CN103114850A

CN103114850A - 一种三维可视化物理模拟实验装置

Info

Publication number: CN103114850A
Application number: CN2013100628957A
Authority: CN
Inventors: 赖南君; 叶仲斌; 陈科; 卢强; 董帅; 董军
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: CN103114850B

Abstract

本发明涉及一种三维可视化物理模拟实验装置，用于石油行业室内模拟高温高压条件下的非均质油藏的岩心流动实验，主要由模型主体、内壁绝缘涂层、压盖、模型井网、饱和度接口、主体支架等组成，模型主体上具有8根密封螺杆，压盖与模型主体支架外侧通过端盖固定，压盖内螺纹与压盖的外螺纹连接配合；压盖外并行设有并帽，并帽的内螺纹与压盖的外螺纹连接配合；压盖通过顶紧螺栓来压紧内部岩心。上压盖上均匀设有螺栓孔，并开了多个垂直孔，可模拟注入井和产出井，还能改变其位置模拟不同的布井方式及不同的井距；模型前后、底面上布置圆形可视窗口，方便使用人员观察，整个模型置于可转动支架上，可倾斜模拟地层角度。该装置采用不锈钢器材，氟橡胶密封圈，在120℃下可长期工作。

Description

一种三维可视化物理模拟实验装置

技术领域

本发明涉及在室内实验中模拟水驱、聚驱、三元驱等开发方式对开采效果影响可视化物理模拟装置，尤其涉及一种三维可视化物理模拟实验装置。

背景技术

在石油开采的过程中，石油开采工艺技术的创新对提高采收率工作液的研究、开发出能够满足油田不同开发时期需要的工作液将对油田的开发效果产生重要的影响。

“三维可视化物理模拟实验装置”主要用于水驱、化学驱等提高采收率效果及其相关机理的研究，在模拟油藏温度和压力下进行驱替采油物理模拟研究，获得不同类型驱替状态下的压力场、饱和度场在不同的驱替过程中随时间的变化，进行数据采集、处理及图像处理。从三维的角度模拟地层，并通过可视面观察以往看不到的发生在地下的有关情况，还可以模拟工程工艺，验证工程工艺机理，优化工程参数。现有的模型有如下不足：一是工作压力太低，不足以说明发生在地下高压状况；二是无上覆压力系统，在模拟地层用的砂子处于松散状态，与地层处于压实状态不符；三是模型内无饱和度点和压力测点，在试验过程中不能对模型内的油水分布、压力场进行有效的监测；四是模型上无可视化面，不能观察到流体在储层中的渗流特征。

发明内容

针对上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种三维可视化物理模拟实验装置。

本发明实施例是这样实现的，一种三维可视化物理模拟实验装置，主要由模型主体、内壁绝缘涂层、压盖、模型井网、饱和度接口、主体支架等组成，模型主体上具有8根密封螺杆，压盖与模型主体支架外侧通过端盖固定，压盖内螺纹与压盖的外螺纹连接配合；压盖外并行设有并帽，并帽的内螺纹与压盖的外螺纹连接配合；压盖通过顶紧螺栓来压紧内部岩心。

进一步，所述的实验装置，该二维非均质模型实验装置的技术参数如下：

(1)内尺寸：500×500×40～60(mm)，外尺寸：650×650×250(mm)；

(2)工作温度：室温～120℃；

进一步，所述的实验装置，压盖上均匀设有螺栓孔，并开了多个垂直孔，压盖的圆形孔大于下部的圆形孔，可模拟注入和产出井，还能改变其位置模拟不同的布井方式及不同的井距，且在压盖上均匀布置48组饱和度探头和39组测压力点。

进一步，所述的实验装置，压盖内侧设有密封胶垫。

进一步，所述的实验装置，模型前后面主体框架之间有氟橡胶密封圈，前后面及下盖板布置圆形可视窗口，采用高强度玻璃。

进一步，所述的实验装置，主体支架的底座设为工字型，在底座两端中心垂直方向上设有两根对称的支撑柱，支撑住上端设有转轴孔上设有锁定螺栓，在底座的四个角上设有万向滚轮。

该装置采用不锈钢器材，氟橡胶密封圈，在120℃下可长期工作；可模拟注入井和产出井，还能改变其位置模拟不同的布井方式及不同的井距；模型前后、底面上布置圆形可视窗口，方便观察；整个模型置于可转动支架上，可倾斜模拟地层角度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的三维可视化模型整体装配示意图；

