线性比例输出的单路标准直流电压，所述电流传送器将通过所述油/气层的电流转换为按线性比例输出的单路标准直流电流，以及所述无纸记录仪记录所述单路标准直流电压和单路标准直流电流。
[0020]一个实施例中，所述无纸记录仪含有USB接口，所述USB接口用于连接存储装置，所述存储装置用于存储输入所述无纸记录仪记录的所述单路标准直流电压和单路标准直流电流数据。
[0021]本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置的低压电路系统可以为边界和井之间提供不断减小的电压，可以用于模拟衰竭开采中的非稳定渗流过程。当只模拟非稳定渗流过程时，低压电路系统可仅包含电容器，并由电容器为边界和井之间提供电压，电路结构简单，实验过程便捷、灵活。而且本实用新型实施例利用电容器的充电电量模拟油/气藏中可开采油/气储量，这有利于模拟不同可开采油/气储量储层中的衰竭开采过程。
[0022]本实用新型实施例的低压电路系统还包括稳压系统，可以模拟衰竭开采中稳定渗流和非稳定渗流的总过程。在电模拟实验中，电容器为稳压系统提供输入电压，再由稳压系统为边界和井之间提供恒定电压(即储层与生产井之间的能量差)，保持电路中的电流恒定(即油/气产量恒定)，模拟在衰竭开采初期使用定产生产的稳定渗流过程，随着电容器电量不断释放(即油/气不断被采出)，电容器两端电压不断降低，通过油/气层的电流不断减小；当电容器两端电压减小到该恒定电压时，稳压系统停止为边界和井之间提供电压，而由电容器为边界和井之间提供连续减小的电压，动态电模拟装置开始模拟衰竭开采的非稳定渗流过程。由于低压电路系统为边界和井间提供的电压一直连续，所以本实用新型实施例的动态电模拟装置可以很好地模拟衰竭开采中稳定渗流和非稳定渗流的连续总过程。
[0023]本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置，因为利用电容器的电量模拟油藏中可开采油/气储量，所以可以得到模拟随油/气不断被采出油/气藏中可开采油/气储量不断减小的曲线，模拟的是油/气藏衰竭开采的动态过程。根据该曲线，可以预测实际生产中定产生产过程的可开采油/气储量，定产生产过程持续的时间，以及定生产井井底流压生产的可开采油/气储量。
[0024]进一步，本实用新型实施例利用无纸记录仪记录电模拟实验中的电流数据和电压数据，这提高了实验效率和采集数据的准确性，大大减小了模拟实验结果中人为因素的影响。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:
[0026]图1为现有电模拟装置的示意图；
[0027]图2为本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置的示意图；
[0028]图3为本实用新型另一实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置的示意图。
【具体实施方式】
[0029]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例作进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0030]由于油藏的原油存在一个泡点压力，即在该泡点压力下原油中会析出气泡，这种情况下油井产量较低，且对于采油设备的危害也很大，实际生产过程中应尽量避免此情况。因此，在模拟油藏的渗流过程时，本实用新型将高于泡点压力的一个值定义为生产井井底流压(将生产井的电势作为参考电势)，以使模拟的衰竭开采过程在泡点压力以上进行。
[0031]油/气藏衰竭开采包括稳定渗流过程和非稳定渗流过程。在油/气藏衰竭开采初期，油/气藏的能量大，储层与生产井之间的能量差较大，可以认为储层与生产井之间的能量差不变，使用定产生产，这是一个稳定渗流过程；到衰竭开采后期，随着油/气藏中的油/气不断被采出，储层与生产井之间的能量差不断减小，使用定生产井井底流压生产，此时油/气产量也不断下降，这是一个非稳定渗流过程。
[0032]图1为现有电模拟装置的示意图。如图1所示，现有电模拟装置的低压电路系统，通过调节调压器15可以为边界13和井11之间施加一个恒定的电压(〈5V)，并得到一个电流(通过电流表16测定)，由所测电压值和电流值构成的数据点模拟一个能量差(储层与生产井之间)下定产生产的稳定渗流过程。现有电模拟装置不能模拟稳定渗流或非稳定渗流的连续全过程，也不能模拟随着油/气不断被采出油/气藏中可开采油/气储量不断减小的动态过程。
[0033]而本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置不仅可以用于单独模拟油/气藏的稳定渗流过程或非稳定渗流过程，还可以模拟油/气藏稳定渗流与非稳定渗流的连续总过程，即定产生产及/或定生产井井底流压生产。在稳定渗流过程中，低压电路系统为边界和井之间施加恒定不变的电压以模拟恒定的能量差(储层与生产井之间的压力差或拟压力差)，在非稳定渗流过程中，低压电路系统为边界和井之间施加连续减小的电压以模拟不断减小的能量差(储层与生产井之间的压力差或拟压力差)。对于油藏，储层与生产井之间的能量差为储层与生产井之间的压力差；对于气藏，储层与生产井之间的能量差为储层与生产井之间的拟压力差。
[0034]图2为本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置的示意图。本实用新型实施例的动态电模拟装置包括油/气藏模拟系统、低压电路系统和测量系统。油/气藏模拟系统用于模拟实际生产过程中的油/气藏环境，低压电路系统用于为边界23 (例如接正极)和井21(例如接负极)之间提供电压，测量系统用于获取边界23和井21之间的电压数据及通过油/气层22的电流数据。
