ICS 75.020 E 12 备案号：53483—2016
SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T 70682016
注蒸汽采油二维比例物理模拟实验技术要求
The technical requirements of two-dimensional scaled physical modeling experiment for steam recovery
2016—01—07发布
2016-06-01实施
国家能源局 发布 SY/T 7068—2016
目 次
前言 1范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义
4
实验原理实验装置
4
5
2
6 模型设计 7 模型建立
实验步骤实验结果处理 10 实验报告 11 数值修约附录A（规范性附录）注蒸汽采油二维比例物理模拟实验相似准则附录B（资料性附录）注蒸汽采油二维比例物理模拟实验基础数据表附录C（资料性附录）模型盖底层等效厚度计算方法附录D（资料性附录）蒸汽干度配置及计算方法附录E（资料性附录）．剩余油饱和度取样及计算方法附录F（资料性附录） 实验报告封面及首页格式附录G（资料性附录） 温度场和压力场图格式附录H（资料性附录） 注人及生产动态曲线图格式参考文献
8
9
高
一
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19
*- 20
工 SY/T7068--2016
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。
本标准由油气田开发专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：国家能源稠（重）油开采研发中心（辽宁中石油辽河油田工程技术研究中心、
中国石油辽河油田勘探开发研究院）、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）中国石油新疆油田分公司实验检测研究院
本标准起草人：刘宝良、潘攀、沈德煌、吴运强、刘其成、吕道平、赵庆辉、张运军、贾大雷、 张勇、彭旭、高阳、孙士强。
ⅡI SY/T 7068—2016
注蒸汽采油二维比例物理模拟实验技术要求
1范围
本标准规定了注蒸汽采油二维比例物理模拟的实验原理、实验装置、模型设计、模型安装、实验步骤、实验结果处理、实验报告及技术要求。
本标准适用于稠油油藏蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油（SAGD）二维比例物理模拟实验，添加非凝析气体的蒸汽驱二维比例物理模拟实验可参照使用。
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/T6682分析实验室用水规格和试验方法 GB/T13377原油和液体或固体石油产品密度或相对密度的测定：毛细管塞比重瓶和带刻度
双毛细管比重瓶法
GB/T28910原油流变性测定方法 GB/T29172岩心分析方法 SY/T6107油藏热物性参数的测定方法
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
蒸汽吞吐 steam huff and puff 向采油井中注人一定量的蒸汽，焖井，待蒸汽的热量向油层扩散后，再开井生产的一种开采稠油
的方法。 3.2
蒸汽驱.steam flooding 通过适当井网，从一定数量的井中注人蒸汽，在注人井周围形成饱和蒸汽带，加热和驱替原油到
生产井的开采方法。 3.3
蒸汽辅助重力泄油steam assisted gravity drainage 通过适当井网，注人的高温蒸汽向上及侧面移动，形成一个蒸汽腔，蒸汽在蒸汽腔周围冷凝，并
通过热传导将周围油藏加热，被加热降黏的原油及冷凝水在重力作用下流到生产井，并通过生产井的举升系统将油和水举升到地面的开采方法，缩写为“SAGD”。 3.4
相似准则 similarity criteria SY/T70682016
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。 3.5
油藏原型reservoirprototype 描述实际油藏的原始模型。
3.6
二维比例物理模型two-dimensional scaled physical model 一种物理模拟油藏的工具，与三维模型相比其中一个线性度不成比例且线性度小。
4实验原理 4.1概述
利用相似准则，将油藏原型参数进行变换，得到一套模型控制参数，在此基础上设计建立与原型相似的二维比例物理模型，进行注蒸汽采油物理模拟实验，认识注蒸汽采油机理，揭示油藏层状韵律，平面非均质性、地层倾角和井网部署及开发方式等对注蒸汽热采开发效果的影响，揭示油藏内部蒸汽前缘扩展、油水运移及产出规律，用于指导油田开发生产。 4.2相似准则
开展注蒸汽采油二维比例物理模拟实验，首先要进行相似准则的推导与选择。根据描述注蒸汽采油物理过程的连续性方程，能量守恒方程、渗流方程（Darcy定律）、边界条件及初始条件，应用量纲分析法或方程分析法，推导获得注蒸汽采油比例物理模拟实验相似准则体系。相似准则数的选择应满足几何相似，运动相似、动力相似、热力学相似以及质量相似，蒸汽吞吐比例物理模拟相似准则应符合附录A中表A.1的规定，蒸汽驱比例物理模拟相似准则应符合附录A中表A.2的规定，SAGD 比例物理模拟相似准则应符合附录A中表A.3的规定。
5实验装置，5.1实验流程
二维比例物理模拟实验装置由五个部分组成（见图1）： a）注人单元：包括高压计量泵、油容器、水容器、蒸汽发生器。 b）模型本体。 c）数据采集单元：包括热电偶、压力压差传感器、数据采集器。 d）产出单元：包括冷凝器、回压阀、收集器。 e）温控单元：包括模型本体内部、外部控温和注采单元保温。
