CN107575209B - 一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，实验装置包括模型系统、注入系统、计量系统和监测系统；本发明还提供了一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验方法，所述实验方法采用如上所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置。本发明通过模型系统、注入系统、计量系统和监测系统的相互配合，可以模拟不同缝洞位置、缝洞数量、不同溶洞大小、充填程度和底水对于缝洞型油藏的开发效果的影响；可以直接观察剩余油分布状态；实验装置可以拆卸，自行组装，实现了重复利用，成本低。

Description

一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置和 方法

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，特别是一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置和方法。

背景技术

缝洞型碳酸盐岩油藏是我国油气勘探开发板块中一类重要储层，该类储层的储渗空间主要是由尺度大小不一、几何形态千差万别的溶洞和宽窄不同的裂缝组成。缝洞体在纵横向上发育极其不均，油藏油水关系复杂，无统一油水界面，原油物性差异大，由于具有极强的非均质性使其具有特殊的流体流动规律。

油藏物理模拟是建立在相似理论基础上，人为地创造一个环境，通过严格的程序对油藏开发过程实现模拟的试验技术，是进行油藏工程和开发技术研究的重要技术手段。构建物理模型则是进行油藏物理模拟实验的核心。物理模型是油藏物理模拟实验的基础。合适的实验物理模型是进行准确储层表征、油藏工程和开发试验研究的前提和基础，也是保证这些研究结果准确性的主要环节和关键技术。

目前在碎屑岩常规孔隙型储层、致密储层等物理模拟技术都已十分成熟，但由于缝洞型储层与常规碎屑岩储层之间的流动规律存在重要差异，对其渗流规律及其剩余油分布规律研究难度很大，定量研究难度更大。

已有的成熟的建模方法主要针对常规沉积成因的碎屑岩储层，不适用于古岩溶作用(即喀斯特作用)形成的以大型溶洞、溶蚀孔洞和裂缝为储集空间的碳酸盐岩缝洞型储集体。目前对该类储集体建模的研究开展较少，国内相关的研究开始于本世纪初，比如王根久，王桂宏，余国义等人提出的“塔河碳酸盐岩油藏地质模型[J]”(石油勘探与开发，2002，29(1)：109-111)；杨辉廷，江同文，颜其彬等人提出的“缝洞型碳酸盐岩储层三维地质建模方法初探[J]”(大庆石油地质与开发，2004，23(4)：11-16)；张淑品，陈福利，金勇等人提出的“塔河油田奥陶系缝洞型碳酸盐岩储集层三维地质建模[J]”(石油勘探与开发，2007，34(4)：175-180)；赵敏，康志宏，刘洁等人提出的“缝洞型碳酸盐岩储集层建模与应用”[J](新疆石油地质，2008，29(3)：318-320)。

目前，实验室进行碳酸盐岩缝洞型油藏物理模拟的岩心模型多用树脂浇铸或者刻蚀而成，成本高且无法重复利用；无法模拟溶洞位置、裂缝位置、裂缝条数、底水对于缝洞型油藏的开发效果的影响。

专利申请号200910236777.7的发明专利公开一种碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作材料和方法，其特征在于：所述的材料包括物理模型中裂缝溶洞的制作主体材料和物理模型骨架材料；所述的物理模型中裂缝溶洞的制作主体材料选自伍德合金和/或石蜡。所述的方法包括如下步骤：1)先用伍德合金和/或石蜡制成不同尺寸和形态的溶洞、裂缝的模型；2)待模型成型后，在高于85℃的温度下，将伍德合金和/或石蜡驱替出来，形成具有空间结构的裂缝溶洞。但是该发明制作出的物理模型成本高且无法重复利用，成本高。

专利申请号为01261327.4的发明专利，公开了一种用于驱油的可视化物理模拟驱替平面模型，该专利为平面可视化物理模型，主要用玻璃刻画或刻蚀而成，无法模拟溶洞位置、裂缝位置等空间特征参数。

