Устройство для моделирования фильтрационных потоков жидкости

О 033714 в ЙЗ/00 с.4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТ Ъ Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРю делАм изоьРетвей и отнРытий(71) Тюменский индустриальный институт им. Ленинского комсомола(56) 1. Крылов А.П., Белащ П.И. и дрПроектирование разработки нефтяныхместорождений. И. Гостоптехиэдат,1962, с. 233, 234.2,.крылов А.П., Белаш П,И. и др.,Проектирование разрабатки нефтяныхместорождений. И., Гостоптехиздат,1962, с. 219 (прототип),(Я) (57) устройство для иоделеовдния фильтРдционных потоков аидкости в нефтяном пласте при эаводнении, включающее имитаторы добывающих и на" гнетательных скважин, расположенные согласно сетке скважин, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно снабжено покрытой магнитным порошком перфорированной пластиной из неферромагнитного материала, а имитаторы размещены в перфорациях пластины и выполнены иэ длинных и тонких постоянных магнитов с намагниченностью, пропор" циональной удельному дебиту жидкости по добывающей скважине и удельно- Рена 1 10Изобретение относится К разработке нефтяных месторождений и можетбыть использовано при моделированиифильтрационных потоков жидкости впластах, эксплуатируемых при водона"порном режиме.Известны электрические сеточныемодели для решения уравнения устано"вившейся фильтрации в пласте. Напряжения в узлах сетки пропорциональныдавлениям в подобных точках пласта,токи пропорциональны расходам, а сопротивления элементов сетки пропор"циональны гидравлическому сопротив"лений пласта в соответствующих точ"ках Г 1 Д,Недостатком данных моделей, является то что практически модели невозможно изготовить м установить вусловиях производственных баз нефтедобывающих предприятий и, следовательно, не представляется возможнымполучать оперативные карты распределения Фильтрационных потоков жидкости в пластах.Известны электролитические устрой-,ства для моделирования фильтрационных потоков жидкости в пласте призаводнении, включающие имитаторы добывающих и нагнетательных скважин,расположенные согласно сетке скважин.Имитаторами скважин являютсяэлектроды, Если на электродах устано"вить потенциалы, пропорциональныедавлениям на скважинах и на контуре питания, в такой модели мы получим поля напряжений и токов, подобные полям давлений и скоростям фильтрации в неФтяном пласте2 3,Недостатками известных устройствявляются загрязнение электролита впроцессе работы, трудность измере"ния потенциалов, нарушение законаОма вблизи тонких электродов, труд"ность получения визуальной картиныполя.Целью изобретения является упрощение устройства,Поставленная цель достигается тем,что устройство для моделированияфильтрационных потоков жидкости внефтяном пласте при заводнении, вклю"чающее имитаторы добывающих и нагнетательных скважин, расположенные сог.ласно сетке скважин, снабжено покрытой магнитным порошком перфорирован"ной пластиной из неферромагнитногоматериала, а имитаторы размещены вперфорациях пластины и выполнены из3 10 15 20 3длинных и тонких постоянных магнитовс намагниченностью, пропорциональной удельному дебиту жидкости по добывающей скважине и удельному расходу закачиваемой воды по нагиетательной скважине,В основу магнитной модели положена аналогия с одной стороны междугидродинамическим полем и электростатическим с другой стороны анало"гия между электростатическим и магнитным полями.Магнитное поле в отличие от гидродинамического и электростатическогоне является потенциальным, а относится к вихревым полям. Но между элект- .ростатическим и магнитным полямиимеется соответствие, заключающеесяв том, что в областях пространства,не занятых постоянным током, формируется одинаковая сетка полей, рисуемая силовыми линиями и эквипотенциа- лами, Распределение давления в пласте, электрического потенциала и ска лярного потенциала магнитного поля,о котором можно говорить только для областей, не занятых током, подчиняется уравнению Лайласа.