CN103498668A

CN103498668A - 一种立体三维物理模拟实验装置

Info

Publication number: CN103498668A
Application number: CN201310062915.0A
Authority: CN
Inventors: 赖南君; 叶仲斌; 李玺; 闻一平; 覃孝平; 陈洪
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-01-08

Abstract

本发明公开了一种本发明提供的立体三维物理模拟实验装置，设置多层岩心置于模型主体内；通过模型主体内部的与砂子的接触面通过特殊打毛处理，模型盖板与模型主体支撑外侧通过上压板固定，模拟地层用的砂子实际上是处于挤压状态，提供了良好的密封型；通过模型底板上均匀布置足够的饱和度点和压力测点，饱和度点等均可通过不同的接头方式任意互换，保证在试验过程中对模型内的饱和度，压力场进行有效的监测，使系统运行参数满足试验要求；较好的解决了现有的立体三维模型存在的工作压力太低、无上覆压力系统、密封性不好、模型内无饱和度点和压力测点的问题。此外本发明结构简单，操作方便，稳定性和可靠性高，有着良好的推广价值和应用价值。

Description

一种立体三维物理模拟实验装置

技术领域

本发明属于石油开采与研究领域，尤其涉及一种立体三维物理模拟实验装置。

背景技术

石油开采中，开发出能够满足油田不同开发时期需要的油田工作液将对油田的开发效果产生重要的影响，立体三维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，立体三维物理模拟实验装置是在兼顾二维的基础上从三维的角度去模拟地层，现有的立体三维模型有如下不足：一是工作压力太低，达不到地下所处的实际环境，不足以说明发生在地下高压状况下的情况；二是无上覆压力系统，因而模拟地层用的砂子实际上是处于松散状态，与地层处于压实的状态不符；三是密封性不好，填砂压实采用压头压实方法加载砂层进行覆压模拟试验对于大型模型因压头内部载荷较大单边受压易泄漏，不能保证模型的密封性能，从而导致模型受内部压力变形及产生边界效应而产生流体窜流和压层压不实而产生吼道；四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。

发明内容

本发明的目的在于利用一种立体三维物理模拟实验装置，旨在解决现有的立体三维模型存在的工作压力太低、无上覆压力系统、密封性不好、模型内无饱和度点和压力测点的问题。

本发明的目的在于提供一种立体三维物理模拟实验装置，所述立体三维物理模拟实验装置包括：模型主体、矩形活塞、底板、上压板、支撑杆、扶正块、导向杆、反顶螺孔、转轴锁定装置、注采井、测压点、模型支架、万向轮、反顶螺栓、模拟井网、旋转轴、密封垫、模型盖板；所述模型主体四周均匀分布所述注采井，所述模型主体左右两侧设置所述旋转轴，所述模型主体设置在所述模型支架上，所述模型盖板固定在所述模型主体外侧，所述上压板连接所述模型主体，所述上压板上设置所述反顶螺孔，所述上压板连接所述扶正块，所述扶正块中央设置有所述导向杆，所述矩形活塞内侧设至所述密封垫，所述底板连接所述模型主体，所述模型底板上均匀设置所述测压点，所述矩形活塞安装在所述上压板下面，所述矩形活塞上端面的圆周面上设置所述密封垫，所述模型支架底部安装所述万向轮，所述模型支架上设置所述旋转轴锁定装置，所述旋转轴连接所述模型支架。

