CN105761595A - 可控温重复利用二维可视化多孔介质填砂模型及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田开发模型技术领域，提供了一种可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型，包括主体、盖板、循环加热管、数控恒温槽；主体由不锈钢制成，包括填充腔、下方的矩形腔体，填充腔中填充20?200目的石英砂；下方的矩形腔体中设置循环加热管；循环加热管与数控恒温槽通过管道连接；主体一侧的侧壁上设有2个注入口，另一侧侧壁上设有2个采出口；盖板由亚克力板制成，盖在所述主体上，与主体密封连接；还提供了一种制造上述模型的方法；本发明的有益效果为：主体和盖板相互独立，便于清洗，可重复利用；模拟不同温度条件下的驱替过程，更真实反映油藏特性；透光性和可视性好，便于数据图像的采集和处理；双密封层，密封效果好。

Description

可控温重复利用二维可视化多孔介质填砂模型及制造方法

技术领域

本发明涉及油气田开发模型技术领域，特别涉及一种可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型及制造方法。

背景技术

目前，在研究油气田开发过程中用来进行渗流机理研究和评价作业措施效果的物理模型主要有：①天然圆柱岩心、人造岩心以及对其二次加工后选择刻画大孔道或缝、洞的平板模型。优点：成本低、承压耐温、机械强度高；缺点：尺寸小，不能可视化，不能进行图像分析，不能快速直观地对实验过程及实验数据中出现的问题做出准确的判断；②玻璃平板模型，多采用胶结剂固结方式。优点：驱替过程可视化，可进行图形处理；缺点：胶结制作过程相当复杂，耗时多，模型难于清洗，重复利用效果差；③微观仿真刻蚀模型，采用光化学刻蚀技术，几何尺寸小。优点：精度高，驱替过程可视化，能进行图像处理及分析，重复利用性好；缺点：制作成本高昂，不具备真实岩心的砂岩颗粒表面。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型，可得到不同温度下的物理模拟。

本发明一种可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型，包括主体、盖板、循环加热管、数控恒温槽；

所述主体由不锈钢制成，包括上下2个矩形腔体，上方的矩形腔体为填充腔，所述填充腔中填充有20-200目的石英砂；下方的矩形腔体中设置有所述循环加热管；所述循环加热管与所述数控恒温槽通过管道连接；所述主体一侧的侧壁上设有2个注入口，相对的另一侧侧壁上设有2个采出口；

所述盖板由亚克力板制成，盖在所述主体上，与所述主体密封连接。

进一步的，所述主体、所述盖板四周均匀分布有相对应的螺纹孔，所述主体、所述盖板通过插入螺栓连接；所述主体和所述盖板之间设置有双密封层，第一密封层为设置在所述主体的螺纹孔内侧的橡胶密封圈，第二密封层为所示盖板和所述主体之间涂覆有密封胶，所述密封胶涂覆在所述螺纹孔的外侧。

进一步的，所述橡胶密封圈为O型橡胶密封圈。

进一步的，在所述主体螺纹孔、所述盖板螺纹孔之间设置有密封胶垫。

进一步的，所述循环加热管为多段弯曲状，具有入口和出口，所述入口和出口分别通过管道与所述数控恒温槽连接。

进一步的，所述主体长为254㎜，宽为154㎜，高为80㎜；所述填充腔长为230㎜，宽为130㎜，高为5㎜；所述下方的矩形腔体长为230㎜，宽为130㎜，高为 65㎜；所述橡胶密封圈厚度为3㎜，周长为800㎜；所述循环加热管直径为20㎜，单根管的长为100㎜，两管之间的距离为8㎜；所述盖板的长为250㎜，宽为150㎜，厚为8㎜。

本发明还提供了一种制造如权利要求1所述的可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型的方法，包括以下步骤：

步骤一、采用不锈钢制造主体，在所述主体中构造上下两个矩形腔体，上矩形腔体为填充腔，深度为所述主体高度的5-7%；在所述主体四周均匀钻螺纹孔，所述主体一侧侧壁上设置2个注入口，另一侧侧壁上设置2个采出口；

步骤二、采用亚克力板制成盖板，在所述盖板四周钻与所述主体螺纹孔相对应的螺纹孔；

步骤三、在所述填充腔中填入粒径在20-200目的石英砂，边加入边晃动，保证砂层均匀，使用木板均匀用力压实，并用橡胶锤轻轻敲击木板，反复进行，直至所有石英砂填充完成；

步骤四、在所述主体的螺纹孔内侧设置橡胶密封圈，然后在所述盖板与所述主体间涂覆密封胶，所述密封胶涂覆在所述螺纹孔的外侧，所述主体与所述盖板之间通过插入螺纹孔的螺栓及所述密封胶紧密连接、密封；

