CN107725047B - 用于观察石油运移的实验装置、实验系统及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的用于观察石油运移的实验装置、实验系统及实验方法，其中的用于观察石油运移的实验装置，具体设置有用于填充实验砂的透明管、注入泵、与所述注入泵的出液口导通的液体管路、与所述注入泵的进液口导通的石油容纳器，以及支架；所述透明管为直管型结构并可拆卸设置在所述支架上，所述透明管通过设置在所述透明管底部的快速接头与所述液体管路导通。通过采用直管型结构的可用于填充实验砂的透明管，可满足观察实验的可视性的要求；此外，该实验装置的结构简单，可满足观察实验在操作性上的要求。

Description

用于观察石油运移的实验装置、实验系统及实验方法

技术领域

本发明涉及石油运移实验，尤其涉及一种用于观察石油运移的实验装置、实验系统及实验方法。

背景技术

地壳中的石油在各种天然因素作用下发生的流动的现象被称为石油运移。观察石油在脱离生油岩后，在储集层中或断裂、不整合面中的输导过程是对石油运移研究的必不可少的一部分。

在实验室环境下，可利用石英砂模拟仿真石油的运移环境，并观察石油在该环境下的输导过程。由于石油运移的运移环境的不同会导致观察结果的不同，对石油运移的观察实验需要在多种运移环境下进行，这将对实验装置的操作性和可视性有一定的要求。因此，亟需一种满足上述实验要求的用于观察石油运移的实验装置。

发明内容

针对现有技术中没有一种能够满足观察石油运移实验要求的实验装置的问题，本发明提供了一种用于观察石油运移的实验装置、实验系统及实验方法。

本发明提供了一种用于观察石油运移的实验装置，包括：

用于填充实验砂的透明管、注入泵、与所述注入泵的出液口导通的液体管路、与所述注入泵的进液口导通的石油容纳器，以及支架；

其中，所述透明管为直管型结构并可拆卸设置在所述支架上，所述透明管通过设置在所述透明管底部的快速接头与所述液体管路导通。

通过采用直管型结构的可用于填充实验砂的透明管，可满足对实验的可视性的要求；此外，该实验装置的结构简单，可满足对实验在操作性上的要求。

在其中一种可选的实施方式中，所述透明管的外表面设置有刻度。

通过在透明管的外表面设置有刻度，从而使得在向所述透明管内填充实验砂时能够进行定量填充，此外，由于刻度设置在透明管的外表面，因此，不会由于透明管内填充实验砂而导致刻度的磨损。

在其中一种可选的实施方式中，所述刻度是通过在所述透明管的外表面贴胶的方式设置在所述透明管的外表面上的。

通过贴胶的方式将刻度设置在透明管的外表面，从而使得刻度可尽量避免磨损，即便发生磨损，也可及时更换；此外，在透明管破碎时，外表面的贴胶可对透明管的碎片启到粘连作用，避免实验人员受到损伤。

在其中一种可选的实施方式中，所述支架包括：上法兰盘、下法兰盘以及至少两根限位管；

所述上法兰盘和所述下法兰盘上分别设置有透明管限位孔，所述透明管的顶部通过所述上法兰盘的透明管限位孔可拆卸连接，所述透明管的底部通过所述下法兰盘的透明管限位孔可拆卸连接；

所述上法兰盘和所述下法兰盘上还分别对称设置有至少两个限位管安装孔，所述至少两根限位管通过所述上法兰盘的至少两个限位管安装孔与所述上法兰盘可拆卸连接，所述至少两根限位管通过所述下法兰盘的至少两个限位管安装孔与所述下法兰盘可拆卸连接。

通过设置上法兰盘、下法兰盘以及至少两根限位管，从而使得透明管可被限定在由上法兰盘、下法兰盘以及至少两根限位管组成的空间内，进而避免在实验室透明管发生移动而造成的实验误差，提高了实验的精准度；此外，由于限位管的存在，其在一定程度上能够启到保护透明管的管体避免透明管受损的作用。

