專利名稱：一種用于蒸汽超覆研究的高溫高壓長方填砂模型的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于蒸汽驅(qū)油汽竄機理研究中的室內(nèi)模擬實驗裝置。
背景技術：
蒸汽驅(qū)是開采稠油油藏、提高稠油油藏原油采收率的有效技術，但有許多因素直接或間接影響著其驅(qū)油效果。例如，蒸汽驅(qū)過程中出現(xiàn)的蒸汽超覆和汽竄，將導致注入的蒸汽大量損失和波及系數(shù)的降低，嚴重影響蒸汽驅(qū)的效果。因此，為了提高蒸汽驅(qū)的驅(qū)油效果，應深入研究其影響因素，尤其是需要研究蒸汽驅(qū)的蒸汽超覆機理和探索控制或緩解蒸汽超覆的方法。室內(nèi)物理模擬實驗是研究這些問題的重要組成部分，而在室內(nèi)物理模擬實驗中，適當?shù)膸r心模型必不可少。目前，油氣田開發(fā)過程中開展室內(nèi)物理模擬實驗所用的巖心模型主要有①取自地層的天然圓柱形巖心，其特點是真實地反映了地下巖石的礦物組成和孔隙結構等特點，但是獲取困難，成本高；②微觀玻璃蝕刻模型，采用光化學蝕刻技術工藝將天然巖心的孔隙結構光刻到平面玻璃上。其特點是驅(qū)替過程可視，可重復使用，但尺寸小，成本高，不能耐溫和耐壓；③人造的柱狀或平板巖心，目前廣泛應用于室內(nèi)物理模擬。其特點是可以在一定程度上模擬地下巖石孔隙度和滲透率，造價低，但大多采用環(huán)氧樹脂膠結，其耐溫和耐壓性能一般不適合開展蒸汽驅(qū)實驗；④填砂管模型，采用不同粒徑的石英砂和不同的壓實程度模擬稠油油藏，多表現(xiàn)為一維填砂管，其特點是可重復填裝、造價低，可耐高溫高壓，適用于進行一維蒸汽驅(qū)實驗，但常規(guī)填砂管模型的長度和垂直高度一般尺寸太小，而且測溫點與測壓點數(shù)量有限，不適宜開展蒸汽驅(qū)蒸汽超覆現(xiàn)象的模擬研究。
發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術提出的現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型提供了一種用于蒸汽超覆研究的高溫高壓長方填砂模型，該種模型可以耐受高溫和高壓，填裝方便，可以模擬蒸汽在地層流動過程中發(fā)生的超覆現(xiàn)象，能與現(xiàn)有室內(nèi)蒸汽驅(qū)油實驗中注采設備配套使用，可用于蒸汽驅(qū)油汽竄機理的研究以及蒸汽驅(qū)油汽竄控制方法的效果評價。本實用新型的技術方案是該種用于蒸汽超覆研究的高溫高壓長方填砂模型，包括由不銹鋼材質(zhì)制成的矩形砂箱，其改進之處在于所述矩形砂箱的外部包敷保溫層，其兩個端口與兩個端蓋之間通過螺栓緊固后實現(xiàn)封閉連接；所述端蓋上開有帶連接螺紋的注采接口，所述矩形砂箱的保溫層外開有貫通箱體的測壓孔和測溫孔；貫穿所述矩形砂箱固定有一根帶有軸承的轉動軸。此外，為避免實驗過程中流體沿砂箱表面發(fā)生竄流，將所述矩形砂箱的內(nèi)表面制成粗糙的磨砂面。另外，為提高實驗的精準度，在所述端蓋與矩形砂箱之間設置一個密封膠墊，所述密封膠墊上開有對應的螺栓通過孔。本實用新型具有如下有益效果本種用于蒸汽超覆研究的高溫高壓長方填砂模型針對現(xiàn)有實驗用模型的不足，在矩形砂箱的外部設置保溫層，并均勻分布若干個測溫孔和測壓孔，端蓋采用耐高溫膠墊密封，用螺栓組裝，模型設計有轉動軸，可以任意角度放置。該填砂模型的特點在于可以耐受高溫和高壓，可在注蒸汽過程中監(jiān)測模型頂面和地面上的壓力和溫度沿注入方向的變化，從而了解注入蒸汽在模型中的運行情況，模擬蒸汽驅(qū)過程中發(fā)生的蒸汽超覆，能與現(xiàn)有室內(nèi)蒸汽驅(qū)油實驗中注采設備配套使用，可用于蒸汽驅(qū)蒸汽超覆機理研究以及蒸汽驅(qū)蒸汽超覆控制方法效果評價等。


