CN103792170A - 多孔介质微观渗流模拟实验装置系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多孔介质微观渗流模拟实验装置系统，主要包括精密注射泵、高压容器、摄像机采集系统、显微镜成像系统、微观模型模拟装置、自动计量系统、回压控制装置、计算机图像处理系统，所述精密注射泵通过高压容器连接至微观模型模拟装置，所述微观模型模拟装置上方设置有摄像机采集系统和显微镜成像系统，所述摄像机采集系统和显微镜成像系统又同时连接至计算机图像处理系统，所述微观模型模拟装置还通过回压控制装置连接自动计量系统；所述微观模型模拟装置下方设置有恒温控制系统，所述自动计量系统也单独连接至计算机图像处理系统。本发明可以直观观察多相流体在多孔介质中流动现象以及流体与多孔介质间相互作用，使实验的自动化更加彻底，实验数据更加准确。

Description

多孔介质微观渗流模拟实验装置系统

技术领域

本发明涉及多孔介质微观渗流模拟实验，具体地说是一种多相流体在多孔介质中流动实验的装置系统。

背景技术

多相流体在多孔介质中渗流问题在许多领域起着重要作用，特别是在石油工程和土木工程，在油气田开发实验中，利用储层岩心进行室内水驱油实验是物理模拟实验中的传统方法，用此种方法可得到驱替效率和流体流动规律，对认识储层流体渗流特征及规律起到了重要作用，但它无法直观观察到储层孔隙内流体的微观渗流过程以及化学驱过程中化学剂对原油的影响作用机理。

申请号：201110009069.7，申请日：2011-01-08，公开号：102128837A，公开日：2011-07-20的中国专利公开了一种多孔介质中流动泡沫结构图像实时采集实验装置，包括气液注入系统、泡沫渗流模拟系统和产出流体分离计量系统，其中气液注入系统由微量平流泵、气体质量流量控制仪和高压气瓶组成；泡沫渗流模拟系统由多测点填砂管、压力传感器及六通阀构成；产出流体分离计量系统由回压控制装置、气液分离装置及计量装置组成，其特征是在泡沫渗流模拟系统和产出流体分离计量系统之间还连接有图像采集系统，该图像采集系统由泡沫微观结构观察窗、放大泡沫微观结构显微镜、彩色摄像头和计算机组成，其中泡沫微观结构观察窗的入口端连接泡沫渗流模拟系统的六通阀，观察窗的出口端连接产出流体分离计量系统中的回压控制装置，观察窗由两片5cm×2cm的耐压有机玻璃组成，外部由钢块结构固定，两玻璃片间的渗流通道边缘部位有金属垫片，金属垫片的厚度为20μm-200μm。泡沫渗流模拟系统用于实现模拟泡沫渗流的多孔介质环境和模拟过程中压力数据的监测；图像采集系统用于实现泡沫渗流过程中泡沫微观结构图像的采集;产出流体分离计量系统用于实现岩石出口产出流体的自动分离和计量。针对在高压实验状态下真实岩石中渗流的泡沫,实现了泡沫微观结构的实时动态观察和图像采集。

以上公开文献，虽然通过实现了图像采集系统和计算机实现了泡沫微观结构的实时动态观察和图像采集的目的，但是计算机处理应用的不够彻底，因为产出流体分离计量系统即便是能够精确测出，但是没有连接到计算机，无法通过计算机自动处理，所以自动化程度仍不够；而且泡沫渗流模拟系统由多测点填砂管、压力传感器及六通阀构成，泡沫渗流模拟系统和产出流体分离计量系统之间还连接有图像采集系统，该图像采集系统由泡沫微观结构观察窗、放大泡沫微观结构显微镜、彩色摄像头和计算机组成，这种多测点填砂管、压力传感器及六通阀一直到观察窗，结构过于复杂，流程过长，容易使气液流体失去本来最佳的模拟实验状态，基于这种情况下，即便经过放大泡沫微观结构显微镜、彩色摄像头和计算机处理后的数据也是不准的。还有一点，就是虽然气液注入系统由微量平流泵、气体质量流量控制仪和高压气瓶组成，但是注入能力不够，不具有增压功能，而且由于是多介质，只有一套注入泵是不够的，必须对于多种不同的驱替介质，驱替机构必须配备多组驱替液压活塞缸才能达到最大的效果。