专利申请号为201410384348.5的发明专利公开了一种岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型的制备及应用方法，通过对碳酸盐岩石材切割成方形板材，在板材表面以实际油藏地震曲率图上缝洞分布情况为基础，按照设定比例尺计算模型上的缝洞尺寸，并在岩石板材上刻蚀得到裂缝或溶洞；对刻蚀后的岩石板材两面均涂上粘接剂，用透明的有机玻璃覆盖并压紧密封，在相关部位安装固定螺钉并对接头涂胶密封；在模型的不同部位按照模拟井位设置的需要钻孔，安装阀门，模拟缝洞油藏不同的井位分布，得到岩缝洞型油藏注示踪剂注采模型，该模型能够较好的模拟真实缝洞油藏注采井网注示踪剂的测试过程，为研究缝洞油藏油水关系提供指导。上述模型制作成本较高，使用寿命不长。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置和模拟实验方法，碳酸盐岩缝洞型油藏物理模拟实验装置的研究对于认识碳酸盐岩油藏渗流规律、剩余油分布规律、底水锥进规律，进而制定开发方案具有重要意义。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，包括模型系统、注入系统、计量系统和监测系统，模型系统包括多个洞模型，相邻洞模型通过缝模型相连，洞模型分别和注入管线、流出管线、底水管线连接；注入系统包括多个双缸泵和气瓶，注入系统通过阀门和底水管线连接；所述计量系统包括多个流量计，流量计对管线流量进行监测；所述监测系统包括多个压力传感器和电脑，压力传感器对管线压力进行监测，电脑和摄像机连接。

优选的是，所述洞模型包括中间筒，中间筒上部设有顶盖，下部设有旋转底盖。

上述任一方案，优选的是，所述顶盖上设有注入口\采出口，旋转底盖下部设有底水入口。

上述任一方案，优选的是，所述洞模型的中间筒上设有多个孔，多个孔用实心螺钉或者空心螺钉密封。

上述任一方案，优选的是，所述中间筒的一侧设有固定筒，洞模型通过固定筒与支架总成相连。

上述任一方案，优选的是，所述支架总成固定在底板上，支架总成能够在底板上的滑道上滑动。

上述任一方案，优选的是，所述支架总成上设置有多个洞模型。

上述任一方案，优选的是，所述洞模型能够围绕支架总成旋转或上下滑动。

上述任一方案，优选的是，所述模型系统设置在模型箱内部。

上述任一方案，优选的是，所述洞模型的旋转底盖能够通过旋转改变洞模型的容积大小。

上述任一方案，优选的是，所述洞模型通过注入口\采出口与注入管线或流出管线相连。

上述任一方案，优选的是，所述洞模型通过底水入口与底水管线相连。

上述任一方案，优选的是，所述洞模型通过缝模型与其他相邻洞模型相连。

上述任一方案，优选的是，所述洞模型的中间筒内能够填充不同介质以模拟溶洞充填情况。

上述任一方案，优选的是，介质种类包括玻璃珠、砂岩、碳酸盐岩中的至少一种。

上述任一方案，优选的是，所述中间筒采用透明材料制成。透明材料如塑料等。

上述任一方案，优选的是，所述双缸泵包括双缸泵I和双缸泵II。

上述任一方案，优选的是，所述双缸泵I通过六通阀I与第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器相连。

上述任一方案，优选的是，所述第一中间容器(2003)、第二中间容器(2004)和第三中间容器(2013)并列设置。上述任一方案，优选的是，所述第一中间容器为地层水中间容器，第二中间容器为原油中间容器，第三中间容器为气体中间容器。

上述任一方案，优选的是，所述双缸泵II通过六通阀IV与底水管线相连。

上述任一方案，优选的是，所述双缸泵II能够设置定压力或者定流量两种模式模拟底水。

上述任一方案，优选的是，所述双缸泵I能够设置定压力或者定流量两种模式模拟底水。双缸泵I的作用是为第一中间容器、第二中间容器中的溶液以及第三中间容器中的气体移动提供动力。

上述任一方案，优选的是，所述注入系统还包括真空泵、地层水容器、气体流量计和气瓶，真空泵和地层水容器通过六通阀III与注入管线相连。

上述任一方案，优选的是，所述气瓶的一侧设有阀门III，气瓶与第三中间容器和气体流量计所在管线相连。

上述任一方案，优选的是，所述计量系统还包括出口容器，出口容器通过六通阀V与流出管线相连。

上述任一方案，优选的是，所述流量计包括入口孔板流量计和出口孔板流量计。

上述任一方案，优选的是，所述压力传感器包括入口压力传感器、出口压力传感器。

上述任一方案，优选的是，所述电脑通过电线与入口孔板流量计、入口压力传感器、出口孔板流量计、出口压力传感器和摄像机相连。

上述任一方案，优选的是，所述电脑能够显示入口孔板流量计、出口孔板流量计的流量信息，以及入口压力传感器、出口压力传感器的压力信息以及所述摄像机录制的剩余油分布情况。

