CN109386276B - 可视化渗流实验的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可视化渗流实验的装置及方法，其中装置包括：反应釜本体，反应釜本体径向周边对称设置多个管接头；反应釜上盖，反应釜上盖与反应釜本体连接，反应釜上盖中心设有观察孔；漫反射板，漫反射板设置于反应釜本体底部；蓝宝石视窗，蓝宝石视窗设置于反应釜本体上部，与观察孔相对；三通夹组件，三通夹组件通过管线与对称设置的管接头相连，用于夹持载玻片，待测模型设置于载玻片上。其优点在于：可以直观观察不同流体在多空介质内的分布，装置的死体积小、精度高、操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发领域，更具体地，涉及一种可视化渗流实验的装置及方法。
背景技术
可视化实验是评价油气田开发及提高采收率过程的重要实验手段，通过可视化实验可以直接观察流体在多孔介质中的分布，研究不同流体的驱替机理。可视化渗流实验装置是可视化实验的核心，其主要用于观测不同介质在温度和压力环境下流经不同孔隙的流场形态。
文献(聚合物驱与多元驱替微观实验对比与机理研究，油田化学，2015，32(3))利用微观可视化装置开展了不同驱替剂的驱油效果评价实验，其微观可视化装置包括微观模型和录像及图片采集系统等。
文献(改变微观水驱液流方向提高剩余油采收率试验研究，石油钻探技术，2015，43(2))采用微观可视化驱替试验定量分析了改变液流方向对微观剩余油的影响。其微观可视化驱替试验装置包括摄像机、显微镜和薄片模型。
文献(二元复合体系微观驱油机理可视化实验，油气地质与采收率，2013，20(3))针对胜利油区油藏条件，运用新型表面活性剂—聚合物二元复合体系，对其开展了微观模型驱油可视化驱油实验，实验装置由驱替泵、特制的可视化高压岩心夹持器、显微镜和图像数据采集与处理系统等组成，对驱替过程进行实时动态录像观测。
文献(聚合物一表而活性剂二元复合体系微观及宏观驱油特征，油气地质与采收率，2011，18(3))采用微观驱油实验研究了聚合物一表面活性剂二元复合体系微观驱油特征。微观驱油实验装置包括微量驱替泵、高精度活塞容器、微观仿真模型、体视显微镜、数码摄像头等。
文献(Visualization Study During Depletion Experiments of VenezuelanHeavy Oils Using Glass Micromodels，Journal of Canadian Petroleum Technology，2000-056)利用微观驱油装置研究了衰竭开发过程中溶解气驱的主要作用机理。该装置主要包括两个透视的窗口(上部窗口可以直接观测微观模型内部流体；下部窗口可以引入光源)、近焦距透镜、照相机和控制软件。
专利(CN104100257B高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置及方法)发明了高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置及方法，能够表征复杂油气藏开采过程中驱替过程的平面渗流特征及驱油机理，实现对渗流过程的连续动态微观可视化观测。其装置包括上下蓝宝石玻璃片，能够实现光源的透过和图像的实时观察和采集。
专利(CN103161452B二维微观可视化模拟实验装置及其使用方法)发明了一种二维微观可视化模拟实验装置及其使用方法。其装置包括上下可透光的玻璃片，下部光源从下玻璃片透过模型，利用上部的摄像系统实时采集模型的图像。
现有的可视化渗流装置主要存在的问题有：死体积过大，造成测试误差大，不能满足实验要求据；厚度尺寸大，占用显微镜行程，显微镜无法精确调焦；结构设置欠合理，造成操作困难。
因此，有必要开发一种结构布局合理、精度高、操作方便且死体积小的可视化渗流实验装置。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种可视化渗流实验的装置及方法，其能够通过三通夹向载玻片注入多种介质，既能提供可靠的密封又能缩小接头的几何尺寸，降低死体积。
根据本发明的一方面，提出了一种可视化渗流实验的装置，包括：
反应釜本体，所述反应釜本体径向周边对称设置多个管接头；
反应釜上盖，所述反应釜上盖与所述反应釜本体连接，所述反应釜上盖中心设有观察孔；
漫反射板，所述漫反射板设置于所述反应釜本体底部；
蓝宝石视窗，所述蓝宝石视窗设置于所述反应釜本体上部，与所述观察孔相对；
三通夹组件，所述三通夹组件通过管线与对称设置的管接头相连，用于夹持载玻片，所述待测模型设置于所述载玻片上。
优选地，所述装置还包括：
