一種立體三維物理模擬實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種立體三維物理模擬實驗裝置，包括：模型主體、矩形活塞、底板、上壓板、支撐桿、扶正環(huán)塊、導(dǎo)向桿等；通過模型主體內(nèi)部的與砂子的接觸面通過特殊打毛處理，模型蓋板與模型主體支撐外側(cè)通過上壓板固定，提供了良好的密封性；通過模型底板上均勻布置足夠的飽和度點和壓力測點，飽和度點等均可通過不同的接頭方式任意互換，保證在試驗過程中對模型內(nèi)的飽和度，壓力場進行有效的監(jiān)測，使系統(tǒng)運行參數(shù)滿足試驗要求；解決了現(xiàn)有的立體三維模型存在的工作壓力太低、無上覆壓力系統(tǒng)、密封性不好、無飽和度點和壓力測點的問題。此外本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，穩(wěn)定性和可靠性高。
【專利說明】一種立體三維物理模擬實驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于石油開采與研究領(lǐng)域，尤其涉及一種立體三維物理模擬實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]石油開采中，開發(fā)出能夠滿足油田不同開發(fā)時期需要的油田工作液將對油田的開發(fā)效果產(chǎn)生重要的影響，立體三維物理模擬實驗裝置主要用于水驅(qū)、化學(xué)驅(qū)等提高采收率效果及其相關(guān)機理的研究，立體三維物理模擬實驗裝置是在兼顧二維的基礎(chǔ)上從三維的角度去模擬地層，現(xiàn)有的立體三維模型有如下不足:一是工作壓力太低，達不到地下所處的實際環(huán)境，不足以說明發(fā)生在地下高壓狀況下的情況；二是無上覆壓力系統(tǒng)，因而模擬地層用的砂子實際上是處于松散狀態(tài)，與地層處于壓實的狀態(tài)不符；三是密封性不好，填砂壓實采用壓頭壓實方法加載砂層進行覆壓模擬試驗對于大型模型因壓頭內(nèi)部載荷較大單邊受壓易泄漏，不能保證模型的密封性能，從而導(dǎo)致模型受內(nèi)部壓力變形及產(chǎn)生邊界效應(yīng)而產(chǎn)生流體竄流和壓層壓不實而產(chǎn)生吼道；四是模型內(nèi)無飽和度點和壓力測點，在試驗過程中不能對模型內(nèi)的油水分布、壓力場進行有效的監(jiān)測。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于利用一種立體三維物理模擬實驗裝置，旨在解決現(xiàn)有的立體三維模型存在的工作壓力太低、無上覆壓力系統(tǒng)、密封性不好、模型內(nèi)無飽和度點和壓力測點的問題。
[0004]本實用新型的目的在于提供一種立體三維物理模擬實驗裝置，所述立體三維物理模擬實驗裝置包括:模型主體、矩形活塞、底板、上壓板、支撐桿、扶正環(huán)塊、導(dǎo)向桿、反頂螺孔、轉(zhuǎn)軸鎖定裝置、注采井、測壓點、模型支架、萬向輪、反頂螺栓、模擬井網(wǎng)、旋轉(zhuǎn)軸、密封墊、模型蓋板；所述模型主體四周均勻分布所述注采井，所述模型主體左右兩側(cè)設(shè)置所述旋轉(zhuǎn)軸，所述模型主體設(shè)置在所述模型支架上，所述模型蓋板固定在所述模型主體外側(cè)，所述上壓板連接所述模型主體，所述上壓板上設(shè)置所述反頂螺孔，所述上壓板連接所述扶正環(huán)塊，所述扶正環(huán)塊中央設(shè)置有所述導(dǎo)向桿，所述矩形活塞內(nèi)側(cè)設(shè)至所述密封墊，所述底板連接所述模型主體，所述底板上均勻設(shè)置所述測壓點，所述矩形活塞安裝在所述上壓板下面，所述矩形活塞上端面的圓周面上設(shè)置所述密封墊，所述模型支架底部安裝所述萬向輪，所述模型支架上設(shè)置所述轉(zhuǎn)軸鎖定裝置，所述旋轉(zhuǎn)軸連接所述模型支架。
[0005]進一步、所述模型主體為經(jīng)過內(nèi)部側(cè)面通過特殊打毛處理的316L正方體。
[0006]進一步、所述模型主體通過旋轉(zhuǎn)軸安裝在模型支架上。
[0007]進一步、所述模型蓋板包括導(dǎo)向桿、扶正環(huán)塊、支撐桿、上壓板。
[0008]進一步、所述所述模型蓋板通過上壓板固定在模型主體外側(cè)。