进一步、所述模型主体为经过内部侧面通过特殊打毛处理的316L正方体。

进一步、所述模型主体通过旋转轴安装在模型支架上。

进一步、所述模型盖板包括导向杆、扶正环块、支撑杆、上压板。

进一步、所述所述模型盖板通过上压板固定在模型主体支撑外侧。

进一步、所述上压板均匀设置有反顶螺栓孔并通过连接反顶螺栓与模型主体连接、固定。

进一步、所述上压板通过四根支撑杆连接扶正块。

进一步、所述旋转轴通过旋转轴锁定装置连接名称支架。

进一步、所述上压板上设置9点和5点模拟竖井和模拟水平井。

进一步、所述底板通过螺栓连接模型主体。

本发明提供的立体三维物理模拟实验装置，提供设置多层岩心置于模型主体内，通过盖板和覆压将岩心压紧，上压板上均匀设有螺栓孔并通过连接螺栓与模型主体连接、固定，从而顶紧螺栓来压实内部岩心，达到地下所处的实际环境，足以说明发生在地下高压状况下的情况；通过模型主体内部的与砂子的接触面通过特殊打毛处理，模型盖板与模型主体支撑外侧通过上压板固定，上压板上均匀设有螺栓孔并通过连接螺栓与模型主体连接、固定，从而顶紧螺栓来压实内部岩心，因而模拟地层用的砂子实际上是处于挤压状态，与地层处于压实的状态相符，并提供了良好的密封型；通过模型底板上均匀布置足够的饱和度点和压力测点，饱和度点、压力测点、模型测温点及注采井网点均可通过不同的接头方式任意互换，保证在试验过程中对模型内的饱和度，压力场进行有效的监测，使系统运行参数满足试验要求；较好的解决了现有的立体三维模型存在的工作压力太低、无上覆压力系统、密封性不好、模型内无饱和度点和压力测点的问题，此外本发明结构简单，操作方便，稳定性和可靠性高，有着良好的推广价值和应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的立体三维物理模拟实验装置整体示意图；

图2是本发明实施例提供的立体三维物理模拟实验装置底板平面示意图；

图3是本发明实施例提供的立体三维物理模拟实验装置盖板侧视图。

图中：1、模型主体；2、矩形活塞；3、底板；4、上压板；5、支撑杆；6、扶正块；7、导向杆；8、反顶螺孔；9、转轴锁定装置；10、注采井；11、测压点；12、模型支架；13、万向轮；14、反顶螺栓；15、模拟井网；16、旋转轴；17、密封垫。

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。

本发明实施例提供了一种立体三维物理模拟实验装置，该立体三维物理模拟实验装置包括：模型主体、矩形活塞、底板、上压板、支撑杆、扶正块、导向杆、反顶螺孔、转轴锁定装置、注采井、测压点、模型支架、万向轮、反顶螺栓、模拟井网、旋转轴、密封垫、模型盖板；模型主体四周均匀分布注采井，模型主体左右两侧设置旋转轴，模型主体设置在模型支架上，模型盖板固定在模型主体外侧，上压板连接模型主体，上压板上设置反顶螺孔，上压板连接扶正块，扶正块中央设置有导向杆，矩形活塞内侧设至密封垫，底板连接模型主体，模型底板上均匀设置足够的测压点，矩形活塞安装在上压板下面，矩形活塞上端面的圆周面上设置密封垫，模型支架底部安装万向轮，模型支架上设置旋转轴锁定装置，旋转轴连接模型支架。

