專利名稱：一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于油氣藏滲流技術(shù)，尤其涉及一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
水電模擬實(shí)驗(yàn)是根據(jù)水電相似原理而研制的一種模擬實(shí)驗(yàn)裝置。它最早應(yīng)用于油氣藏滲流力學(xué)問題的研究是1933年，二十世紀(jì)三十年代至五十年代，數(shù)值模擬技術(shù)還沒有發(fā)展起來，研究油氣藏滲流問題主要采用數(shù)學(xué)方法和物理模擬方法。由于水電模擬實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，價(jià)格便宜，而且能夠直觀的反應(yīng)地下流體滲流規(guī)律，因此，當(dāng)時應(yīng)用的非常廣泛。后來由于計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，數(shù)值模擬方法快速發(fā)展起來，電模擬實(shí)驗(yàn)開展的越來越少。近幾年來，出現(xiàn)了水平井，分支井，多底井，魚骨刺井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井，以及多種三次采油技術(shù)，這些新的技術(shù)和方法的滲流機(jī)理十分復(fù)雜，僅僅依靠數(shù)學(xué)解析的方法和數(shù)值模擬的方法很難準(zhǔn)確地描述地下流體的滲流規(guī)律。另外，目前已有的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井等滲流問題的研究結(jié)果也都是在對地層條件進(jìn)行了一定程度的簡化后得到的，跟實(shí)際的滲流規(guī)律存在一定的偏差，甚至與實(shí)際情況偏差較大。因此，水電模擬實(shí)驗(yàn)重新受到人們的重視。采用水電模擬實(shí)驗(yàn)可以很容易地模擬各種復(fù)雜井的邊界條件，可以直接觀察流體的流動情況，并且很容易測試油水井產(chǎn)量(注入量)，等壓線分布等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還可以用來檢驗(yàn)數(shù)值模擬和解析解的準(zhǔn)確性。因此，水電模擬實(shí)驗(yàn)再次得到發(fā)展和利用。利用電場模擬地層流體穩(wěn)定滲流的規(guī)律，機(jī)理在于水電相似理論不可壓縮的地下流體通過多孔介質(zhì)流動的微分方程與電荷通過導(dǎo)體材料流動的微分方程之間具有相似性。地下流體通過多孔介質(zhì)的穩(wěn)定滲流符合達(dá)西定律及拉普拉斯方程
F = --gradP< μ(1)
Ψ P = 0電流在導(dǎo)電介質(zhì)中的流動及電勢分布符合歐姆定律及拉普拉斯方程f = T8radf7(2)依據(jù)相似理論，滲流場和電場的形狀與分布相似，兩者在相似的邊界條件下可得到相似的解。電場中的電流、電壓及其分布與穩(wěn)定滲流場中的流量、壓力及其分布具有下列相對應(yīng)的比例關(guān)系。1)幾何相似系數(shù)模型幾何參數(shù)與油層相應(yīng)幾何參數(shù)的比值為幾何相似系數(shù)。任意點(diǎn)的幾何相似系數(shù)必須相同。C1=^(3)
4
2)壓カ相似系數(shù)模型中兩點(diǎn)之間的電位差與地層中兩相應(yīng)點(diǎn)之間的壓差的比值。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的電模擬系統(tǒng)包括電解質(zhì)槽，用于盛放電解質(zhì)溶液；機(jī)械手臂，置于所述電解質(zhì)槽上；探針，一端固定在所述機(jī)械手臂上，另一端伸入至所述電解質(zhì)槽內(nèi)；機(jī)器人控制器，接收來自于計(jì)算機(jī)的控制信號后，將信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械手臂可讀取的信號，然后傳送給所述機(jī)械手臂，以控制所述機(jī)械手臂進(jìn)行移動。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的電模擬系統(tǒng)還包括電壓表，一端連接于所述的探針，另一端連接于所述電解質(zhì)槽，以獲取電壓值，并將所述的電壓值傳輸給所述計(jì)算機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的基復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的電模擬系統(tǒng)還包括電阻復(fù)雜結(jié)構(gòu)井模型構(gòu)架，置于所述電解質(zhì)槽內(nèi)。
4.如權(quán)利要求2所述的基復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的電模擬系統(tǒng)還包括穩(wěn)壓交頻電源，為所述電壓表及所述電解質(zhì)槽供電。
5.如權(quán)利要求2所述的基復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的電解質(zhì)槽為長方體，包括底面和4個側(cè)面，其中所述底面全部或者部分覆蓋有紫銅帶，或者所述4個側(cè)面中的至少1個側(cè)面覆蓋有紫銅帶。
6.如權(quán)利要求2所述的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械手臂沿三維方向移動。
7.如權(quán)利要求1所述的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的電模擬系統(tǒng)還包括電阻多分支井模型構(gòu)架包括主井筒和多個分支，其中所述分支的一端與所述主井筒連接；所述主井筒上，每間隔一定距離設(shè)置有碳膜電阻；所述分支上，每間隔一定距離設(shè)置有碳膜電阻。
8.如權(quán)利要求7所述的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的電模擬系統(tǒng)還包括電流表，用于測量通過所述主井筒或所述多個分支上的電流。
9.一種應(yīng)用于如權(quán)利要求1所述電模擬系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬方法，其特征在于，所述的方法包括將機(jī)械手臂置于所述電解質(zhì)槽上；將探針一端固定在所述機(jī)械手臂上，另一端伸入至電解質(zhì)槽內(nèi)；利用機(jī)器人控制器，接收來自于計(jì)算機(jī)的控制信號后，將信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械手臂可讀取的信號，然后傳送給所述機(jī)械手臂，以控制所述機(jī)械手臂進(jìn)行移動。
10.如權(quán)利要求9所述的雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬方法，其特征在于，所述的方法還包括將電壓表連接于所述的探針，以獲取電壓值，并將所述的電壓值傳輸給所述計(jì)算機(jī)。
11.如權(quán)利要求9所述的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬方法，其特征在于，所述的方法還包括提供電阻多分支井模型構(gòu)架，電阻多分支井模型構(gòu)架包括主井筒和多個分支，其中 所述分支的一端與所述主井筒連接；所述主井筒上，每間隔一定距離設(shè)置有碳膜電阻；所述分支上，每間隔一定距離設(shè)置有碳膜電阻。
12.如權(quán)利要求10所述的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬方法，其特征在于，所述的方法還包括所述分支與所述主井筒之間通過絕緣材料連接，形成可單獨(dú)測量分支電流的魚骨井模型構(gòu)架，以獲得復(fù)雜結(jié)構(gòu)井井筒中每一生產(chǎn)段的電流強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律的電模擬系統(tǒng)及方法。所述的電模擬系統(tǒng)包括電解質(zhì)槽，用于盛放電解質(zhì)溶液；機(jī)械手臂，置于所述電解質(zhì)槽上；探針，一端固定在所述機(jī)械手臂上，另一端伸入至所述電解質(zhì)槽內(nèi)；機(jī)器人控制器，接收來自于計(jì)算機(jī)的控制信號后，將信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械手臂可讀取的信號，然后傳送給所述機(jī)械手臂，以控制所述機(jī)械手臂進(jìn)行移動。
文檔編號E21B47/113GK102410015SQ20111043603
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者吳曉東, 安永生, 平曉琳, 張睿, 徐立坤, 朱明 , 韓國慶, 高慎帥, 高盛恩, 高飛 申請人:中國石油大學(xué)(北京)