[0035]如图2所示，油/气藏模拟系统包括井21、油/气层22和边界23。其中，油/气层22由盛装在容器中的导电介质组成，用于模拟油/气层22的导电介质可以是具有导电性能的固体或溶液，在本实用新型实施例中，较佳地，是采用具有导电性能的固体粉末，例如石墨粉；井21由插入油/气层22的第一导电部件组成，可以是金属棒/丝或其他导电性能良好的材料的棒/丝状结构，例如铜丝/棒、铝丝、银丝等，一个实施例中采用直径为2mm的铜棒垂直插入油/气层中模拟生产井。本实用新型实施例的动态电模拟装置可以通过调节井21的形状或插入油/气层22的位置来模拟各种不同的生产井，例如直井、斜井、水平井、分支井等。在另一个实施例中，井21倾斜插入油/气层22中，模拟斜井形的生产井；边界23由周边围绕油/气层22的第二导电部件组成，可以是金属或金属合金等导电材料制成的带，例如紫铜带，其厚度可以为0.1?0.3mm，宽度可以为30?1000mm。边界23可以是多种不同的形状，以模拟具有不同形状边界的油/气藏，例如边界23为方形、圆形等。
[0036]本实用新型实施例中，用井21模拟油/气藏开采中生产井的井筒，用边界23模拟油/气藏的供给边界(储层边界)，通常，在实际生产中井筒的直径相对于供给边界是很小的，所以采用较细的铜丝/棒和距离铜丝尽可能远的紫铜带边界模拟油/气藏可更接近实际生产状况。
[0037]再如图2所示，低压电路系统可以为边界23和井21之间提供电压，并通过油/气层22导电介质中的电场分布模拟能量场(油藏的压力场或气藏的拟压力场)的分布，且利用通过油/气层22导电介质的电流模拟生产井的油/气产量(即单位时间的油/气开采量)O
[0038]—个实施例中，低压电路系统包括电容器40和稳压系统30。在电模拟实验开始前，先用充电装置为电容器40充电，电容器40得到一个预定电量和相应的预定电压(可视实验需要而定)，且不同的电容器预定电量模拟不同的油/气藏中所有可开采油/气储量。当然，电容器的充电电量由电容器的电容大小决定，例如100^、220 _的电容器。在进行电模拟实验时，首先模拟稳定渗流过程，先由电容器40为稳压系统30提供连续减小的输入电压，稳压系统得到一个稳定电压，再由稳压系统30的稳定电压为边界23和井21之间提供恒定电压；在上述稳定渗流过程中，电容器40的电量不断释放，其两端电压也从预定电压开始不断减小，当电容器40两端电压减小至上述稳压系统30提供的恒定电压时，稳压系统30自动断开或手动断开，其停止为边界和井间提供该恒定电压，电模拟实验进入非稳定渗流过程；然后在非稳定渗流过程中，仅由电容器40为边界23和井21之间提供连续减小的电压。包含上述低压电路系统的动态电模拟装置能够克服现有电模拟装置的局限性，可以用于模拟稳定渗流与非稳定渗流的连续总过程。
[0039]本实用新型实施例中，电容器40充电后得到的预定电压大于稳压系统30为边界23和井21间提供的恒定电压，且电容器40提供给稳压系统30的输入电压介于该预定电压和该恒定电压之间。稳压系统30输出的上述稳定电压即为稳定渗流过程中边界和井间的上述恒定电压。并且，随着电容器电量不断释放，电容器电压也不断减小，所以，在稳定渗流和非稳定渗流的整个过程中电容器所提供的电压(包括为稳定系统提供的输入电压和为边界和井间提供的电压)均不断减小。在稳定渗流过程中，边界23和井21之间的电压保持在稳压系统30提供的恒定电压，进入非稳定渗流过程后，边界23和井21之间的电压由上述恒定电压逐渐减小至零(电容器电量完全释放，可开采油/气储量变为零)。即当由稳定渗流过程切换至非稳定渗流过程时，稳定渗流过程的恒定电压与非稳定渗流过程电容器为边界和井间提供的起始电压相等。这使得电模拟实验在从稳定渗流过程过渡到非稳定渗流过程时，边界和井间的电压不会发生突变，而是连续变化，从而可以更好地模拟衰竭开采的全过程。
[0040]值得一提的是，为更好地利用电容器电量模拟油/气藏中可开采油/气储量，本实用新型实施例的低压电路系统优选采用直流电。油/气层22导电介质优选采用固体粉末，这样在直流电路中，边界23 (金属带)和井21 (导电介质)不会像采用溶液作为油/气层22导电介质那样因电解而影响它们的导电性能。
[0041]如图2所示，本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置还包括开关控制单元60。开关控制单元60用于控制上述稳压系统30自动断开或手动断开(稳定渗流模拟过程到非稳定模拟过程的过渡阶段)以及控制电容器40为边界和井间提供电压。该开关控制单元60可以是自动控制开关，也可以是手动控制开关。当使用手动控制开关时，可根据稳压系统30上安装的指示灯来进行手动操作，即在本实用新型实施例模拟稳定渗流过程时，当电容器40两端电压等于稳压系统30为边界和井之间提供的恒定电压时，该指示灯熄灭，用户得知稳压系统30已经断开，则手动接入电容器40，以使电容器40为边界和井间提供电压。
[0042]进一步，如图3所示，另一个实施例中，稳压系统30包括稳压模块31和增压模块32。本实用新型实施例的稳压模块31在输入电压大于或等于一个特定电压时才产生稳压作用，当输入电压小于上述特定电压时，稳压模块31自动断开，稳压系统30也相应断开(此后可由电容器40为边界和井间提供电压)，且经稳压模块31稳定后得到的稳定电压可能会小于上述特定电压，这种情况下稳压模块31不能起到稳压作用。所以，若由增压模块32补偿该稳压模块31的稳定电压和上述特定电压之间的差值，并将上述特定电压作为稳定渗流过程中边界和井间的恒定电压(也是非稳定渗流过程中边界和井间的起始电压)，便可电模拟实验从稳定渗流过程连续过渡到非稳定渗流过程。
