一種模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型及二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型及二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置。二維可視填砂模型包括底板和蓋板，底板與所述蓋板均由透明材質(zhì)制成，底板與蓋板的表面密封配合，且底板與蓋板之間設(shè)有密封膠墊，密封膠墊與蓋板之間的腔體為圍壓腔，密封膠墊與述底板之間的腔體為填充腔；底板上平行設(shè)置3個(gè)填砂槽，填砂槽沿底板的寬度方向排列；填砂槽的一端設(shè)有進(jìn)液口，另一端設(shè)有出液口。本實(shí)用新型二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置包括供壓模塊、壓力數(shù)據(jù)采集模塊、圖像采集模塊、注入模塊、所述二維可視填砂模型和計(jì)量模塊。使用本實(shí)用新型時(shí)，在各個(gè)填砂槽內(nèi)填入不同粒徑的巖心砂巖顆?；蚴⑸靶纬筛鱾€(gè)層之間的滲透率差異，可以根據(jù)需要進(jìn)行不同填砂組合以模擬多種非均質(zhì)性油藏。
【專利說(shuō)明】一種模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型及二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于模擬流體在油藏中滲流的實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型及二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]儲(chǔ)層研究的核心即儲(chǔ)層非均質(zhì)性。儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究是油氣田勘探與開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究中重要的基礎(chǔ)工作，在目前國(guó)內(nèi)許多油田都已進(jìn)入中-高含水期和降產(chǎn)期的情況下，該項(xiàng)研究顯得尤為重要。油層非均質(zhì)性使水驅(qū)或化學(xué)驅(qū)波及系數(shù)降低，從而導(dǎo)致最終采收率較低，造成注水或注劑無(wú)效循環(huán)。因此，了解非均質(zhì)儲(chǔ)層中水驅(qū)或化學(xué)驅(qū)的驅(qū)油效率及滲流規(guī)律，對(duì)于化學(xué)驅(qū)油劑的研發(fā)、評(píng)價(jià)及篩選，進(jìn)一步提高原油采收率提供理論依據(jù)。
[0003]儲(chǔ)層的非均質(zhì)性研究主要包括層間和層內(nèi)非均質(zhì)研究。層間非均質(zhì)的研究較簡(jiǎn)單，多采用巖心或砂管并聯(lián)，注采方式和計(jì)量均易實(shí)現(xiàn)。層內(nèi)非均質(zhì)的研究較少，主要問(wèn)題在于缺乏適宜模擬層內(nèi)非均質(zhì)狀況的模型。目前的方法有:①將不同滲透率的巖心壓制并用環(huán)氧樹(shù)脂膠結(jié)成一塊非均質(zhì)巖心，缺點(diǎn)是不能直觀觀察，無(wú)法模擬地層上覆壓力，不能實(shí)現(xiàn)分層計(jì)量，只能測(cè)量多層巖心模型整體的驅(qū)油效率變化；②不同滲透率的巖心壓制并在多層巖心夾持器中進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，在一些特制的多層巖心夾持器中，可以實(shí)現(xiàn)模擬油田合注分層開(kāi)采中層內(nèi)非均質(zhì)水驅(qū)油變化規(guī)律，但無(wú)法解決可視化問(wèn)題，不能直接觀察流體在層內(nèi)非均質(zhì)多孔介質(zhì)中的滲流變化情況。另一種驅(qū)替實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕鉀Q思路是采用可視平板夾砂模型或玻璃刻蝕模型，解決了可視化問(wèn)題，但由于非均質(zhì)性平板夾砂難度大，玻璃刻蝕工藝要求高，目前缺乏用于層內(nèi)非均質(zhì)性研究的可視化平板填砂模型和玻璃刻蝕模型。
