CN104832168A - 地层流动性模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种地层流动性模拟装置包括:恒速恒压泵;中间容器,其一端与恒速恒压泵相连;高温高压配样器,其一端设注气口,另一端与恒速恒压泵相连;模型机构,包括流动部、毛细管部和相含率测定仪,流动部设有模具部,模具部包括固定卡槽和移动卡槽,移动卡槽能移动的设置在刻度滑槽内,刻度滑槽上设平板卡槽,固定卡槽与移动卡槽之间形成对流通道,其两端分别为入口端和出口端,入口端分别与中间容器的另一端和高温高压配样器设注气口的一端相连,出口端依次与毛细管部和相含率测定仪相连。本发明能模拟不同开度的裂缝、不同粗糙度的地层及不同流速下的单相或多相流体在地层中的流动,通过设置岩心,更真实的模拟地层情况,数据准确,适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及采油工程技术领域,是有关一种模拟装置,特别是一种地层流动性模拟装置。
背景技术
目前,在石油勘探和开发过程中,需要根据油藏的实际情况,开展钻进开发工作,这就需要提前了解地下构造、地层的岩性、储层含油气水状况以及原油和油气在地层压力下的流动状况,做好充分的开发准备,以有利于开发编制最优开采方案,准确估算石油储量,提高油藏采收率。
近年来,国内外关于地层模拟装置的现有仪器主要是考虑三维应力,其功能比较单一,且能承受的压力比较低,不能够贴近地层的实际情况实现模拟,导致得到的数据误差太大,不能准确的反映地层流体的实际流动状况。
有鉴于上述现有技术存在的问题,本发明人结合相关制造领域多年的设计及使用经验,辅以过强的专业知识,提供一种地层流动性模拟装置,来克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种地层流动性模拟装置,其能够模拟不同开度的裂缝、不同粗糙度的地层及不同流速下的单相或多相流体在地层中的流动,且其通过设置岩心,更真实的模拟地层的实际情况,其数据准确,适用范围广。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现:
本发明提供一种地层流动性模拟装置,其包括:恒速恒压泵,其设有一注入口;中间容器,其包括加热套和一具有活塞的压缸,所述中间容器的加热套套设于所述中间容器的压缸外侧,所述中间容器的压缸的一端与所述恒速恒压泵相连;高温高压配样器,其包括加热套和一具有活塞的压缸,所述高温高压配样器的加热套套设于所述高温高压配样器的压缸外侧,所述高温高压配样器的压缸的一端设有注气口,所述高温高压配样器的压缸的另一端与所述恒速恒压泵相连;模型机构,其包括流动部、毛细管部和相含率测定仪,所述流动部设有一模具部,所述模具部包括固定卡槽和与所述固定卡槽相对的移动卡槽,所述移动卡槽能移动的设置在刻度滑槽内,所述刻度滑槽上设有多个能固定平板模型的平板卡槽,所述固定卡槽与所述移动卡槽之间形成有对流通道,所述对流通道的一端为入口端,所述对流通道的另一端为出口端,所述入口端分别与所述中间容器的压缸的另一端和所述高温高压配样器的压缸设有注气口的一端相连,所述出口端依次与所述毛细管部和所述相含率测定仪相连。
在优选的实施方式中,所述平板卡槽为四个,四个所述平板卡槽两两相对设于所述刻度滑槽的两侧。
在优选的实施方式中,所述模型机构的固定卡槽和移动卡槽分别呈半圆环形。
在优选的实施方式中,所述固定卡槽面向所述移动卡槽的一侧设有固定隔板,所述移动卡槽面向所述固定卡槽的一侧设有移动隔板,所述固定隔板与所述固定卡槽之间、以及所述移动隔板与所述移动卡槽之间分别围设形成岩心类卡槽,所述岩心类卡槽内放置有岩心。
在优选的实施方式中,所述移动卡槽和所述固定卡槽均具有中空腔,所述模具部还包括控压器,所述控压器的两端分别与所述移动卡槽的中空腔和所述固定卡槽的中空腔相连通。
在优选的实施方式中,所述毛细管部包括毛细管和压差传感器,所述毛细管连接于所述流动部和所述相含率测定仪之间,所述压差传感器设于所述毛细管上。
在优选的实施方式中,所述模型机构外部套设一恒温箱。
