CN108005622A - 一种可拆卸循环利用的可视化填砂管模型 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可拆卸循环利用的可视化填砂管模型，包括密封端盖、主筒体、压实组件和端盖连接组件，所述主筒体为圆柱形透明筒体；所述压实组件包括活塞、螺杆和转换接头；所述活塞内部贯通中心孔，中心孔内装有螺杆。填砂管主体管柱部分为透明的有机玻璃材料，可以实现驱替实验过程的可视化；填砂模型的填砂过程利用螺杆的旋紧来压实，通过控制填入主体管柱内砂量以及螺杆活塞的位置来实现填砂模型的可重复性，同时，同一根填砂管还可以根据实验需求的不同填制出不同长度的填砂模型。本发明结构简单，具有良好的实用性和可重复性，易于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采渗流调驱领域，尤其涉及一种可拆卸循环利用的可视化填砂管模型。
背景技术
目前在研究提高采收率技术及渗流基础理论研究方面，一维驱替实验研究都占有重要地位，而填砂管模型是室内物理实验模拟中常用的原油驱替实验装置。
常温常压下研究泡沫流体及凝胶等化学驱过程对于实验具有指导意义，但如果不将驱替过程可视化则对现场施工没有太大的说服力。化学驱过程中需要观察化学剂在岩心中的流动规律以及驱替液形态，据此来判断驱替效果及剩余油的分布情况。基于以上研究需求，须提供一种可以观察化学驱过程中驱替液在岩心中流动规律以及驱替液形态的填砂管。
现有填砂管模型大都采用金属管制作而成，且填砂过程大都是利用敲击填砂管的手段来保证填入的砂粒分布密实、均匀，这类模型驱替实验过程不可直观展示且会由于填砂过程用力不均匀而使得压实效果较差，使得模型可重复性不强。
海安发达石油仪器科技有限公司于2012年11月15日申请的申请号为201220605148.9的实用新型专利，提出了一种带有视窗孔的填砂管；该装置通过在护罩本体上设置视窗孔，孔内设置有玻璃来实现驱替液及被驱替液流动形态的可视化；与传统填砂管模型相比，该填砂模型实现了一维驱替实验的部分可视化，但对于整个沿程的驱替状况不能给出直观的展示。
中国石油大学(华东)于2015年09月24日申请的申请号为201510617167.7的发明专利，提出了一种非均质单填砂管岩心模型及填制方法；该模型由有机玻璃管及圆柱形铜网组成，分别在铜网柱及网柱与有机玻璃管之间空隙中填入不同粒径的石英砂来进行填制；该模型虽用有机玻璃作为主体管柱材料，但其内部铜网柱内的流动状况并不可视，并且填制过程为可能会因为用力不均匀而使得压实效果较差，而使得模型可重复性不强。
目前常见的填砂管模型大都采用不透明的金属管制作而成，且填砂模型可重复性不高。具体缺点表现为以下几点：
1、填砂模型在驱替实验过程不能可视化。
2、填砂过程由于用力不均匀而使得压实效果较差，使得模型可重复性不强。
3、填砂过程操作繁琐。
4、一根填砂管只能制作相同尺寸的填砂模型。
发明内容
为了克服现有技术中传统填砂管模型的不足，本发明提供了一种可拆卸重复循环利用的可视化填砂管模型，它克服了常规填砂模型驱替过程不可视及填砂过程重复性差的缺点。
本发明解决前述技术问题所采用的技术方案是：一种可拆卸循环利用的可视化填砂管模型，包括密封端盖、主筒体、压实组件和端盖连接组件，所述主筒体为圆柱形透明筒体；
所述压实组件包括活塞、螺杆和转换接头；
所述活塞内部贯通中心孔，中心孔内装有螺杆。
优选的是，所述密封端盖设置于主筒体的两端，密封端盖内圈设置螺纹，与主筒体外部螺纹配合连接。
上述任一方案优选的是，下部的密封端盖与所述主筒体下端面接触处设置密封垫对填砂管模型进行密封，密封垫上方由下到上依次设置滤网压环和滤网。滤网压环将滤网压在活塞端面上，所述滤网用于防止填砂管内砂粒实验过程中移动出来堵塞管线。