[0004]以上實(shí)驗(yàn)裝置均用于模擬油田井網(wǎng)合注合采、合注分采的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)注采關(guān)系，而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的注水開(kāi)發(fā)以后，近井地帶含油較少，剩余油主要分布在油藏深部及非均質(zhì)性比較突出的地帶，所以需要開(kāi)發(fā)一種用于模擬驅(qū)油體系在層內(nèi)非均質(zhì)性地層深部滲流的二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型及二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置可模擬層內(nèi)非均質(zhì)狀況及真實(shí)地層上覆壓力，并通過(guò)高清攝像頭實(shí)時(shí)采集傳輸圖像和數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)，能夠直觀動(dòng)態(tài)觀察驅(qū)油體系在模型中的滲流變化情況，精確反映不同驅(qū)油體系的波及效率差異。
[0006]本實(shí)用新型首先提供一種模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型，它包括一底板和一蓋板，所述底板與所述蓋板均由透明材質(zhì)制成，所述底板與所述蓋板的表面密封配合，且所述底板與所述蓋板之間設(shè)有一密封膠墊，所述密封膠墊與所述蓋板之間的腔體為圍壓腔，所述密封膠墊與所述底板之間的腔體為填充腔；
[0007]所述底板上平行設(shè)置3個(gè)填砂槽，所述填砂槽沿所述底板的寬度方向排列；所述填砂槽的一端設(shè)有進(jìn)液口，另一端設(shè)有出液口。
[0008]上述的二維可視填砂模型中，可根據(jù)需要向所述填砂槽中填入不同粒徑的巖心砂巖顆粒或石英砂以形成模擬不同滲透率組合的層內(nèi)非均質(zhì)性填砂模型。
[0009]上述的二維可視填砂模型中，相鄰所述填砂槽之間設(shè)有流體通道，所述流體通道可以保證所述填砂槽內(nèi)形成的滲透層之間流體交換而不會(huì)導(dǎo)致砂子的運(yùn)移，能夠模擬實(shí)際儲(chǔ)層的層內(nèi)非均質(zhì)狀況。
[0010]上述的二維可視填砂模型中，所述底板上于所述填砂槽的進(jìn)液口端設(shè)有一導(dǎo)流槽；所述導(dǎo)流槽與所述填砂槽之間均勻刻有流體通道；
[0011]所述進(jìn)液口與所述導(dǎo)流槽相連通；所述導(dǎo)流槽可以保證驅(qū)油體系沿所述填砂槽內(nèi)形成的滲透層的橫截面均勻推進(jìn)，準(zhǔn)確模擬驅(qū)油體系在地層深部的滲流狀況。
[0012]上述的二維可視填砂模型中，每個(gè)所述填砂槽的一端均設(shè)有一所述出液口，且所述出液口與所述填砂槽的長(zhǎng)度方向平行，上述設(shè)置的所述出液口能夠使流經(jīng)所述填砂槽內(nèi)形成的滲透層的驅(qū)替液分別從不同的出口流出，實(shí)現(xiàn)分層測(cè)量，能夠精確地反應(yīng)不同驅(qū)油體系在層內(nèi)非均質(zhì)模型中滲流的變化規(guī)律。
[0013]上述的二維可視填砂模型中，所述導(dǎo)流槽上設(shè)有一洗液出口，在交替注入流體時(shí)，可打開(kāi)所述洗液出口的閥門排放沖洗所述導(dǎo)流槽內(nèi)多余的液體。
[0014]上述的二維可視填砂模型中，所述蓋板上設(shè)有一加壓口，所述加壓口與所述圍壓腔相連通，所述加壓口用于對(duì)所述圍壓腔施加圍壓。
[0015]上述的二維可視填砂模型中，所述底板與所述蓋板具體可由PMMA制成；所述底板與所述蓋板之間設(shè)有密封圈，以增強(qiáng)兩者之間的密封性。
[0016]本實(shí)用新型進(jìn)一步提供了一種模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置，它包括供壓模塊、壓力數(shù)據(jù)采集模塊、圖像采集模塊、注入模塊、所述二維可視填砂模型和計(jì)量模塊；
[0017]所述供壓模塊包括空壓機(jī)和與之相連通的若干個(gè)氣瓶I ;
[0018]所述注入模塊包括若干個(gè)儲(chǔ)液罐或設(shè)有刻度的管線，所述儲(chǔ)液罐或所述管線的入口端與所述氣瓶I相連通，其出口端與所述二維可視填砂模型中所述進(jìn)液口相連通；
[0019]所述二維可視填砂模型中所述出液口與所述計(jì)量模塊相連通；
[0020]壓力數(shù)據(jù)采集模塊包括若干個(gè)壓力傳感器和與之連接的計(jì)算機(jī)，所述壓力傳感器設(shè)于所述氣瓶I的出口端；