在优选的实施方式中,所述地层流动性模拟装置还包括回压机构,所述回压机构包括回压阀和高压气瓶,所述回压阀与所述相含率测定仪远离所述毛细管的一端相连,所述高压气瓶与所述恒速恒压泵相连。
在优选的实施方式中,所述地层流动性模拟装置还包括分离称量机构,所述分离称量机构包含分离器和称量器,所述分离器的一端与所述回压机构的回压阀连接,所述分离器的另一端与所述称量器相连。
在优选的实施方式中,所述高温高压配样器还包括温度传感器和压力传感器,所述温度传感器和压力传感器分别连接于所述高温高压配样器的压缸。
本发明地层流动性模拟装置的恒速恒压泵是用于驱动中间容器中的活塞或高温高压配样器中的活塞,进而驱动中间容器中的单相流体或高温高压配样器中的多相混合流体流动,同时其还可以给回压机构的高压气瓶加压,以调节模拟装置的压力;中间容器可储放原油,并使原油在恒速恒压泵的驱动下进入模型机构,其加热套可用于保持中间容器的温度,使原油的温度维持在一个恒定的值;高温高压配样器是用于配制一定比例的混合油气,使其作为混合流体进入模型机构,其加热套可用于保持高温高压配样器的温度,使其维持在一个恒定的值;模型机构是用以模拟不同开度的裂缝、不同粗糙度的地层和不同流速下的单相或多相流体在地层中的流动;回压机构是为了防止油气在模拟装置中脱气而设置,其能够在恒速恒压泵的作用下,控制模拟装置中的压力,使其达到预期的值;分离称量机构是用于在油气混合流体从回压阀流出后分离油气并测定油气的量。本发明能够更真实的模拟地层的实际情况,数据准确,适用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明地层流动性模拟装置的结构示意图;
图2为本发明地层流动性模拟装置的模型机构的模具部的结构示意图。
附图标号说明:
1恒速恒压泵,2中间容器,3高温高压配样器,4模型机构,5分离称量机构,6回压机构,7注入口,8活塞,9加热套,10压缸,11第一腔室,12第二腔室,13控制面板,14温度传感器,15压力传感器,16齿轮传动机构,17活塞,18加热套,19压缸,20第一腔室,21第二腔室,22注气口,23压力表,24入口端,25出口端,26流动部,27高速摄像机,28模具部,29毛细管部,30毛细管,31压差传感器,32相含率测定仪,33恒温箱,34对流通道,35固定卡槽,36移动卡槽,37固定隔板,38移动隔板,39刻度滑槽,40岩心类卡槽,41平板卡槽,42固定插销,43控压器,44回压阀,45高压气瓶,46分离器,47称量器,Q1~Q8闸阀。
具体实施方式
为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解,现结合附图说明本发明的具体实施方式。
如图1和图2所示,本发明提供一种地层流动性模拟装置,其包括恒速恒压泵1,其设有一注入口7;中间容器2,其包括加热套9和一具有活塞8的压缸10,所述中间容器2的加热套9套设于所述中间容器2的压缸10外侧,所述中间容器2的压缸10的一端与所述恒速恒压泵1相连;高温高压配样器3,其包括加热套18和一具有活塞17的压缸19,所述高温高压配样器3的加热套18套设于所述高温高压配样器3的压缸19外侧,所述高温高压配样器3的压缸19的一端设有注气口22,所述高温高压配样器3的压缸19的另一端与所述恒速恒压泵1相连;模型机构4,其包括流动部26、毛细管部29和相含率测定仪32,所述流动部26设有一模具部28,所述模具部28包括固定卡槽35和与所述固定卡槽35相对的移动卡槽36,所述移动卡槽36能移动的设置在刻度滑槽39内,所述刻度滑槽39上设有多个能固定平板模型的平板卡槽41,所述固定卡槽35与所述移动卡槽36之间形成有对流通道34,所述对流通道34的一端为入口端24,所述对流通道34的另一端为出口端25,所述入口端24分别与所述中间容器2的压缸10的另一端和所述高温高压配样器3的压缸19设有注气口22的一端相连,所述出口端25依次与所述毛细管部29和所述相含率测定仪32相连。