[0043]一个实施例中，首先在稳定渗流过程中，电容器40具有预定电压(例如16V)，稳压模块31接收电容器40提供的输入电压(例如开始时是16V)后得到一个稳定电压(例如
3.5V，小于稳压模块的特定电压，稳压模块不起稳压作用)，此时，由增压模块32提供补偿电压，使稳压系统30为边界和井间提供一个恒定电压(例如7.5V，也是稳压模块的特定电压)，当电容器40提供的输入电压减小至恒定电压(例如7.5V)时，稳压模块自动断开，稳压系统也相应断开，开关控制单元60接入电容器，此时电模拟实验进入非稳定渗流过程，此后由电容器40 (起始电压例如为7.5V)为边界和井间提供电压，并且边界和井间的电压随电容器40两端电压的减小而减小。
[0044]通过本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置，可以得到模拟随油/气不断被采出油/气藏中可开采油/气储量不断减小的曲线，模拟油/气藏衰竭开采的动态过程。根据该曲线，可以预测实际生产中定产生产过程的可开采油/气储量，及定产生产过程持续的时间，以及非定产生产过程(例如定生产井井底流压生产)的可开采油/气储量。
[0045]在另一个实施例中，动态电模拟装置只用于模拟非稳定渗流过程，低压电路系统为边界和井之间提供连续减小的电压。低压电路系统仅通过电容器40为边界和井之间提供电压，例如，低压电路系统可以不包括稳压系统30。此时，若还需稳定渗流过程，可在考虑电容器于稳定渗流过程和非稳定渗流过程的电量分配情况后，由非稳定渗流过程中的起始电压值和电流值来近似确定。电容器40事先预充有预定电量并具有预定电压，预定电量用于模拟油/气藏中可开采油/气储量，且电容器40为边界23和井21之间提供连续减小的电压。这种电路结构简单，且提供给边界和井间电压的范围更大(视选用的电容器而定)，这使得实验过程更便捷、更灵活。
[0046]参照图2或图3，测量系统50可以包括电流变送器51、电压变送器52和无纸记录仪53，从而实现实验数据的自动记录。其中，电压变送器52将边界23和井21之间的电压及/或电容器两端的电压转换为按线性比例输出的单路标准直流电压，电流传送器51将通过油/气层22导电介质的电流转换为按线性比例输出的单路标准直流电流，然后由无纸记录仪53记录这些单路标准直流电压和单路标准直流电流(图2中无纸记录仪53与电流变送器51和电压变送器52的连接关系为示意性说明)。其中无纸记录仪53还可以含有USB接口，利用USB接口连接存储装置，该存储装置存储无纸记录仪53记录的电流和电压数据(例如单路标准直流电压和单路标准直流电流数据)。无纸记录仪有多个通道，可以同时记录边界和井间的电压数据及电容器两端的电压数据，记录边界和井间的电压数据是为了得到模拟压力或拟压力的电压数据，记录稳定渗流过程及/或非稳定渗流过程中电容器两端的电压是为了得到模拟可开采油/气储量的电容电量数据。这种测量系统大大提高了实验效率和采集数据的准确性，减小了模拟实验结果中的人为因素。
[0047]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述动态电模拟装置包括油/气藏模拟系统、低压电路系统和测量系统； 其中，所述油/气藏模拟系统包括油/气层、井和边界，所述油/气层由导电介质组成，所述井由插入所述油/气层的第一导电部件组成，所述边界由周边围绕所述油/气层的第二导电部件组成；所述低压电路系统为所述边界和所述井之间施加电压以模拟储层与生产井之间的能量差，且通过所述油/气层的电流用于模拟油/气产量；所述测量系统用于获取所述边界和所述井之间的电压数据及通过所述油/气层的电流数据；以及 所述低压电路系统为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压，以模拟油/气藏衰竭开采的非稳定渗流过程。2.如权利要求1所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述低压电路系统包括电容器，其中，所述电容器事先预充有预定电量并具有预定电压，所述电容器在所述非稳定渗流过程中为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压。3.如权利要求2所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述低压电路系统为直流电路系统。4.如权利要求3所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述电容器的预定电量用于模拟油/气藏中所有可开采油/气储量。5.如权利要求2至4任一项所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述动态电模拟装置还用于模拟油/气藏衰竭开采的稳定渗流过程，且在所述稳定渗流过程中所述低压电路系统为所述边界和所述井之间提供的电压恒定不变。6.如权利要求5所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述低压电路系统还包括稳压系统，其中，在所述稳定渗流过程中，所述电容器为所述稳压系统提供连续减小的输入电压，且由所述稳压系统为所述边界和所述井之间提供恒定电压；且所述电容器的预定电压用以作为所述输入电压的起始电压。7.如权利要求6所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述预定电压大于所述恒定电压，所述输入电压介于所述预定电压和所述恒定电压之间。8.如权利要求7所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，在所述稳定渗流过程中，当所述输入电压减小至所述恒定电压时，所述稳压系统停止为所述边界和所述井之间提供所述恒定电压，且所述电容器开始为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压，此时所述动态电模拟装置开始模拟所述非稳定渗流过程。