在其中一种可选的实施方式中，所述快速接头和所述透明管底部之间还设置有用于防止所述实验砂渗漏的过滤板，所述过滤板分别与所述透明管底部和所述快速接头可拆卸连接。

通过在快速接头和所述透明管底部之间设置一过滤板，可防止实验砂从透明管的底端渗漏和进入快速接头，从而避免快速接头内进入实验砂等颗粒而造成密封性受损等情况；此外，由于过滤板分别与所述透明管底部和所述快速接头可拆卸连接，因此，实验人员可根据实际情况选择并连接适用于本次实验砂的过滤板，其通用性和可操作性强。

在其中一种可选的实施方式中，所述注入泵为卡默尔蠕动泵。

通过采用蠕动泵，可使得石油的注入更加平稳，且由于卡默尔蠕动泵体积较小，运行稳定，更加符合实验室环境下的石油运移的实验需求。

在其中一种可选的实施方式中，所述液体管路包括两段管线和设置在所述两段管线之间的阀门；

其中一段管线的一端与所述注入泵的出液口可拆卸连接，另一端与所述阀门可拆卸连接；

另一段管线的一端与所述快速接头可拆卸连接，另一端与所述阀门可拆卸连接。

通过采用上述的液体管路包括两段管线和设置在所述两段管线之间的阀门的结构，从而使实验人员可通过控制阀门实现对石油注入透明管的控制；此外，由于管线分别与快速接头、阀门以及注入泵的出液口可拆卸连接，实验人员可在实验结束后，将各组件拆卸并进行清洗，且还可根据实验室条件和实验室空间对管线的连接方式进行设置，其实验操作性和通用性强。

本发明提供了一种用于观察石油运移的实验系统，包括：实验台、固定在所述实验台上的固定架，以及一个或多个如上任一项所述的用于观察石油运移的实验装置；

其中，所述观察石油运移的实验装置可拆卸安装在所述固定架上。

通过将一个或多个上述的用于观察石油运移的实验装置设置在实验台上的固定架上，从而使多组不同实验条件下的石油运移实验可同时进行，提高了实验效率。

在其中一种可选的实施方式中，所述实验台的底部设置有滑轮组和用于限制所述滑轮组滑动的限位器。

通过在实验台的底部设置滑轮组和限位器，可实现对实验台的移动和限位，提高实验台的可移动性。

本发明提供了一种采用如上任一所述的用于观察石油运移的实验系统的实验方法，包括：

组装实验系统中的实验装置，向所述实验装置中的透明管内填充实验砂并将所述实验砂压实，记录所述实验砂的目数；

将所述实验装置固定在所述实验台上的固定架上；

向所述透明管内注水，直至水浸没所述实验砂；

开启所述注入泵，并在所述石油容纳器内的预设量的石油通过所述液体管路从所述透明管的底部注入所述透明管之后关闭所述注入泵，记录注油速率和注油时间；

观察所述石油在所述透明管内的运移情况，并根据所述实验砂的目数和、所述注油速率和所述注油时间获得实验结果。

本发明提供的用于观察石油运移的实验装置、实验系统及实验方法，其中的用于观察石油运移的实验装置，具体设置有用于填充实验砂的透明管、注入泵、与所述注入泵的出液口导通的液体管路、与所述注入泵的进液口导通的石油容纳器，以及支架；所述透明管为直管型结构并可拆卸设置在所述支架上，所述透明管通过设置在所述透明管底部的快速接头与所述液体管路导通。通过采用直管型结构的可用于填充实验砂的透明管，可满足对实验的可视性的要求；此外，该实验装置的结构简单，可满足对实验在操作性上的要求。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种用于观察石油运移的实验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种用于观察石油运移的实验系统的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种用于观察石油运移的实验方法的流程示意图。

附图标记：

1-透明管； 2-注入泵；

3-液体管路； 4-石油容纳器；

5-支架； 6-快速接头；

7-实验砂； 81-实验台；

82-固定架； 83-滑轮组；

84-限位器； 9-阀门。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

地壳中的石油在各种天然因素作用下发生的流动的现象被称为石油运移。观察石油在脱离生油岩后，在储集层中或断裂、不整合面中的输导过程是对石油运移研究的必不可少的一部分。