[0021]所述圖像采集模塊包括高清攝像頭、LED光源和計(jì)算機(jī)，所述高清攝像頭與所述計(jì)算機(jī)相連接；所述LED光源設(shè)于所述二維可視填砂模型中所述底板的下方，所述高清攝像頭設(shè)于所述二維可視填砂模型中所述蓋板的上方。
[0022]本實(shí)用新型的二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置中，所述二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置還包括一覆壓模塊，所述覆壓模塊包括一氣瓶II，所述氣瓶II分別與所述氣瓶I和所述維可視填砂模型中所述圍壓口相連通。
[0023]本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0024](I)在各個(gè)填砂槽內(nèi)填入不同粒徑的巖心砂巖顆?；蚴⑸靶纬筛鱾€(gè)層之間的滲透率差異，可以根據(jù)需要進(jìn)行不同填砂組合以模擬多種非均質(zhì)性油藏；
[0025](2)設(shè)于填砂槽之間的流體通道可以保證各個(gè)滲透層之間流體交換而不會(huì)導(dǎo)致砂子的運(yùn)移，能夠模擬實(shí)際儲(chǔ)層的層內(nèi)非均質(zhì)狀況(如圖4)；
[0026](3)采用密封圈和密封膠墊(氣壓)附加圍壓，模擬地層上覆壓力，可以實(shí)現(xiàn)完全均質(zhì)(驅(qū)替前緣推進(jìn)均勻，如圖4)；
[0027](4)進(jìn)樣導(dǎo)流槽可以保證驅(qū)油體系在各個(gè)滲透層橫截面均勻推進(jìn)，模擬驅(qū)油體系在地層深部的滲流狀況；
[0028](5)PMMA面板透光率高，可直觀動(dòng)態(tài)觀察驅(qū)油體系在層內(nèi)非均質(zhì)性填砂模型中的滲流變化規(guī)律，便于記錄驅(qū)替前緣推進(jìn)過(guò)程；
[0029](6)可以使流經(jīng)各個(gè)滲透層的驅(qū)替液分別從不同的出口流出，實(shí)現(xiàn)分層測(cè)量，能夠精確地反應(yīng)不同驅(qū)油體系在層內(nèi)非均質(zhì)模型中滲流的變化規(guī)律。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是本實(shí)用新型模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型的側(cè)視圖。
[0031]圖2是本實(shí)用新型模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型底板的俯視圖。
[0032]圖3是本實(shí)用新型模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖4是流體在本實(shí)用新型模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型中滲流的過(guò)程示意圖。
[0034]圖5是不同驅(qū)油體系模型含油飽和度下降對(duì)比(0.3PV)。
[0035]圖中各標(biāo)記如下:
[0036]A供壓模塊、B壓力數(shù)據(jù)采集模塊、C圖像采集模塊、D注入模塊、E覆壓模塊、F 二維可視填砂模型、G計(jì)量模塊、I底板、2蓋板、3加壓口、4密封圈、5密封膠墊、6圍壓腔、7填充腔、8螺紋孔、9進(jìn)液口、10洗液出口、11出液口、12填砂槽、13流體通道、14導(dǎo)流槽。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
[0038]如圖1和圖2所示，為本實(shí)用新型提供的模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型，其包括底板I和蓋板2，均為長(zhǎng)方形的PMMA面板。底板I和蓋板2通過(guò)螺栓密封配合(螺紋孔8設(shè)于底板I上)。為了使兩者密封配合，在底板I與面板2之間設(shè)有密封圈4。