图2是本发明实施例提供的模型可视面示意图。

图中：1、压盖；2、模型井网；3、螺栓；4、饱和探头；5、压力测压点；6、模型主体；7、锁定装置；8、旋转轴；9、主体支架；10、高强度玻璃；11、砂子；12、活塞；13、密封胶垫；14、螺栓孔；15、可视窗口；16、上盖法兰。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2所示，本发明提供的三维可视化物理模拟实验装置，它是316不锈钢材料作为模型的基体，主要由模型主体6、内壁绝缘涂层、压盖1、模型井网2、饱和探头4、主体支架9部分组成。其特征在于模型主体6的框架为方形，模型主体6四个角设计成R弧度，使活塞12密封并具有压实功能。多层岩心置于密封模型内，密封模型通过压盖1将岩心压紧，压盖1内侧设有密封胶垫13；压盖1与主体支架9外侧通过端盖固定，端盖内螺纹与压盖的外螺纹连接配合；端盖外并行设有并帽，并帽的内螺纹与压盖1的外螺纹连接配合；压盖1通过连接螺栓3与岩心筒连接并固定并通过顶紧螺栓3来压紧内部岩心。

模型压盖1上均匀设有螺栓孔，并开了多个垂直孔，可模拟注入井和产出井，还能改变其位置模拟不同的布井方式及不同的井距。且均匀布置48组饱和度探头和39组测压力点；模型前后、底面上布置圆形可视窗口15。

模型主体6为一四边形框架，内壁与填砂接触面经特殊打毛处理，以防窜流，利于模型活塞12的运行，上面加工有扩径台，用来安放玻璃10。

上盖1由一整块钢板制成，外廊形状大小与主体6一致，上面根据可视化的需要和压力的大小均匀开有可视窗口15，上盖法兰16的四周对应主体上面的螺纹孔而开螺栓孔14，利用螺栓3上紧，从而使玻璃10、上盖1与主体6连成一体，构成平板模型的可视面。

模型活塞12安装在主体6的内周下面，金属材料，在靠近模型活塞12上端面的圆周面上开有密封垫槽，内装密封垫13，使得模型活塞12可以和主体6内壁实现动密封。由于是动密封，所以模型内砂子11在外力的作用下就可以对砂子11进行压实，即加载上覆压力。

模型活塞12上端面为一平面，平面上根据需要要开孔，可以用来装入模拟井筒2作为流体出入通道。模型活塞12下端面为法兰状，上面开有和主体6下端面上的螺纹孔相互对应的螺栓，用来连接模型活塞12和主体6。

由于模型整体较重，移动、拆装比较费力，所以专门设计可移动的支架。

支架9由高强度槽钢制成，底部装钢制万向轮，方便随时移动，模型通过两侧的旋转轴在支架9上，装好后模型整体可以绕轴翻转，支架9上有旋转轴锁定装置7，可将模型定位与任意角度以模拟地层倾角。可视面水平放置时模拟水平地层，可视面垂直放置时可模拟地层剖面，其他角度为不同倾角地层。整个模型置于可转动支架上，可倾斜模拟地层角度。该装置采用不锈钢器材，氟橡胶密封圈，在120℃下可长期工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种三维可视化物理模拟实验装置，其特征在于，该三维可视化物理模拟实验装置主要由模型主体、内壁绝缘涂层、压盖、模型井网、饱和度接口、主体支架组成，模型主体上具有8根密封螺杆，压盖与模型主体支架外侧通过端盖固定，压盖内螺纹与压盖的外螺纹连接配合；压盖外并行设有并帽，并帽的内螺纹与压盖的外螺纹连接配合；压盖通过顶紧螺栓来压紧内部岩心。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，该二维非均质模型实验装置的技术参数如下：

(1)内尺寸：500×500×40～60(mm)，外尺寸：650×650×250(mm)；

(2)工作温度：室温～120℃。

3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，压盖上均匀设有螺栓孔，并开了多个垂直孔，压盖的圆形孔大于下部的圆形孔，可模拟注入和产出井，还能改变其位置模拟不同的布井方式及不同的井距，且在压盖上均匀布置48组饱和度探头和39组测压力点。

4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，压盖内侧设有密封胶垫。

5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，模型前后面主体框架之间有氟橡胶密封圈，前后面及下盖板布置圆形可视窗口，采用高强度玻璃。

6.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，主体支架的底座设为工字型，在底座两端中心垂直方向上设有两根对称的支撑柱，支撑住上端设有转轴孔上设有锁定螺栓，在底座的四个角上设有万向滚轮。