9.如权利要求8所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述动态电模拟装置还包括开关控制单元，当所述稳压系统停止为所述边界和所述井之间提供所述恒定电压时，所述开关控制单元使所述电容器为所述边界和所述井之间提供电压。10.如权利要求6所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述稳压系统包括稳压模块和增压模块: 其中，在所述稳定渗流过程中，所述稳压模块接收所述输入电压后得到一个稳定电压，且所述稳定电压小于所述恒定电压，而所述增压模块用于补偿所述稳定电压和所述恒定电压之间的差值，以使所述稳压系统为所述边界和所述井之间提供的电压为所述恒定电压。11.如权利要求1所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述导电介质为石墨粉，所述第一导电部件为铜丝或铜棒，以及所述第二导电部件为紫铜带。12.如权利要求5所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述测量系统包括电流变送器、电压变送器和无纸记录仪: 其中，所述电压变送器将所述边界和所述井之间的电压及/或电容器两端电压转换为按线性比例输出的单路标准直流电压，所述电流传送器将通过所述油/气层的电流转换为按线性比例输出的单路标准直流电流，以及所述无纸记录仪记录所述单路标准直流电压和单路标准直流电流。13.如权利要求12所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述无纸记录仪含有USB接口，所述USB接口用于连接存储装置，所述存储装置用于存储输入所述无纸记录仪记录的所述单路标准直流电压和单路标准直流电流数据。
【文档编号】E21B47-113GK204299573SQ201420715954
【发明者】黄世军, 滕柏路, 程林松, 刘红君, 刘雪莹 [申请人]中国石油大学(北京)
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于衰竭开采的动态电模拟装置，包括油/气藏模拟系统、低压电路系统和测量系统；所述油/气藏模拟系统包括油/气层、井和边界；所述低压电路系统为所述边界和所述井之间施加电压以模拟储层与生产井之间的能量差，且通过所述油/气层的电流用于模拟油/气产量；所述测量系统用于获取所述边界和所述井之间的电压数据及通过所述油/气层的电流数据；以及所述低压电路系统为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压，以模拟油/气藏衰竭开采的非稳定渗流过程。所述低压电路系统还可以为边界和井之间提供恒定电压。本实用新型不仅可以用于模拟衰竭开采中的非稳定渗流过程，还可以模拟稳定渗流和非稳定渗流的连续总过程。
【专利说明】用于衰竭开采的动态电模拟装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种油/气藏资源开采领域，特别涉及一种用于衰竭开采的动态电模拟装置，该动态电模拟装置能够模拟油/气藏衰竭开采的非稳定渗流过程。
【背景技术】
[0002]电模拟实验可以根据流体与电相似的原理利用电场模拟地层流体的渗流规律。其中，流体与电相似的原理的机理在于流体通过多孔介质流动的微分方程与电荷通过导体材料流动的微分方程具有相似性。1933年，电模拟实验首次被用于研宄油/气藏的渗流力学问题。由于电模拟装置不仅具有结构简单、操作方便、价格低廉等优点，而且能够直观地反映地下流体的渗流规律，因此，此后的几十年间电模拟装置得到了非常广泛的应用。
[0003]在油/气藏开发过程中，由于地层结构的复杂性，通常需要进行多种关于地层的模拟实验，而电模拟装置可以根据油/气藏地层中流体与电流的相似性(即渗流方程和电学方程的相似性)，通过实验方式模拟油/气藏的渗流过程。在电模拟实验中，通过注入具有导电能力的溶液或固体粉末，并对容器边界施加一定电压，用溶液或固体粉末的电场分布模拟地层中流体的能量场(油藏的能量场是压力场，气藏的能量场是拟压力场)分布。
[0004]现有最简单的电模拟装置，如图1所示，主要由油/气藏模拟系统、低压电路系统和测量系统三部分组成。其中，油/气藏模拟系统包括油/气层12、边界13和井11，用导电溶液(例如NaCl、CuS04溶液)模拟油/气层12，用单根铜丝模拟井11，用紫铜带模拟边界13，该边界13可以根据需要制作成各种形状。如图1所示，玻璃缸容器内盛有一定深度的导电溶液，用紧贴玻璃缸的环状紫铜带模拟供给边界，且该紫铜带与电源正极连接；用置于导电溶液中心且与电流表、电源负极相连的铜丝模拟生产井的井筒；用加于供给边界及井筒间的电压(Ue-Uw)模拟储层与生产井之间的能量差，且用电流表测得的电流模拟生产井的油/气产量。因此通过在供给边界与井筒间施加不同的电压可以模拟不同的储层与生产井之间的能量差下生产井的油/气产量情况。
[0005]现有的电模拟装置主要是通过稳压电源保持边界电压恒定，先通过变压器14将220V交流市电转换成小于36V的低电压，然后通过调压器15调整供给边界13和井11间的电压(通常小于5V)。在电模拟实验中，调节得到一个电压值，会相应的得到一个电流值，这模拟了在不同的储层与生产井之间的能量差下的稳定渗流过程。另外，中国实用新型专利文献“一种复杂结构井渗流规律的电模拟系统”(公告号:202544841U，公告日:2012年11月21日)也可以模拟稳态渗流过程。