[0009]進一步、所述上壓板上均勻設(shè)置有反頂螺孔，上壓板通過反頂螺栓與模型主體連接。[0010]進一步、所述上壓板通過四根支撐桿連接扶正環(huán)塊。
[0011]進一步、所述旋轉(zhuǎn)軸通過轉(zhuǎn)軸鎖定裝置連接模型支架。
[0012]進一步、所述上壓板上設(shè)置9點和5點模擬豎井和模擬水平井。
[0013]進一步、所述底板通過螺栓連接模型主體。
[0014]本實用新型提供的立體三維物理模擬實驗裝置，提供設(shè)置多層巖心置于模型主體內(nèi)，通過蓋板和覆壓將巖心壓緊，上壓板上均勻設(shè)有螺栓孔并通過連接螺栓與模型主體連接、固定，從而頂緊螺栓來壓實內(nèi)部巖心，達到地下所處的實際環(huán)境，足以說明發(fā)生在地下高壓狀況下的情況；通過模型主體內(nèi)部的與砂子的接觸面通過特殊打毛處理，模型蓋板與模型主體支撐外側(cè)通過上壓板固定，上壓板上均勻設(shè)有螺栓孔并通過連接螺栓與模型主體連接、固定，從而頂緊螺栓來壓實內(nèi)部巖心，因而模擬地層用的砂子實際上是處于擠壓狀態(tài)，與地層處于壓實的狀態(tài)相符，并提供了良好的密封型；通過模型底板上均勻布置足夠的飽和度點和壓力測點，飽和度點、壓力測點、模型測溫點及注采井網(wǎng)點均可通過不同的接頭方式任意互換，保證在試驗過程中對模型內(nèi)的飽和度，壓力場進行有效的監(jiān)測，使系統(tǒng)運行參數(shù)滿足試驗要求；較好的解決了現(xiàn)有的立體三維模型存在的工作壓力太低、無上覆壓力系統(tǒng)、密封性不好、模型內(nèi)無飽和度點和壓力測點的問題，此外本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，穩(wěn)定性和可靠性高，有著良好的推廣價值和應(yīng)用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型實施例提供的立體三維物理模擬實驗裝置整體示意圖；
[0016]圖2是本實用新型實施例提供的立體三維物理模擬實驗裝置底板平面示意圖；
[0017]圖3是本實用新型實施例提供的立體三維物理模擬實驗裝置蓋板側(cè)視圖。
[0018]圖中:1、模型主體；2、矩形活塞；3、底板；4、上壓板；5、支撐桿；6、扶正環(huán)塊；7、導(dǎo)向桿；8、反頂螺孔；9、轉(zhuǎn)軸鎖定裝置；10、注采井；11、測壓點；12、模型支架；13、萬向輪；14、反頂螺栓；15、模擬井網(wǎng)；16、旋轉(zhuǎn)軸；17、密封墊；18、模型蓋板。
【具體實施方式】
[0019]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0020]本實用新型實施例提供了一種立體三維物理模擬實驗裝置，該立體三維物理模擬實驗裝置包括:模型主體、矩形活塞、底板、上壓板、支撐桿、扶正環(huán)塊、導(dǎo)向桿、反頂螺孔、轉(zhuǎn)軸鎖定裝置、注采井、測壓點、模型支架、萬向輪、反頂螺栓、模擬井網(wǎng)、旋轉(zhuǎn)軸、密封墊、模型蓋板；模型主體四周均勻分布注采井，模型主體左右兩側(cè)設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸，模型主體設(shè)置在模型支架上，模型蓋板固定在模型主體外側(cè)，上壓板連接模型主體，上壓板上設(shè)置反頂螺孔，上壓板連接扶正環(huán)塊，扶正環(huán)塊中央設(shè)置有導(dǎo)向桿，矩形活塞內(nèi)側(cè)設(shè)至密封墊，底板連接模型主體，底板上均勻設(shè)置足夠的測壓點，矩形活塞安裝在上壓板下面，矩形活塞上端面的圓周面上設(shè)置密封墊，模型支架底部安裝萬向輪，模型支架上設(shè)置轉(zhuǎn)軸鎖定裝置，旋轉(zhuǎn)軸連接模型支架。
[0021]作為本實用新型實施例的一優(yōu)化方案，模型主體為經(jīng)過內(nèi)部側(cè)面通過特殊打毛處理的316L正方體。
[0022]作為本實用新型實施例的一優(yōu)化方案，模型主體通過旋轉(zhuǎn)軸安裝在模型支架上。
[0023]作為本實用新型實施例的一優(yōu)化方案，模型蓋板包括導(dǎo)向桿、扶正環(huán)塊、支撐桿、上壓板。
[0024]作為本實用新型實施例的一優(yōu)化方案，所述模型蓋板通過上壓板固定在模型主體支撐外側(cè)。