第一密封圈，所述第一密封圈设置于所述蓝宝石视窗的下端部；
第二密封圈，所述第二密封圈设置于所述蓝宝石视窗的上端部。
优选地，所述装置还包括：
显微镜，所述显微镜通过所述观察孔观察所述待测模型；终端采集单元，所述终端采集单元与所述显微镜相连，实时采集和记录所述显微镜的观察结果。
优选地，所述装置还包括：
注入泵，所述注入泵与所述管接头相连，用于注入实验流体。
优选地，进一步包括光源，所述光源位于所述反应釜上盖上方，沿所述观察孔周围分布。
优选地，所述管线为液相不锈钢管线。
优选地，所述第一密封圈和所述第二密封圈是PEEK密封圈。
优选地，所述反应釜上盖与所述反应釜本体通过螺栓、螺钉或销进行固定连接。
根据本发明的另一方面，提出了一种可视化渗流实验的方法，包括：
将待测模型和载玻片放置于所述反应釜本体内，通过三通夹组件固定密封；
依次安装第一密封圈、蓝宝石视窗、第二密封圈和反应釜上盖，所述反应釜上盖与所述反应釜本体固定连接；
接入光源，将饱和原油通过管接头注入所述待测模型，直至所述待测模型完全饱和；
通过所述管接头向所述待测模型注入驱替介质，进行驱替实验，通过终端采集单元实时采集和记录所述驱替实验的过程。
优选地，所述驱替介质是液体或气体。
根据本发明的一种可视化渗流实验的装置及方法，其优点在于：反应釜只使用一块蓝宝石作为视窗，降低反应釜本体的厚度，使得观测镜体有更多的调整空间；光源位于反应釜上盖上方，沿观察孔周围分布，在反应釜本体底部安装漫反射板，将光线从载玻片底部投射回显微镜的物镜；载玻片入口使用三通夹，能同时向载玻片注入多种介质，既能提供可靠的密封又能缩小接头的几何尺寸，降低死体积；反应釜本体径向周边对称设置多个管接头，可以灵活排布载玻片的方位和注入接口，可以使用不同尺寸的模型进行试验。
本发明的装置及方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种可视化渗流实验的装置的结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种可视化渗流实验的方法的步骤流程图。
附图标记说明：
1、光源；2、反应釜上盖；3、PEEK密封圈；4、蓝宝石视窗；5、管接头；6、反应釜本体；7、三通夹组件；8、载玻片；9、漫反射板。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明提供了一种可视化渗流实验的装置，包括：
反应釜本体，反应釜本体径向周边对称设置多个管接头；
反应釜上盖，反应釜上盖与反应釜本体连接，反应釜上盖中心设有观察孔；
漫反射板，漫反射板设置于反应釜本体底部；
蓝宝石视窗，蓝宝石视窗设置于反应釜本体上部，与观察孔相对；
三通夹组件，三通夹组件通过管线与对称设置的管接头相连，用于夹持载玻片，待测模型设置于载玻片上。
其中，管线为液相1/16”不锈钢管线。
液相1/16”不锈钢管线具有较高的稳定性和耐高压性，能够在液相系统中发挥较大作用。
反应釜只使用一块蓝宝石作为视窗，降低反应釜本体的厚度，使得观测镜体有更多的调整空间；载玻片入口使用三通夹，能同时向载玻片注入多种介质，既能提供可靠的密封又能缩小接头的几何尺寸，降低死体积；反应釜本体径向周边对称设置多个管接头，可以灵活排布载玻片的方位和注入接口，可以使用不同尺寸的模型进行试验。作为优选方案，装置还包括：
第一密封圈，第一密封圈设置于蓝宝石视窗的下端部；
第二密封圈，第二密封圈设置于蓝宝石视窗的上端部。
其中，第一密封圈和第二密封圈是PEEK密封圈。
PEEK密封圈的耐腐性好，可承受大部分的腐蚀性溶剂或有机溶剂；抗蠕变性好，使用寿命长。
作为优选方案，装置还包括：
显微镜，显微镜通过观察孔观察待测模型。
终端采集单元，终端采集单元与显微镜相连，实时采集和记录显微镜的观察结果。
根据终端采集单元记录的观察结果，对待测模型进行试验分析。
其中，终端采集单元可以是高分辨率彩色数码摄像头，能够将显微镜观察到的待测模型的图像进行记录。
作为优选方案，装置还包括：
注入泵，注入泵与管接头相连，用于注入实验流体。
注入泵能够匀速平稳的将液体注入载玻片上，使试验结果更准确。
作为优选方案，进一步包括光源，光源位于反应釜上盖上方，沿观察孔周围分布。
光源位于反应釜上盖上方，沿观察孔周围分布，在反应釜本体底部安装漫反射板，将光线从载玻片底部投射回显微镜的物镜。
作为优选方案，反应釜上盖与反应釜本体通过螺栓、螺钉或销进行固定连接。
本发明的装置可以直观观察不同流体在多孔介质内的分布，装置的死体积小、精度高、操作方便。