具体是,模型机构4的流动部26包括模具部28、高速摄像机27和压力表23,其中模具部28的固定卡槽35和移动卡槽36分别呈半圆环形,且相对的固定卡槽35和移动卡槽36尺寸大小相同、开口方向相反,也即,固定卡槽35的开口与移动卡槽36的开口相对设置,固定卡槽35固定在刻度滑槽39的一端,而移动卡槽36则可沿着刻度滑槽39移动,当移动卡槽36移动到适当位置时,可通过固定插销42将其固定在刻度滑槽39上,并且,刻度滑槽39的长度可以根据需要设置,在此不作限制;固定卡槽35和移动卡槽36之间形成的对流通道34供流体穿过,对流通道34两端分别为入口端24和出口端25,其可以如图2所绘示的上方设为入口端24、下方设为出口端25,也可将下方设为入口端24、上方设为出口端25,在此不做限制,而流体只要自入口端24向出口端25方向流动即可,且靠近入口端24的管路上设有闸阀Q4;进一步的,固定卡槽35面向移动卡槽36的一侧设有固定隔板37,移动卡槽36面向固定卡槽35的一侧设有移动隔板38,移动卡槽36上的移动隔板38随着移动卡槽36的移动而随其一起移动,固定隔板37与固定卡槽35之间、以及移动隔板38与移动卡槽36之间分别围设形成岩心类卡槽40,岩心类卡槽40内可放置岩心,而且固定隔板37和移动隔板38可以根据使用需要移除或保留;高速摄像机27设于模具部28上,以更好的观察和记录模具部28内流体的流动形态;较佳的,压力表23为两个,其分别设于模具部28上临近入口端24和出口端25处,以更好的监测入口端24和出口端25的压力。
进一步的,模具部28的刻度滑槽39上设有的平板卡槽41为四个,四个平板卡槽41两两相对的设于刻度滑槽39的两侧,且四个平板卡槽41均设于靠近固定卡槽35一侧的刻度滑槽39上,该些平板卡槽41可以固定不同粗糙度的平板模型,以模拟不同粗糙度地层,当然也可以调节平板卡槽41在刻度滑槽39上的位置,以使其适应不同宽度的平板模型。
更进一步的,所述移动卡槽36和所述固定卡槽35均具有中空腔,模具部28还包括控压器43,所述控压器43的两端分别与所述移动卡槽36的中空腔和所述固定卡槽35的中空腔相连通,以控制平板模型或岩心受到的三维应力,更具体的是,移动卡槽36和固定卡槽35可由橡胶制成,且其内部形成有中空腔,控压器43为两个,两个控压器43分别位于模具部28的入口端24和出口端25,每一控压器43的两端分别与相对的移动卡槽36的中空腔和固定卡槽35的中空腔相连通,控压器43可以通过向移动卡槽36的中空腔和固定卡槽35的中空腔中注入气流,以控制其对平板模型或岩心的作用力,由此更真实的模拟地层压力状况,使测量更为准确。
进一步的,模型机构4的毛细管部29包括毛细管30和压差传感器31,所述毛细管30连接于所述流动部26和所述相含率测定仪32之间,所述压差传感器31设于所述毛细管30上,由此可以测定压差传感器31于毛细管30上接入两点间的压力差,进而计算出流体介质的粘度,较佳的,毛细管30为细长的中空管;模型机构4的相含率测定仪32用来测量流动介质的相含率,当流体流经相含率测定仪32时,通过电阻值的变化实现测量。较佳的,所述模型机构4外部还套设一恒温箱33,使模型机构4内部流体保持在一恒定温度。
本发明的恒速恒压泵1设有一注入口7,注入口7处设有一闸阀Q1。中间容器2的压缸10通过活塞8分成第一腔室11和第二腔室12;第一腔室11位于压缸10靠近模型机构4的模具部28入口端24的一侧,且其与模具部28的入口端24通过管路连通,并在二者连通的管路上且靠近第一腔室11处设有闸阀Q3;第二腔室12位于压缸10靠近恒速恒压泵1的一侧,且其与恒速恒压泵1通过管路连通,并在二者连通的管路上设有闸阀Q2;同时第一腔室11与第二腔室12通过活塞8而互不连通。
本发明的高温高压配样器3的压缸19也通过其活塞17而分成第一腔室20和第二腔室21;第一腔室20位于压缸19靠近模型机构4的模具部28入口端24的一侧,且其与模具部28的入口端24通过管路连通,并在二者连通的管路上且靠近第一腔室20处设有闸阀Q8;第二腔室21位于压缸19靠近恒速恒压泵1的一侧,且其与恒速恒压泵1通过管路连通,并在二者连通的管路上设有闸阀Q7;同时第一腔室20与第二腔室21通过活塞17而互不连通;在压缸19的第一腔室20一端设有注气口22,注气口22上设有闸阀Q5。