[0025]作為本實用新型實施例的一優(yōu)化方案，上壓板上均勻設(shè)置有反頂螺孔，上壓板通過反頂螺栓與模型主體連接。
[0026]作為本實用新型實施例的一優(yōu)化方案，上壓板通過四根支撐桿連接扶正環(huán)塊。
[0027]作為本實用新型實施例的一優(yōu)化方案，旋轉(zhuǎn)軸通過轉(zhuǎn)軸鎖定裝置連接模型支架。
[0028]作為本實用新型實施例的一優(yōu)化方案，上壓板上設(shè)置9點和5點模擬豎井和模擬水平井。
[0029]作為本實用新型實施例的一優(yōu)化方案，底板通過螺栓連接模型主體。
[0030]以下參照附圖，對本實用新型實施例立體三維物理模擬實驗裝置作進一步詳細描述。
[0031]如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型實施例的立體三維物理模擬實驗裝置主要由模型主體1、矩形活塞2、底板3、上壓板4、支撐桿5、扶正環(huán)塊6、導(dǎo)向桿7、反頂螺孔8、轉(zhuǎn)軸鎖定裝置9、注采井10、測壓點11、模型支架12、萬向輪13、反頂螺栓14、模擬井網(wǎng)15、旋轉(zhuǎn)軸16、密封墊17、模型蓋板18組成；模型主體I框架為正方體，模型主體I四周均勻分布有注采井10，可根據(jù)實驗需要選擇使用，在模型主體I左右兩側(cè)連接有旋轉(zhuǎn)軸16，整個模型主體I通過旋轉(zhuǎn)軸16架在模型支架12上，模型主體I內(nèi)部側(cè)面通過特殊打毛處理，多層巖心置于模型主體I內(nèi)，通過模型蓋板18和覆壓將巖心壓緊；模型蓋板18由導(dǎo)向桿7、扶正環(huán)塊6、支撐桿5、上壓板4組成，模型蓋板18與模型主體I支撐外側(cè)通過上壓板4固定，上壓板4上均勻設(shè)有反頂螺孔8，上壓板4通過反頂螺栓14與模型主體I連接，從而頂緊螺栓來壓實內(nèi)部巖心；實驗結(jié)束后可通過反頂螺孔8與反頂螺栓14配合打開模型蓋板18 ;上壓板4通過四根支撐桿5與扶正環(huán)塊6連接，在扶正環(huán)塊6四角設(shè)有扶正環(huán)，扶正環(huán)塊6中央設(shè)有導(dǎo)向桿7，導(dǎo)向桿7可用于連接光柵尺；上壓板4上設(shè)置了 9點和5點模擬豎井和模擬水平井，模型的矩形活塞2與模型蓋板18連接成一個整體，活塞內(nèi)側(cè)設(shè)有密封墊17，使矩形活塞2密封并具有壓實功能，底板3通過螺栓與模型主體I連接，底板3上均勻布置足夠的飽和度點和測壓點11，飽和度點、測壓點11、模型測溫點及注采井網(wǎng)點均可通過不同的接頭方式任意互換，保證在試驗過程中對模型內(nèi)的飽和度，壓力場進行有效的監(jiān)測，使系統(tǒng)運行參數(shù)滿足試驗要求；整個模型置于可轉(zhuǎn)動模型支架12上，可傾斜模擬地層角度；模型主體I由316L做成，為一正方體，內(nèi)壁與填砂接觸面經(jīng)特殊打毛處理，以防竄流；模型蓋板18，矩形活塞2形狀大小與模型主體I 一致，上壓板4四周對應(yīng)模型主體I上面的螺栓而開有螺栓孔，利用螺栓上緊，從而使模型蓋板18與模型主體I連成一體；矩形活塞2安裝在上壓板4下面，金屬材料，在靠近矩形活塞2上端面的圓周面上開有密封墊槽，內(nèi)裝密封墊17，使得矩形活塞2可以和模型主體I內(nèi)壁實現(xiàn)動密封，由于是動密封，所以模型內(nèi)砂子在外力的作用下就可以對砂子進行壓實，即加載上覆壓力，矩形活塞2上端面為一平面，平面上根據(jù)需要開孔，由于模型整體較重，移動、拆裝比較費力，所以專門設(shè)計可移動的模型支架12，由高強度槽鋼制成，底部裝鋼制萬向輪13，方便隨時移動，模型通過兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸16在模型支架12上，裝好后模型整體可以繞軸翻轉(zhuǎn)，模型支架12上有轉(zhuǎn)軸鎖定裝置9，可將模型定位與任意角度以模擬地層傾角。模型水平放置時模擬水平地層，垂直放置時可模擬地層剖面，其他角度為不同傾角地層。