[0039]如圖1所示,在底板I與蓋板2之間設(shè)有一密封膠墊5,該密封膠墊5與蓋板2之間形成一個(gè)圍壓腔6，該密封膠墊5與底板I之間形成一個(gè)填充腔7，可用于填充巖心砂巖顆?；蚴⑸啊?br> [0040]如圖2所示，在底板I上設(shè)有3個(gè)平行設(shè)置的長(zhǎng)方形填砂槽12，且3個(gè)填砂槽12之間設(shè)有均勻細(xì)密的流體通道13，可以保證填砂槽內(nèi)形成的滲透層之間流體交換而不會(huì)導(dǎo)致砂子的運(yùn)移。在填砂槽12的一端設(shè)有一個(gè)導(dǎo)流槽14，且導(dǎo)流槽14與填砂槽12之間也通過(guò)流體通道相連通，可以保證驅(qū)油體系沿填砂槽內(nèi)形成的滲透層的橫截面均勻推進(jìn)，準(zhǔn)確模擬驅(qū)油體系在地層深部的滲流狀況。在導(dǎo)流槽14的側(cè)壁上設(shè)有3個(gè)進(jìn)液口 9，遠(yuǎn)離導(dǎo)流槽14的填砂槽12的一端部設(shè)有出液口 11，且在每個(gè)填砂槽12的末端均設(shè)有一個(gè)相應(yīng)的出液口，出液口 11與填砂槽12的長(zhǎng)度方向平行，這樣能夠使流經(jīng)填砂槽內(nèi)形成的滲透層的驅(qū)替液分別從不同的出口流出，實(shí)現(xiàn)分層測(cè)量，能夠精確地反應(yīng)不同驅(qū)油體系在層內(nèi)非均質(zhì)模型中滲流的變化規(guī)律。
[0041]如圖2所示，在導(dǎo)流槽的側(cè)壁上設(shè)有一個(gè)洗液出口 10，在交替注入流體時(shí)，可打開(kāi)洗液出口 10的閥門排放沖洗導(dǎo)流槽14內(nèi)多余的液體。如圖1所示，在蓋板2上設(shè)有一個(gè)加壓口 3，該加壓口 3與圍壓腔6相連通，用于對(duì)所述圍壓腔施加圍壓。
[0042]如圖3所示，為本實(shí)用新型提供的模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置，其包括供壓模塊A、壓力數(shù)據(jù)采集模塊B、圖像采集模塊C、注入模塊D、覆壓模塊E、二維可視填砂模型F和計(jì)量模塊G。
[0043]供壓模塊A由一臺(tái)空壓機(jī)和與之相連通的氣瓶I (圖中未標(biāo))，空壓機(jī)提供的高壓經(jīng)過(guò)氣瓶I上減壓閥控制得到不同的壓力，為流體注入提供動(dòng)力，壓力控制范圍:0?6MPa，流速范圍:0?20m/d。
[0044]注入模塊D包括儲(chǔ)液罐(圖中未標(biāo))，該儲(chǔ)液罐的入口端與氣瓶I相連通，其出口端與本實(shí)用新型提供的二維可視填砂模型中的進(jìn)液口 9相連通，二維可視填砂模型中的出液口 11與計(jì)量模塊相連通G ;計(jì)量模塊G可以分別計(jì)量各個(gè)滲透層的出液情況，如見(jiàn)水時(shí)期、分液量及累計(jì)產(chǎn)油/產(chǎn)液量等。
[0045]壓力數(shù)據(jù)采集模塊B包括壓力傳感器和與之連接的計(jì)算機(jī)(圖中未標(biāo))，壓力傳感器設(shè)于氣瓶I的出口端，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)氣瓶I出口的壓力值。
[0046]圖像采集模塊C包括高清攝像頭、LED光源和計(jì)算機(jī)(圖中未標(biāo))，其中高清攝像頭與計(jì)算機(jī)相連接；LED光源設(shè)于二維可視填砂模型中底板I的正下方，高清攝像頭設(shè)于二維可視填砂模型中蓋板2的正上方，可實(shí)時(shí)采集流體在填砂模型中的滲流圖像，監(jiān)測(cè)填砂模型中含油飽和度變化。
[0047]覆壓模塊E包括帶減壓閥的氣瓶II，氣瓶II分別與氣瓶I和二維可視填砂模型中圍壓口 3相連通，可為填砂模型提供不同大小的維壓，模擬地層上覆壓力，供壓范圍:0?IOMPa。
[0048]使用本實(shí)用新型的二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，除圖像采集模塊C外，其它模塊由能夠承受一定的壓力的不銹鋼管線或軟管連接。
[0049]用本實(shí)用新型二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)試層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型滲透率時(shí)，可按照下述步驟進(jìn)行:
[0050]在層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型的3個(gè)填砂槽12內(nèi)分別填充不同粒徑的石英砂:所用石英砂為60?80目、160?180目和>220目的三種粒徑石英砂。
[0051]每填一層砂子后刮平壓實(shí)，直至裝滿填砂槽12，蓋上密封膠墊5、密封圈4和蓋板2，擰緊固定螺絲，加圍壓IMPa，按照?qǐng)D3所示的順序連接好實(shí)驗(yàn)裝置。
[0052]模擬地層礦化水，礦化度為9374.13mg/L。