上述任一方案优选的是，所述活塞设置于主筒体内部，活塞内部贯通中心孔，所述中心孔上设置内螺纹，与所述螺杆外螺纹相配合。活塞中心设计贯通孔是为了在后期驱替实验过程中，流体能够均匀的在模型中注入并推进。
上述任一方案优选的是，所述活塞的底部端面为平面或者开有花槽的不平整面，不平整端面可以增大沙子与流体的接触面积。
上述任一方案优选的是，所述主筒体与所述活塞接触处设置至少一个密封圈进行密封。优选设置两组密封圈，可以对主筒体与活塞产生良好的密封性，同时不增加制作成本。
上述任一方案优选的是，所述螺杆内部中空，作为注入流体的通道。
上述任一方案优选的是，所述螺杆与上部的密封端盖之间通过螺纹连接。
上述任一方案优选的是，所述螺杆上端与转换接头通过螺纹连接，所述转换接头端部为六角形，中部中空，转换接头作为操作部件实现螺杆在密封端盖和主筒体内的旋进旋出，同时作为填砂管与其他实验设备的连接组件，中空的设计可以允许实验流体进入螺杆。
上述任一方案优选的是，所述端盖连接组件包括螺栓、螺母和垫片，所述螺栓设置于密封端盖四角，连接上下密封端盖，上密封端盖上端面和下密封端盖下端面螺栓端部设置螺母，螺母与端盖接触处设置垫片。
上述任一方案优选的是，所述主筒体为中空的圆柱形，材质包括有机玻璃、普通玻璃、钢化玻璃。所述主筒体不仅具有耐压特性，并且易于加工螺纹，还具有很好的透明度，因有机玻璃同时兼具高度透明性、机械强度高、易于加工、重量轻便等优点，使得其适于做主体管。普通玻璃、钢化玻璃具有较好的透明性也具有很好的承压能力，同样适用于制作主筒体。
上述任一方案优选的是，所述密封端盖的材质包括环氧树脂、铁或者不锈钢。密封端盖优选环氧树脂，易于加工成型，并且成本低廉。也可采用其他耐油耐腐蚀性能好的金属制品。
上述任一方案优选的是，所述密封圈包括聚四氟乙烯密封圈、丁腈橡胶密封圈、氯化橡胶密封圈、丙烯酸酯橡胶密封圈。
上述任一方案优选的是，所述密封垫包括聚四氟乙烯密封垫、丁腈橡胶密封垫、氯化橡胶密封垫、丙烯酸酯橡胶密封垫。所述密封圈和密封垫采用耐油性较好的密封材质，具有一定的弹性和回弹性、具有适当的机械强度、具有较好的耐腐蚀性，并且不会在油水中发生溶胀现象。
本发明的有益效果是：首先，本发明利用透明的有机玻璃管代替了传统的不透明的金属管，透明有机玻璃管在克服模型不透明缺陷的基础上，又具有一定的承压能力，可满足驱替实验的条件要求。其次，本发明利用含中心孔的带螺杆活塞进行填砂过程的压实，减少了以往通过敲击填砂管的手段来保证填入的砂粒分布密实、均匀所带来的不确定性。第三，通过控制圆柱形有机玻璃主筒体填入石英砂量的不同，来制作不同长度的填砂模型，克服了传统填砂管只能制作相同尺寸的填砂模型的缺陷。
附图说明
图1为按照本发明的可拆卸重复循环利用的可视化填砂管模型的一优选实施例的示意图。
图2为图1所示实施例的剖视图。
图3为按照本发明的可拆卸重复循环利用的可视化填砂管模型的活塞及螺杆的一优选实施例的示意图。
图4为按照本发明的可拆卸重复循环利用的可视化填砂管模型的一优选实施例各构成部件示意图。
图示说明：
1主筒体、2密封端盖、3活塞、4转换接头、5密封圈、6密封垫、7螺栓、8螺母、9垫片、10滤网压环、11滤网、12螺杆。
具体实施方式
为了更进一步了解本发明的内容，下面将结合具体实施例对本发明作更为详细的描述，实施例只对本发明具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本领域技术人员在本发明的基础上作出的非实质性修改，都应属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种可拆卸循环利用的可视化填砂管模型，包括密封端盖2、主筒体1、压实组件和端盖连接组件，所述主筒体1为圆柱形透明筒体；所述压实组件包括活塞3、螺杆12和转换接头 4；所述活塞3内部贯通中心孔，中心孔内装有螺杆12。
