ICS 75.180.99 E.10 备案号：35132—2012
SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T6311--2012 代替SY/T6311—1997
注蒸汽采油高温高压三维比例物理
模拟实验技术要求
The technical requirements of high temperature & high pressure
three-dimensional scaled physical modeling experiment for steam recovery
2012-01-04发布
2012-03-01实施
国家能源局 发布 SY/T6311—2012
目 次
前言
范国 2 规范性引用文件 3术语和定义 4实验原理 4.1概述 4.2相似推则数体系 4.3应用局限性 5实验装置 5.1实验流程 5.2注人系统 5.3模型系统 5.4数据采集与处理系统 5.5产出系统 6实验方案设计 6.1 基础数据备 6.2相似比例设计 6.3模型压力与温度环境设计 6.4模型井设计 6.5模型测点设计 6.6 模型本体热损失控制设计 7 模型制备
7.1 模型砂、实验用油与实验用水的制备 7.2-基础参数测试 7.3模型装填 7.4注意事项和应用局限 8实验步骤 8.1饱和水 8.2 饱和油 8.3 建立初始压力场 8.4 建立初始温度场 8.5注蒸汽采油实验 8.6注意事项和应用局限 9 实验结果处理
9.1 概述
建筑321 标准查询网 www. jz321.net SY/T 63112012
9.2采出液油水分离与计量 9.3剩余油测定 9.4实验数据整理 9.5注意事项和应用局限 10实验报告· 11 数值修约附录A（规范性附录） 相似准则数体系附录B（资料性附录） 相似推则数体系的应用推导附录C（资料性附录） 实验基础数据表附录D（资料性附录） 模型盖底层等效厚度计算方法附录E（资料性附录） 模型砂粒径计算方法.*. 附录F（资料性附录） 实验蒸汽干度配置计算方法· 附录G（资料性附录） 实验采出液计量方法· 附录H（资料性附录） 剩余油饱和度取样及计算方法附录I（资料性附录） 实验注采记录表附录J（资料性附录） 实验报告封面、首页格式参考文献
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I SY/T6311—2012
前言
本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。
本标准代替SY/T6311—1997《蒸汽驱油三维比例物理模拟实验技术要求》。与SY/T6311- 1997相比，除编辑性修改外，主要技术变化如下：
更新并补充了规范性引用文件，添加了必要的术语及定义，补充了术语的英文翻译（见第3 章）；对实验原理进行了补充说明（见4.2、附录A和附录B）：从实验原理、装置、方法及实验结果处理等方面对高温高压三维比例物理模拟技术进行阐述：分析比较了不同方法的优缺点（见第4章～第9章）；鉴于高压、低压与真空比例物理模型在实验原理、实验装置、实验方法及解决问题方面存在较大差异，删去了SY/T6311一1997中关于低压和真空模型的内容（见第5章）：增加了主要实验装置的性能指标要求（见第5章）：从实验方案设计、模型制备两个方面对实验准备工作进行了规范要求，对SY/T6311一1997 中相关内容进行了较大幅度地扩展与补充说明，主要增补了模型砂筛选与模型本体热损失控制设计等规范（见6.6和7.1）对高温高压三维模型饱和水、饱和油及初始温度场、压力场建立的方法进行了补充（见8.1 ~8.4) ; 对高温高压三维物理模拟实验采出液分离与计量和实验数据处理进行了补充说明，增加了油藏模型剩余油测定的规范要求（见第9章）；明确了原始报告及检测报告中数据的修约间隔（见第11章）。
本标推由油气田开发专业标推化委员会提出并归口。 本标准起草单位：提高石油采收率国家重点实验室（中国石油勘探开发研究院）、中国石油辽河