[0006]因此，现有的电模拟装置尚存在两个缺点:一是只能模拟油/气藏衰竭开采的稳定渗流过程，而实际生产井往往无法达到这种理想的定产生产状态(油/气产量不随时间变化)；二是无法模拟衰竭开采的全过程(稳定渗流和非稳定渗流的总过程)，即可开采油/气储量从原始可开采油/气储量不断减小直至弃井的整个过程；三是不能模拟随着油/气不断被采出油/气藏中可开采油/气储量不断减小的动态过程。实用新型内容
[0007]针对上述问题，本实用新型提出一种用于衰竭开采的动态电模拟装置，该动态电模拟装置可以模拟地层中的非稳定渗流过程。
[0008]本实用新型实施例提供一种用于衰竭开采的动态电模拟装置，包括油/气藏模拟系统、低压电路系统和测量系统；其中，所述油/气藏模拟系统包括油/气层、井和边界，所述油/气层由导电介质组成，所述井由插入所述油/气层的第一导电部件组成，所述边界由周边围绕所述油/气层的第二导电部件组成；所述低压电路系统为所述边界和所述井之间施加电压以模拟储层与生产井之间的能量差，且通过所述油/气层的电流用于模拟油/气产量；所述测量系统用于获取所述边界和所述井之间的电压数据及通过所述油/气层的电流数据；以及所述低压电路系统为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压，以模拟油/气藏衰竭开采的非稳定渗流过程。
[0009]一个实施例中，所述低压电路系统包括电容器，其中，所述电容器事先预充有预定电量并具有预定电压，所述电容器在所述非稳定渗流过程中为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压。
[0010]一个实施例中，所述低压电路系统为直流电路系统。
[0011]一个实施例中，所述电容器的预定电量用于模拟油/气藏中所有可开采油/气储量。
[0012]一个实施例中，所述动态电模拟装置还用于模拟油/气藏衰竭开采的稳定渗流过程，且在所述稳定渗流过程中所述低压电路系统为所述边界和所述井之间提供的电压恒定不变。
[0013]一个实施例中，所述低压电路系统还包括稳压系统，其中，在所述稳定渗流过程中，所述电容器为所述稳压系统提供连续减小的输入电压，且由所述稳压系统为所述边界和所述井之间提供恒定电压；且所述电容器的预定电压用以作为所述输入电压的起始电压。
[0014]一个实施例中，所述预定电压大于所述恒定电压，所述输入电压介于所述预定电压和所述恒定电压之间。
[0015]一个实施例中，在所述稳定渗流过程中，当所述输入电压减小至所述恒定电压时，所述稳压系统停止为所述边界和所述井之间提供所述恒定电压，且所述电容器开始为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压，此时所述动态电模拟装置开始模拟所述非稳定渗流过程。
[0016]一个实施例中，所述动态电模拟装置还包括开关控制单元，当所述稳压系统停止为所述边界和所述井之间提供所述恒定电压时，所述开关控制单元使所述电容器为所述边界和所述井之间提供电压。
[0017]一个实施例中，所述稳压系统包括稳压模块和增压模块，其中，在所述稳定渗流过程中，所述稳压模块接收所述输入电压后得到一个稳定电压，且所述稳定电压小于所述恒定电压，而所述增压模块用于补偿所述稳定电压和所述恒定电压之间的差值，以使所述稳压系统为所述边界和所述井之间提供的电压为所述恒定电压。
[0018]一个实施例中，所述导电介质为石墨粉，所述第一导电部件为铜丝或铜棒，以及所述第二导电部件为紫铜带。
[0019]一个实施例中，所述测量系统包括电流变送器、电压变送器和无纸记录仪，其中，所述电压变送器将所述边界和所述井之间的电压及/或电容器两端电压转换为按线性比例输出的单路标准直流电压，所述电流传送器将通过所述油/气层的电流转换为按线性比例输出的单路标准直流电流，以及所述无纸记录仪记录所述单路标准直流电压和单路标准直流电流。
[0020]一个实施例中，所述无纸记录仪含有USB接口，所述USB接口用于连接存储装置，所述存储装置用于存储输入所述无纸记录仪记录的所述单路标准直流电压和单路标准直流电流数据。
[0021]本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置的低压电路系统可以为边界和井之间提供不断减小的电压，可以用于模拟衰竭开采中的非稳定渗流过程。当只模拟非稳定渗流过程时，低压电路系统可仅包含电容器，并由电容器为边界和井之间提供电压，电路结构简单，实验过程便捷、灵活。而且本实用新型实施例利用电容器的充电电量模拟油/气藏中可开采油/气储量，这有利于模拟不同可开采油/气储量储层中的衰竭开采过程。
[0022]本实用新型实施例的低压电路系统还包括稳压系统，可以模拟衰竭开采中稳定渗流和非稳定渗流的总过程。在电模拟实验中，电容器为稳压系统提供输入电压，再由稳压系统为边界和井之间提供恒定电压(即储层与生产井之间的能量差)，保持电路中的电流恒定(即油/气产量恒定)，模拟在衰竭开采初期使用定产生产的稳定渗流过程，随着电容器电量不断释放(即油/气不断被采出)，电容器两端电压不断降低，通过油/气层的电流不断减小；当电容器两端电压减小到该恒定电压时，稳压系统停止为边界和井之间提供电压，而由电容器为边界和井之间提供连续减小的电压，动态电模拟装置开始模拟衰竭开采的非稳定渗流过程。由于低压电路系统为边界和井间提供的电压一直连续，所以本实用新型实施例的动态电模拟装置可以很好地模拟衰竭开采中稳定渗流和非稳定渗流的连续总过程。
[0023]本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置，因为利用电容器的电量模拟油藏中可开采油/气储量，所以可以得到模拟随油/气不断被采出油/气藏中可开采油/气储量不断减小的曲线，模拟的是油/气藏衰竭开采的动态过程。根据该曲线，可以预测实际生产中定产生产过程的可开采油/气储量，定产生产过程持续的时间，以及定生产井井底流压生产的可开采油/气储量。