步骤五、采用不锈钢管制成循环加热管，固定于所述主体下方的矩形腔体内，所述循环加热管与数控恒温槽用管道连接。

本发明的有益效果为：

（1）主体是由机械强度高、耐高温的不锈钢构成，避免高温对模型的损伤，提供了耐高温的条件；

（2）主体和盖板之间为相互独立的结构，便于清洗安装，可重复利用，灵活性强；

（3）下端有循环加热管，可以模拟不同温度条件下驱替过程，更真实反映油藏特性；

（4）盖板由亚克力板构成，透光性和可视性极好，便于数据图像的采集和处理；

（5）双密封层，第一层为螺栓螺母和O型密封圈紧固密封，第二层为盖板与主体之间的密封胶，克服了以往用螺栓固定夹砂难以保证密封性的问题；

（6）填充腔是由不锈钢直接加工而成，无需胶粘接，简单、快捷；

（7）注入口和采出口直接安装在填充腔两侧，代替了传统玻璃钻孔和刻蚀的方式；注入头可灵活选择大小，也可做井筒实验。

附图说明

图1所示为本发明实施例可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型结构示意图。

图2 所示为本发明实施例俯视图。

图3所示为循环加热管结构示意图。

图中：1-主体、2-盖板、3-填充腔、4-下方的矩形腔体、5-螺纹孔、6-注入口、7-采出口、8-橡胶密封圈、9-循环加热管、10-数控恒温槽、11-管道。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

如图1-3所示，本发明实施例一种可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型，包括主体1、盖板2、循环加热管9、数控恒温槽10；

所述主体1由不锈钢制成，包括上下2个矩形腔体，上方的矩形腔体为填充腔3，所述填充腔3中填充有20-200目的石英砂；下方的矩形腔体4中设置有所述循环加热管9；所述循环加热管9与所述数控恒温槽10通过管道11连接；所述主体1一侧的侧壁上设有2个注入口6，相对的另一侧侧壁上设有2个采出口7；

所述盖板2由亚克力板制成，盖在所述主体1上，与所述主体1密封连接。

优选的，所述主体1、所述盖板2四周均匀分布有相对应的螺纹孔5，所述主体1、所述盖板2通过插入螺栓连接；所述主体1和所述盖板2之间设置有双密封层，第一密封层为设置在所述主体1的螺纹孔5内侧的橡胶密封圈8，第二密封层为所示盖板2和所述主体1之间涂覆有密封胶，所述密封胶涂覆在所述螺纹孔5的外侧。

优选的，所述橡胶密封圈8为O型橡胶密封圈。

优选的，在所述主体螺纹孔5、所述盖板螺纹孔5之间设置有密封胶垫。

优选的，所述循环加热管9为多段弯曲状，具有入口和出口，所述入口和出口分别通过管道11与所述数控恒温槽10连接。

优选的，所述主体1长为254㎜，宽为154㎜，高为80㎜；所述填充腔3长为230㎜，宽为130㎜，高为5㎜；所述下方的矩形腔体4长为230㎜，宽为130㎜，高为 65㎜；所述橡胶密封圈8厚度为3㎜，周长为800㎜；所述循环加热管9直径为20㎜，单根管的长为100㎜，两管之间的距离为8㎜；所述盖板2的长为250㎜，宽为150㎜，厚为8㎜。

一种制造上述的可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型的方法，包括以下步骤：

步骤一、采用不锈钢制造主体1，在所述主体1中构造上下两个矩形腔体，上矩形腔体为填充腔3，深度为所述主体1高度的5-7%；在所述主体1四周均匀钻螺纹孔5，所述主体1一侧侧壁上设置2个注入口6，另一侧侧壁上设置2个采出口7；

步骤二、采用亚克力板制成盖板2，在所述盖板2四周钻与所述主体螺纹孔5相对应的螺纹孔5；

步骤三、在所述填充腔3中填入粒径在20-200目的石英砂，边加入边晃动，保证砂层均匀，使用木板均匀用力压实，并用橡胶锤轻轻敲击木板，反复进行，直至所有石英砂填充完成；

步骤四、在所述主体1的螺纹孔5内侧设置橡胶密封圈8，然后在所述盖板2与所述主体1间涂覆密封胶，所述密封胶涂覆在所述螺纹孔5的外侧，所述主体1与所述盖板2之间通过插入螺纹孔5的螺栓及所述密封胶紧密连接、密封；

步骤五、采用不锈钢管制成循环加热管9，固定于所述主体1下方的矩形腔体4内，所述循环加热管9与数控恒温槽10用管道11连接。

为模拟真实油藏开采的温度条件，数控恒温槽10的温度控制在40℃、60℃、80℃下进行实验。

使用时，首先将可控温循环利用的二维可视化物理填砂模型与抽真空的装置相连，检测模型密封性；然后，负压饱和水，计算模型孔隙度；其次，将饱和水后的模型与微量驱替装置相连，低速（0.1ml/min）进行油驱水，计算初始含油饱和度和束缚水饱和度；最后，在不同的条件下开展驱替实验，同时使用CDD录像仪进行实时显示和记录填砂模型的流动状态，用于波及改善、渗流特征及作用机理的实验。实验结束后，取下螺栓、橡胶密封圈8、密封胶等密封层，拆下主体1和盖板2；然后用清水将填充的精制石英砂冲出，采用清洗常规玻璃仪器的方法用石油醚、去污粉等对模型主体1和盖板2进行清洗，常温下自然晾干，以备循环使用。