[0032]本實用新型提供的立體三維物理模擬實驗裝置，提供設(shè)置多層巖心置于模型主體內(nèi)，通過蓋板和覆壓將巖心壓緊，上壓板上均勻設(shè)有螺栓孔并通過連接螺栓與模型主體連接、固定，從而頂緊螺栓來壓實內(nèi)部巖心，達到地下所處的實際環(huán)境，足以說明發(fā)生在地下高壓狀況下的情況；通過模型主體內(nèi)部的與砂子的接觸面通過特殊打毛處理，模型蓋板與模型主體支撐外側(cè)通過上壓板固定，上壓板上均勻設(shè)有螺栓孔并通過連接螺栓與模型主體連接、固定，從而頂緊螺栓來壓實內(nèi)部巖心，因而模擬地層用的砂子實際上是處于擠壓狀態(tài)，與地層處于壓實的狀態(tài)相符，并提供了良好的密封型；通過模型底板上均勻布置足夠的飽和度點和壓力測點，飽和度點、壓力測點、模型測溫點及注采井網(wǎng)點均可通過不同的接頭方式任意互換，保證在試驗過程中對模型內(nèi)的飽和度，壓力場進行有效的監(jiān)測，使系統(tǒng)運行參數(shù)滿足試驗要求；較好的解決了現(xiàn)有的立體三維模型存在的工作壓力太低、無上覆壓力系統(tǒng)、密封性不好、模型內(nèi)無飽和度點和壓力測點的問題，此外本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，穩(wěn)定性和可靠性高，有著良好的推廣價值和應(yīng)用價值。
[0033]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種立體三維物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述立體三維物理模擬實驗裝置包括:模型主體、矩形活塞、底板、上壓板、支撐桿、扶正環(huán)塊、導(dǎo)向桿、反頂螺孔、轉(zhuǎn)軸鎖定裝置、注采井、測壓點、模型支架、萬向輪、反頂螺栓、模擬井網(wǎng)、旋轉(zhuǎn)軸、密封墊、模型蓋板； 所述模型主體四周均勻分布所述注采井，所述模型主體左右兩側(cè)設(shè)置所述旋轉(zhuǎn)軸，所述模型主體設(shè)置在所述模型支架上，所述模型蓋板固定在所述模型主體外側(cè)，所述上壓板連接所述模型主體，所述上壓板上設(shè)置所述反頂螺孔，所述上壓板連接所述扶正環(huán)塊，所述扶正環(huán)塊中央設(shè)置有所述導(dǎo)向桿，所述矩形活塞內(nèi)側(cè)設(shè)至所述密封墊，所述底板連接所述模型主體，所述底板上均勻設(shè)置所述測壓點，所述矩形活塞安裝在所述上壓板下面，所述矩形活塞上端面的圓周面上設(shè)置所述密封墊，所述模型支架底部安裝所述萬向輪，所述模型支架上設(shè)置所述轉(zhuǎn)軸鎖定裝置，所述旋轉(zhuǎn)軸連接所述模型支架。
2.如權(quán)利要求1所述的立體三維物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述模型主體采用316L正方體；所述模型主體通過旋轉(zhuǎn)軸安裝在模型支架上。
3.如權(quán)利要求1所述的立體三維物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述所述模型蓋板通過上壓板固定在模型主體外側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的立體三維物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述上壓板上均勻設(shè)置有反頂螺孔，上壓板通過反頂螺栓與模型主體連接。
5.如權(quán)利要求1所述的立體三維物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述上壓板通過四根支撐桿連接扶正環(huán)塊。
6.如權(quán)利要求1所述的立體三維物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸通過轉(zhuǎn)軸鎖定裝置連接模型支架。
7.如權(quán)利要求1所述的立體三維物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述上壓板上設(shè)置9點和5點模擬豎井和模擬水平井。
8.如權(quán)利要求1所述的立體三維物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述底板通過螺栓連接模型主體。
【文檔編號】E21B49/00GK203669859SQ201420005093
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】賴南君, 葉仲斌, 覃孝平, 王星媛, 楊亞宇, 陳洪 申請人:西南石油大學(xué)