如图4所示，在本实施例中，所述密封端盖2设置于主筒体1的两端，密封端盖2内圈设置螺纹，与主筒体1外部螺纹配合连接。
在本实施例中，下部的密封端盖2与所述主筒体1下端面接触处设置密封垫6对填砂管模型进行密封，密封垫6上方由下到上依次设置滤网压环10和滤网11。滤网压环10将滤网11压在活塞3 端面上，所述滤网11用于防止填砂管内砂粒实验过程中移动出来堵塞管线。
如图3所示，在本实施例中，所述活塞3设置于主筒体1内部，活塞3内部贯通中心孔，所述中心孔上设置内螺纹，与所述螺杆12外螺纹相配合。活塞3中心设计贯通孔是为了在后期驱替实验过程中，流体能够均匀的在模型中注入并推进。
在本实施例中，所述活塞3的底部端面为平面。
在本实施例中，所述主筒体1与所述活塞3接触处设置两个密封圈5进行密封，可以对主筒体 1与活塞3产生良好的密封性，同时不增加制作成本。
如图2所示，在本实施例中，所述螺杆12内部中空，作为注入流体的通道。
在本实施例中，所述螺杆12与上部的密封端盖2之间通过螺纹连接。
在本实施例中，所述螺杆12上端与转换接头4通过螺纹连接，所述转换接头4端部为六角形，中部中空，转换接头4作为操作部件实现螺杆12在密封端盖2和主筒体1内的旋进旋出，同时作为填砂管与其他实验设备的连接组件，中空的设计可以允许实验流体进入螺杆12。
在本实施例中，所述端盖连接组件包括螺栓7、螺母8和垫片9，所述螺栓7设置于密封端盖2 四角，连接上下密封端盖2，上密封端盖2上端面和下密封端盖2下端面螺栓7端部设置螺母8，螺母8与端盖接触处设置垫片9。
在本实施例中，所述主筒体1为中空的圆柱形，材质为有机玻璃。所述主筒体1不仅具有耐压特性，并且易于加工螺纹，还具有很好的透明度，因有机玻璃同时兼具高度透明性、机械强度高、易于加工、重量轻便等优点，使得其适于做主体管。
在本实施例中，所述密封端盖2的材质为环氧树脂。密封端盖2优选环氧树脂，易于加工成型，并且成本低廉。
在本实施例中，所述密封圈5采用聚四氟乙烯密封圈。
在本实施例中，所述密封垫6包括聚四氟乙烯密封垫。所述密封圈5和密封垫6采用耐油性较好的密封材质，具有一定的弹性和回弹性、具有适当的机械强度、具有较好的耐腐蚀性，并且不会在油水中发生溶胀现象。
在组装过程中，首先将圆柱形有机玻璃主筒体11与环氧树脂密封端盖22通过螺纹密封连接，二者贴合处加聚四氟乙烯密封垫、滤网压环10及滤网11，首先将其直立，并将其未安装端盖筒口朝上，根据驱替试验对模型孔隙度及渗透率的需求，填制不同粒径的石英砂。本实施例中实验所需的渗透率为3000mD，孔隙度为0.35，填制的石英砂参数见下表。
根据所设计的渗透率与孔隙度数据，分别将对应的石英砂组合填入填砂管中，填砂完成之后进行初步压实，将与另一密封端盖2与螺杆12以及活塞3连接好，放入填好砂的主筒体1内，直至活塞3底部接触到所填石英砂。利用四对螺栓7螺母8将两密封端盖2连接紧密，并将转换接头4与螺杆12一端紧密连接。通过转动转换接头4来使活塞3向填砂的主筒体1一侧移动，从而完成填砂模型的压实。将组合好的填砂管模型连接到气测渗透率装置中，通过旋转转换接头4来实现渗透率值的微调，进而得到相对应渗透率与孔隙度填砂模型。
本发明的可拆卸重复循环利用的可视化填砂管模型，填砂管主体管柱部分为透明的有机玻璃材料，可以实现驱替实验过程的可视化；填砂模型的填砂过程利用螺杆12的旋紧来压实，通过控制填入主体管柱内砂量以及螺杆12活塞3的位置来实现填砂模型的可重复性，同时，同一根填砂管还可以根据实验需求的不同填制出不同长度的填砂模型。本发明结构简单，具有良好的实用性和可重复性，易于推广使用。