在实验室环境下，可利用石英砂模拟仿真石油的运移环境，并观察石油在该环境下的输导过程。由于石油运移的运移环境的不同会导致观察结果的不同，对石油运移的观察实验需要在多种运移环境下进行。

特别的，在针对本科生在相关石油运移这一内容的实验教学中，可通过石油运移动力、阻力分析实验，加深本科生对浮力、毛细管力等在石油二次运移过程中所起作用的理解和认识；通过观察石油运移路径的特征，加深本科生对石油二次运移过程中优势运移路径的理解；还通过观察石油上浮的特点，或者是否存在稳定的油水倒置现象，加深本科生对常规油气藏与非常规致密砂岩油气藏成藏机理的理解和认识。

基于这样的情况，需要实验装置的操作简单、可视性好、抗碎性能好、安全性高。在现有技术中，并没有可满足上述要求的用于观察石油运移的实验装置。因此，针对上述问题，本发明提供了一种用于观察石油运移的实验装置、实验系统及实验方法。其中，图1为本发明实施例一提供的一种用于观察石油运移的实验装置的结构示意图，如图1所示，该实验装置包括：

用于填充实验砂7的透明管1、注入泵2、与注入泵2的出液口导通的液体管路3、与注入泵2的进液口导通的石油容纳器4，以及支架5；

其中，透明管为直管型结构并可拆卸设置在支架5上，透明管1通过设置在透明管1底部的快速接头6与液体管路3导通。

具体来说，用于填充实验砂7的透明管1的材质可为钢化玻璃，其硬度高，不易发生碎裂，在填充实验砂7时，内管面不容易被划伤，从而使得透明管1的使用寿命较长。此外，该透明管1采用直管型结构，因此，在填充实验砂7时，实验砂7可较为容易的填充至管内，并由实验人员进行压实等操作，相应的，在实验完毕进行清理时，被压实的实验砂7也更为容易的从透明管1内被取出，其整个实验的操作较为简单。

同时，在该实验装置的连接结构上，透明管1可拆卸设置在支架5上，透明管1还通过设置在透明管1底部的快速接头6与液体管路3导通，而注入泵2的出液口与液体管路3导通、注入泵2的进液口与石油容纳器4导通，也就是说，本实验装置的连接关系较为简单，这使得在实验完毕之后，便于实验人员进行实验装置的拆卸和清理工作。

需要说明的是，上述的实验装置可采用如下的实验方法使用：

将透明管1安装在支架5上，向透明管1内填充实验砂7并将实验砂7压实，记录实验砂7的目数；将支架5以及透明管1固定在实验台上的固定架上；向透明管1内注水，直至水浸没实验砂7；开启注入泵2，并在石油容纳器4内的预设量的石油通过液体管路3从透明管1的底部注入透明管1之后关闭注入泵2，记录注油速率和注油时间；观察石油在透明管1内的运移情况，并根据实验砂7的目数和、注油速率和注油时间获得实验结果。

此外，实验砂7具体可为石英砂，也可为其他砂石，其类型和尺寸本发明对此不进行限制。快速接头6内部具体可采用自封结构，两节对插后内部单向阀自动打开，当两节分离后内部单向阀自动关闭，从而为实验提供良好的密封性，避免实验中的液体出现渗漏。

在其中一种可选的实施方式中，透明管1的外表面设置有刻度。

具体来说，通过在透明管1的外表面设置有刻度，从而使得在向透明管1内填充实验砂7时能够进行定量填充，也便于每次实验之间的横向对比，此外，由于刻度设置在透明管1的外表面，因此，不会由于透明管内1填充实验砂7而导致刻度的磨损。

在其中一种可选的实施方式中，刻度是通过在透明管1的外表面贴胶的方式设置在透明管1的外表面上的。

具体来说，通过贴胶的方式将刻度设置在透明管1的外表面，从而使得刻度可尽量避免磨损，即便发生磨损，也可及时更换。此外，在透明管1破碎时，外表面的贴胶可对透明管1的碎片启到粘连作用，避免实验人员受到损伤。

