本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種致密油壓裂縫網(wǎng)油水兩相導(dǎo)流能力測試系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及采用這種測試系統(tǒng)的測試方法。

背景技術(shù)：

世界油氣需求持續(xù)增長，非常規(guī)油氣成為全球石油勘探開發(fā)的新領(lǐng)域。與國外等典型致密油區(qū)相比，中國致密油形成條件比較有利，具有較大勘探潛力，地質(zhì)儲量為6440×10⁸桶，技術(shù)可采儲量為322×10⁸桶(平均采收率約為5％)，僅次于俄羅斯和美國(張君峰，畢海濱，許浩，等.國外致密油勘探開發(fā)新進(jìn)展及借鑒意義[J].石油學(xué)報，2015，36(2)：127-137.)。目前我國已有5個盆地中發(fā)現(xiàn)致密油，其中鄂爾多斯盆地延長組已進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，并形成了關(guān)鍵技術(shù)之一——“萬方液、千方砂”的大規(guī)模水平井體積壓裂改造技術(shù)，該技術(shù)形成的支撐縫網(wǎng)使得致密油單井產(chǎn)量取得初步成效(杜金虎，何海清，楊濤，等.中國致密油勘探進(jìn)展及面臨的挑戰(zhàn)[J].中國石油勘探，2014，19(1)：1-9.)。

目前普遍研究方法是根據(jù)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T 6302-2009壓裂支撐劑充填層短期導(dǎo)流能力推薦方法》進(jìn)行測試獲取液相導(dǎo)流能力數(shù)據(jù)，在一定程度上對致密油壓裂施工優(yōu)化設(shè)計提供基礎(chǔ)參數(shù)，應(yīng)用較為廣泛。

但是，支撐劑導(dǎo)流能力受支撐劑類型與形狀、粒徑組成、鋪砂濃度、閉合壓力、巖石硬度、測試條件、壓裂液性質(zhì)、流動條件、承壓時間等多種因素影響，若考慮支撐裂縫多重影響因素疊加效果，其導(dǎo)流能力比常壓狀態(tài)下導(dǎo)流能力下降98％(SPE-100574-MS，2006)。致密油壓后開采，支撐縫網(wǎng)是主要油水滲流通道，油水同采長期存在并影響導(dǎo)流能力，而上述行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對針對此類情況沒有做出一般性規(guī)定的操作規(guī)范。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要針對傳統(tǒng)加工方法的不足，提供一種致密油壓裂縫網(wǎng)油水兩相導(dǎo)流能力測試系統(tǒng)及測試方法，能更加真實的模擬測試致密油壓裂油水同產(chǎn)時導(dǎo)流能力的大小。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的致密油壓裂縫網(wǎng)油水兩相導(dǎo)流能力測試系統(tǒng)，包括導(dǎo)流室、與導(dǎo)流室進(jìn)口相連的三通閥門、與導(dǎo)流室出口相連的油水分離器及與擱置油水分離器的計重器，連接有一號高壓恒速泵的一號高壓反應(yīng)釜通過一號閥門與三通閥門相連，連接有二號高壓恒速泵的二號高壓反應(yīng)釜通過二號閥門與三通閥門相連，所述導(dǎo)流室包括導(dǎo)流室本體、安裝在導(dǎo)流室本體中空腔室內(nèi)的主導(dǎo)流硅膠管及沿主導(dǎo)流硅膠管的長度方向垂直設(shè)置并與主導(dǎo)流硅膠管相連通的多根次導(dǎo)流硅膠管，主導(dǎo)流硅膠管連通導(dǎo)流室本體的進(jìn)口和出口，每根次導(dǎo)流硅膠管的末端與導(dǎo)流室本體的中空側(cè)壁連通；還包括與導(dǎo)流室本體中空腔室相連的三號高壓恒速泵，且所述三號高壓恒速泵與所述導(dǎo)流室本體之間設(shè)置有一號壓力表。

進(jìn)一步地，所述每根次導(dǎo)流硅膠管的末端位置處設(shè)置有支撐劑防流網(wǎng)。

進(jìn)一步地，所述多根次導(dǎo)流硅膠管中的一部分次導(dǎo)流硅膠管設(shè)置在主導(dǎo)流硅膠管一側(cè)，剩余部分次導(dǎo)流硅膠管設(shè)置在主導(dǎo)流硅膠管另一側(cè)，且主導(dǎo)流硅膠管兩側(cè)的次導(dǎo)流硅膠管呈對稱布置。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流室出口與所述油水分離器之間設(shè)置有回壓閥，所述回壓閥的進(jìn)口與四號高壓恒速泵相連，且所述回壓閥與所述四號高壓恒速泵之間設(shè)有二號壓力表。