油田分公司勘探开发研究院。
本标准起草人：成、马德胜、刘其成、王红庄、张勇、沈德煌、关文龙、刘双卿、陈亚平、罗健、江航。
I
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注蒸汽采油高温高压三维比例物理模拟实验技术要求
范围
1
本标准规定了注蒸汽采油高温高压三维比例物理模拟实验的相似推则体系实验装置及实验方法。 本标准适用于稠油油藏注蒸汽高温高压三维比例物理模拟实验
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件。其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T1884原油和液体石油产品密度实验室测定法（密度计法） GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法 SY/T0045--2008原油电脱水设计规范 SY/T5336岩心分析方法 SY/T6107油藏热物性参数的测定方法 SY/T6316稠油油藏流体物性分析方法原油黏度测定
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
注蒸汽采油steamrecovery 一种通过注人蒸汽加热油藏，主要通过降低原油黏度等作用，将原油（主要是稠油）从地下采出
的提高采收率的方法。 3. 2
相似准则similarity criteria 由描述物理过程的物理量组成的独立的无量纲数组，是油藏原型与比例物理模型之间的相似
判据。 3.3
油藏原型reservoir prototype 描述实际油藏的原始模型。
3.4
比例物理模型 scaled physical model 同时或部分满足油藏几何条件、物理条件、边界条件及实验时间条件相似的物理模型。
3.5
高压比例物理模型high pressure scaled physical model 使用与油藏原型相同或相似的孔隙介质及流体，在与油藏原型相同或相似的温度压力条件下进行
实验的比例物理模型。
SY/T6311—2012
4实验原理
4.1概述
将油藏原型参数应用相似准则进行变换，得到一套模型控制参数，在此基础上设计建造与原型相似的物理模型，进行注蒸汽采油物理模拟实验，将实验数据及实验现象整理分析，研究注蒸汽采油机理，揭示油藏内部蒸汽等热前缘扩展、油水运移及产出规律，指导油田开发生产。 4.2相似准则数体系
根据描述注蒸汽采油物理过程的控制方程，边界条件及初始条件，应用检查分析法，推导获得注蒸汽采油高压三维比例物理模拟实验相似准则数体系。其中控制方程主要包括连续方程、能量守恒方程、渗流方程（Darcy定律）及毛管力方程：边界条件主要包括边界上的传质和传热条件，以及注人并热量注人速率条件；初始条件主要包括初始温度、压力及饱和度条件。
蒸汽驱油高压三维比例物理模拟相似准则数体系及物理意义见A.1。 蒸汽辅助重力泄油高压三维比例物理模拟相似准则数体系及物理意义见A.2。 蒸汽驱油相似准则数体系的应用推导过程参见B.2。 蒸汽辅助重力泄油相似准则数体系的应用推导过程参见B.3。
4.3应用局限性
上述相似推则的应用局限如下： a）对于地层温度下原油黏度小于1×10*mPa·s的稠油油藏，由于毛管力相对于黏性力不可忽
略，使用上述相似准则进行的注蒸汽高压三维比例物理模拟实验，采收率偏高。 b 相似比例因子一般小于200。如比例参数选取过大，即模型尺寸过小，将影响对关键实验现
象的捕捉，实验效果不佳。 c）温度分布模化有限：
1没有引人饱和蒸汽温度一压力关系： 2）比例物理模型与油藏原型传热方式存在差异，比例物理模型与油藏原型中两种换热方式
即导热与对流换热的比例关系不同。
5实验装置
5.1实验流程
高压三维比例物理模拟实验装置各模块参见图1。
数据采集与处理系统
模型系统
产出系统
注人系统