有鉴于此，针对上述问题，提出一种设计合理且有效改善上述缺失的多孔介质微观渗流模拟实验装置系统，通过设计不同的微观模型，较好地应用驱油微观模拟实验技术，更深入地研究储层流体运动的微观机理，解决微观渗流研究关键技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供多孔介质微观渗流模拟实验装置系统，可以直观观察多相流体在多孔介质中流动现象以及流体与多孔介质间相互作用，使实验的自动化更加彻底，实验数据更加准确。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，多孔介质微观渗流模拟实验装置系统，主要包括精密注射泵、高压容器、摄像机采集系统、显微镜成像系统、微观模型模拟装置、自动计量系统、回压控制装置、计算机图像处理系统，所述精密注射泵通过高压容器连接至微观模型模拟装置，所述微观模型模拟装置上方设置有摄像机采集系统和显微镜成像系统，所述摄像机采集系统和显微镜成像系统又同时连接至计算机图像处理系统，所述微观模型模拟装置还通过回压控制装置连接自动计量系统；所述微观模型模拟装置下方设置有恒温控制系统，所述自动计量系统也单独连接至计算机图像处理系统。

所述精密注射泵与高压容器之间设置有驱替液压活塞缸，同时连接在驱替液压活塞缸的还有多介质混料装置；当然精密注射泵还连接给自身供工作液的容器。

所述驱替液压活塞缸由多组活塞缸组成，其数量与介质的数量一致，每组活塞缸装入不同驱替介质，驱替液压活塞缸的多组活塞缸采用并联结构连接，驱替液压活塞缸一端用液压管线与精密计量注射泵的增压出口连接，用来给活塞缸提供增压，另一端用高压管线连接高压容器。

自动计量系统包括精密电子天平及天平上放置的驱替介质回收容器，所述回压控制装置设置在驱替介质回收容器与微观模型模拟装置的连接管线上。

所述高压容器与微观模型模拟装置的连接管线上安装压力表；微观模型模拟装置与驱替介质回收容器之间的连接管线上安装有压力表。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

多孔介质微观渗流模拟实验装置系统通过摄像等信息采集和信息处理装置记录多相流体在多孔介质渗流中的现象以及评价各种开发过程中油田化学剂与原油在多孔介质中相互作用原理，为多孔介质中多相流研究提供理论依据。多孔介质微观渗流模拟实验装置系统具有自动化、模块化，大大减轻了工作量，增强了微观渗流实验的功能，通过微观模型可以模拟不同多孔介质、不同注入驱替介质、不同温度下的微观渗流实验。

而且本发明自动化程度高，最终计算数据更加精确，通过增压功能，使注入能力大大提高。

附图说明

附图1是本发明的多孔介质微观渗流模拟实验装置系统结构示意图。

图中：1多介质混料装置、2精密计量注射泵、3驱替液压活塞缸、4泵工作液容器、5高压容器、6、12压力表、7微观模型模拟装置、8恒温控制系统、9精密电子天平、10驱替介质回收容器、11显微摄像信息采集系统、13计算机信息处理系统。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

参照附图1，多孔介质微观渗流模拟实验装置系统包括多介质混料装置1、精密计量注射泵2、驱替液压活塞缸3、泵工作液容器4、高压容器5、压力表6、12、微观模型模拟装置7、恒温控制系统8、精密电子天平9、驱替介质回收容器10、显微摄像信息采集系统11、计算机信息处理系统13。

