多功能注蒸汽熱采三維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型是關(guān)于一種油氣田開發(fā)領(lǐng)域的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種多功能注蒸汽熱采三維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]三維物理模擬系統(tǒng)能夠在油藏條件下進(jìn)行三維物理模擬，研宄不同類型油藏開發(fā)方式、滲流規(guī)律、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等與生產(chǎn)技術(shù)相關(guān)的物理現(xiàn)象，為數(shù)值描述和數(shù)值模擬提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。因此，三維物理模擬裝置被廣泛的應(yīng)用于油氣田開發(fā)領(lǐng)域，是提高原油開采效率的重要研宄手段。
[0003]目前，稠油室內(nèi)三維物理模擬裝置有很多，但通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)這些模型主要存在有以下幾個(gè)方面的缺陷:(I)模型功能單一；稠油油藏類型的多樣性決定了稠油油藏有多種開發(fā)方式，現(xiàn)有稠油熱采三維物理模擬裝置普遍存在模擬油藏類型單一、模擬開發(fā)方式單一的問題；例如，目前尚未見到有關(guān)稠油底水油藏注蒸汽熱采開發(fā)方式物理模擬裝置的報(bào)道。(2)針對(duì)稠油油藏蒸汽吞吐開發(fā)過程的物理模擬，現(xiàn)有稠油熱采三維物理模擬裝置不能有效模擬蒸汽吞吐過程能量的儲(chǔ)集與釋放；由于稠油油藏蒸汽吞吐過程主要依靠地層彈性能量，這要求對(duì)應(yīng)的物理模擬裝置能夠有效的儲(chǔ)集蒸汽注入過程增加的彈性能量，以便在生產(chǎn)過程予以釋放，從而完整表征蒸汽吞吐過程的能量轉(zhuǎn)換及傳遞；目前，部分三維物理模擬裝置利用橡膠等彈性材料作為能量緩沖材料，但由于耐溫差、能量損耗大等缺點(diǎn)，致使實(shí)驗(yàn)過程不能對(duì)能量緩沖過程進(jìn)行有效表征。(3)不能進(jìn)行較高溫度及變溫條件下的物理模擬；由于受到能量緩沖模擬材料等因素的限制，不能進(jìn)行較高油藏溫度的模擬。
[0004]由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，提出一種多功能注蒸汽熱采三維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種多功能注蒸汽熱采三維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，以模擬不同類型稠油油藏多種開發(fā)方式、流體注入種類等條件下的宏觀開發(fā)效果。
[0006]本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種多功能注蒸汽熱采三維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，通過內(nèi)、外腔之間環(huán)形空間的設(shè)置，更好的模擬蒸汽吞吐過程的能量儲(chǔ)集及釋放過程(即能量緩沖過程)。
[0007]本實(shí)用新型的又一目的在于提供一種多功能注蒸汽熱采三維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，通過改變環(huán)形空間流體的設(shè)置，改變內(nèi)腔充填砂體內(nèi)飽和的流體，實(shí)現(xiàn)底水稠油油藏的物理模擬。
[0008]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種多功能注蒸汽熱采三維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置包括有三維模型本體、溫控箱體、注采裝置、能量存儲(chǔ)及緩沖裝置和數(shù)據(jù)采集裝置；所述三維模型本體包括相互套設(shè)的內(nèi)腔體和外腔體，所述內(nèi)、外腔體之間具有環(huán)形空間；所述外腔體由外筒體和外筒蓋密封連接構(gòu)成；所述內(nèi)腔體由內(nèi)筒體和內(nèi)筒蓋密封連接構(gòu)成；所述內(nèi)、外筒體的對(duì)應(yīng)側(cè)壁上分別相對(duì)設(shè)有多個(gè)插設(shè)溫度或壓力傳感器的第一測量孔眼，以及多個(gè)設(shè)置模擬水平井的第一井筒孔眼；所述內(nèi)、外筒體的底面上分別相對(duì)設(shè)有多個(gè)插設(shè)溫度或壓力傳感器的第二測量孔眼，以及多個(gè)設(shè)置模擬直井的第二井筒孔眼；所述外筒體上的第一測量孔眼、第二測量孔眼、第一井筒孔眼和第二井筒孔眼上分別設(shè)有密封連接接頭；所述注采裝置與模擬水平井或模擬直井連接；溫度傳感器和壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集裝置連接；所述能量存儲(chǔ)及緩沖裝置通過外筒體上的第一井筒孔眼與環(huán)形空間連通；所述三維模型本體放置在溫控箱體內(nèi)。