作为本发明实施例的一优化方案，模型主体为经过内部侧面通过特殊打毛处理的316L正方体。

作为本发明实施例的一优化方案，模型主体通过旋转轴安装在模型支架上。

作为本发明实施例的一优化方案，模型盖板包括导向杆、扶正环块、支撑杆、上压板。

作为本发明实施例的一优化方案，所述模型盖板通过上压板固定在模型主体支撑外侧。

作为本发明实施例的一优化方案，上压板均匀设置有反顶螺栓孔并通过连接反顶螺栓与模型主体连接、固定。

作为本发明实施例的一优化方案，上压板通过四根支撑杆连接扶正块。

作为本发明实施例的一优化方案，旋转轴通过旋转轴锁定装置连接名称支架。

作为本发明实施例的一优化方案，上压板上设置9点和5点模拟竖井和模拟水平井。

作为本发明实施例的一优化方案，底板通过螺栓连接模型主体。

以下参照附图，对本发明实施例立体三维物理模拟实验装置作进一步详细描述。

如图1、图2和图3所示，本发明实施例的立体三维物理模拟实验装置主要由模型主体1、矩形活塞2、底板3、上压板4、支撑杆5、扶正块6、导向杆7、反顶螺孔8、转轴锁定装置9、注采井10、测压点11、模型支架12、万向轮13、反顶螺栓14、模拟井网15、旋转轴16、密封垫17、模型盖板18组成；模型主体1框架为正方体，模型主体1四周均匀分布有注采井10，可根据实验需要选择使用，在模型主体1左右两侧连接有旋转轴16，整个模型主体1通过旋转轴6架在模型支架12上，模型主体1内部侧面通过特殊打毛处理，多层岩心置于模型主体1内，通过模型盖板18和覆压将岩心压紧；模型盖板18由导向杆7、扶正环块6、支撑杆5、上压板4组成，盖板与模型主体1支撑外侧通过上压板4固定，上压板4上均匀设有螺栓孔并通过连接螺栓与模型主体1连接、固定，从而顶紧螺栓来压实内部岩心；上压板4上还开有反顶螺孔8，实验结束后可通过反顶螺孔8与反顶螺栓14配合打开模型盖板18；上压板4通过四根支撑杆5与扶正块6连接，在扶正块6四角设有扶正环，扶正块6中央设有导向杆7，导向杆7可用于连接光栅尺；上压板4上设置了9点和5点模拟竖井和模拟水平井，模型的矩形活塞2与模型盖板18连接成一个整体，活塞内侧设有密封垫17，使矩形活塞2密封并具有压实功能，底板3通过螺栓与模型主体1连接，模型底板3上均匀布置足够的饱和度点和压力测点11，饱和度点、压力测点11、模型测温点及注采井网点均可通过不同的接头方式任意互换，保证在试验过程中对模型内的饱和度，压力场进行有效的监测，使系统运行参数满足试验要求；整个模型置于可转动模型支架12上，可倾斜模拟地层角度；模型主体1由316L做成，为一正方体，内壁与填砂接触面经特殊打毛处理，以防窜流；模型盖板18，矩形活塞2形状大小与模型主体1一致，上压板4四周对应模型主体1上面的螺栓而开有螺栓孔，利用螺栓上紧，从而使模型盖板18与模型主体1连成一体；矩形活塞2安装在上压板4下面，金属材料，在靠近矩形活塞2上端面的圆周面上开有密封垫槽，内装密封垫17，使得矩形活塞2可以和模型主体1内壁实现动密封，由于是动密封，所以模型内砂子在外力的作用下就可以对砂子进行压实，即加载上覆压力，矩形活塞2上端面为一平面，平面上根据需要开孔，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模型支架12，由高强度槽钢制成，底部装钢制万向轮13，方便随时移动，模型通过两侧的旋转轴16在模型支架12上，装好后模型整体可以绕轴翻转，模型支架12上有旋转轴锁定装置9，可将模型定位与任意角度以模拟地层倾角。模型水平放置时模拟水平地层，垂直放置时可模拟地层剖面，其他角度为不同倾角地层。

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

1.一种立体三维物理模拟实验装置，其特征在于，所述立体三维物理模拟实验装置包括：模型主体、矩形活塞、底板、上压板、支撑杆、扶正块、导向杆、反顶螺孔、转轴锁定装置、注采井、测压点、模型支架、万向轮、反顶螺栓、模拟井网、旋转轴、密封垫、模型盖板；

所述模型主体四周均匀分布所述注采井，所述模型主体左右两侧设置所述旋转轴，所述模型主体设置在所述模型支架上，所述模型盖板固定在所述模型主体外侧，所述上压板连接所述模型主体，所述上压板上设置所述反顶螺孔，所述上压板连接所述扶正块，所述扶正块中央设置有所述导向杆，所述矩形活塞内侧设至所述密封垫，所述底板连接所述模型主体，所述模型底板上均匀设置所述测压点，所述矩形活塞安装在所述上压板下面，所述矩形活塞上端面的圆周面上设置所述密封垫，所述模型支架底部安装所述万向轮，所述模型支架上设置所述旋转轴锁定装置，所述旋转轴连接所述模型支架。

2.如权利要求1所述的立体三维物理模拟实验装置，其特征在于，所述模型主体为经过内部侧面通过特殊打毛处理的316L正方体。

3.如权利要求1所述的立体三维物理模拟实验装置，其特征在于，所述模型主体通过旋转轴安装在模型支架上。

4.如权利要求1所述的立体三维物理模拟实验装置，其特征在于，所述模型盖板包括导向杆、扶正环块、支撑杆、上压板。

5.如权利要求1所述的立体三维物理模拟实验装置，其特征在于，所述所述模型盖板通过上压板固定在模型主体支撑外侧。

6.如权利要求1所述的立体三维物理模拟实验装置，其特征在于，所述上压板均匀设置有反顶螺栓孔并通过连接反顶螺栓与模型主体连接、固定。

7.如权利要求1所述的立体三维物理模拟实验装置，其特征在于，所述上压板通过四根支撑杆连接扶正块。

8.如权利要求1所述的立体三维物理模拟实验装置，其特征在于，所述旋转轴通过旋转轴锁定装置连接名称支架。

9.如权利要求1所述的立体三维物理模拟实验装置，其特征在于，所述上压板上设置9点和5点模拟竖井和模拟水平井。

10.如权利要求1所述的立体三维物理模拟实验装置，其特征在于，所述底板通过螺栓连接模型主体。