在其中一种可选的实施方式中，支架5包括：上法兰盘、下法兰盘以及至少两根限位管。

其中，上法兰盘和下法兰盘上分别设置有透明管限位孔，透明管的顶部通过上法兰盘的透明管限位孔可拆卸连接，透明管的底部通过下法兰盘的透明管限位孔可拆卸连接。上法兰盘和下法兰盘上还分别对称设置有至少两个限位管安装孔，至少两根限位管通过上法兰盘的至少两个限位管安装孔与上法兰盘可拆卸连接，至少两根限位管通过下法兰盘的至少两个限位管安装孔与下法兰盘可拆卸连接。

具体来说，通过设置上法兰盘、下法兰盘以及至少两根限位管，从而使得透明管可被限定在由上法兰盘、下法兰盘以及至少两根限位管组成的空间内，进而避免在实验室透明管发生移动而造成的实验误差，提高了实验的精准度；此外，由于限位管的存在，其在一定程度上能够启到保护透明管的管体避免透明管受损的作用。其中，限位管具体可为钢制管。

在其中一种可选的实施方式中，快速接头6和透明管1底部之间还设置有用于防止实验砂渗漏的过滤板，过滤板分别与透明管底部和快速接头可拆卸连接。

具体来说，通过在快速接头6和透明管1底部之间设置一过滤板，可防止实验砂7从透明管的底端渗漏和进入快速接头6，从而避免快速接头6内进入实验砂7等颗粒而造成密封性受损等情况。

此外，由于过滤板分别与透明管1底部和快速接头6可拆卸连接，可知的是，实验人员可根据实际情况选择尺寸不同的过滤板，以使该过滤板可与本次实验所采用的实验砂7的尺寸匹配，从而使得通用性和可操作性得到提升。

在其中一种可选的实施方式中，注入泵为卡默尔蠕动泵。

具体来说，通过采用蠕动泵，可使得石油的注入更加平稳，且由于卡默尔蠕动泵体积较小，运行稳定，更加符合实验室环境下的石油运移的实验需求。其中，为了更好的满足实验需求，该蠕动泵包括有但不限定有如下功能：(1)定标功能；(2)支持调速，可通过调速旋钮调到所需的速度；(3)运行时间和等待时间可编程，最大设置值均为99时99分60秒；(4)指定时间段运行；(5)实时时钟显示，支持定时启动停止；(6)运行间隔时间可设置，支持循环运行，支持时间段运行；(7)通过扩展线支持多机串联使用；(8)整机运行时间800小时。

在其中一种可选的实施方式中，液体管路3包括两段管线和设置在两段管线之间的阀门。

其中一段管线的一端与注入泵的出液口可拆卸连接，另一端与阀门可拆卸连接；另一段管线的一端与快速接头可拆卸连接，另一端与阀门可拆卸连接。

具体来说，通过采用上述的液体管路3包括两段管线和设置在两段管线之间的阀门的结构，从而使实验人员可通过控制阀门实现对石油注入透明管的控制。其中，阀门采用不锈钢针型阀门，该阀门具有耐高压、耐酸碱的功能，顺时针为关闭、逆时针为打开接口，管线用于液体的传输和阀门、注入泵、快速接头的连接，连接方式采用压帽、压环通过压缩使压环变形实现密封，确保在一定压力下液体无泄漏，管线、管件全部采用不锈钢制造。

此外，由于液体管路3中的管线分别与快速接头6、阀门以及注入泵2的出液口可拆卸连接，实验人员可在实验结束后将各组件快速拆卸并进行清洗，且还可根据实验室条件和实验室空间对管线的连接方式和走线方向进行自行设置，其实验操作性和通用性强。