利用本发明的装置，将待测模型和载玻片放置于反应釜本体内，通过三通夹组件固定密封，依次安装第一密封圈、蓝宝石视窗、第二密封圈和反应釜上盖，反应釜上盖与反应釜本体固定连接，接入光源，将饱和原油通过管接头注入待测模型，直至待测模型完全饱和，通过管接头向待测模型注入驱替介质，进行驱替实验，通过终端采集单元实时采集和记录驱替实验的过程，终端采集单元根据实时采集和记录驱替实验的过程，进行实验分析。
其中，驱替介质是液体或气体。
实施例
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种可视化渗流实验的装置的结构示意图。
如图1所示，本实施例的一种可视化渗流实验的装置，包括：
反应釜本体6径向周边对称设置多个管接头5；反应釜上盖2与反应釜本体6连接，反应釜上盖2中心设有观察孔；漫反射板9设置于反应釜本体6底部；蓝宝石视窗4设置于反应釜本体6上部，与观察孔相对；三通夹组件7通过管线与对称设置的管接头5相连，用于夹持载玻片8，待测模型设置于载玻片8上。
在反应釜本体6放入漫反射板9、载玻片8后依次放置第一密封圈、蓝宝石视窗4、第二密封圈和反应釜上盖2，并通过螺栓进行紧固密封。
其中第一密封圈和第二密封圈是PEEK密封圈3。
本实施例的装置还包括：显微镜，显微镜通过观察孔观察待测模型；
高分辨率彩色数码摄像头，高分辨率彩色数码摄像头与显微镜相连，实时采集和记录显微镜的观察结果；
注入泵，注入泵与管接头5相连，用于注入实验流体；
光源1，光源1位于反应釜上盖2上方，沿观察孔周围分布。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种可视化渗流实验的方法的步骤流程图。
如图2所示，本实施例的一种可视化渗流实验的方法，包括：
将漫反射板装入反应釜本体的底部，将玻璃刻蚀模型装入反应釜本体，并通过三通夹组件密封；
通过1/16”管线将玻璃刻蚀模型连接到反应釜本体上，依次放入第一密封圈、蓝宝石视窗、第二密封圈和反应釜上盖，并通过螺栓进行紧固密封；
连接光源，连接显微镜，准备进行实时数据采集；
通过注入泵从注入口注入饱和原油，直至玻璃刻蚀模型完全饱和，停止注入；
从注入口注入二氧化碳，利用图像采集单元实时记录驱替过程，并分析实验结果。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的实施例。
Claims (9)
1.一种可视化渗流实验的装置，其特征在于，包括：
反应釜本体，所述反应釜本体径向周边对称设置多个管接头；
反应釜上盖，所述反应釜上盖与所述反应釜本体连接，所述反应釜上盖中心设有观察孔；
漫反射板，所述漫反射板设置于所述反应釜本体底部；
蓝宝石视窗，所述蓝宝石视窗设置于所述反应釜本体上部，与所述观察孔相对；
三通夹组件，所述三通夹组件通过管线与对称设置的管接头相连，用于夹持载玻片，所述待测模型设置于所述载玻片上；
光源，所述光源位于所述反应釜上盖上方，沿所述观察孔周围分布；
所述光源穿过所述反应釜上盖后，再穿过所述蓝宝石视窗后，进入所述反应釜本体内部，并射入所述漫反射板。
2.根据权利要求1所述的可视化渗流实验的装置，其中，所述装置还包括：
第一密封圈，所述第一密封圈设置于所述蓝宝石视窗的下端部；
第二密封圈，所述第二密封圈设置于所述蓝宝石视窗的上端部。
3.根据权利要求1所述的可视化渗流实验的装置，其中，所述装置还包括：
显微镜，所述显微镜通过所述观察孔观察所述待测模型；
终端采集单元，所述终端采集单元与所述显微镜相连，实时采集和记录所述显微镜的观察结果。
4.根据权利要求1所述的可视化渗流实验的装置，其中，所述装置还包括：
注入泵，所述注入泵与所述管接头相连，用于注入实验流体。
5.根据权利要求1所述的可视化渗流实验的装置，其中，所述管线为液相1/16”不锈钢管线。
6.根据权利要求2所述的可视化渗流实验的装置，其中，所述第一密封圈和所述第二密封圈是PEEK密封圈。
7.根据权利要求1所述的可视化渗流实验的装置，其中，所述反应釜上盖与所述反应釜本体通过螺栓、螺钉或销进行固定连接。
8.一种可视化渗流实验的方法，利用权利要求1-7中任意一项所述的可视化渗流实验的装置，包括：
将待测模型和载玻片放置于所述反应釜本体内，通过三通夹组件固定密封；
依次安装第一密封圈、蓝宝石视窗、第二密封圈和反应釜上盖，所述反应釜上盖与所述反应釜本体固定连接；
接入光源，将饱和原油通过管接头注入所述待测模型，直至所述待测模型完全饱和；
通过所述管接头向所述待测模型注入驱替介质，进行驱替实验，通过终端采集单元实时采集和记录所述驱替实验的过程。
9.根据权利要求8所述的可视化渗流实验的方法，其中，所述驱替介质是液体或气体。
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