其中，多介质混料装置1、精密计量注射泵2、驱替液压活塞缸3、泵工作液容器4、高压容器5、压力表6组成多介质驱替部分，驱替液压活塞缸3由多组活塞缸组成，每组活塞缸装入不同驱替介质，驱替液压活塞缸3的多组活塞缸采用并联结构，一端用液压管线与精密计量注射泵2的增压出口连接，用来给活塞缸3提供增压，另一端用高压管线连接高压容器5，多介质混料装置1盛装不同的驱替介质，通过管线与驱替液压活塞缸3的多组活塞缸容积腔连接，用于给驱替液压活塞缸3的多组活塞缸容积腔提供不同驱替介质，驱替液压活塞缸3与多介质混料装置1、精密计量注射泵2、高压容器5连接的各管线接头都安装有控制阀，高压容器5用于盛装驱替液压活塞缸3驱替的高压混合介质，高压容器5的另一端用高压管线与微观模型模拟装置7连接，从高压容器5过来的驱替混合介质驱替微观模型模拟装置7盛装的多孔介质，在高压容器5与微观模型模拟装置7的连接管线上安装压力表6，用来测量微观模型模拟装置7前端的压力，微观模型模拟装置7的后端用管线与驱替介质回收容器10连接，驱替介质回收容器10用来盛装从微观模型模拟装置7驱替出的混合介质，驱替介质回收容器10放在精密电子天平9上，可以精确计量驱替出的介质质量，并用电缆与计算机信息处理系统13连接，自动记录处理测量的数据，微观模型模拟装置7与驱替介质回收容器10之间的连接管线上安装有压力表12，用来测量微观模型模拟装置7驱替后的压力，微观模型模拟装置7安放在恒温控制系统8内，用来保证微观模型模拟装置7在设定的温度下恒温工作，显微摄像信息采集系统11安放在微观模型模拟装置7上方，用来记录拍摄驱替多孔介质过程中的微观图像及动态信息，显微摄像信息采集系统11通过传输导线与计算机信息处理系统13连接，把采集的信息记录存储在计算机信息处理系统13里。

应用这一实验流程可得到微观驱替过程的录像及某驱替瞬间的图像和定量结果。将录像机的视频信号提取进入计算机，采用编制的专用软件进行图像分析，随时计算出原始含油饱和度、残余油饱和度、驱油效率等参数值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (5)

1.多孔介质微观渗流模拟实验装置系统，主要包括精密注射泵、高压容器、摄像机采集系统、显微镜成像系统、微观模型模拟装置、自动计量系统、回压控制装置、计算机图像处理系统，所述精密注射泵通过高压容器连接至微观模型模拟装置，所述微观模型模拟装置上方设置有摄像机采集系统和显微镜成像系统，所述摄像机采集系统和显微镜成像系统又同时连接至计算机图像处理系统，所述微观模型模拟装置还通过回压控制装置连接自动计量系统；其特征在于，所述微观模型模拟装置下方设置有恒温控制系统，所述自动计量系统也单独连接至计算机图像处理系统。

2.根据权利要求1所述的多孔介质微观渗流模拟实验装置系统，其特征在于，所述精密注射泵与高压容器之间设置有驱替液压活塞缸，同时连接在驱替液压活塞缸的还有多介质混料装置；当然精密注射泵还连接给自身供工作液的容器。

3.根据权利要求1所述的多孔介质微观渗流模拟实验装置系统，其特征在于，所述驱替液压活塞缸由多组活塞缸组成，其数量与介质的数量一致，每组活塞缸装入不同驱替介质，驱替液压活塞缸的多组活塞缸采用并联结构连接，驱替液压活塞缸一端用液压管线与精密计量注射泵的增压出口连接，用来给活塞缸提供增压，另一端用高压管线连接高压容器。

4.根据权利要求1所述的多孔介质微观渗流模拟实验装置系统，其特征在于，自动计量系统包括精密电子天平及天平上放置的驱替介质回收容器，所述回压控制装置设置在驱替介质回收容器与微观模型模拟装置的连接管线上。

5.根据权利要求1所述的多孔介质微观渗流模拟实验装置系统，其特征在于，所述高压容器与微观模型模拟装置的连接管线上安装压力表；微观模型模拟装置与驱替介质回收容器之间的连接管线上安装有压力表。