本发明还提供一种采用上述碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置的实验方法，以注气为例，包括以下步骤：

步骤A：对油进行染色，组装洞模型以及缝模型，连接注入系统、计量系统和监测系统；

步骤B：用真空泵对模型系统抽真空；

步骤C：打开阀门II，模型系统通过自吸完成饱和水过程；

步骤D：依次打开六通阀V、六通阀III以及和第二中间容器相连的六通阀II、六通阀I相应的阀门，打开双缸泵I，完成饱和油过程；

步骤E：设置双缸泵II流量或压力，打开六通阀IV，完成底水设置；

步骤F：打开六通阀V、六通阀III以及和第三中间容器相连的六通阀II、六通阀I相应的阀门，设置流量或者压力后，打开双缸泵I，记录注气过程中模型系统注入端压力、注入流量以及模型系统采出端压力、采液量的变化以及双缸泵II累计流量，摄像机录制模型系统剩余油变化视频，直至模型系统不再有油流出，结束实验，关闭所有阀门及实验仪器。

上述任一方案，优选的是，步骤A中组装的洞模型具有不同填充程度、大小、数量和位置，缝模型具有不同位置和数量。

上述任一方案，优选的是，步骤B中抽真空后，还要关闭阀门I。

上述任一方案，优选的是，步骤C模型系统自吸饱和后还要关闭阀门II。

上述任一方案，优选的是，步骤D中打开六通阀V、六通阀III以及和第二中间容器相连的六通阀II、六通阀I相应的阀门是依次顺序进行。

上述任一方案，优选的是，步骤D完成饱和油过程之后还要关闭双缸泵I、和第二中间容器相连的六通阀II、六通阀I、六通阀III和六通阀V。

上述任一方案，优选的是，步骤F中打开六通阀V、六通阀III以及和第三中间容器相连的六通阀II、六通阀I相应阀门是依次顺序进行。

上述任一方案，优选的是，步骤F中当第三中间容器内气体用尽时，为其充气的使用步骤为：关闭与气体流量计相连的六通阀II的相应阀门，打开与第三中间容器相连的六通阀I的相应阀门及放空阀，打开阀门III，当气瓶内气体充满第三中间容器时，关闭阀门III和阀门I的放空阀，打开与气体流量计相连的六通阀II的相应阀门。

有益效果：

本发明提供了一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，包括模型系统、注入系统、计量系统和监测系统，模型系统包括多个洞模型，相邻洞模型通过缝模型相连，洞模型分别和注入管线、流出管线、底水管线连接；注入系统包括多个双缸泵，注入系统通过阀门和底水管线连接；所述计量系统包括多个流量计和气瓶，流量计对管线流量进行监测；所述监测系统包括多个压力传感器和电脑，压力传感器对管线压力进行监测，电脑和摄像机连接；本发明还提供了一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验方法，所述实验方法采用如上所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置。本发明通过模型系统、注入系统、计量系统和监测系统的相互配合，可以模拟不同缝洞位置、缝洞数量、不同溶洞大小、充填程度和底水对于缝洞型油藏的开发效果的影响；可以直接观察剩余油分布状态；能够实现改变洞模型位置和数量、裂缝位置和数量，可反复使用，实验装置可以拆卸，自行组装，实现了重复利用，成本低。