进一步的,高温高压配样器3还包括温度传感器14、压力传感器15、齿轮传动机构16和控制面板13,温度传感器14和压力传感器15分别连接于高温高压配样器3的压缸19,其能够分别测量压缸19内流体的温度和压力,齿轮传动机构16连接固定于压缸19外部的加热套18上,控制面板13设于压缸19的外部,并分别与温度传感器14、压力传感器15和齿轮传动机构16(该齿轮传动机构16为现有技术中已知的结构,其具体结构在此不再赘述)连接,控制面板13能够控制输入压缸19内的温度和压力,并将温度传感器14和压力传感器15测得压缸19的实时数值显示出来,同时控制面板13还可以控制输入齿轮传动机构16的摆动幅度和频率,使齿轮传动机构16带动高温高压配样器3按照设定值进行晃动,进而加速高温高压配样器3中油气的混合,且使其内流体的混合更加均匀。
在一较佳的实施方式中,本发明地层流动性模拟装置还包括回压机构6,回压机构6包括回压阀44和高压气瓶45,回压阀44与相含率测定仪32远离毛细管30的一端相连,高压气瓶45一端与回压阀44相连,另一端与恒速恒压泵1相连,高压气瓶45与恒速恒压泵1相连的管路上设有一闸阀Q6;进一步的,本发明还包括分离称量机构5,其包含分离器46和称量器47,分离器46的一端与回压机构6的回压阀44连接,分离器46的另一端与称量器47相连,分离器46上端设有一排出口,可以用于排出分离后的气体,而其分离后的原油则可进入称量器47进行称量。
本发明地层流动性模拟装置的恒速恒压泵1是用于驱动中间容器2中的活塞8或高温高压配样器3中的活塞17,进而驱动中间容器2中的单相流体或高温高压配样器3中的两相或多相混合流体流动,同时其还可以给回压机构6的高压气瓶45加压,以调节模拟装置的压力,该恒速恒压泵1可在恒速下工作也可在恒压下工作;中间容器2可储放原油,并使原油在恒速恒压泵1的驱动下进入模型机构4,其加热套9可用于保持中间容器2的温度,使原油的温度维持在一个恒定的值;高温高压配样器3是用于配制一定比例的混合油气或油气水等,使其作为混合流体进入模型机构4,其加热套18可用于保持高温高压配样器的温度,使其维持在一个恒定的值;模型机构4是用以模拟不同开度的裂缝、不同粗糙度的地层和不同流速下的单相或多相流体在地层中的流动;回压机构6是为了防止油气在模拟装置中脱气而设置,其能够在恒速恒压泵1的作用下,控制模拟装置中的压力,使其达到预期的值;分离称量机构5是用于排出单相流体或在油气混合流体从回压阀44流出后分离油气并测定油气的量;本发明能够更真实的模拟地层的实际情况,数据准确,适用范围广。
本发明地层流动性模拟装置的模拟环境可耐压70Mpa,使其能够更接近地层的实际压力状况。本发明可以模拟单相的原油流动状况,例如:单一稀油、单一稠油、稀油与/或稠油的混合物(例如TK12306号油井原油与塔河稀油按不同比例混合得到1#、2#、3#流动介质)、超稠油等,其也可以模拟两相的油气混合物或多相的油气水混合物等的流动状况,例如:原油与甲烷气(纯度为99.5%)、原油与氮气(纯度为99.5%)、原油与二氧化碳(纯度为99.5%)的混合物。为更好的说明本发明,以下分别以单相流体和多相流体为例进行具体说明:
当模拟单相流体工作时,其具体工作步骤如下:
1、首先,调节回压阀44,使流体从中间容器2依次经模型机构4的流动部26、毛细管部29和相含率测定仪32后,通过回压阀44进入分离称量机构5,同时,可以通过调节控压器43来控制平板模型或岩心受到的三维应力;然后,在中间容器2的第一腔室11中放入一定量的流体,例如上述的1#流动介质,恒温4小时;
2、在平板卡槽41中卡入待用的具有一定粗糙度的平板模型,以模拟相应粗糙度的地层,改变移动卡槽36的位置,使移动卡槽36与固定卡槽35间的距离为500微米,以模拟相应宽度的裂缝,并通过固定插销42将移动卡槽36固定于刻度滑槽39上;
