用于衰竭開采的動態電模擬裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種油/氣藏資源開采領域，特別涉及一種用于衰竭開采的動態電模擬裝置，該動態電模擬裝置能夠模擬油/氣藏衰竭開采的非穩定滲流過程。
【背景技術】
[0002]電模擬實驗可以根據流體與電相似的原理利用電場模擬地層流體的滲流規律。其中，流體與電相似的原理的機理在于流體通過多孔介質流動的微分方程與電荷通過導體材料流動的微分方程具有相似性。1933年，電模擬實驗首次被用于研宄油/氣藏的滲流力學問題。由于電模擬裝置不僅具有結構簡單、操作方便、價格低廉等優點，而且能夠直觀地反映地下流體的滲流規律，因此，此后的幾十年間電模擬裝置得到了非常廣泛的應用。
[0003]在油/氣藏開發過程中，由于地層結構的復雜性，通常需要進行多種關于地層的模擬實驗，而電模擬裝置可以根據油/氣藏地層中流體與電流的相似性(即滲流方程和電學方程的相似性)，通過實驗方式模擬油/氣藏的滲流過程。在電模擬實驗中，通過注入具有導電能力的溶液或固體粉末，并對容器邊界施加一定電壓，用溶液或固體粉末的電場分布模擬地層中流體的能量場(油藏的能量場是壓力場，氣藏的能量場是擬壓力場)分布。
[0004]現有最簡單的電模擬裝置，如圖1所示，主要由油/氣藏模擬系統、低壓電路系統和測量系統三部分組成。其中，油/氣藏模擬系統包括油/氣層12、邊界13和井11，用導電溶液(例如NaCl、CuS04溶液)模擬油/氣層12，用單根銅絲模擬井11，用紫銅帶模擬邊界13，該邊界13可以根據需要制作成各種形狀。如圖1所示，玻璃缸容器內盛有一定深度的導電溶液，用緊貼玻璃缸的環狀紫銅帶模擬供給邊界，且該紫銅帶與電源正極連接；用置于導電溶液中心且與電流表、電源負極相連的銅絲模擬生產井的井筒；用加于供給邊界及井筒間的電壓(Ue-Uw)模擬儲層與生產井之間的能量差，且用電流表測得的電流模擬生產井的油/氣產量。因此通過在供給邊界與井筒間施加不同的電壓可以模擬不同的儲層與生產井之間的能量差下生產井的油/氣產量情況。
[0005]現有的電模擬裝置主要是通過穩壓電源保持邊界電壓恒定，先通過變壓器14將220V交流市電轉換成小于36V的低電壓，然后通過調壓器15調整供給邊界13和井11間的電壓(通常小于5V)。在電模擬實驗中，調節得到一個電壓值，會相應的得到一個電流值，這模擬了在不同的儲層與生產井之間的能量差下的穩定滲流過程。另外，中國實用新型專利文獻“一種復雜結構井滲流規律的電模擬系統”(公告號:202544841U，公告日:2012年11月21日)也可以模擬穩態滲流過程。
[0006]因此，現有的電模擬裝置尚存在兩個缺點:一是只能模擬油/氣藏衰竭開采的穩定滲流過程，而實際生產井往往無法達到這種理想的定產生產狀態(油/氣產量不隨時間變化)；二是無法模擬衰竭開采的全過程(穩定滲流和非穩定滲流的總過程)，即可開采油/氣儲量從原始可開采油/氣儲量不斷減小直至棄井的整個過程；三是不能模擬隨著油/氣不斷被采出油/氣藏中可開采油/氣儲量不斷減小的動態過程。【實用新型內容】
[0007]針對上述問題，本實用新型提出一種用于衰竭開采的動態電模擬裝置，該動態電模擬裝置可以模擬地層中的非穩定滲流過程。
[0008]本實用新型實施例提供一種用于衰竭開采的動態電模擬裝置，包括油/氣藏模擬系統、低壓電路系統和測量系統；其中，所述油/氣藏模擬系統包括油/氣層、井和邊界，所述油/氣層由導電介質組成，所述井由插入所述油/氣層的第一導電部件組成，所述邊界由周邊圍繞所述油/氣層的第二導電部件組成；所述低壓電路系統為所述邊界和所述井之間施加電壓以模擬儲層與生產井之間的能量差，且通過所述油/氣層的電流用于模擬油/氣產量；所述測量系統用于獲取所述邊界和所述井之間的電壓數據及通過所述油/氣層的電流數據；以及所述低壓電路系統為所述邊界和所述井之間提供連續減小的電壓，以模擬油/氣藏衰竭開采的非穩定滲流過程。
[0009]一個實施例中，所述低壓電路系統包括電容器，其中，所述電容器事先預充有預定電量并具有預定電壓，所述電容器在所述非穩定滲流過程中為所述邊界和所述井之間提供連續減小的電壓。
[0010]一個實施例中，所述低壓電路系統為直流電路系統。
[0011]一個實施例中，所述電容器的預定電量用于模擬油/氣藏中所有可開采油/氣儲量。