附图说明

图1为本发明的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置的一优选实施例的局部结构示意图；

图2为图1一局部结构示意图；

图3为图2的一局部结构放大示意图；

图4为本发明的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置的一优选实施例的连接关系示意图；

图5本发明的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置的另一优选实施例的局部结构示意图；

附图说明：

1001、模型箱；1002、底板；1003、支架总成；1004、洞模型；1004-1、注入口\采出口；1004-2、顶盖；1004-3、实心螺钉；1004-4、空心螺钉；1004-5、中间筒；1004-6、固定筒；1004-7、固定螺钉；1004-8、旋转底盖；1004-9、底水入口；1005、注入端口；1006、注入管线；1007、底水端口；1008、底水管线；1009、流出端口；1010、流出管线；1011、缝模型；2001、双缸泵I；2002、六通阀I；2003、第一中间容器；2004、第二中间容器；2005、六通阀II；2006、真空泵；2007、阀门I；2008、阀门II；2009、地层水容器；2010、六通阀III；2011、双缸泵II；2012、六通阀IV；2013、第三中间容器；2014、气体流量计；2015、阀门III；2016、气瓶；3001、入口孔板流量计；3002、出口孔板流量计；3003、六通阀V；3004、出口容器；4001、入口压力传感器；4002、出口压力传感器；4003、电脑；4004、摄像机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

如图1-图4所示，本发明提出了一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，包括模型系统、注入系统、计量系统和监测系统，其中：

所述模型系统，包括模型箱1001、底板1002、支架总成1003、洞模型1004、注入端口1005、注入管线1006、底水端口1007、底水管线1008、流出端口1009、流出管线1010和缝模型1011。洞模型1004包括注入口\采出口1004-1、顶盖1004-2、实心螺钉1004-3、空心螺钉1004-4、中间筒1004-5、固定筒1004-6、固定螺钉1004-7、旋转底盖1004-8和底水入口1004-9。

模型系统中的管线如注入管线1006、底水管线1008、流出管线1010、缝模型1011的两端为空心螺钉1004-4。注入端口1005、底水端口1007、流出端口1009具体设置在模型箱底部的三个角落。

洞模型1004包括中间筒1004-5，中间筒1004-5上部设有顶盖1004-2，下部设有旋转底盖1004-8。顶盖1004-2上设有注入口\采出口1004-1，旋转底盖1004-8下部设有底水入口1004-9。洞模型1004洞模型用来模拟缝洞型油藏的溶洞型储集体。

洞模型1004通过注入口\采出口1004-1与注入管线1006或流出管线1010相连，洞模型1004通过底水入口1004-9与底水管线1008相连，洞模型1004通过缝模型1011与其他洞模型1004相连，洞模型1004通过固定筒1004-6与支架总成1003相连，支架总成1003固定在底板1002上；

注入系统，包括双缸泵I2001、六通阀I2002、第一中间容器2003、第二中间容器2004、六通阀II2005、真空泵2006、阀门I2007、阀门II2008、地层水容器2009、六通阀III2010、双缸泵II2011和阀IV2012、第三中间容器2013、气体流量计2014、阀门III2015和气瓶2016。。

双缸泵I2001通过六通阀I2002与第一中间容器2003、第二中间容器2004和第三中间容器2013相连，第一中间容器2003、第二中间容器2004和第三中间容器2013并列设置。第一中间容器2003、第二中间容器2004和第三中间容器2013的另一端设有六通阀II2005，第一中间容器2003为地层水中间容器，第二中间容器2004为原油中间容器，第三中间容器2013为气体中间容器。

真空泵2006和地层水容器2009通过六通阀III2010与注入管线1006相连，双缸泵II2011通过六通阀IV2012与底水管线1008相连；真空泵2006一侧的管线上设有阀门I2007，地层水容器2009上部的管线上设有阀门II2008；气瓶2016的一侧设有阀门III2015，气瓶2016与第三中间容器2013和气体流量计2014所在管线相连，气瓶2016为第三中间容器2013提供气源，气体流量计2014用于注气时计量所注气量。

计量系统，包括入口孔板流量计3001、出口孔板流量计3002、六通阀V3003和出口容器3004，出口容器3004通过六通阀V3003与流出管线1010相连。入口孔板流量计3001在各注入管线1006上，用于计量各注入管线1006注入流量。出口孔板流量计3002在各流出管线1010上，用于计量各流出管线1010的流出流量。出口容器3004用于计量总产液量、产油量和产水量。

本发明进一步优化的技术方案，入口孔板流量计3001设置在六通阀III2010和注入端口1005之间，出口孔板流量计3002设置在六通阀V3003和流出端口1009之间，入口孔板流量计3001、出口孔板流量计3002进一步和电脑连接。出口容器3004连接在六通阀V3003的一端。