[0024]进一步，本实用新型实施例利用无纸记录仪记录电模拟实验中的电流数据和电压数据，这提高了实验效率和采集数据的准确性，大大减小了模拟实验结果中人为因素的影响。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:
[0026]图1为现有电模拟装置的示意图；
[0027]图2为本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置的示意图；
[0028]图3为本实用新型另一实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置的示意图。
【具体实施方式】
[0029]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例作进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0030]由于油藏的原油存在一个泡点压力，即在该泡点压力下原油中会析出气泡，这种情况下油井产量较低，且对于采油设备的危害也很大，实际生产过程中应尽量避免此情况。因此，在模拟油藏的渗流过程时，本实用新型将高于泡点压力的一个值定义为生产井井底流压(将生产井的电势作为参考电势)，以使模拟的衰竭开采过程在泡点压力以上进行。
[0031]油/气藏衰竭开采包括稳定渗流过程和非稳定渗流过程。在油/气藏衰竭开采初期，油/气藏的能量大，储层与生产井之间的能量差较大，可以认为储层与生产井之间的能量差不变，使用定产生产，这是一个稳定渗流过程；到衰竭开采后期，随着油/气藏中的油/气不断被采出，储层与生产井之间的能量差不断减小，使用定生产井井底流压生产，此时油/气产量也不断下降，这是一个非稳定渗流过程。
[0032]图1为现有电模拟装置的示意图。如图1所示，现有电模拟装置的低压电路系统，通过调节调压器15可以为边界13和井11之间施加一个恒定的电压(〈5V)，并得到一个电流(通过电流表16测定)，由所测电压值和电流值构成的数据点模拟一个能量差(储层与生产井之间)下定产生产的稳定渗流过程。现有电模拟装置不能模拟稳定渗流或非稳定渗流的连续全过程，也不能模拟随着油/气不断被采出油/气藏中可开采油/气储量不断减小的动态过程。
[0033]而本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置不仅可以用于单独模拟油/气藏的稳定渗流过程或非稳定渗流过程，还可以模拟油/气藏稳定渗流与非稳定渗流的连续总过程，即定产生产及/或定生产井井底流压生产。在稳定渗流过程中，低压电路系统为边界和井之间施加恒定不变的电压以模拟恒定的能量差(储层与生产井之间的压力差或拟压力差)，在非稳定渗流过程中，低压电路系统为边界和井之间施加连续减小的电压以模拟不断减小的能量差(储层与生产井之间的压力差或拟压力差)。对于油藏，储层与生产井之间的能量差为储层与生产井之间的压力差；对于气藏，储层与生产井之间的能量差为储层与生产井之间的拟压力差。
[0034]图2为本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置的示意图。本实用新型实施例的动态电模拟装置包括油/气藏模拟系统、低压电路系统和测量系统。油/气藏模拟系统用于模拟实际生产过程中的油/气藏环境，低压电路系统用于为边界23 (例如接正极)和井21(例如接负极)之间提供电压，测量系统用于获取边界23和井21之间的电压数据及通过油/气层22的电流数据。
[0035]如图2所示，油/气藏模拟系统包括井21、油/气层22和边界23。其中，油/气层22由盛装在容器中的导电介质组成，用于模拟油/气层22的导电介质可以是具有导电性能的固体或溶液，在本实用新型实施例中，较佳地，是采用具有导电性能的固体粉末，例如石墨粉；井21由插入油/气层22的第一导电部件组成，可以是金属棒/丝或其他导电性能良好的材料的棒/丝状结构，例如铜丝/棒、铝丝、银丝等，一个实施例中采用直径为2mm的铜棒垂直插入油/气层中模拟生产井。本实用新型实施例的动态电模拟装置可以通过调节井21的形状或插入油/气层22的位置来模拟各种不同的生产井，例如直井、斜井、水平井、分支井等。在另一个实施例中，井21倾斜插入油/气层22中，模拟斜井形的生产井；边界23由周边围绕油/气层22的第二导电部件组成，可以是金属或金属合金等导电材料制成的带，例如紫铜带，其厚度可以为0.1?0.3mm，宽度可以为30?1000mm。边界23可以是多种不同的形状，以模拟具有不同形状边界的油/气藏，例如边界23为方形、圆形等。
[0036]本实用新型实施例中，用井21模拟油/气藏开采中生产井的井筒，用边界23模拟油/气藏的供给边界(储层边界)，通常，在实际生产中井筒的直径相对于供给边界是很小的，所以采用较细的铜丝/棒和距离铜丝尽可能远的紫铜带边界模拟油/气藏可更接近实际生产状况。
[0037]再如图2所示，低压电路系统可以为边界23和井21之间提供电压，并通过油/气层22导电介质中的电场分布模拟能量场(油藏的压力场或气藏的拟压力场)的分布，且利用通过油/气层22导电介质的电流模拟生产井的油/气产量(即单位时间的油/气开采量)O