实施例2
本实施例与实施例1相似，所不同的是，在实施例2中，所述主筒体1为普通玻璃制作，普通玻璃具有较好的透明性也具有很好的承压能力，适用于制作主筒体1。密封端盖2采用铁质端盖，密封圈5采用丁腈橡胶密封圈，密封垫6采用丁腈橡胶密封垫。活塞3的底部端面为开有花槽的不平整面，不平整端面可以增大沙子与流体的接触面积。本实施例中实验所需的渗透率为1500mD，孔隙度为0.30，填制的石英砂参数见下表。
实施例3
本实施例与实施例1相似，所不同的是，在实施例3中，主筒体1采用钢化玻璃材质，钢化玻璃具有较好的透明性也具有很好的承压能力，适用于制作主筒体1。密封端盖2采用不锈钢材质端盖。密封圈5采用氯化橡胶密封圈，密封垫6采用氯化橡胶密封垫。本实施例中实验所需的渗透率为1500mD，孔隙度为0.30，填制的石英砂参数见下表。
实施例4
本实施例与实施例1相似，所不同的是，在实施例4中，密封垫6采用丙烯酸酯橡胶密封垫，密封圈5采用丙烯酸酯橡胶密封圈。
尽管具体地参考其优选实施例来示出并描述了本发明，但本领域的技术人员可以理解，可以作出形式和细节上的各种改变而不脱离所附权利要求书中所述的本发明的范围。以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种可拆卸循环利用的可视化填砂管模型，包括密封端盖（2）、主筒体（1）、压实组件和端盖连接组件，其特征在于：所述主筒体（1）为圆柱形透明筒体；
所述压实组件包括活塞（3）、螺杆（12）和转换接头（4）；
所述活塞（3）内部贯通中心孔，中心孔内装有螺杆（12）。
2.根据权利要求1所述的可拆卸循环利用的可视化填砂管模型，其特征在于：所述密封端盖（2）设置于主筒体（1）的两端，密封端盖（2）内圈设置螺纹，与主筒体（1）外部螺纹配合连接。
3.根据权利要求2所述的可拆卸循环利用的可视化填砂管模型，其特征在于：下部的密封端盖（2）与所述主筒体（1）下端面接触处设置密封垫（6）对填砂管模型进行密封，密封垫（6）上方由下到上依次设置滤网压环（10）和滤网（11）。
4.根据权利要求1所述的可拆卸循环利用的可视化填砂管模型，其特征在于：所述活塞（3）设置于主筒体（1）内部，活塞（3）内部贯通中心孔，所述中心孔上设置内螺纹，与所述螺杆（12）外螺纹相配合。
5.根据权利要求4所述的可拆卸循环利用的可视化填砂管模型，其特征在于：所述活塞（3）的底部端面为平面或者开有花槽的不平整面，不平整端面可以增大沙子与流体的接触面积。
6.根据权利要求4所述的可拆卸循环利用的可视化填砂管模型，其特征在于：所述主筒体（1）与所述活塞（3）接触处设置至少一个密封圈（5）进行密封。
7.根据权利要求4所述的可拆卸循环利用的可视化填砂管模型，其特征在于：所述螺杆（12）内部中空，作为注入流体的通道。
8.根据权利要求7所述的可拆卸循环利用的可视化填砂管模型，其特征在于：所述螺杆（12）与上部的密封端盖（2）之间通过螺纹连接。
9.根据权利要求8所述的可拆卸循环利用的可视化填砂管模型，其特征在于：所述螺杆（12）上端与转换接头（4）通过螺纹连接，所述转换接头（4）端部为六角形，中部中空。
10.根据权利要求1所述的可拆卸循环利用的可视化填砂管模型，其特征在于：所述端盖连接组件包括螺栓（7）、螺母（8）和垫片（9），所述螺栓（7）设置于密封端盖（2）四角，连接上下密封端盖（2），上密封端盖（2）上端面和下密封端盖（2）下端面螺栓（7）端部设置螺母（8），螺母（8）与端盖接触处设置垫片（9）。
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