监测系统，包括入口压力传感器4001、出口压力传感器4002、电脑4003和摄像机4004，入口压力传感器4001在各注入管线1006上，用于监测各注入管线1006注入压力；出口压力传感器4002在各流出管线1010上，用于监测各流出管线1010的产出压力；摄像机4004用于监测并记录剩余油分布情况。

本发明进一步优化的技术方案，入口压力传感器4001设置在六通阀III2010和注入端口1005之间，出口压力传感器4002设置在六通阀V3003和流出端口1009之间。电脑4003通过电线与入口孔板流量计3001、入口压力传感器4001、出口孔板流量计3002、出口压力传感器4002和摄像机4004相连。

本发明进一步优化的技术方案，底板1002上有多个滑道，每个滑道可放置多个支架总成1003。

本发明进一步优化的技术方案，支架总成1003可在底板1002上的滑道上滑动，从而用来模拟不同的洞位置。每个支架总成1003上可设置多个洞模型1004，用来模拟不同的洞数量。

本发明进一步优化的技术方案，中间筒1004-5的一侧设有固定筒1004-6，洞模型1004通过固定筒1004-6与支架总成1003相连，洞模型1004可绕支架总成1003旋转或上下滑动。

本发明进一步优化的技术方案，洞模型1004的中间筒1004-5上有多个孔，孔洞上可以安装实心螺钉1004-4或者空心螺钉1004-3，不需要连接的孔用实心螺钉1004-3密封，需要连接的孔用空心螺钉1004-4连接，可模拟不同裂缝位置和数量。在连接缝模型1011的地方安装空心螺钉1004-4，没有连接缝模型1011的的时候直接用实心螺钉1004-3密封，从而实现灵活的在洞模型1004的不同位置模拟裂缝，实现了不同裂缝数量和位置的模拟。

本发明进一步优化的技术方案，洞模型1004的旋转底盖1004-8可通过旋转改变洞模型1004的容积大小。

本发明进一步优化的技术方案，洞模型1004填充砂岩以模拟溶洞充填情况。

本发明进一步优化的技术方案，洞模型1004的中间筒1004-5为透明性好的材料如玻璃、树脂制成。

本发明进一步优化的技术方案，双缸泵II2011可设置定压力或者定流量两种模式模拟底水，其流量代表底水水侵量。

本发明进一步优化的技术方案，第一中间容器2003、第二中间容器2004可根据研究内容换成其他研究的介质，比如泡沫。

本发明进一步优化的技术方案，入口压力传感器4001在各注入管线1006上，出口压力传感器4002在各流出管线1010上。电脑4003可以显示入口孔板流量计3001、出口孔板流量计3002的流量信息，入口压力传感器4001、出口压力传感器4002的压力信息以及摄像机4004录制的剩余油分布情况，从而使没有被开采出的油可视化，方便，快捷。

本发明还提供了一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验方法，所述实验方法采用如上所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，以注气为例，所述实验方法包括以下步骤：

步骤A：对油进行染色，染色时染色试剂采用苏丹IV，对水染色，采用亚甲基蓝。根据研究需要组装具有不同填充程度、大小、位置和数量的洞模型1003以及不同位置和数量的缝模型1011，连接注入系统、计量系统和监测系统；

步骤B：打开阀门I2007及六通阀III2010中相应阀门，用真空泵2006对模型系统抽真空，抽真空后，关闭阀门I2007；

步骤C：打开阀门II2008，模型系统通过自吸完成饱和水过程，饱和后关闭阀门II2008；

步骤D：依次打开六通阀V3003、六通阀III2010以及和第二中间容器2004相连的六通阀II2005、六通阀I2002相应阀门，打开双缸泵I2001，完成饱和油过程，关闭双缸泵I2001、和第二中间容器2004相连的六通阀II2005、六通阀I2002相应阀门、六通阀III2010和六通阀V3003；