3、打开闸阀Q1、闸阀Q2、闸阀Q3和闸阀Q4,设定恒速恒压泵1为恒速模式,流量设定为1mL/min,从注入口7向恒速恒压泵1中注入水,使其开始工作,并驱使中间容器2的活塞8从第二腔室12向第一腔室11方向移动,使第一腔室11内的1#流动介质通过模具部28的入口端24进入对流通道34中,1#流动介质从平板模型上流过,观察模具部28入口端24和出口端25上分别设置的压力表23的压力变化,当压力差基本恒定时,关停恒速恒压泵1;关闭恒速恒压泵1于20min后,再将流量设定为2mL/min,重复该步骤3,观察压力变化,直至压力差基本恒定,关闭恒速恒压泵1;将流量分别设定为3mL/min、4mL/min、5mL/min,重复该步骤3的操作;
4、改变移动卡槽36的位置,使移动卡槽36的移动隔板38与固定卡槽35的固定隔板37之间的距离依次为1000微米、2000微米,以模拟不同裂缝开度,并将移动卡槽36固定,然后重复步骤3;
5、取掉移动隔板38和固定隔板37,将取自地层的圆柱形岩心分成两个部分,分别放在两个岩心类卡槽40中,使流体从对流通道34流过时,与岩心发生摩擦,以此来研究相应地层岩心对流体流动的影响;
由上即可得到1#流动介质(粘度在2000mPa·s-5000mPa·s范围内的流动介质)在模拟装置中的流动关系如下:
其中,Q为流量,π取值为3.14,r0为毛细管的内径,Δp为压差传感器的测量值,L为压差传感器连接于毛细管上两个接点的距离,μ为流动介质粘度。通过将测得的相应流量下的压差传感器的测量值代入上述公式,即可计算得出流体介质粘度的准确值。
同时,还可以通过上述模拟工作得到1#流动介质在裂缝中的流动关系如下:
其中,Q为流量,g为重力加速度,M为模具高度(即图1中所示的长方形的模具部28的底部与流体液面间的高度),e为裂缝宽度,J为流动部的两个压力表的压力差,μ为流动介质粘度,α为粗糙度矫正系数,其理论取值范围为7.1-33.2;b为系数,其理论取值范围为3.2-5.8;n为系数,其理论取值范围为1.2-2.6。通过将上述计算得到的流体介质粘度μ代入,同时将不同流量下的模具高度、裂缝宽度和两个压力表的压力差代入该公式,即可计算得出α、b和n的值,由此得到流量与模具高度、裂缝宽度、压力差和粘度之间的流动关系,以更真实的了解实际地层的原油和油气在地层压力下的流动状况,进而对地层流体的流动研究提供指导,为开采工作提供依据。
当模拟多相流体工作时,其具体工作步骤如下:
1、首先,调节回压阀44,使流体从中间容器2依次经模型机构4的流动部26、毛细管部29和相含率测定仪32后,通过回压阀44进入分离称量机构5,同时,可以通过调节控压器43来控制平板模型或岩心受到的三维应力;然后,将100g超稠油放入高温高压配样器3的第一腔室20中,将温度设定为120℃,恒温2小时;
2、打开闸阀Q1、闸阀Q7,从注入口7向恒速恒压泵1中注入水,使其开始工作,并通过向高温高压配样器3的第二腔室21中注入水驱使活塞17从第二腔室21向第一腔室20方向移动,此时,根据控制面板13上显示的压力与体积即可得出超稠油的体积;
3、打开闸阀Q5,按照设定好的油气比,通过注气口22向高温高压配样器3中注入一定量的氮气,此时活塞17被压入压缸19的底部,启动恒速恒压泵1,将氮气全部压入原油中,同时启动控制面板13的摇摆程序,使其控制齿轮传动机构16开始摇摆,且带动高温高压配样器3随其一起摇摆,并设定摇摆时间为24小时;
4、根据高温高压配样器3的控制面板13显示的压力将回压机构6的压力设定为略低于该压力;在平板卡槽41中卡入待用的平板模型,改变移动卡槽36的位置,使移动卡槽36与固定卡槽35的距离为500微米,并通过固定插销42将移动卡槽36固定于刻度滑槽39上;
5、打开闸阀Q4、闸阀Q6和闸阀Q8,设定恒速恒压泵1为恒速模式,流量设定为1mL/min,高温高压配样器3的活塞17从第二腔室21向第一腔室20方向移动,使第一腔室20内的混合油气通过模具部28的入口端24进入对流通道34中,混合油气从平板模型上流过,观察模具部28上的压力变化,当压力差基本恒定时,关停恒速恒压泵1;关闭恒速恒压泵1于20min后,再将流量设定为2mL/min,重复该步骤,观察压力变化,直至压力差基本恒定,关闭恒速恒压泵1;将流量分别设定为3mL/min、4mL/min、5mL/min,重复该步骤操作;
