CN106401542A - 一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型及其使用方法，包括聚光盖、水浴座、水浴座密封胶片、刻蚀玻璃片、观察玻璃片、聚光盖密封胶片、螺栓、压盖、螺母；所述水浴座和聚光盖对齐，通过螺栓连接，在聚光盖和水浴座之间形成的空腔中，从下到上依次叠加放置水浴座密封胶片、刻蚀玻璃片、观察玻璃片、聚光盖密封胶片；螺母将压盖安装在水浴座下方。本发明中集成观察和加热功能，刻蚀玻璃片真实的模拟出地下油藏的真实渗流动态，底座的水浴腔也能真实的模拟温度在100℃以下的各种微观实验；让水浴腔能实时循环，通过水浴加热整片金属，使金属与刻蚀玻璃片能面接触加热，受热更加均匀和稳定，模拟的现场环境温度更加真实。

Description

一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种采用循环水浴加热的模拟地下流体流动的微观刻蚀可视化模型及其使用方法，属于油气田开发技术领域。

背景技术

为了研究岩石孔隙中流体之间的接触关系以及外来流体驱替油藏中原油的机理，微观驱油物理模拟技术已成为人们研究微观驱油机理的重要手段，其中微观驱油时需要将微观天然岩心或模拟岩心的可视化物理模型接入驱替流程中，这就需要一个连接装置，也就是模型夹持器的功用。

对于高温微观模型的设计，很多人都进行了研究。其中2006年马同海等人《高温高压玻璃微观模型夹持器》，申请号200610165013.X；2013年任熵等人《一种可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置》，申请号201310280351.8；2014年张民等人《稠油热采用高温高压玻璃微观模型夹持器》，申请号201410638642.4；2015年李宜强等人的《用于驱替实验的动态可视化观测装置》，申请号201510887505.9等。但这些高温微观夹持器，要么没有加热模块，要么其加热模型是采用线性接触，直接作用加热的面积小，导致加热效果差，且受热不均匀，不能很好地模拟地层温度条件，对实验的准确性造成一定影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型，采用竖直管段，模拟径向流流道，能更真实的对油层流动的环境进行模拟仿真。

本发明的技术方案如下：

一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型，包括聚光盖、水浴座、水浴座密封胶片、刻蚀玻璃片、观察玻璃片、聚光盖密封胶片、螺栓、压盖、螺母；所述水浴座和聚光盖对齐，通过螺栓连接，在聚光盖和水浴座之间形成的空腔中，从下到上依次叠加放置水浴座密封胶片、刻蚀玻璃片、观察玻璃片、聚光盖密封胶片；螺母将压盖安装在水浴座下方。

进一步的，所述聚光盖为正方形结构，四角设有四个贯穿孔；聚光盖中部下侧设有一段正方形凸台，凸台中心设有贯穿圆孔，作为聚光孔，聚光孔上端为锥形段，其锥度为30度；

所述水浴座为正方形结构，四角设有四个螺纹孔；水浴座上侧中部设有一段正方形沉孔，正方形沉孔中心设有贯穿圆孔，作为观察孔；所述水浴座下侧中部设有两段阶梯型的圆形沉孔，内侧沉孔作为水浴腔，其直径小于外侧沉孔；所述水浴腔上延伸出一段空心柱，柱体中空部分为贯穿到正方形沉孔的通孔，作为观察孔，柱体顶端设有外螺纹，所述压盖外径与外侧沉孔直径相同，内径与空心柱外径相同，高度为外侧沉孔的一半；所述螺母的内螺纹与空心柱外螺纹相配合，螺母高度为外侧沉孔的一半，螺母在空心柱上旋紧，以此固定压盖；水浴腔前后左右四边中部均设有螺纹孔，分别作为驱替入口管道、驱替出口管道、水浴出口管道、水浴入口管道，所述水浴出口管道、水浴入口管道连通至水浴腔，驱替入口管道和驱替出口管道连通至水浴腔后，在和水浴腔接触部分设有管壁，在正方形沉孔下侧设有两个竖直管段，分别连通驱替入口管道和驱替出口管道；