步骤E：根据油藏实际情况，设置双缸泵II2011流量或压力，打开六通阀IV2012，完成底水设置；

步骤F：依次打开六通阀V3003、六通阀III2010以及和第三中间容器2013相连的六通阀II2005、六通阀I2002相应阀门，设置流量或者压力后，打开双缸泵I2001，记录注气过程中模型系统注入端压力、注入流量以及模型系统采出端压力、采液量的变化以及双缸泵II2011累计流量，摄像机4004录制模型系统剩余油变化视频，直至模型系统不再有油流出，结束实验，关闭所有阀门及实验仪器。

其中，当第三中间容器2013内气体用尽时，为其充气的使用步骤为：关闭与气体流量计2014相连的六通阀II2005的相应阀门，打开与第三中间容器2013相连的六通阀I2002的相应阀门及放空阀，打开阀门III2015，当气瓶2016内气体充满第三中间容器2013时，关闭阀门III2015和阀门I2002的放空阀，打开与气体流量计2014相连的六通阀II2005的相应阀门。

本发明公开了一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，实验装置包括模型系统、注入系统、计量系统和监测系统；本发明还提供了一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验方法，所述实验方法采用如上所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置。本发明通过模型系统、注入系统、计量系统和监测系统的相互配合，可以模拟不同缝洞位置、缝洞数量、不同溶洞大小、充填程度和底水对于缝洞型油藏的开发效果的影响；可以直接观察剩余油分布状态；实验装置可以拆卸，自行组装，实现了重复利用，成本低。

实施例2

和实施例1不同的是，本发明还提供了一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验方法，所述实验方法采用如上所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，以注气为例，所述实验方法包括以下步骤：

步骤A：对油进行染色，水不染色，根据研究需要组装具有不同填充程度、大小、位置和数量的洞模型1003以及不同位置和数量的缝模型1011，连接注入系统、计量系统和监测系统。洞模型1004内填充的介质为碳酸盐岩，根据填碳酸盐岩的多少来表征溶洞填充程度；用旋转底盖1004-8控制洞模型1004的体积大小、通过支架总成1003在底座1002上的滑动以及洞模型1004在支架总成1003上的上下移动及旋转实现位置的调整；通过在底座1002上设置多个支架总成1003以及在同一个支架总成1003上设置多个洞模型1004实现数量的调整，如图5所示。

步骤B：打开阀门I2007及六通阀III2010中相应阀门，用真空泵2006对模型系统抽真空，抽真空后，关闭阀门I2007；

步骤C：打开阀门II2008，模型系统通过自吸完成饱和水过程，饱和后关闭阀门II2008；

步骤D：依次打开六通阀V3003、六通阀III2010以及和第二中间容器2004相连的六通阀II2005、六通阀I2002相应阀门，打开双缸泵I2001，完成饱和油过程，关闭双缸泵I2001、和第二中间容器2004相连的六通阀II2005、六通阀I2002相应阀门、六通阀III2010和六通阀V3003；

步骤E：根据油藏实际情况，设置双缸泵II2011流量或压力，打开六通阀IV2012，完成底水设置；

步骤F：依次打开六通阀V3003、六通阀III2010以及和第三中间容器2013相连的六通阀II2005、六通阀I2002相应阀门，设置流量或者压力后，打开双缸泵I2001，记录注气过程中模型系统注入端压力、注入流量以及模型系统采出端压力、采液量的变化以及双缸泵II2011累计流量，摄像机4004录制模型系统剩余油变化视频，直至模型系统不再有油流出，结束实验，关闭所有阀门及实验仪器。

其中，当第三中间容器2013内气体用尽时，为其充气的使用步骤为：关闭与气体流量计2014相连的六通阀II2005的相应阀门，打开与第三中间容器2013相连的六通阀I2002的相应阀门及放空阀，打开阀门III2015，当气瓶2016内气体充满第三中间容器2013时，关闭阀门III2015和阀门I2002的放空阀，打开与气体流量计2014相连的六通阀II2005的相应阀门。

实施例3

和实施例1不同的是，洞模型1004填充玻璃珠以模拟溶洞充填情况。

实施例4

和实施例2不同的是，以注水为例，所述实验方法包括以下步骤：

步骤A：对油进行染色，水不染色，根据研究需要组装具有不同填充程度、大小、位置和数量的洞模型1003以及不同位置和数量的缝模型1011，连接注入系统、计量系统和监测系统。洞模型1004内填充的介质为玻璃珠，根据填玻璃珠的多少来表征溶洞填充程度；用旋转底盖1004-8控制洞模型1004的体积大小、通过支架总成1003在底座1002上的滑动以及洞模型1004在支架总成1003上的上下移动及旋转实现位置的调整；通过在底座1002上设置多个支架总成1003以及在同一个支架总成1003上设置多个洞模型1004实现数量的调整，如图5所示。