图1高压三维比例物理模拟实验装置模块图
5.2注入系统
注人系统主要装置及其性能指标要求：
2
建筑321---标准查询网 www.jz321.net 装
家年
SY/T 6311—2012
a）水源：水质为蒸馏水，水质应达到GB/T6682中规定的三级水标准。 b) 高压计量泵：流量精度为0.5%，压力精度为0.25%FS。
蒸汽发生器：控温精度为1℃，压力精度为0.25%FS。 d) 饱和油容器：控温精度为1℃。
5.3模型系统
窖
模型系统主要装置及其性能指标要求：模型本体：在实验温度、压力要求条件下10h压力变化不超过5%。
E
3
5.4数据采集与处理系统
数据采集与处理系统主要装置及其性能指标要求：
数据采集器：温度信号采集精度为0.5℃，压力信号采集精度为0.25%FS。
a
b）铠装热电偶：精度为1℃。 c）压力、压差传感器：精度为0.25%FS。
5.5产出系统
工
产出系统主要装置及其性能指标要求： a）产出液：产出液经冷却后温度低于100℃。 b）回压调节器：回压控制精度为0.5%。 c) 称重计量：感量0.1g。 d) 采出液计量：采出液收集瓶计量误差小于1%。
5
店
6实验方案设计
6.1基础数据准备
确定油藏原型基础数据及注采工艺条件，油藏原型基础参数记录参见表C.1注采工艺条件记录参见表C.2。 6.2相似比例设计
选定相似比例因子，根据表A.1或表A.2给出的相似比例准则，将表C.1和表C.2列出的油藏原型基础数据及工艺条件参数转化为比例物理模型参数，并记人表C.3中。 6.3.模型压力与温度环境设计 6.3.1模型压力环境设计 6.3.1.1围压介质
围压介质可分为以下两类： a）液体围压：以液体（水和导热油等）作为围压介质。 b）气体围压：以气体（氮气等）作为围压介质。
6.3.1.2优缺点分析
上述围压介质的优缺点如下： a）液体围压安全性较好，但模型保温方式复杂。 SY/T 63112012
b）气体围压控制灵敏度高，模型本体保温方式简单，保温效果校好。 6.3.2模型温度环境设计 6.3.2.1初始温度
模型内部达到初始油藏温度，各测点值相差小于2℃。 6.3.2.2优缺点分析
气体围压条件下升温与降温过程快，能耗低。 6.4模型井设计
模型井外部需防砂处理，通常高压比例物理模型中井筒直径不能和模型一样按几何比例缩小。 射孔模拟通常采用切口法与打孔法。 模型井筒直径与射孔尺寸需根据实验目的及实验原理进行设计。 模型井应与模型壁面保持一定距离，注井与模型壁面间距离不小于5mm
6.5模型测点设计 6.5.1模型压力测点设计
模型内部压力通过布置引压管连接至压力传感器测量。引压管不宜布置过密，且布置方向建议与蒸汽驱扫方向不同，端部做防砂处理，在模型内部表面需做防窜处理。 6.5.2模型温度测点设计
模型温度测量可采用铠装热电偶。热电偶在模型长宽平面内布置间距为3cm～5cm，高度方向布置间距大于2cm热电偶布置方向建议与蒸汽驱扫方向不同，热电偶表面需做防窜处理。 6.6模型本体热损失控制设计 6.6.1模型本体周壁及顶底热损失控制设计 6.6.1.1模型本体周壁热损失控制
模型周壁根据实际条件最大程度减小热损失，以模拟绝热边界条件。 6.6.1.2模型本体顶底热损失控制
通过合理设计，模拟实际地层顶底的热损失。模型盖底层厚度设计参见附录D。 6.6.2保温方式分类
保温方式主要分为以下四类： a）真空保温：在模型四周布置空腔，内部可填充支撑材料：对空腔抽真空。 b) 气体填充保温：在模型四周布置空腔，空腔中充人气体，气体导热系数不大于
0.03W/(m -K). c) 隔热材料保温：在模型内部或外部布置隔热材料，隔热材料导热系数不大于0.06W/m·K）。 dF 隔热涂层保温：在模型壁面涂抹隔热涂料，涂料导热系数不大于0.06W/（m·K）。
6.6.3 优缺点分析
上述保温方式的优缺点如下：
4
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