進(jìn)一步地，所述三通閥門與所述導(dǎo)流室之間設(shè)有三號閥門，并且所述三號閥門與所述導(dǎo)流室本體之間設(shè)置有三號壓力表。

一種如上述所述致密油壓裂縫網(wǎng)油水兩相導(dǎo)流能力測試系統(tǒng)的測試方法，所述測試方法包括如下步驟：

1)按照實驗要求的鋪砂濃度和支撐劑的粒徑往主導(dǎo)流硅膠管和多根次導(dǎo)流硅膠管內(nèi)鋪置支撐劑形成縫網(wǎng)；

2)將液壓油通過三號高壓恒速泵注入導(dǎo)流室本體的中空腔室內(nèi)直至充滿整個中空腔室且液壓油為常壓狀態(tài)，通過一號壓力表讀取記錄常壓狀態(tài)下液壓油體積V₀；并將高壓油相流體注入一號高壓反應(yīng)釜內(nèi)，高壓水相流體注入二號高壓反應(yīng)釜內(nèi)；

3)設(shè)置預(yù)設(shè)閉合壓力p，啟動三號高壓恒速泵繼續(xù)向?qū)Я魇冶倔w中空腔室內(nèi)注入液壓油，至一號壓力表的壓力為預(yù)設(shè)閉合壓力p后，穩(wěn)定導(dǎo)流室本體中空腔體內(nèi)的壓力，并記錄由常壓升至閉合壓力p過程三號高壓恒速泵所注入的液壓油體積V₁；

由常壓升至閉合壓力p液壓油由于壓力升高導(dǎo)致的體積變化量V₂＝pC×[V₀+V₁(1+Cp)]，其中，C為液壓油壓縮系數(shù)；

主導(dǎo)流硅膠管和多根次導(dǎo)流硅膠管受壓后體積變化量V₃＝V₁-V₂；

由于常壓狀態(tài)下主導(dǎo)流硅膠管和多根次導(dǎo)流硅膠管內(nèi)完全充填支撐劑，主導(dǎo)流硅膠管的直徑為d₀，主導(dǎo)流硅膠管的長度為l₀，多根次導(dǎo)流硅膠管的直徑依次為d₁～d_i，多根次導(dǎo)流硅膠管的長度依次為l₁～l_i，根據(jù)主導(dǎo)流硅膠管和多根次導(dǎo)流硅膠管的直徑和長度，計算等效的初始縫網(wǎng)體積V_F0和初始縫網(wǎng)寬度w₀，即其中n為一個主導(dǎo)流硅膠管與多根次導(dǎo)流硅膠管的根數(shù)總和；

并計算閉合壓力p下的等效縫網(wǎng)寬度

4)打開一號閥門、二號閥門和三號閥門，啟動一號高壓恒速泵和二號高壓恒速泵，設(shè)定一號高壓恒速泵和二號高壓恒速泵的注入比λ，以恒速模式驅(qū)動一號高壓反應(yīng)釜內(nèi)的高壓油相流體和二號高壓反應(yīng)釜內(nèi)的高壓水相流體至導(dǎo)流室本體內(nèi)的縫網(wǎng)中；

當(dāng)導(dǎo)流室本體進(jìn)口的高壓油相流體與油水分離器油相出口流量相等，同時，導(dǎo)流室本體進(jìn)口的高壓水相流體與油水分離器水相出口流量相等時，記錄進(jìn)出口壓差Δp、油相流體流量q_o和水相流體流量q_w，采用達(dá)西定律計算等效相滲透率

其中，μ₀為油相黏度、μ_w為水相黏度；

5)改變一號高壓恒速泵和二號高壓恒速泵的注入比λ_i，重復(fù)步驟4)，測試不同注入比λ_i下的等效相滲透率k_oi、k_wi，從而計算出油水兩相導(dǎo)流能力k_oiw、k_wiw。

進(jìn)一步地，所述步驟5)測試完畢后，改變不同鋪砂濃度，重復(fù)步驟4)和步驟5)，來測試不同鋪砂濃度、不同注入比下油水兩相的導(dǎo)流能力。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：將模擬主裂縫和次裂縫的主導(dǎo)流硅膠管和次導(dǎo)流硅膠管放入導(dǎo)流室本體內(nèi)，然后照實驗要求的鋪砂濃度和支撐劑的粒徑往主導(dǎo)流硅膠管和多根次導(dǎo)流硅膠管內(nèi)鋪置支撐劑形成縫網(wǎng)，能更加真實的模擬測試致密油壓后油水同產(chǎn)時導(dǎo)流能力的大??；并且導(dǎo)流管采用硅膠管，可承受高閉合壓力，使得模擬測試更加真實。