[0038]—个实施例中，低压电路系统包括电容器40和稳压系统30。在电模拟实验开始前，先用充电装置为电容器40充电，电容器40得到一个预定电量和相应的预定电压(可视实验需要而定)，且不同的电容器预定电量模拟不同的油/气藏中所有可开采油/气储量。当然，电容器的充电电量由电容器的电容大小决定，例如100^、220 _的电容器。在进行电模拟实验时，首先模拟稳定渗流过程，先由电容器40为稳压系统30提供连续减小的输入电压，稳压系统得到一个稳定电压，再由稳压系统30的稳定电压为边界23和井21之间提供恒定电压；在上述稳定渗流过程中，电容器40的电量不断释放，其两端电压也从预定电压开始不断减小，当电容器40两端电压减小至上述稳压系统30提供的恒定电压时，稳压系统30自动断开或手动断开，其停止为边界和井间提供该恒定电压，电模拟实验进入非稳定渗流过程；然后在非稳定渗流过程中，仅由电容器40为边界23和井21之间提供连续减小的电压。包含上述低压电路系统的动态电模拟装置能够克服现有电模拟装置的局限性，可以用于模拟稳定渗流与非稳定渗流的连续总过程。
[0039]本实用新型实施例中，电容器40充电后得到的预定电压大于稳压系统30为边界23和井21间提供的恒定电压，且电容器40提供给稳压系统30的输入电压介于该预定电压和该恒定电压之间。稳压系统30输出的上述稳定电压即为稳定渗流过程中边界和井间的上述恒定电压。并且，随着电容器电量不断释放，电容器电压也不断减小，所以，在稳定渗流和非稳定渗流的整个过程中电容器所提供的电压(包括为稳定系统提供的输入电压和为边界和井间提供的电压)均不断减小。在稳定渗流过程中，边界23和井21之间的电压保持在稳压系统30提供的恒定电压，进入非稳定渗流过程后，边界23和井21之间的电压由上述恒定电压逐渐减小至零(电容器电量完全释放，可开采油/气储量变为零)。即当由稳定渗流过程切换至非稳定渗流过程时，稳定渗流过程的恒定电压与非稳定渗流过程电容器为边界和井间提供的起始电压相等。这使得电模拟实验在从稳定渗流过程过渡到非稳定渗流过程时，边界和井间的电压不会发生突变，而是连续变化，从而可以更好地模拟衰竭开采的全过程。
[0040]值得一提的是，为更好地利用电容器电量模拟油/气藏中可开采油/气储量，本实用新型实施例的低压电路系统优选采用直流电。油/气层22导电介质优选采用固体粉末，这样在直流电路中，边界23 (金属带)和井21 (导电介质)不会像采用溶液作为油/气层22导电介质那样因电解而影响它们的导电性能。
[0041]如图2所示，本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置还包括开关控制单元60。开关控制单元60用于控制上述稳压系统30自动断开或手动断开(稳定渗流模拟过程到非稳定模拟过程的过渡阶段)以及控制电容器40为边界和井间提供电压。该开关控制单元60可以是自动控制开关，也可以是手动控制开关。当使用手动控制开关时，可根据稳压系统30上安装的指示灯来进行手动操作，即在本实用新型实施例模拟稳定渗流过程时，当电容器40两端电压等于稳压系统30为边界和井之间提供的恒定电压时，该指示灯熄灭，用户得知稳压系统30已经断开，则手动接入电容器40，以使电容器40为边界和井间提供电压。
[0042]进一步，如图3所示，另一个实施例中，稳压系统30包括稳压模块31和增压模块32。本实用新型实施例的稳压模块31在输入电压大于或等于一个特定电压时才产生稳压作用，当输入电压小于上述特定电压时，稳压模块31自动断开，稳压系统30也相应断开(此后可由电容器40为边界和井间提供电压)，且经稳压模块31稳定后得到的稳定电压可能会小于上述特定电压，这种情况下稳压模块31不能起到稳压作用。所以，若由增压模块32补偿该稳压模块31的稳定电压和上述特定电压之间的差值，并将上述特定电压作为稳定渗流过程中边界和井间的恒定电压(也是非稳定渗流过程中边界和井间的起始电压)，便可电模拟实验从稳定渗流过程连续过渡到非稳定渗流过程。
[0043]一个实施例中，首先在稳定渗流过程中，电容器40具有预定电压(例如16V)，稳压模块31接收电容器40提供的输入电压(例如开始时是16V)后得到一个稳定电压(例如
3.5V，小于稳压模块的特定电压，稳压模块不起稳压作用)，此时，由增压模块32提供补偿电压，使稳压系统30为边界和井间提供一个恒定电压(例如7.5V，也是稳压模块的特定电压)，当电容器40提供的输入电压减小至恒定电压(例如7.5V)时，稳压模块自动断开，稳压系统也相应断开，开关控制单元60接入电容器，此时电模拟实验进入非稳定渗流过程，此后由电容器40 (起始电压例如为7.5V)为边界和井间提供电压，并且边界和井间的电压随电容器40两端电压的减小而减小。
[0044]通过本实用新型实施例用于衰竭开采的动态电模拟装置，可以得到模拟随油/气不断被采出油/气藏中可开采油/气储量不断减小的曲线，模拟油/气藏衰竭开采的动态过程。根据该曲线，可以预测实际生产中定产生产过程的可开采油/气储量，及定产生产过程持续的时间，以及非定产生产过程(例如定生产井井底流压生产)的可开采油/气储量。
[0045]在另一个实施例中，动态电模拟装置只用于模拟非稳定渗流过程，低压电路系统为边界和井之间提供连续减小的电压。低压电路系统仅通过电容器40为边界和井之间提供电压，例如，低压电路系统可以不包括稳压系统30。此时，若还需稳定渗流过程，可在考虑电容器于稳定渗流过程和非稳定渗流过程的电量分配情况后，由非稳定渗流过程中的起始电压值和电流值来近似确定。电容器40事先预充有预定电量并具有预定电压，预定电量用于模拟油/气藏中可开采油/气储量，且电容器40为边界23和井21之间提供连续减小的电压。这种电路结构简单，且提供给边界和井间电压的范围更大(视选用的电容器而定)，这使得实验过程更便捷、更灵活。