В таблице сопоставлены основные З 11 формулы, применяемые в гидродинамике,электростатике и магнетизме, Из сопоставления видно, что они имеют одинаковую структуру.Для создания магнитных моделей 35непосредственно используется анало" гия между гидравлическим сопротивле" нием в пласте и магнитным сопротивлением воздушной среды, а также ана" логия между скоростью фильтрации и , магнитной индукцией, а также аналогия между удельным дебитом (расходом) скважин и магнитным потоком.Существенным отличием предлагае"мой модели от известной является то, что скважины моделируются не электродами, а постояннцми магнитами, намагниченность которых пропорциональна удельным дебитам добывающих скважин по жидкости и удельным расходам закачиваемой воды по нагнетательным скважинам, Это позволяет в комплексе учесть реальные условия разработки пластов, их неоднородность, вязкостВ.фильтрующих жидкостей, режимц работы скважин, несовершенство вскрытия пласта перфорацией, Добывающие и нагнетательные скважины моделируются противоположными полюсами магнитов.Это делается в связи с тем, что си3 О ловые линии одноименных полюсов взаимно расходятся, то же самое про-исходит и с линиями тока жидкости в областях соседних скважин одинако" вого назначения (нагнетательных или добывающих). Если же полюса соседних магнитов противоположны, силовые линии стягиваются между этими полюсами подобно линиям тока жидкости между нагнетательными и добывающими скважинами. Естественные контуры нефтеносности моделируются полосками из ферромагнитного материала. В результате применения указанных принципов в воздушной среде Формируются магнитные поля, подобные скоростям Фильтрации жидкости в пласте. Линии магнитной индукции распределяются аналогично линиям тока жидкости. Визуальная картина поля получается на порошковой модели.Для конкретного выполнения моде" ли стержни-магниты.с соотношением длины к диаметру больше 50 астраи ваются в плоскую пластину иэ неферромагнитного материала перпендикулярно ее поверхности в перфорированные отверстия в соответствии с масш" табом .топографических карт размещения скважин Верхние торцы стержнейрасполагаются эаподлицо с поверхнос" тью пластины. При таком расположе"нии линии магнитной индукции, расходящиеся от торцов стержней, имитируют на плоскости линии тока жидкости при ее радиальной фильтрации к скважине. Для изготовления стержней используются сплавы типа викаллой , 52 КФ с коэрцитивнойсилой более 1 кА/м. Этообеспечивает длительную стабильность модели догода и более.В результате замены электродов в электролитической модели или узлов электрической сетки в электролитеграторах постоянными магнитами,- схема . модели существенно упрощается, облег" чается ее монтаж, уменьшаются разме" ры, появляется, возможность быстро получить наглядный аналог распределения линий тока жидкости в пласте.Намагничивание и измерение стерж" ней производится с помощью однослойных соленоидов с различной постоянной К, входящей в Формулу для расче" та напряженности магнитного поля в соленоиде Н К 3. Регулируемым парамет ром является сила тока 1. Поправка в значении напряженности магнитноготерполяции значений пластового дав"40 ления между скважинами. Линии токажидкости проводятся ортогонально изо",барам. 5 0 20 25 30 35 поля на коэффициент размагничивания не вводится, так как во всех случаях отношение длины к диаметру стержней больше 50. Для изменения намагничен-. ности стержней они извлекаются из пластины и заменяются другими с новыми значениями намагниченности, пропорциональными изменившимся дебитам (расходам) скважин.Уровень намагниченности стержней определяется из условия получения четкой картины силовых линий на порошковой модели. При этом сначала устанавливается минимальная намагни" ченность стержня, обеспечивающая ви" димую ориентацию железных ойилок вдоль силовых линий на расстоянии, равном половине расстояния между маг" нитами на модели. Данная намагниченность приписывается, скважине с минимальным удельным дебитом. Намагни" чивание всех других стержней произ" водится пропорционально намагниченности первого стержня. Если, например, удельный дебит 1-ой скважины превышает минимальный в и раз, то и намагниченность 1-го стержня увеличивается в и раэ.