步骤B：打开阀门I2007及六通阀III2010中相应阀门，用真空泵2006对模型系统抽真空，抽真空后，关闭阀门I2007；

步骤C：打开阀门II2008，模型系统通过自吸完成饱和水过程，饱和后关闭阀门II2008；

步骤D：依次打开六通阀V3003、六通阀III2010以及和第二中间容器2004相连的六通阀II2005、六通阀I2002相应阀门，打开双缸泵I2001，完成饱和油过程，关闭双缸泵I2001、和第二中间容器2004相连的六通阀II2005、六通阀I2002相应阀门、六通阀III2010和六通阀V3003；

步骤E：根据油藏实际情况，设置双缸泵II2011流量或压力，打开六通阀IV2012，完成底水设置；

步骤F：依次打开六通阀V3003、六通阀III2010以及和第一中间容器2003相连的六通阀II2005、六通阀I2002相应阀门，设置流量或者压力后，打开双缸泵I2001，记录水驱过程中模型系统注入端压力、注入流量以及模型系统采出端压力、采液量的变化以及双缸泵II2011累计流量，摄像机4004录制模型系统剩余油变化视频，直至模型系统不再有油流出，结束实验，关闭所有阀门及实验仪器。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，包括模型系统、注入系统、计量系统和监测系统，模型系统包括多个洞模型（1004），相邻洞模型（1004）通过缝模型（1011）相连，洞模型（1004）分别和注入管线（1006）、流出管线（1010）、底水管线（1008）连接；注入系统包括多个双缸泵和气瓶（2016），注入系统通过阀门和底水管线（1008）连接，双缸泵I通过六通阀I与第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器相连，双缸泵II通过六通阀IV与底水管线相连，双缸泵II设置定压力或者定流量两种模式模拟底水；所述计量系统包括多个流量计，流量计对管线流量进行监测，流量计包括入口孔板流量计和出口孔板流量计；所述监测系统包括多个压力传感器和电脑（4003），压力传感器对管线压力进行监测，电脑（4003）和摄像机（4004）连接，压力传感器包括入口压力传感器、出口压力传感器，电脑通过电线与入口孔板流量计、入口压力传感器、出口孔板流量计、出口压力传感器和摄像机相连；所述洞模型（1004）包括中间筒（1004-5），中间筒（1004-5）上部设有顶盖（1004-2），下部设有旋转底盖（1004-8）；所述顶盖（1004-2）上设有注入口或采出口（1004-1），旋转底盖（1004-8）下部设有底水入口（1004-9）；所述洞模型（1004）的中间筒（1004-5）上设有多个孔，多个孔用实心螺钉（1004-3）或者空心螺钉（1004-4）密封；所述中间筒（1004-5）的一侧设有固定筒（1004-6），洞模型（1004）通过固定筒（1004-6）与支架总成（1003）相连；所述支架总成（1003）固定在底板（1002）上，支架总成（1003）能够在底板（1002）上的滑道上滑动；所述支架总成（1003）上设置有多个洞模型（1004）；所述洞模型（1004）围绕支架总成（1003）旋转或上下滑动；洞模型（1004）的旋转底盖（1004-8）能够通过旋转改变洞模型（1004）的容积大小，通过支架总成（1003）在底板（1002）上的滑动以及洞模型（1004）在支架总成（1003）上的上下移动及旋转实现位置的调整；通过在底板（1002）上设置多个支架总成（1003）以及在同一个支架总成（1003）上设置多个洞模型（1004）实现数量的调整。

2.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述模型系统设置在模型箱（1001）内部。

3.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述洞模型（1004）通过注入口与注入管线（1006）或采出口（1004-1）与流出管线（1010）相连。

4.根据权利要求3所述的一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述洞模型（1004）通过底水入口（1004-9）与底水管线（1008）相连。

5.根据权利要求4所述的一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述洞模型（1004）通过缝模型（1011）与其他相邻洞模型（1004）相连。