本发明实施例一提供的用于观察石油运移的实验装置设置有用于填充实验砂的透明管、注入泵、与所述注入泵的出液口导通的液体管路、与所述注入泵的进液口导通的石油容纳器，以及支架；所述透明管为直管型结构并可拆卸设置在所述支架上，所述透明管通过设置在所述透明管底部的快速接头与所述液体管路导通。通过采用直管型结构的可用于填充实验砂的透明管，可满足对实验的可视性的要求。此外，该实验装置的结构简单，可满足对实验在操作性上的要求。

在实施例一的基础上，图2为本发明实施例二提供的一种用于观察石油运移的实验系统的结构示意图，如图2所示，该实验系统，包括：实验台81、固定在实验台上的固定架82，以及一个或多个如实施例中一种任意一种或多种的用于观察石油运移的实验装置。图2所示结构以实验装置为4个为例。

其中，观察石油运移的实验装置可拆卸安装在固定架上。

举例来说，将4个用于观察石油运移的实验装置设置在实验台81上的固定架82上，该实验装置可包括：用于填充实验砂7的透明管1、注入泵2、与注入泵2的出液口导通的液体管路3、与注入泵2的进液口导通的石油容纳器4，以及支架5；其中，透明管1为直管型结构并可拆卸设置在支架5上，透明管1通过设置在透明管1底部的快速接头6与液体管路3导通。需要说明的是，在图2所示结构中，各个实验装置的注入泵2可为共用泵，其仅需如图2所示将液体管路进行并联，并在设置相应的阀门9即可。

通过采用上述设置，从而使多组不同实验条件下的石油运移实验可同时进行，提高了实验效率。

此外，在其中一种可选的实施方式中，实验台的底部设置有滑轮组83和用于限制滑轮组滑动的限位器84。

具体来说，通过在实验台的底部设置滑轮组和限位器，可实现对实验台的移动和限位，提高实验台的可移动性。

本发明实施例二提供的用于观察石油运移的实验系统设置有一个或多个实验装置，其中每个实验装置包括用于填充实验砂的透明管、注入泵、与所述注入泵的出液口导通的液体管路、与所述注入泵的进液口导通的石油容纳器，以及支架；所述透明管为直管型结构并可拆卸设置在所述支架上，所述透明管通过设置在所述透明管底部的快速接头与所述液体管路导通。通过采用直管型结构的可用于填充实验砂的透明管，可满足对实验的可视性的要求。此外，该实验装置的结构简单，可满足对实验在操作性上的要求。

在实施例一和实施例二的基础上，图3为本发明实施例三提供的一种用于观察石油运移的实验系统的实验方法的流程示意图，如图3所示，该方法包括：

步骤101、组装实验系统中的实验装置，向所述实验装置中的透明管内填充实验砂并将所述实验砂压实，记录所述实验砂的目数；

步骤102、将所述实验装置固定在所述实验台上的固定架上；

步骤103、向所述透明管内注水，直至水浸没所述实验砂；

步骤104、开启所述注入泵，并在所述石油容纳器内的预设量的石油通过所述液体管路从所述透明管的底部注入所述透明管之后关闭所述注入泵，记录注油速率和注油时间；

步骤105、观察所述石油在所述透明管内的运移情况，并根据所述实验砂的目数和、所述注油速率和所述注油时间获得实验结果。

其中，步骤101中的组装所述实验装置具体可例如：将上法兰盘和下法兰盘分别套设在透明管的两端，通过两根限位管对其进行限位，将过滤板安装在透明管的底端，利用快速接头将透明管与液体管路进行连通，将液体管路中的阀门设置在闭合状态等。需要说明的是，组装该实验装置的步骤可与实验装置的具体结构相应，本领域技术人员可根据实际情况自行设置。

在步骤105之后，还可包括对实验系统的拆卸和清洗的步骤：打开每个实验装置对应的阀门，将每个实验装置的透明管中的水和石油排空。将支架以及透明管从固定架上取下，取出其内的实验砂，清洗透明管并归位。需要说明的是，在本实施例三提供的实验方法中，实验装置中的支架和透明管将作为一个整体从固定架上被取下，也就是说，为了更好的保护透明管，在对实验系统进行拆卸和清洗的步骤中，不包括拆卸支架和透明管的步骤。