6、改变移动卡槽36的位置,使移动卡槽36的移动隔板38与固定卡槽35的固定隔板37之间的距离依次为1000微米、2000微米,然后重复步骤5;
7、取掉移动隔板38和固定隔板37,将取自地层的圆柱形岩心分成两个部分,分别放在两个岩心类卡槽40中,使混合油气从对流通道34流过时,与岩心发生摩擦;
8、将注入气体改为甲烷气或者二氧化碳气体,重复上述步骤;
由上即可得到注气后的超稠油在模拟地层中的流动关系如下:
其中,Q为流量,π取值为3.14,r0为毛细管的内径,Δp为压差传感器的测量值,L为压差传感器连接于毛细管上两个接点的距离,μ为流动介质粘度。通过将测得的相应流量下的压差传感器的测量值代入上述公式,即可计算得出流体介质粘度。
同时,还可以通过上述模拟工作得到注气后的超稠油在裂缝中的流动关系如下:
其中,Q为流量,g为重力加速度,M为模具高度,e为裂缝宽度,J为流动部的两个压力表的压力差,μ为流动介质粘度,α为粗糙度矫正系数,其理论取值范围为2.3-5.7;b为系数,其理论取值范围为1.6-2.8;n为系数,其理论取值范围为1.1-1.5。通过将上述计算得到的流体介质粘度μ代入,同时将不同流量下的模具高度、裂缝宽度和两个压力表的压力差代入该公式,即可计算得出α、b和n的值,由此得到流量与模具高度、裂缝宽度、压力差和粘度之间的流动关系,以更真实的了解实际地层的流动状况。
模拟工作完成后,排空管道中的流体,关停恒速恒压泵1和各闸阀即可。
本发明地层流动性模拟装置的特点和优点是:
1、本发明的模型机构4与中间容器2、高温高压配样器3相连,通过中间容器2模拟实现地层中单向流体的流动,通过高温高压配样器3模拟实现地层中多相流体的流动,使本发明可分别应用于单相或多相流体的流动规律研究,适用范围广。
2、本发明的模型机构4能够模拟不同开度的裂缝、不同粗糙度的地层和不同流速下的流体在地层中的流动,且能够通过用实际的地层岩心模拟地层状况,能最直观、最实际的了解地下地层和含矿特征,使本发明的模拟更真实,数据更准确,为地层流动规律的研究提供更确凿的依据。
3、本发明能够承受70Mpa的压力,使其能够更加贴近实际的模拟地层的压力体系,而且,本发明不仅能够做低粘度流体介质的流动规律,还能够做稠油或超稠油的流动规律研究。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,并非用以限制本发明的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的原则和构思的前提下所作的等同变化与修改,均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种地层流动性模拟装置,其特征在于,所述地层流动性模拟装置包括:
恒速恒压泵,其设有一注入口;
中间容器,其包括加热套和一具有活塞的压缸,所述中间容器的加热套套设于所述中间容器的压缸外侧,所述中间容器的压缸的一端与所述恒速恒压泵相连;
高温高压配样器,其包括加热套和一具有活塞的压缸,所述高温高压配样器的加热套套设于所述高温高压配样器的压缸外侧,所述高温高压配样器的压缸的一端设有注气口,所述高温高压配样器的压缸的另一端与所述恒速恒压泵相连;
模型机构,其包括流动部、毛细管部和相含率测定仪,所述流动部设有一模具部,所述模具部包括固定卡槽和与所述固定卡槽相对的移动卡槽,所述移动卡槽能移动的设置在刻度滑槽内,所述刻度滑槽上设有多个能固定平板模型的平板卡槽,所述固定卡槽与所述移动卡槽之间形成有对流通道,所述对流通道的一端为入口端,所述对流通道的另一端为出口端,所述入口端分别与所述中间容器的压缸的另一端和所述高温高压配样器的压缸设有注气口的一端相连,所述出口端依次与所述毛细管部和所述相含率测定仪相连。
2.根据权利要求1所述的地层流动性模拟装置,其特征在于,所述平板卡槽为四个,四个所述平板卡槽两两相对设于所述刻度滑槽的两侧。
3.根据权利要求1所述的地层流动性模拟装置,其特征在于,所述模型机构的固定卡槽和移动卡槽分别呈半圆环形。
4.根据权利要求3所述的地层流动性模拟装置,其特征在于,所述固定卡槽面向所述移动卡槽的一侧设有固定隔板,所述移动卡槽面向所述固定卡槽的一侧设有移动隔板,所述固定隔板与所述固定卡槽之间、以及所述移动隔板与所述移动卡槽之间分别围设形成岩心类卡槽,所述岩心类卡槽内放置有岩心。