5.2注入单元
注人单元性能指标要求： a）水源：水质为蒸馏水或去离子水，水质应符合GB/T6682中规定的三级水标准要求。 b）高压计量泵：流量精度等级±0.5%，压力精度等级土0.25%FS； c）.蒸汽发生器：控温精度等级土1℃，压力精度等级土0.25%FS： d）油容器：控温精度等级土1℃
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n
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1—高压计量泵：2—油容器；3水容器：4-蒸汽发生器：5—模型本体：6—冷凝器：7—回压阀：8-收集器： 9热电偶；10一压力、差压传感器：11—数据采集器：12，13一精密压力表。
图1注蒸汽采油二维比例物理模拟实验组成示意图
5.3模型本体
模型本体性能指标要求： a）耐温不小于100℃。 b）耐压大于实验温度对应的饱和蒸汽压力0.5MPa。
5.4数据采集与处理单元
数据采集与处理单元性能指标要求： a）数据采集器：数据采集频次不大于2s。 b）铠装热电偶：精度等级土1℃。 c）压力、压差传感器：精度等级土0.25%FS。
5.5产出单元
产出单元性能指标要求： a）冷凝器：产出液经冷却后温度应不大于150℃。 b）回压调节器：回压控制精度等级土0.25%FS。 c）收集器：采出液收集瓶计量误差土1%。
5.6温控单元
温控单元性能指标要求： a）模型本体内部：模型内壁应安装耐油水、耐高温的隔热材料减小热损失，模拟油藏边界条
件。 b）模型本体外部：模型应具有加热控温功能，能够模拟油藏原始温度，控温精度等级土1℃。 c）注采单元保温：注人单元应采取隔热保温措施。采出单元应具有加热、冷凝功能，实验开始
前，应加热到易于原油流动的温度；当蒸汽突破后，启动冷凝器将产出液温度降低到不高于 150℃。
3 SY/T7068—2016
6模型设计 6.1概述
模型设计是开展注蒸汽采油二维比例物理模拟实验的首要环节，应在明确实验目的的基础上，确定研究内容及预期成果，然后进行模型设计。模型设计包括基础参数准备、比例模化、模型井、油层、盖底层及温度和压力监测。其中比例模化的相似比例因子一般选择在100~300之间，模拟对象为油藏的一个或部分井组单元的平面或剖面。温度场监测是认识注蒸汽采油驱油机理的重要手段，温度测点应确保真实反映注蒸汽采油过程中温度场变化。 6.2基础参数准备
收集油藏原型地质参数及注采工艺参数，油藏原型参数记录参见附录B的表B.1，注采工艺参数记录参见附录B的表B.2。 6.3比例模化
根据实验目的，综合实验条件，选择合适的相似准则，应符合附录A的规定，确定相似比例因子。 6.4模型井
根据原型的井距和相似比例因子计算模型井距，确定模型井在模型中的位置。模型井的直径可不按几何比例缩小：射孔模拟通常采用切口法或打孔法。 6.5油层
根据原型油层参数和相似比例因子、相似准则确定油层物性参数、模型砂、油品及实验温度和实验压力，参见附录B的表B.3。 6.6盖底层
根据实验时间、地层导热系数，边界温差以及盖底层材料的热物性和设定的传热误差，利用附录C 的公式（C.2）确定盖底层等效厚度。 6.7温度监测
根据实验目的设计温度监测点的分布，温度监测点在横向、纵向均大于5列。模型内部温度测量采用铠装热电偶。 6.8压力监测
根据实验目的设计压力监测点的分布，模型内部压力通过布置压力导管连接至压力传感器测量。
7模型建立 7.1材料准备 7.1.1实验用油
实验用油的要求： a）原油样品先用孔径Φ0.045mm的不锈钢筛网在低于80℃下进行过滤，过滤后在低于120℃下
4 SY/T 7068—2016
进行脱水，含水率不大于0.5%为合格。 b）按GB/T28910要求测定原油黏温特性曲线，按GB/T13377要求测定原油密度，按SY/T
6107要求测定原油热物性参数。
7.1.2实验用砂
实验用砂的要求： a）采用石英砂或压裂砂，按模型渗透率确定模型用砂粒径和比例。 b）将选定的实验砂按比例混合均匀，装人单管模型，按GB/T29172的要求测定渗透率，测定
三次以上取平均值作为比例物理模型的渗透率。 c）按SY/T6107的要求测定实验用砂热物性参数。 d）装填模型的砂子要洗净，防止黏土类物质堵塞注汽井或生产井。
7.1.3实验用水
用蒸馏水或去离子水，水质应符合GB/T6682中规定的三级水标准要求。 7.2模型装填 7.2.1 安装模型井
根据模型设计，安装模型井。模型井应与模型壁面间距离不小于5mm，模型井外部应防砂处理。 7.2.25 安装热电偶
根据温度监测设计，安装热电偶。热电偶进入模型方向应与蒸汽驱扫方向不同。 7.2.3安装压力导管
根据压力监测设计，安装压力导管。压力导管进人模型方向应与蒸汽驱扫方向不同，端部做防砂处理，在模型内部的压力导管表面应做防窜处理。 7.2.4建立盖，底层
根据盖、底层设计的厚度和选择的材料，装填盖层和底层，盖层和底层层面应平整 7.2.5油层砂的装填
模型填装前在内壁均匀涂抹耐高温胶并黏附模型砂，厚度1mm～2mm。模型填装方式可分为以下两种：
a）干装法：将模型砂均匀填人模型，；模型砂应填装紧密。 b）湿装法：将估算的模型砂总量分成若干等份，依次装人模型：每次先加人蒸馏水，然后均匀
填人模型砂，保持水平高于砂面。当砂面与盖底层面平齐时，放出模型内的水。
7.2.6安装模型盖板
将模型盖板安装到模型上，螺栓应对角分别上紧。 7.3气密性测试
试压时间1h，压降应小于5%为合格。模型试压应高于实验压力20%以上，防止注蒸汽采油过
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