本发明实施例三提供的用于观察石油运移实验方法，其中所基于的用于观察石油运移的实验装置，具体设置有用于填充实验砂的透明管、注入泵、与所述注入泵的出液口导通的液体管路、与所述注入泵的进液口导通的石油容纳器，以及支架；所述透明管为直管型结构并可拆卸设置在所述支架上，所述透明管通过设置在所述透明管底部的快速接头与所述液体管路导通。通过采用直管型结构的可用于填充实验砂的透明管，可满足对实验的可视性的要求；此外，该实验装置的结构简单，可满足对实验在操作性上的要求。此外，在实验过程中，仅需组装实验系统中的实验装置，向所述实验装置中的透明管内填充实验砂并将所述实验砂压实，记录所述实验砂的目数；将所述实验装置固定在所述实验台上的固定架上；向所述透明管内注水，直至水浸没所述实验砂；开启所述注入泵，并在所述石油容纳器内的预设量的石油通过所述液体管路从所述透明管的底部注入所述透明管之后关闭所述注入泵，记录注油速率和注油时间；观察所述石油在所述透明管内的运移情况，并根据所述实验砂的目数和、所述注油速率和所述注油时间获得实验结果即可，便于操作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于观察石油运移的实验装置，其特征在于，包括：

用于填充实验砂的透明管、注入泵、与所述注入泵的出液口导通的液体管路、与所述注入泵的进液口导通的石油容纳器，以及支架；

其中，所述透明管为直管型结构并可拆卸设置在所述支架上，所述透明管通过设置在所述透明管底部的快速接头与所述液体管路导通；

所述支架包括：上法兰盘、下法兰盘以及至少两根限位管；

所述上法兰盘和所述下法兰盘上分别设置有透明管限位孔，所述透明管的顶部通过所述上法兰盘的透明管限位孔可拆卸连接，所述透明管的底部通过所述下法兰盘的透明管限位孔可拆卸连接；

所述上法兰盘和所述下法兰盘上还分别对称设置有至少两个限位管安装孔，所述至少两根限位管通过所述上法兰盘的至少两个限位管安装孔与所述上法兰盘可拆卸连接，所述至少两根限位管通过所述下法兰盘的至少两个限位管安装孔与所述下法兰盘可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述透明管的外表面设置有刻度。

3.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述刻度是通过在所述透明管的外表面贴胶的方式设置在所述透明管的外表面上的。

4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述快速接头和所述透明管底部之间还设置有用于防止所述实验砂渗漏的过滤板，所述过滤板分别与所述透明管底部和所述快速接头可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述注入泵为卡默尔蠕动泵。

6.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述液体管路包括两段管线和设置在所述两段管线之间的阀门；

其中一段管线的一端与所述注入泵的出液口可拆卸连接，另一端与所述阀门可拆卸连接；

另一段管线的一端与所述快速接头可拆卸连接，另一端与所述阀门可拆卸连接。

7.一种用于观察石油运移的实验系统，其特征在于，包括：实验台、固定在所述实验台上的固定架，以及一个或多个所述权利要求1-6任一项所述的用于观察石油运移的实验装置；

其中，所述观察石油运移的实验装置可拆卸安装在所述固定架上。

8.根据权利要求7所述的实验系统，其特征在于，所述实验台的底部设置有滑轮组和用于限制所述滑轮组滑动的限位器。

9.一种采用如权利要求7或8所述的用于观察石油运移的实验系统的实验方法，其特征在于，包括：

组装实验系统中的实验装置，向所述实验装置中的透明管内填充实验砂并将所述实验砂压实，记录所述实验砂的目数；

将所述实验装置固定在所述实验台上的固定架上；

向所述透明管内注水，直至水浸没所述实验砂；

开启所述注入泵，并在所述石油容纳器内的预设量的石油通过所述液体管路从所述透明管的底部注入所述透明管之后关闭所述注入泵，记录注油速率和注油时间；

观察所述石油在所述透明管内的运移情况，并根据所述实验砂的目数和、所述注油速率和所述注油时间获得实验结果。