[0012]一個實施例中，所述動態電模擬裝置還用于模擬油/氣藏衰竭開采的穩定滲流過程，且在所述穩定滲流過程中所述低壓電路系統為所述邊界和所述井之間提供的電壓恒定不變。
[0013]一個實施例中，所述低壓電路系統還包括穩壓系統，其中，在所述穩定滲流過程中，所述電容器為所述穩壓系統提供連續減小的輸入電壓，且由所述穩壓系統為所述邊界和所述井之間提供恒定電壓；且所述電容器的預定電壓用以作為所述輸入電壓的起始電壓。
[0014]一個實施例中，所述預定電壓大于所述恒定電壓，所述輸入電壓介于所述預定電壓和所述恒定電壓之間。
[0015]一個實施例中，在所述穩定滲流過程中，當所述輸入電壓減小至所述恒定電壓時，所述穩壓系統停止為所述邊界和所述井之間提供所述恒定電壓，且所述電容器開始為所述邊界和所述井之間提供連續減小的電壓，此時所述動態電模擬裝置開始模擬所述非穩定滲流過程。
[0016]一個實施例中，所述動態電模擬裝置還包括開關控制單元，當所述穩壓系統停止為所述邊界和所述井之間提供所述恒定電壓時，所述開關控制單元使所述電容器為所述邊界和所述井之間提供電壓。
[0017]一個實施例中，所述穩壓系統包括穩壓模塊和增壓模塊，其中，在所述穩定滲流過程中，所述穩壓模塊接收所述輸入電壓后得到一個穩定電壓，且所述穩定電壓小于所述恒定電壓，而所述增壓模塊用于補償所述穩定電壓和所述恒定電壓之間的差值，以使所述穩壓系統為所述邊界和所述井之間提供的電壓為所述恒定電壓。
[0018]一個實施例中，所述導電介質為石墨粉，所述第一導電部件為銅絲或銅棒，以及所述第二導電部件為紫銅帶。
[0019]一個實施例中，所述測量系統包括電流變送器、電壓變送器和無紙記錄儀，其中，所述電壓變送器將所述邊界和所述井之間的電壓及/或電容器兩端電壓轉換為按線性比例輸出的單路標準直流電壓，所述電流傳送器將通過所述油/氣層的電流轉換為按線性比例輸出的單路標準直流電流，以及所述無紙記錄儀記錄所述單路標準直流電壓和單路標準直流電流。
[0020]一個實施例中，所述無紙記錄儀含有USB接口，所述USB接口用于連接存儲裝置，所述存儲裝置用于存儲輸入所述無紙記錄儀記錄的所述單路標準直流電壓和單路標準直流電流數據。
[0021]本實用新型實施例用于衰竭開采的動態電模擬裝置的低壓電路系統可以為邊界和井之間提供不斷減小的電壓，可以用于模擬衰竭開采中的非穩定滲流過程。當只模擬非穩定滲流過程時，低壓電路系統可僅包含電容器，并由電容器為邊界和井之間提供電壓，電路結構簡單，實驗過程便捷、靈活。而且本實用新型實施例利用電容器的充電電量模擬油/氣藏中可開采油/氣儲量，這有利于模擬不同可開采油/氣儲量儲層中的衰竭開采過程。
[0022]本實用新型實施例的低壓電路系統還包括穩壓系統，可以模擬衰竭開采中穩定滲流和非穩定滲流的總過程。在電模擬實驗中，電容器為穩壓系統提供輸入電壓，再由穩壓系統為邊界和井之間提供恒定電壓(即儲層與生產井之間的能量差)，保持電路中的電流恒定(即油/氣產量恒定)，模擬在衰竭開采初期使用定產生產的穩定滲流過程，隨著電容器電量不斷釋放(即油/氣不斷被采出)，電容器兩端電壓不斷降低，通過油/氣層的電流不斷減小；當電容器兩端電壓減小到該恒定電壓時，穩壓系統停止為邊界和井之間提供電壓，而由電容器為邊界和井之間提供連續減小的電壓，動態電模擬裝置開始模擬衰竭開采的非穩定滲流過程。由于低壓電路系統為邊界和井間提供的電壓一直連續，所以本實用新型實施例的動態電模擬裝置可以很好地模擬衰竭開采中穩定滲流和非穩定滲流的連續總過程。
[0023]本實用新型實施例用于衰竭開采的動態電模擬裝置，因為利用電容器的電量模擬油藏中可開采油/氣儲量，所以可以得到模擬隨油/氣不斷被采出油/氣藏中可開采油/氣儲量不斷減小的曲線，模擬的是油/氣藏衰竭開采的動態過程。根據該曲線，可以預測實際生產中定產生產過程的可開采油/氣儲量，定產生產過程持續的時間，以及定生產井井底流壓生產的可開采油/氣儲量。
[0024]進一步，本實用新型實施例利用無紙記錄儀記錄電模擬實驗中的電流數據和電壓數據，這提高了實驗效率和采集數據的準確性，大大減小了模擬實驗結果中人為因素的影響。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實用新型實