5.根据权利要求1所述的地层流动性模拟装置,其特征在于,所述移动卡槽和所述固定卡槽均具有中空腔,所述模具部还包括控压器,所述控压器的两端分别与所述移动卡槽的中空腔和所述固定卡槽的中空腔相连通。
6.根据权利要求1所述的地层流动性模拟装置,其特征在于,所述毛细管部包括毛细管和压差传感器,所述毛细管连接于所述流动部和所述相含率测定仪之间,所述压差传感器设于所述毛细管上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的地层流动性模拟装置,其特征在于,所述模型机构外部套设一恒温箱。
8.根据权利要求1所述的地层流动性模拟装置,其特征在于,所述地层流动性模拟装置还包括回压机构,所述回压机构包括回压阀和高压气瓶,所述回压阀与所述相含率测定仪远离所述毛细管的一端相连,所述高压气瓶与所述恒速恒压泵相连。
9.根据权利要求8所述的地层流动性模拟装置,其特征在于,所述地层流动性模拟装置还包括分离称量机构,所述分离称量机构包含分离器和称量器,所述分离器的一端与所述回压机构的回压阀连接,所述分离器的另一端与所述称量器相连。
10.根据权利要求1所述的地层流动性模拟装置,其特征在于,所述高温高压配样器还包括温度传感器和压力传感器,所述温度传感器和压力传感器分别连接于所述高温高压配样器的压缸。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105134199A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-09 | 西南石油大学 | 一种模拟地层孔隙气驱动态特征的实验装置及方法 |
CN109113789A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-01 | 山东安达尔信息科技有限公司 | 地压多向监测可定位钻孔应力传感器 |
CN110886596A (zh) * | 2018-09-07 | 2020-03-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种模拟二氧化碳改善稠油流动能力的实验装置及方法 |
CN114607368A (zh) * | 2020-12-09 | 2022-06-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 微观孔隙网络模型水流路径和波及路径的区分方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5698772A (en) * | 1995-02-27 | 1997-12-16 | Institut Francais Du Petrole | Method and device for determining different physical parameters of porous material samples in the presence of two-phase or three-phase fluids |
CN201428446Y (zh) * | 2009-06-29 | 2010-03-24 | 中国石油化工股份有限公司西北油田分公司工程技术研究院 | 裂缝型油藏物模实验装置 |
CN101864949A (zh) * | 2010-06-18 | 2010-10-20 | 西南石油大学 | 一种模拟酸刻蚀裂缝导流能力的测试装置及方法 |
CN102587886A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-07-18 | 西南石油大学 | 一种酸蚀裂缝导流能力的测试装置及测试方法 |
CN103015985A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-03 | 中国石油大学(北京) | 一种水平井与直井流入动态二维可视模拟装置 |