[0046]参照图2或图3，测量系统50可以包括电流变送器51、电压变送器52和无纸记录仪53，从而实现实验数据的自动记录。其中，电压变送器52将边界23和井21之间的电压及/或电容器两端的电压转换为按线性比例输出的单路标准直流电压，电流传送器51将通过油/气层22导电介质的电流转换为按线性比例输出的单路标准直流电流，然后由无纸记录仪53记录这些单路标准直流电压和单路标准直流电流(图2中无纸记录仪53与电流变送器51和电压变送器52的连接关系为示意性说明)。其中无纸记录仪53还可以含有USB接口，利用USB接口连接存储装置，该存储装置存储无纸记录仪53记录的电流和电压数据(例如单路标准直流电压和单路标准直流电流数据)。无纸记录仪有多个通道，可以同时记录边界和井间的电压数据及电容器两端的电压数据，记录边界和井间的电压数据是为了得到模拟压力或拟压力的电压数据，记录稳定渗流过程及/或非稳定渗流过程中电容器两端的电压是为了得到模拟可开采油/气储量的电容电量数据。这种测量系统大大提高了实验效率和采集数据的准确性，减小了模拟实验结果中的人为因素。
[0047]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述动态电模拟装置包括油/气藏模拟系统、低压电路系统和测量系统； 其中，所述油/气藏模拟系统包括油/气层、井和边界，所述油/气层由导电介质组成，所述井由插入所述油/气层的第一导电部件组成，所述边界由周边围绕所述油/气层的第二导电部件组成；所述低压电路系统为所述边界和所述井之间施加电压以模拟储层与生产井之间的能量差，且通过所述油/气层的电流用于模拟油/气产量；所述测量系统用于获取所述边界和所述井之间的电压数据及通过所述油/气层的电流数据；以及 所述低压电路系统为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压，以模拟油/气藏衰竭开采的非稳定渗流过程。2.如权利要求1所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述低压电路系统包括电容器，其中，所述电容器事先预充有预定电量并具有预定电压，所述电容器在所述非稳定渗流过程中为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压。3.如权利要求2所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述低压电路系统为直流电路系统。4.如权利要求3所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述电容器的预定电量用于模拟油/气藏中所有可开采油/气储量。5.如权利要求2至4任一项所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述动态电模拟装置还用于模拟油/气藏衰竭开采的稳定渗流过程，且在所述稳定渗流过程中所述低压电路系统为所述边界和所述井之间提供的电压恒定不变。6.如权利要求5所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述低压电路系统还包括稳压系统，其中，在所述稳定渗流过程中，所述电容器为所述稳压系统提供连续减小的输入电压，且由所述稳压系统为所述边界和所述井之间提供恒定电压；且所述电容器的预定电压用以作为所述输入电压的起始电压。7.如权利要求6所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述预定电压大于所述恒定电压，所述输入电压介于所述预定电压和所述恒定电压之间。8.如权利要求7所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，在所述稳定渗流过程中，当所述输入电压减小至所述恒定电压时，所述稳压系统停止为所述边界和所述井之间提供所述恒定电压，且所述电容器开始为所述边界和所述井之间提供连续减小的电压，此时所述动态电模拟装置开始模拟所述非稳定渗流过程。9.如权利要求8所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述动态电模拟装置还包括开关控制单元，当所述稳压系统停止为所述边界和所述井之间提供所述恒定电压时，所述开关控制单元使所述电容器为所述边界和所述井之间提供电压。10.如权利要求6所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述稳压系统包括稳压模块和增压模块: 其中，在所述稳定渗流过程中，所述稳压模块接收所述输入电压后得到一个稳定电压，且所述稳定电压小于所述恒定电压，而所述增压模块用于补偿所述稳定电压和所述恒定电压之间的差值，以使所述稳压系统为所述边界和所述井之间提供的电压为所述恒定电压。11.如权利要求1所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述导电介质为石墨粉，所述第一导电部件为铜丝或铜棒，以及所述第二导电部件为紫铜带。12.如权利要求5所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述测量系统包括电流变送器、电压变送器和无纸记录仪: 其中，所述电压变送器将所述边界和所述井之间的电压及/或电容器两端电压转换为按线性比例输出的单路标准直流电压，所述电流传送器将通过所述油/气层的电流转换为按线性比例输出的单路标准直流电流，以及所述无纸记录仪记录所述单路标准直流电压和单路标准直流电流。13.如权利要求12所述的用于衰竭开采的动态电模拟装置，其特征在于，所述无纸记录仪含有USB接口，所述USB接口用于连接存储装置，所述存储装置用于存储输入所述无纸记录仪记录的所述单路标准直流电压和单路标准直流电流数据。
【文档编号】E21B47-113GK204299573SQ201420715954
【发明者】黄世军, 滕柏路, 程林松, 刘红君, 刘雪莹 [申请人]中国石油大学(北京)
最新回复(0)