所示聚光盖的凸台，与水浴座的正方形沉孔四边尺寸配合，凸台高度小于正方形沉孔深度，聚光盖的凸台能放入水浴座正方形沉孔并形成空腔。

进一步的，所述外侧沉孔底面设有大密封槽，空心柱外表面中部设有小密封槽，大密封槽和小密封槽配套有相应的O型圈，压盖压入后，压盖的底面和内表面分别压住大密封槽和小密封槽的O型圈。

进一步的，所述刻蚀玻璃片上表面刻有孔隙结构，并与观察玻璃片下表面贴合，两块玻璃片之间的孔隙结构段构成微观通道，除微观通道外，其他贴合面之间为紧密贴合状态。

进一步的，所述刻蚀玻璃片和观察玻璃片宽度略小于水浴座沉孔，入口管道和出口管道能分别通过两个竖直管段，经过微观通道形成流道。

进一步的，所述水浴座密封胶片对应竖直管段的位置设有小孔，让流体能从竖直管段直接流到刻蚀玻璃片和观察玻璃片之间的微观通道中。

进一步的，所述驱替入口管道、驱替出口管道、水浴入口管道、水浴出口管道都配备有快速接头。

进一步的，所述聚光盖密封胶片为王字形硅胶薄片；水浴座密封胶片为工字形硅胶薄片。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明中集成观察和加热功能，刻蚀玻璃片真实的模拟出地下油藏的真实渗流动态，底座的水浴腔也能真实的模拟温度在100℃以下的各种微观实验，可以完成在高温下原油的驱替研究工作；

2、通过结构的改良，让水浴腔能实时循环，通过水浴加热金属，使金属与刻蚀玻璃片能面接触加热，受热更加均匀和稳定，模拟的现场环境温度更加真实；

3、通过压盖和密封圈实现水浴腔的密封，与线接触加热装置相比，本发明结构简单，拆装方便。

附图说明

图1为本发明的组装图；

图2为本发明的拆解图；

图3为本发明的内部结构示意图；

图4为水浴座上侧结构示意图；

图5为水浴座上侧结构示意图半剖图；

图6为水浴座下侧结构示意图；

图7为水浴座下侧结构示意图半剖图；

图8为聚光盖下侧结构示意图；

图9为聚光盖上侧结构示意图；

图10为水浴座密封胶片结构示意图；

图11为本发明的使用状态图。

图中，1聚光盖，1-1贯穿孔，1-2凸台，1-3聚光孔，2水浴座，2-1螺纹孔，2-2正方形沉孔，2-3空心柱，2-4大密封槽，2-5小密封槽，2-6观察孔，2-7水浴腔，3聚光盖密封胶片，4刻蚀玻璃片，5观察玻璃片，6水浴座密封胶片，7驱替入口管道，8驱替出口管道，9水浴入口管道，10水浴出口管道，11竖直管段，12压盖，13螺母，14显微镜，15光源，16载物台。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施对本发明进行详细描述。

如图1～图3所示，一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型，包括聚光盖1、水浴座2、水浴座密封胶片6、刻蚀玻璃片4、观察玻璃片5、聚光盖密封胶片3、螺栓、压盖12、螺母13；所述水浴座2和聚光盖1对齐，通过螺栓连接，在聚光盖1和水浴座2之间形成的空腔中，从下到上依次叠加放置水浴座密封胶片6、刻蚀玻璃片4、观察玻璃片5、聚光盖密封胶片3；螺母13将压盖12安装在水浴座2下方。

如图8～图9所示，所述聚光盖1为正方形结构，四角设有四个贯穿孔1-1；聚光盖1中部下侧设有一段正方形凸台1-2，凸1-2中心设有贯穿圆孔，作为聚光孔1-3，聚光孔1-3上端为锥形段，其锥度为30度；