[0009]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述內(nèi)腔體中由下向上依次設(shè)置模擬底水砂層的石英砂、模擬油層的油砂和模擬油層頂部蓋層的陶泥；所述環(huán)形空間內(nèi)倒入水和稠油，水的高度與模擬底水砂層的石英砂的高度一致。
[0010]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述油砂是由石英砂與稠油按照一定比例混合制成。
[0011]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述模擬水平井或模擬直井由中空金屬管線構(gòu)成。
[0012]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述中空金屬管線的管壁四周設(shè)有多個(gè)射孔，所述射孔為四點(diǎn)垂直交叉式射孔；所述中空金屬管線的管壁外側(cè)包裹有防砂網(wǎng)。
[0013]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述能量存儲(chǔ)及緩沖裝置包括有第一能量存儲(chǔ)及緩沖裝置和第二能量存儲(chǔ)及緩沖裝置；該第一能量存儲(chǔ)及緩沖裝置通過外筒體上的對(duì)應(yīng)第一井筒孔眼與環(huán)形空間內(nèi)的水連通；該第二能量存儲(chǔ)及緩沖裝置通過外筒體上的對(duì)應(yīng)第一井筒孔眼與環(huán)形空間內(nèi)的稠油連通。
[0014]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述三維模型本體為六面體結(jié)構(gòu)；所述多個(gè)第一測量孔眼設(shè)置在一對(duì)相對(duì)的側(cè)壁上；所述多個(gè)第一井筒孔眼設(shè)置在另一對(duì)相對(duì)的側(cè)壁上。
[0015]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，在外筒體的一對(duì)相對(duì)側(cè)壁上設(shè)有轉(zhuǎn)軸支座；所述三維模型本體通過轉(zhuǎn)軸支座設(shè)置在三維旋轉(zhuǎn)裝置上。
[0016]由上所述，本實(shí)用新型的多功能注蒸汽熱采三維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，采用套設(shè)的金屬內(nèi)、外腔體，其耐溫耐壓能力強(qiáng)，能夠同時(shí)承受20MPa壓力和300°C溫度，能夠滿足稠油油藏注蒸汽熱采開發(fā)方式的模擬；本實(shí)用新型通過設(shè)置內(nèi)、外腔體，并將內(nèi)、外腔體與外部能量緩沖裝置相連，將模型內(nèi)腔壓力的變化轉(zhuǎn)為環(huán)形空間內(nèi)流體的彈性能，進(jìn)而傳遞至外部能量緩沖裝置，從而實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存及釋放過程。通過設(shè)置不同相對(duì)位置的模擬直井和模擬水平井，可以模擬直井(單井模擬和井網(wǎng)模擬)、水平井(單井模擬和井網(wǎng)模擬)以及多種直井與水平井組合井網(wǎng)開發(fā)方式和效果。
【附圖說明】
[0017]以下附圖僅旨在于對(duì)本實(shí)用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實(shí)用新型的范圍。其中:
[0018]圖1:為本實(shí)用新型多功能注蒸汽熱采三維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2:為本實(shí)用新型多功能注蒸汽熱采三維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3:為本實(shí)用新型中三維模型本體的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4:為本實(shí)用新型中外筒體的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖5:為本實(shí)用新型中外筒體的