附圖說明

圖1為本發(fā)明致密油壓裂縫網(wǎng)油水兩相導(dǎo)流能力測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中導(dǎo)流室結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中主導(dǎo)流硅膠管和次導(dǎo)流硅膠管結(jié)構(gòu)放大示意圖。

其中：二號高壓恒速泵1、二號高壓反應(yīng)釜2、二號閥門3、三通閥門4、三號壓力表5、導(dǎo)流室6(其中：導(dǎo)流室本體6a、中空側(cè)壁6b、主導(dǎo)流硅膠管6c、次導(dǎo)流硅膠管6d)、回壓閥7、油水分離器8、一號高壓恒速泵9、二號壓力表10、一號壓力表11、一號高壓反應(yīng)釜12、一號閥門13、三號閥門14、三號高壓恒速泵15、四號高壓恒速泵16、計重器17。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但它們不對本發(fā)明構(gòu)成限定，僅作舉例而已，同時通過說明本發(fā)明的優(yōu)點將變得更加清楚和容易理解。

如圖1所示致密油壓裂縫網(wǎng)油水兩相導(dǎo)流能力測試系統(tǒng)，包括導(dǎo)流室6、與導(dǎo)流室6進(jìn)口相連的三通閥門4、與導(dǎo)流室6出口相連的油水分離器8及擱置油水分離器8的計重器17，連接有一號高壓恒速泵9的一號高壓反應(yīng)釜12通過一號閥門13與三通閥門4相連，連接有二號高壓恒速泵1的二號高壓反應(yīng)釜2通過二號閥門3與三通閥門4相連；另外，三通閥門4與導(dǎo)流室6之間設(shè)有三號閥門14，并且三號閥門14與導(dǎo)流室6之間設(shè)置有三號壓力表5。本實施例中計重器17為高精度天平17，用于計量導(dǎo)流室6出口總產(chǎn)液量，而油水分離器8用于計量導(dǎo)流室6出口油水兩相體積量。

本發(fā)明的關(guān)鍵點在于：結(jié)合圖2、圖3所示，導(dǎo)流室6包括導(dǎo)流室本體6a、安裝在導(dǎo)流室本體6a中空腔室內(nèi)的主導(dǎo)流硅膠管6c、沿主導(dǎo)流硅膠管6c的長度方向垂直設(shè)置并與主導(dǎo)流硅膠管6c相連通的多根次導(dǎo)流硅膠管6d及設(shè)置在每根次導(dǎo)流硅膠管6d末端位置處的支撐劑防流網(wǎng)，主導(dǎo)流硅膠管6c連通導(dǎo)流室本體6a的進(jìn)口和出口，每根次導(dǎo)流硅膠管6d的末端與導(dǎo)流室本體6a的中空側(cè)壁6b連通(而中空側(cè)壁6b用于測試流體通過次導(dǎo)流硅膠管6d的流通通道)，而導(dǎo)流室本體6a中空腔室相連的三號高壓恒速泵15，且三號高壓恒速泵15與導(dǎo)流室本體6a之間設(shè)置有一號壓力表11。主導(dǎo)流硅膠管6c用于模擬頁巖體積壓裂時的主裂縫(即主裂縫的直徑為2mm～5mm)，次導(dǎo)流硅膠管6d用于模擬頁巖體積壓裂時的次裂縫(0.2mm～1.0mm)，不同尺寸大小的導(dǎo)流硅膠管內(nèi)填充支撐陶粒，用于模擬不同鋪砂濃度。

多根次導(dǎo)流硅膠管6d中的一部分次導(dǎo)流硅膠管6d設(shè)置在主導(dǎo)流硅膠管6c一側(cè)，剩余部分次導(dǎo)流硅膠管6d設(shè)置在主導(dǎo)流硅膠管6c另一側(cè)，且主導(dǎo)流硅膠管6c兩側(cè)的次導(dǎo)流硅膠管6d呈對稱布置，也可以錯開分布，次導(dǎo)流硅膠管6d間距可由水平井分簇簇間距按照幾何相似準(zhǔn)則確定。本實施例中次導(dǎo)流硅膠管6d沿主硅導(dǎo)流管6c等間距對稱分布為最優(yōu)方案，導(dǎo)流室本體6a容積為80cm×40cm×20cm，包括一根主導(dǎo)流硅膠管6c、十四根次導(dǎo)流硅膠管6d和十六個支撐劑防流網(wǎng)，十四根次導(dǎo)流硅膠管6d分成兩組，每組八根等間距對稱分布，如圖2所示。

另外，導(dǎo)流室6出口與油水分離器8之間還設(shè)置有回壓閥7，回壓閥7的進(jìn)口與四號高壓恒速泵16相連，且回壓閥7與四號高壓恒速泵16之間設(shè)有二號壓力表10，回壓閥7可控制導(dǎo)流室6出口壓力，而回壓大小由四號高壓恒速泵16控制。