В том случае, когда верхний предел намагниченности ограничивается состоянием насыщения берутся стержни с увеличенными размерами.На Фиг.приведена карта изобар по месторождению, где" добывающие скважины 2 - нагнетательные скважины, 3 - изобары, М - линии тока жидкости. Карта изобар построена обычным способом путем линейной анНа Фиг. 2 приведена карта Фильт" рационных потоков жидкости по тому же месторождению, полученная на магнитной модели, где 5 - слабо дренируемые и застойные зоны.На Фиг. 3 приведена карта фильтра" ционных потоков жидкости после остановки нагнетательных скважин через одну, где 6 - остановленные нагнета"тельные скважины,На Фиг, 1 - схема устройства при моделировании равнодебитного пласта с однородной системой заводнения,где 7 - пластина из неферромагнитно"го материала; 8 - постоянные магни"033кас. опоры из нефферомагнитного материала,Сопоставление. фиг. 1 и 2 указывает на их сходство, Однако на маг"нитной модели силовые линии значи". 3тельно детальнее рисуют. распределе"ние фильтрационных потоков. Здесьчетко просматривается положенйе. главных и нейтральных линий тока, уста"вдавливается положение слабодренируе-,16иых эон в межскважинном лространст"ве, чего нельзя заметить на фиг.На фиг. 3 приведен пример одного из .вариантов нестационарного эаводнения,когда через одну условно остановлены 15. нагнетательные скважины, Как видно,в зонах этих скважин в отличие откартины, наблюдаемой на фиг, 2 частицы магнитного порошка не имеют ориентации. На основании Этого можно говорить, что ранее интенсивно промывае",мыа эоны являются теперь, как и сле-довало ожидать, нейтральными,.застойными зонами.5 Кроме того, как пока"зывает сопоставление фиг. 2 и 3, произошло изменение направления фильтра", ции жидкости, одни и те же добываю"щие скважины получают питание от дру".: гих "работающих" нагнетательных сква" жин. Получить подобные испытания то-.го или иного изменения системы разработки существующими методами модели"ровайия практически невозможно.: При: веденнйе данные позволяют считать,что,получаемые картины полей являются достоверными и отражают реальнуюкартину фильтрационных потоков в нефтяных пластах,Использование предлагаемого спосо"ба по сравнению. с существующими соэ"дает возможность для изготовлениямоделей на базе любого производствен-ного предприятйя и быстрого их внедрения, позволяет улучюить оперативный контроль аа процессами эксплуатации залежей, За счет рационального.размещения скважин резервного фонда,выбора оптимальных вариантов нестациоиарного заводнения, планируемыхпо результатам моделирования, можетбыть достигнуто увеличение добычинефти и коэффициента нефтеотдачи,1Способ применим для однопластовыхобъектов разработки с непрерывнымраспространением пластов, однако вдальнейшем область его примененияможет быть расвирена.зфт зо ос т о т т х ф е ф ох й 2 т Э 3.3+ о- з а с атеф то ос ц Ю"ч счг Ъ.вгфс фт еее т ввх. еС ИфФ % т йй х ю е С ее е е е Ф" й с х е й ъьт В в ",с "-.ффффф фф фф фффф 1 фФ ра фааа а аф ф аа афФ ффффаф ффйф ааафааа+ - "- " ".юМ"Ф фЪ.4. аа фф а ффф ф ааффффафффафу ффф/ ю афф фффффу а.ааф аффааафф ф ЪФа 3 афаф .: Офффффффба Фифф фффф Ъффффаффф 4 ф аааваф а фф ффффф фф ффф 1 фЪ фффффафф ф аа фф СФ% ъ аффффф фа ффаффф фщ ааа аа ф.,:./,фф,.: .; Чофаафафф ффффа. -Ыфффааа ффу, :, фф фф Фф/ а . ффф фффу ффЗрФГф фффф аафвафф(фффффаа ааа .ффффф),ффф фафффЮ аф; ф ффффф(фафа) с- .,ф ф АР; ,;:, ф, . -",:,;, ф"сф , ф. ф ,чдфф.,ффюР Фф, фг ;. ",."кафф ф:ф фе фф,. г;, фффффр.ф фф)рг;-уф ф ЮфВФИафффффффффф фф ффффф аф а аааа ф фф цффф Ф ффффф а ффффф ф фафф фа фафаааф3. ффффффф ф ффМа фф ф 1 фуффа,4 я ф,фффа, фа, ффффф файф(у ф фа ссда 4 а аа ф аафффффафГос ела МосПП ат ВандорГее:Заказ 5586 Лооаковалева Косоеввв вПодпитета СССРкрытийкая наб д 4д, ул. Проектн Составитель ИТехоеа. И.иетеВвв в ввТираж 663рственного коизобретений и ота Ж-Я Рааснт", г. Ужгоро тоо В. Бутягавввввв 4ное вввювв5я,