6.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述洞模型（1004）的中间筒（1004-5）内能够填充不同介质以模拟溶洞充填情况。

7.根据权利要求6所述的一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述中间筒（1004-5）采用透明材料制成。

8.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述双缸泵包括双缸泵I（2001）和双缸泵II（2011）。

9.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述第一中间容器（2003）、第二中间容器（2004）和第三中间容器（2013）并列设置。

10.根据权利要求9所述的一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述第一中间容器（2003）为地层水中间容器，第二中间容器（2004）为原油中间容器，第三中间容器（2015）为气体中间容器。

11.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述注入系统还包括真空泵（2006）、地层水容器（2009）、气体流量计（2014），真空泵（2006）和地层水容器（2009）通过六通阀III（2010）与注入管线（1006）相连。

12.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述气瓶（2016）的一侧设有阀门III（2015），气瓶（2016）与第三中间容器（2013）和气体流量计（2014）所在管线相连。

13.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述计量系统还包括出口容器（3004），出口容器（3004）通过六通阀V（3003）与流出管线（1010）相连。

14.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置，其特征在于，所述电脑（4003）能够显示入口孔板流量计（3001）、出口孔板流量计（3002）的流量信息，以及入口压力传感器（4001）、出口压力传感器（4002）的压力信息以及所述摄像机（4004）录制的剩余油分布情况。

15.一种采用如权利要求1至14中任一项权利要求所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置的实验方法，其特征在于，以注气为例，包括以下步骤：

步骤A：对油进行染色，组装洞模型以及缝模型，连接注入系统、计量系统和监测系统；洞模型（1004）围绕支架总成（1003）旋转或上下滑动；

步骤B：用真空泵对模型系统抽真空；

步骤C：打开阀门II，模型系统通过自吸完成饱和水过程；

步骤D：依次打开六通阀V、六通阀III以及和第二中间容器相连的六通阀II、六通阀I相应的阀门，打开双缸泵I，完成饱和油过程；

步骤E：设置双缸泵II流量或压力，打开六通阀IV，完成底水设置；

步骤F：打开六通阀V、六通阀III以及和第三中间容器相连的六通阀II、六通阀I相应的阀门，设置流量或者压力后，打开双缸泵I，记录注气过程中模型系统注入端压力、注入流量以及模型系统采出端压力、采液量的变化以及双缸泵II累计流量，摄像机录制模型系统剩余油变化视频，直至模型系统不再有油流出，结束实验，关闭所有阀门及实验仪器。

16.根据权利要求15所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置的实验方法，其特征在于，步骤A中组装的洞模型（1004）具有不同填充程度、大小、数量或位置，缝模型（1011）具有不同位置和数量。

17.根据权利要求15所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置的实验方法，其特征在于，步骤B中抽真空后，还要关闭阀门I（2007）。

18.根据权利要求15所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置的实验方法，其特征在于，步骤C模型系统自吸饱和后还要关闭阀门II（2008）。

19.根据权利要求15所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置的实验方法，其特征在于，步骤D中打开六通阀V（3003）、六通阀III（2010）以及和第二中间容器（2004）相连的六通阀II（2005）、六通阀I（2002）相应阀门是依次顺序进行。

20.根据权利要求15所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置的实验方法，其特征在于，步骤D完成饱和油过程之后还要关闭双缸泵I（2001）、和第二中间容器（2004）相连的六通阀II（2005）、六通阀I（2002）、六通阀III（2010）和六通阀V（3003）。

21.根据权利要求15所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置的实验方法，其特征在于，步骤F中打开六通阀V（3003）、六通阀III（2010）以及和第一中间容器（2003）相连的六通阀II（2005）、六通阀I（2002）相应阀门是依次顺序进行。

22.根据权利要求15所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型可视化物理模拟实验装置的实验方法，其特征在于，步骤F中当第三中间容器内气体用尽时，为其充气的使用步骤为：关闭与气体流量计相连的六通阀II的相应阀门，打开与第三中间容器相连的六通阀I的相应阀门及放空阀，打开阀门III，当气瓶内气体充满第三中间容器时，关闭阀门III和阀门I的放空阀，打开与气体流量计相连的六通阀II的相应阀门。

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