[0053]打開(kāi)供壓模塊A和注入模塊D，以15KPa的驅(qū)動(dòng)壓力飽和目標(biāo)油藏地層礦化水，可測(cè)模型中每個(gè)滲透層的滲透率，滲流的過(guò)程示意圖如圖4所示。
[0054]通過(guò)三次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，填砂模型各個(gè)滲透層的滲透率具有良好的滲透率重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，滲透率誤差小于10%，具體參數(shù)如表I中所示。
[0055]表I低、中、高滲透層滲透率檢驗(yàn)結(jié)果
[0056]
【權(quán)利要求】
1.一種模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型，其特征在于:所述二維可視填砂模型包括一底板和一蓋板，所述底板與所述蓋板均由透明材質(zhì)制成，所述底板與所述蓋板的表面密封配合，且所述底板與所述蓋板之間設(shè)有一密封膠墊，所述密封膠墊與所述蓋板之間的腔體為圍壓腔，所述密封膠墊與所述底板之間的腔體為填充腔； 所述底板上平行設(shè)置3個(gè)填砂槽，所述填砂槽沿所述底板的寬度方向排列；所述填砂槽的一端設(shè)有進(jìn)液口，另一端設(shè)有出液口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維可視填砂模型，其特征在于:相鄰所述填砂槽之間設(shè)有流體通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維可視填砂模型，其特征在于:所述底板上于所述填砂槽的進(jìn)液口端設(shè)有一導(dǎo)流槽；所述導(dǎo)流槽與所述填砂槽之間均勻刻制流體通道； 所述進(jìn)液口與所述導(dǎo)流槽相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維可視填砂模型，其特征在于:每個(gè)所述填砂槽的一端均設(shè)有一所述出液口，且所述出液口與所述填砂槽的長(zhǎng)度方向平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二維可視填砂模型，其特征在于:所述導(dǎo)流槽上設(shè)有一洗液出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二維可視填砂模型，其特征在于:所述蓋板上設(shè)有一加壓口，所述加壓口與所述圍壓腔相連通。
7.一種模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置包括供壓模塊、壓力數(shù)據(jù)采集模塊、圖像采集模塊、注入模塊、權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述二維可視填砂模型和計(jì)量模塊； 所述供壓模塊包括空壓機(jī)和與之相連通的若干個(gè)氣瓶I; 所述注入模塊包括若干個(gè)儲(chǔ)液罐或設(shè)有刻度的管線，所述儲(chǔ)液罐或所述管線的入口端與所述氣瓶I相連通，其出口端與所述二維可視填砂模型中所述進(jìn)液口相連通； 所述二維可視填砂模型中所述出液口與所述計(jì)量模塊相連通； 壓力數(shù)據(jù)采集模塊包括若干個(gè)壓力傳感器和與之連接的計(jì)算機(jī)，所述壓力傳感器設(shè)于所述氣瓶I的出口端； 所述圖像采集模塊包括高清攝像頭、LED光源和計(jì)算機(jī)，所述高清攝像頭與所述計(jì)算機(jī)相連接；所述LED光源設(shè)于所述二維可視填砂模型中所述底板的下方，所述高清攝像頭設(shè)于所述二維可視填砂模型中所述蓋板的上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述二維可視滲流實(shí)驗(yàn)裝置還包括一覆壓模塊，所述覆壓模塊包括一氣瓶II，所述氣瓶II分別與所述氣瓶I和所述維可視填砂模型中所述圍壓口相連通。
【文檔編號(hào)】E21B49/00GK203808987SQ201420234885
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】胡科, 薛新生, 康曉東, 張健, 唐恩高, 馮茹森, 郭擁軍, 曹苗 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油研究總院, 西南石油大學(xué), 四川光亞聚合物化工有限公司