如图4～图7所示，所述水浴座2为正方形结构，四角设有四个螺纹孔2-1；水浴座2上侧中部设有一段正方形沉孔2-2，正方形沉孔2-2中心设有贯穿圆孔，作为观察孔2-6；所述水浴座2下侧中部设有两段阶梯型的圆形沉孔，内侧沉孔作为水浴腔2-7，其直径小于外侧沉孔；所述水浴腔2-7上延伸出一段空心柱2-3，柱体中空部分为贯穿到正方形沉孔的通孔，作为观察孔2-6，柱体顶端设有外螺纹，所述压盖外径与外侧沉孔直径相同，内径与空心柱2-3外径相同，高度为外侧沉孔的一半；所述螺母13的内螺纹与空心柱2-3外螺纹相配合，螺母13高度为外侧沉孔的一半，螺母在空心柱2-3上旋紧，以此固定压盖；水浴腔2-7前后左右四边中部均设有螺纹孔2-1，分别作为驱替入口管道7、驱替出口管道8、水浴出口管道9、水浴入口管道10，所述水浴出口管道10、水浴入口管道9连通至水浴腔2-7，驱替入口管道7和驱替出口管道8连通至水浴腔2-7后，在和水浴腔2-7接触部分设有管壁，管壁延伸至空心柱2-3外侧，在正方形沉孔2-2下侧设有两个竖直管段11，分别连通驱替入口管道7和驱替出口管道8；所述驱替入口管道7、驱替出口管道8、水浴入口管道9、水浴出口管道10都配备有快速接头；所示聚光盖1的凸台1-2，与水浴座2的正方形沉孔2-2四边尺寸配合，凸台高度小于正方形沉孔2-2深度，聚光盖1的凸台1-2能放入水浴座2正方形沉孔2-2并形成空腔。所述外侧沉孔底面设有大密封槽2-4，空心柱2-3外表面中部设有小密封槽2-5，大密封槽2-4和小密封槽2-5配套有相应的O型圈，压盖12压入后，压盖12的底面和内表面分别压住大密封槽2-4和小密封槽2-5的O型圈。

所述刻蚀玻璃片4上表面刻有孔隙结构，并与观察玻璃片5下表面贴合，两块玻璃片之间的孔隙结构段构成微观通道，除微观通道外，其他贴合面之间为紧密贴合状态。所述刻蚀玻璃片4和观察玻璃片5宽度略小于正方形沉孔2-2，驱替入口管道7和驱替出口管道8能分别通过两个竖直管段11，经过微观通道形成流道。

如图10所示，所述水浴座密封胶片6对应竖直管段11的位置设有小孔，让流体能从竖直管段11直接流到刻蚀玻璃片4和观察玻璃片5之间的微观通道中。所述聚光盖密封胶片3为王字形硅胶薄片；水浴座密封胶片6为工字形硅胶薄片。

本发明所提供的一种循环水浴高温微观可视化夹持模型，其具体组装、试压和实验步骤如下：

1)裁剪水浴座密封胶片6为工字形，其中部宽度略大于正方形沉孔2-2，并将其放入已经安装好的水浴座2中，此时水浴座密封胶片6上下两侧边缘部分会冒出，剪去其与刻蚀玻璃片5接触部分上方超过2mm的部分，在此过程中确保小孔与竖直管段11对准；

2)用拭镜纸擦拭干净后，将观察玻璃片5与刻蚀玻璃片4凹槽面紧密贴合，使微观通道位于两块玻璃片之间，并驱赶排空其中的气体，形成组合玻片；

3)将贴合的组合玻片按照刻蚀玻璃片4在下的方向放入水浴座并压紧，确保刻蚀玻璃片的小孔对准水浴座密封胶片的小孔，使其竖直管段到微观通道之间的流道畅通；

4)将王字形的聚光盖密封用胶垫片3放入聚光盖1上表面，注意不要挡住贯穿孔1-1，合上观察盖1，将凸台1-2压入到正方形沉孔2-2中，由于聚光盖胶片3也被压入，因此，拧紧观察盖1和水浴座2四周的螺栓，在拧紧过程中需注意平稳合紧，避免压碎组合玻片，同时使光晕形状规则并居于组合玻片中心；