CN103256045A (zh) * | 2013-02-21 | 2013-08-21 | 西南石油大学 | 煤层气储层煤粉产生、运移、沉降、堵塞动态评价仪 |
-
2015
- 2015-05-20 CN CN201510259288.9A patent/CN104832168B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5698772A (en) * | 1995-02-27 | 1997-12-16 | Institut Francais Du Petrole | Method and device for determining different physical parameters of porous material samples in the presence of two-phase or three-phase fluids |
CN201428446Y (zh) * | 2009-06-29 | 2010-03-24 | 中国石油化工股份有限公司西北油田分公司工程技术研究院 | 裂缝型油藏物模实验装置 |
CN101864949A (zh) * | 2010-06-18 | 2010-10-20 | 西南石油大学 | 一种模拟酸刻蚀裂缝导流能力的测试装置及方法 |
CN102587886A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-07-18 | 西南石油大学 | 一种酸蚀裂缝导流能力的测试装置及测试方法 |
CN103015985A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-03 | 中国石油大学(北京) | 一种水平井与直井流入动态二维可视模拟装置 |
CN103256045A (zh) * | 2013-02-21 | 2013-08-21 | 西南石油大学 | 煤层气储层煤粉产生、运移、沉降、堵塞动态评价仪 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘洪柯: "裂缝介质流动模拟研究及理论研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》 * |
康永尚 等: "裂缝介质中石油运移模拟实验研究", 《石油学报》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105134199A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-09 | 西南石油大学 | 一种模拟地层孔隙气驱动态特征的实验装置及方法 |
CN110886596A (zh) * | 2018-09-07 | 2020-03-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种模拟二氧化碳改善稠油流动能力的实验装置及方法 |
CN109113789A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-01 | 山东安达尔信息科技有限公司 | 地压多向监测可定位钻孔应力传感器 |
CN109113789B (zh) * | 2018-10-30 | 2024-02-09 | 山东安达尔信息科技有限公司 | 地压多向监测可定位钻孔应力传感器 |
CN114607368A (zh) * | 2020-12-09 | 2022-06-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 微观孔隙网络模型水流路径和波及路径的区分方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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