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6:為本實(shí)用新型中外筒體的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖7:為本實(shí)用新型中內(nèi)筒體的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖8:為本實(shí)用新型中內(nèi)筒體的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖9:為本實(shí)用新型中三維模型本體連接能量存儲(chǔ)及緩沖裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【附圖說明】本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0028]如圖1?圖9所示，本實(shí)用新型提出一種多功能注蒸汽熱采三維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置100，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置100包括有三維模型本體1、溫控箱體、注采裝置、能量存儲(chǔ)及緩沖裝置7和數(shù)據(jù)采集裝置；所述三維模型本體I包括相互套設(shè)的金屬內(nèi)腔體11和金屬外腔體12，內(nèi)腔體11通過螺栓與內(nèi)腔體11相連，并可自由拆卸；所述內(nèi)、外腔體之間具有環(huán)形空間3 ;所述外腔體12由外筒體121和外筒蓋122密封連接構(gòu)成，可由多個(gè)螺栓連接，封口處設(shè)有密封圈；所述內(nèi)腔體11由內(nèi)筒體111和內(nèi)筒蓋112密封連接構(gòu)成；所述內(nèi)、外筒體的對(duì)應(yīng)側(cè)壁上分別相對(duì)設(shè)有多個(gè)插設(shè)溫度傳感器或壓力傳感器的第一測量孔眼41，以及多個(gè)設(shè)置模擬水平井61的第一井筒孔眼51 ;所述內(nèi)、外筒體的底面上分別相對(duì)設(shè)有多個(gè)插設(shè)溫度傳感器或壓力傳感器的第二測量孔眼42，以及多個(gè)設(shè)置模擬直井62的第二井筒孔眼52 ;如圖2、圖5和圖6所示，在本實(shí)施方式中，所述三維模型本體I為六面體結(jié)構(gòu)；所述多個(gè)第一測量孔眼41設(shè)置在一對(duì)相對(duì)的側(cè)壁上；所述多個(gè)第一井筒孔眼51設(shè)置在另一對(duì)相對(duì)的側(cè)壁上(即:內(nèi)筒體上的第一測量孔眼41、第二測量孔眼42、第一井筒孔眼51和第二井筒孔眼52與外筒體上的第一測量孔眼41、第二測量孔眼42、第一井筒孔眼51和第二井筒孔眼52相應(yīng)同軸設(shè)置);所述外筒體121上的第一測量孔眼41、第二測量孔眼42、第一井筒孔眼51和第二井筒孔眼52上分別設(shè)有密封連接接頭，以便于密封連接相應(yīng)的傳感器或模擬井筒；在實(shí)驗(yàn)時(shí)，外筒體121上沒有使用的第一測量孔眼41、第二測量孔眼42、第一井筒孔眼51和第二井筒孔眼52均由密封連接接頭封堵；所述注采裝置(圖中未示出)與模擬水平井61或模擬直井62連接；溫度傳感器和壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集裝置(圖中未示出)連接；所述能量存儲(chǔ)及緩沖裝置7通過外筒體上的第一井筒孔眼51與環(huán)形空間3連通；在外筒體121的一對(duì)相對(duì)側(cè)壁上設(shè)有轉(zhuǎn)軸支座8 ;所述三維模型本體I通過轉(zhuǎn)軸支座8設(shè)置在三維旋轉(zhuǎn)裝置9上，以實(shí)現(xiàn)三維模擬裝置任意角度的旋轉(zhuǎn)；所述三維模型本體I放置在溫控箱體(圖中未示出)內(nèi)。
[0029]由上所述，本實(shí)用新型的多功能注蒸汽熱采三維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，采用套設(shè)的金屬內(nèi)、外腔體，其耐溫耐壓能力強(qiáng)，能夠同時(shí)承受20MPa壓力和300°C溫度，能夠滿足稠油油藏注蒸汽熱采開發(fā)方式的模擬；本實(shí)用新型通過設(shè)置內(nèi)、外腔體，并將內(nèi)、外腔體與外部能量緩沖裝置相連，將模型內(nèi)腔壓力的變化轉(zhuǎn)為環(huán)形空間內(nèi)流體的彈性能，進(jìn)而傳遞至外部能量緩沖裝置，從而實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存及釋放過程。通過設(shè)置不同相對(duì)位置的模擬直井和模擬水平井