5)将之前安装好的部分翻转，在大密封槽2-4和小密封槽2-5放入O型圈，然后放入压盖，注意不要让压盖12伤到小密封槽2-5的O型圈，然后将螺母13拧紧到空心柱2-3上固定压盖12；

6)连接空气压缩机，将模型夹持器放入水盆中，打开压缩机，水浴入口管道9、水浴出口管道10、驱替入口管道7、驱替出口管道8连接快速接头，观察出口端的快速接头是否有连续气泡冒出，若没有，检查气密性是否良好；若有连续气泡冒出，用手堵住出口端的快速接头，观察玻片是否发生气窜现象，若有气窜，说明模型夹持器没有拧紧，需要重新拧紧；分别测试观察夹持模型的水浴入口管道9、水浴出口管道10、驱替入口管道7、驱替出口管道8是否通畅，若发生堵塞，用针或者其他工具将其疏通后再拧紧；

7)将夹持模型取出，立即擦干，再关闭压缩机开关，避免倒吸。

8)将水浴入口管道9、水浴出口管道10与水浴循环管线连接，驱替入口管道7、驱替出口管道8与流体管道连接，模型按照水浴座2向上的方向，将聚光盖1贴合放在透明的载物台16上，开启泵、光源15、并调整显微镜14到适宜观察位置，进行实验；

9)实验完成后，按照步骤1～5和8拆卸，打开玻片组合并进行清洗，之后通过真空干燥器进行烘干，便于之后循环使用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，本发明并不局限于上述方式，在不脱离本发明原理的前提下，还能进一步改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型，其特征在于，包括聚光盖、水浴座、水浴座密封胶片、刻蚀玻璃片、观察玻璃片、聚光盖密封胶片、螺栓、压盖、螺母；所述水浴座和聚光盖对齐，通过螺栓连接，在聚光盖和水浴座之间形成的空腔中，从下到上依次叠加放置水浴座密封胶片、刻蚀玻璃片、观察玻璃片、聚光盖密封胶片；螺母将压盖安装在水浴座下方。

2.根据权利要求1所述的一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型，其特征在于，所述聚光盖为正方形结构，四角设有四个贯穿孔；聚光盖中部下侧设有一段正方形凸台，凸台中心设有贯穿圆孔，作为聚光孔，聚光孔上端为锥形段，其锥度为30度；

所述水浴座为正方形结构，四角设有四个螺纹孔；水浴座上侧中部设有一段正方形沉孔，正方形沉孔中心设有贯穿圆孔，作为观察孔；所述水浴座下侧中部设有两段阶梯型的圆形沉孔，内侧沉孔作为水浴腔，其直径小于外侧沉孔；所述水浴腔上延伸出一段空心柱，柱体中空部分为贯穿到正方形沉孔的通孔，作为观察孔，柱体顶端设有外螺纹，所述压盖外径与外侧沉孔直径相同，内径与空心柱外径相同，高度为外侧沉孔的一半；所述螺母的内螺纹与空心柱外螺纹相配合，螺母高度为外侧沉孔的一半，螺母在空心柱上旋紧，以此固定压盖；水浴腔前后左右四边中部均设有螺纹孔，分别作为驱替入口管道、驱替出口管道、水浴出口管道、水浴入口管道，所述水浴出口管道、水浴入口管道连通至水浴腔，驱替入口管道和驱替出口管道连通至水浴腔后，在和水浴腔接触部分设有管壁，在正方形沉孔下侧设有两个竖直管段，分别连通驱替入口管道和驱替出口管道；

所示聚光盖的凸台，与水浴座的正方形沉孔四边尺寸配合，凸台高度小于正方形沉孔深度，聚光盖的凸台能放入水浴座正方形沉孔并形成空腔。

3.根据权利要求2所述的一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型，其特征在于，所述外侧沉孔底面设有大密封槽，空心柱外表面中部设有小密封槽，大密封槽和小密封槽配套有相应的O型圈，压盖压入后，压盖的底面和内表面分别压住大密封槽和小密封槽的O型圈。