上述致密油壓裂縫網(wǎng)油水兩相導(dǎo)流能力測試系統(tǒng)的測試方法包括如下步驟：

1)按照實驗要求的鋪砂濃度和支撐劑的粒徑往主導(dǎo)流硅膠管6c和多根次導(dǎo)流硅膠管6d內(nèi)鋪置支撐劑形成縫網(wǎng)；

2)向?qū)Я魇冶倔w6a的中空腔室內(nèi)注入液壓油，該液壓油用于傳遞和模擬閉合壓力；將液壓油通過三號高壓恒速泵15注入導(dǎo)流室本體6a的中空腔室內(nèi)直至充滿整個中空腔室且液壓油為常壓狀態(tài)，通過一號壓力表11讀取記錄常壓狀態(tài)下液壓油體積V₀；并將高壓油相流體注入一號高壓反應(yīng)釜12內(nèi)，高壓水相流體注入二號高壓反應(yīng)釜2內(nèi)；

3)設(shè)置預(yù)設(shè)閉合壓力p，啟動三號高壓恒速泵15繼續(xù)向?qū)Я魇冶倔w6a中空腔室內(nèi)注入液壓油，至一號壓力表11的壓力為預(yù)設(shè)閉合壓力p后，穩(wěn)定導(dǎo)流室本體6a中空腔體內(nèi)的壓力，并記錄由常壓升至閉合壓力p過程三號高壓恒速泵15所注入的液壓油體積V₁；

由常壓升至閉合壓力p液壓油由于壓力升高導(dǎo)致的體積變化量V₂＝pC×[V₀+V₁(1+Cp)]，其中，C為液壓油壓縮系數(shù)；

主導(dǎo)流硅膠管6c和多根次導(dǎo)流硅膠管6d受壓后體積變化量V₃＝V₁-V₂，即V₃又表示為支撐劑在主導(dǎo)流硅膠管和次導(dǎo)流硅膠管內(nèi)受壓后縫寬減少所導(dǎo)致的體積變化量；

由于常壓狀態(tài)下主導(dǎo)流硅膠管6c和多根次導(dǎo)流硅膠管6d內(nèi)完全充填支撐劑，主導(dǎo)流硅膠管6c的直徑為d₀，主導(dǎo)流硅膠管6c的長度為l₀(即主導(dǎo)流硅膠管從進(jìn)口到出口的直線距離)，多根次導(dǎo)流硅膠管6d的直徑依次為d₁～d_i，多根次導(dǎo)流硅膠管6d的長度依次為l₁～l_i，根據(jù)主導(dǎo)流硅膠管6c和多根次導(dǎo)流硅膠管6d的直徑和長度，計算等效的初始縫網(wǎng)體積V_F0和初始縫網(wǎng)寬度w₀，即其中n為一個主導(dǎo)流硅膠管6c與多根次導(dǎo)流硅膠管6d的根數(shù)總和，因此可以計算出常壓下的相滲透率；

并計算閉合壓力p下的等效縫網(wǎng)寬度

4)打開一號閥門13、二號閥門3和三號閥門14，啟動一號高壓恒速泵9和二號高壓恒速泵1，設(shè)定一號高壓恒速泵9和二號高壓恒速泵1的注入比λ，以恒速模式驅(qū)動一號高壓反應(yīng)釜12內(nèi)的高壓油相流體(模擬油、煤油、高壓地層原油)和二號高壓反應(yīng)釜2內(nèi)的高壓水相流體(蒸餾水、破膠壓裂液)至導(dǎo)流室本體6a內(nèi)的縫網(wǎng)中；

當(dāng)導(dǎo)流室本體進(jìn)口的高壓油相流體與油水分離器油相出口流量相等，同時，導(dǎo)流室本體進(jìn)口的高壓水相流體與油水分離器水相出口流量相等時，記錄進(jìn)出口壓差Δp、油相流體流量q_o和水相流體流量q_w，采用達(dá)西定律計算等效相滲透率

其中，μ₀為油相黏度、μ_w為水相黏度；

5)改變一號高壓恒速泵9和二號高壓恒速泵1的注入比λ_i，重復(fù)步驟4)，測試不同注入比λ_i下的等效相滲透率k_oi、k_wi，從而計算出氣水兩相導(dǎo)流能力k_oiw、k_wiw；

6)改變不同鋪砂濃度，重復(fù)步驟4)和步驟5)，來測試不同鋪砂濃度、不同注入比下油水兩相的導(dǎo)流能力。

其它未詳細(xì)說明的均屬于現(xiàn)有技術(shù)。