圖1是本實用新型的結構剖視圖。圖中1-螺栓，2-端蓋，3-注采接口，4-矩形砂箱，5-保溫層，6-轉動軸。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明如圖1所示，該種用于蒸汽超覆研究的高溫、高壓長方填砂模型，包括一個由不銹鋼材質(zhì)制成的矩形砂箱4，在所述矩形砂箱4的外部包敷保溫層5，其兩個端口與兩個端蓋 2之間通過螺栓1緊固后實現(xiàn)封閉連接；所述端蓋2上開有帶連接螺紋的注采接口 3，所述矩形砂箱4的保溫層外開有貫通箱體的測壓孔7和測溫孔8 ；貫穿所述矩形砂箱4固定有一根帶有軸承的轉動軸6。另外，經(jīng)過加工，使得所述矩形砂箱4的內(nèi)表面變?yōu)榇植诘哪ド懊妗Ｍ瑫r，在所述端蓋2與矩形砂箱4之間設置有一個密封膠墊，所述密封膠墊上開有對應的螺栓通過孔。下面以注氮氣對蒸汽驅(qū)蒸汽超覆的影響室內(nèi)模擬實驗為例來描述本實驗裝置的使用方法。首先，進行長方填砂模型的準備。按照石英砂粒度與滲透率的經(jīng)驗關系，根據(jù)油藏實際情況，選擇填裝用石英砂的粒徑；將長方填砂模型的一個端蓋用螺栓組裝好，通過轉動軸將長方填砂模型垂直放置，組裝端蓋的一端朝下；用選定粒徑的石英砂9逐步填裝長方填砂模型，在填砂過程中，將相應高度的溫度探頭和壓力探頭連接好；填砂完成后，將另一個端蓋用螺栓組裝好，將長方填砂模型水平放置；連接注入和采出管線，連接好溫度和壓力顯示器，長方填砂模型準備完畢。然后，開始實驗在不注氮氣的情況下，按照實驗方案設計的速度注入設計溫度的蒸汽，記錄長方填砂模型頂面和底面的溫度和壓力隨蒸汽注入的變化；待長方填砂模型冷卻之后，首先按照實驗方案設計向填砂模型中注入一定量的氮氣，之后再以同樣的注入速度注入相同溫度的蒸汽，并記錄長方填砂模型頂面和底面的溫度和壓力隨蒸汽注入的變化。通過對比上述情況下注蒸汽過程中，長方填砂模型頂面和底面溫度和壓力變化的差異， 了解注氮氣對蒸汽驅(qū)蒸汽超覆的影響規(guī)律。
權利要求1.一種用于蒸汽超覆研究的高溫高壓長方填砂模型，包括由不銹鋼材質(zhì)制成的矩形砂箱(4)，其特征在于所述矩形砂箱(4)的外部包敷保溫層(5)，其兩個端口與兩個端蓋(2)之間通過螺栓 (1)緊固后實現(xiàn)封閉連接；所述端蓋(2)上開有帶連接螺紋的注采接口(3)，所述矩形砂箱 (4)的保溫層外開有貫通箱體的測壓孔(7)和測溫孔(8)；貫穿所述矩形砂箱(4 )固定有一根帶有軸承的轉動軸(6 )。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于蒸汽超覆研究的高溫高壓長方填砂模型，其特征在于所述矩形砂箱(4)的內(nèi)表面為粗糙的磨砂面。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于蒸汽超覆研究的高溫高壓長方填砂模型，其特征在于所述端蓋(2)與矩形砂箱(4)之間有一個密封膠墊，所述密封膠墊上開有對應的螺栓通過孔。
專利摘要一種用于蒸汽超覆研究的高溫高壓長方填砂模型。主要解決現(xiàn)有的實驗裝置在進行蒸汽驅(qū)油實驗時功能受限，不能耐受高溫和高壓的問題。其特征在于所述矩形砂箱(4)的外部包敷保溫層(5)，其兩個端口與兩個端蓋(2)之間通過螺栓(1)緊固后實現(xiàn)封閉連接；所述端蓋(2)上開有帶連接螺紋的注采接口(3)，所述矩形砂箱(4)的保溫層外開有貫通箱體的測壓孔(7)和測溫孔(8)；貫穿所述矩形砂箱(4)固定有一根帶有軸承的轉動軸(6)。該種模型可以耐受高溫和高壓，填裝方便，可以模擬蒸汽在地層流動過程中發(fā)生的超覆現(xiàn)象，能與現(xiàn)有室內(nèi)蒸汽驅(qū)油實驗中注采設備配套使用，可用于蒸汽驅(qū)油汽竄機理的研究以及蒸汽驅(qū)油汽竄控制方法的效果評價。
文檔編號E21B43/24GK202250011SQ20112035333
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權日2011年9月20日
發(fā)明者劉永建, 胡紹彬, 郭玲玲 申請人:東北石油大學