4.根据权利要求1所述的一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型，其特征在于，所述刻蚀玻璃片上表面刻有孔隙结构，并与观察玻璃片下表面贴合，两块玻璃片之间的孔隙结构段构成微观通道，除微观通道外，其他贴合面之间为紧密贴合状态。

5.根据权利要求1所述的一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型，其特征在于，所述刻蚀玻璃片和观察玻璃片宽度略小于水浴座沉孔，入口管道和出口管道能分别通过两个竖直管段，经过微观通道形成流道。

6.根据权利要求1所述的一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型，其特征在于，所述水浴座密封胶片对应竖直管段的位置设有小孔，让流体能从竖直管段直接流到刻蚀玻璃片和观察玻璃片之间的微观通道中。

7.根据权利要求1所述的一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型，其特征在于，所述驱替入口管道、驱替出口管道、水浴入口管道、水浴出口管道都配备有快速接头。

8.根据权利要求1所述的一种循环水浴高温微观刻蚀可视化夹持模型，其特征在于，所述聚光盖密封胶片为王字形硅胶薄片；水浴座密封胶片为工字形硅胶薄片。

9.一种循环水浴高温微观可视化夹持模型的使用方法，步骤如下：

1)裁剪水浴座密封胶片为工字形，其中部宽度略大于正方形沉孔，并将其放入已经安装好的水浴座中，此时水浴座密封胶片上下两侧边缘部分会冒出，剪去其与刻蚀玻璃片接触部分上方超过2mm的部分，在此过程中确保小孔与竖直管段对准；

2)用拭镜纸擦拭干净后，将观察玻璃片与刻蚀玻璃片凹槽面紧密贴合，使微观通道位于两块玻璃片之间，并驱赶排空其中的气体，形成组合玻片；

3)将贴合的组合玻片按照刻蚀玻璃片在下的方向放入水浴座并压紧，确保刻蚀玻璃片的小孔对准水浴座密封胶片的小孔，使其竖直管段到微观通道之间的流道畅通；

4)将王字形的聚光盖密封用胶垫片放入聚光盖上表面，注意不要挡住贯穿孔，合上观察盖，将凸台压入到正方形沉孔中，由于聚光盖胶片也被压入，因此，拧紧观察盖和水浴座四周的螺栓，在拧紧过程中需注意平稳合紧，避免压碎组合玻片，同时使光晕形状规则并居于组合玻片中心；

5)将之前安装好的部分翻转，在大密封槽和小密封槽放入O型圈，然后放入压盖，注意不要让压盖伤到小密封槽的O型圈，然后将螺母拧紧到空心柱上固定压盖；

6)连接空气压缩机，将模型夹持器放入水盆中，打开压缩机，水浴入口管道、水浴出口管道、驱替入口管道、驱替出口管道连接快速接头，观察出口端的快速接头是否有连续气泡冒出，若没有，检查气密性是否良好；若有连续气泡冒出，用手堵住出口端的快速接头，观察玻片是否发生气窜现象，若有气窜，说明模型夹持器没有拧紧，需要重新拧紧；分别测试观察夹持模型的水浴入口管道、水浴出口管道、驱替入口管道、驱替出口管道是否通畅，若发生堵塞，用针或者其他工具将其疏通后再拧紧；

7)将夹持模型取出，立即擦干，再关闭压缩机开关，避免倒吸。

8)将水浴入口管道、水浴出口管道与水浴循环管线连接，驱替入口管道、驱替出口管道与流体管道连接，模型按照水浴座向上的方向，将聚光盖贴合放在透明的载物台上，开启泵、光源、并调整显微镜到适宜观察位置，进行实验；

9)实验完成后，按照步骤1～5和8拆卸，打开玻片组合并进行清洗，之后通过真空干燥器进行烘干，便于之后循环使用。