实施例1

本实施例的可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型，填充腔3内分别填充70-100目，120-140目,180-200目的纯净精致石英砂；可以分别模拟高渗透率，中渗透率，低渗透率的储层条件。

实施例2

本实施例的可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型，将整个模型注入口6向上，关闭两个采出口7，直立起来，两个注入口6内侧可与1个不锈钢圆管连接，形成模拟井筒；模拟井筒由毛细管钢管和塑料管配合，毛细管侧面打孔，塑料管扎有密集的不规则的微孔，毛细管间充填石英砂，模拟砾石充填防砂的工艺。

本发明的有益效果为：

（1）主体是由机械强度高、耐高温的不锈钢构成，避免高温对模型的损伤，提供了耐高温的条件；

（2）主体和盖板之间为相互独立的结构，便于清洗安装，可重复利用，灵活性强；

（3）下端有循环加热管，可以模拟不同温度条件下驱替过程，更真实反映油藏特性；

（4）盖板由亚克力板构成，透光性和可视性极好，便于数据图像的采集和处理；

（5）双密封层，第一层为螺栓螺母和O型密封圈紧固密封，第二层为盖板与主体之间的密封胶，克服了以往用螺栓固定夹砂难以保证密封性的问题；

（6）填充腔是由不锈钢直接加工而成，无需胶粘接，简单、快捷；

（7）注入口和采出口直接安装在填充腔两侧，代替了传统玻璃钻孔和刻蚀的方式；注入头可灵活选择大小，也可做井筒实验。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (7)

1.一种可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型，其特征在于，包括主体、盖板、循环加热管、数控恒温槽；

所述主体由不锈钢制成，包括上下2个矩形腔体，上方的矩形腔体为填充腔，所述填充腔中填充有20-200目的石英砂；下方的矩形腔体中设置有所述循环加热管；所述循环加热管与所述数控恒温槽通过管道连接；所述主体一侧的侧壁上设有2个注入口，相对的另一侧侧壁上设有2个采出口；

所述盖板由亚克力板制成，盖在所述主体上，与所述主体密封连接。

2.如权利要求1所述的可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型，其特征在于，所述主体、所述盖板四周均匀分布有相对应的螺纹孔，所述主体、所述盖板通过插入螺栓连接；所述主体和所述盖板之间设置有双密封层，第一密封层为设置在所述主体的螺纹孔内侧的橡胶密封圈，第二密封层为所示盖板和所述主体之间涂覆有密封胶，所述密封胶涂覆在所述螺纹孔的外侧。

3.如权利要求2所述的可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型，其特征在于，所述橡胶密封圈为O型橡胶密封圈。

4.如权利要求2所述的可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型，其特征在于，在所述主体螺纹孔、所述盖板螺纹孔之间设置有密封胶垫。

5.如权利要求1所述的可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型，其特征在于，所述循环加热管为多段弯曲状，具有入口和出口，所述入口和出口分别通过管道与所述数控恒温槽连接。

6.如权利要求2-5任一项所述的可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型，其特征在于，所述主体长为254㎜，宽为154㎜，高为80㎜；所述填充腔长为230㎜，宽为130㎜，高为5㎜；所述下方的矩形腔体长为230㎜，宽为130㎜，高为 65㎜；所述橡胶密封圈厚度为3㎜，周长为800㎜；所述循环加热管直径为20㎜，单根管的长为100㎜，两管之间的距离为8㎜；所述盖板的长为250㎜，宽为150㎜，厚为8㎜。

7.一种制造如权利要求1所述的可控温重复利用的二维可视化多孔介质填砂模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采用不锈钢制造主体，在所述主体中构造上下两个矩形腔体，上矩形腔体为填充腔，深度为所述主体高度的5-7%；在所述主体四周均匀钻螺纹孔，所述主体一侧侧壁上设置2个注入口，另一侧侧壁上设置2个采出口；

步骤二、采用亚克力板制成盖板，在所述盖板四周钻与所述主体螺纹孔相对应的螺纹孔；

步骤三、在所述填充腔中填入粒径在20-200目的石英砂，边加入边晃动，保证砂层均匀，使用木板均匀用力压实，并用橡胶锤轻轻敲击木板，反复进行，直至所有石英砂填充完成；

步骤四、在所述主体的螺纹孔内侧设置橡胶密封圈，然后在所述盖板与所述主体间涂覆密封胶，所述密封胶涂覆在所述螺纹孔的外侧，所述主体与所述盖板之间通过插入螺纹孔的螺栓及所述密封胶紧密连接、密封；

步骤五、采用不锈钢管制成循环加热管，固定于所述主体下方的矩形腔体内，所述循环加热管与数控恒温槽用管道连接。