CN112943188A - 一种模拟注水井注水的填砂管岩心及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟注水井注水的填砂管岩心及制作方法，该填砂管岩心包括填砂管主体，所述填砂管主体是由多根内径不同的管体通过可拆卸连接件连接组成，多根所述管体由首到尾按内径递增的顺序排列，所述填砂管主体内腔填充有均质砂或非均质砂，首、尾两根所述管体的外侧端分别连接有第一堵头和第二堵头，所述第一堵头上设有与所述填砂管主体内腔相通的第一通孔，所述第二堵头上设有与所述填砂管主体内腔相通的第二通孔。本发明结构设计简单，制作方法简便，可有效解决注入流体因变径产生的流速变化的影响、提高多孔介质真实性和端面砂的“缺失”问题，提高了实验质量和精度，为模拟真实的采油过程提供了有效实验方案，可有效提高采油率。

Description

一种模拟注水井注水的填砂管岩心及制作方法

技术领域

本发明涉及油藏物理模拟技术领域，尤其涉及一种模拟注水井注入流体渗流方式、用于非均质或均质油藏化学驱和调驱等提高采收率研究和效果评价的模拟注水井注水的填砂管岩心及制作方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，石油资源的需求日益增长，而石油勘探开发的难度却越来越大。我国的主力油田如大庆、胜利油田等均已进入高、特高含水开发阶段，但仍有大量的原油留存于地层中，采收率较低。因此，如何进一步提高已开发油田的原油采收率日趋重要。

在油田注水开发过程中，由于油藏平面和纵向的非均质性、油水粘度的差异以及注采井网的注采关系不平衡，产生注水井向生产井舌进和沿高渗层突进的问题，造成注入水的低效循环，而油藏中的低渗透带、同层的低渗透区未被波及，仍存在大量的剩余油。

因此，提高注入流体波及体积是提高原油采收率的重要方法。其中注入聚合物驱油、注水井调驱等技术效果较好，得到了广泛应用，取得了较好的降水增油效果，已成为改善油田注水开发效果、实现老油田稳产的经济有效的手段。

为了评价各种注水井注入流体的驱油或调剖性能，通常需要根据油藏的非均质条件构建非均质物理模型，传统的非均质人造岩心模型将不同渗透率的岩心压制在一起，制作工艺极其复杂，普通实验室条件无法制作，且成本较高。目前，常用的非均质物理模型是非均质平行双管模型，由于该模型制作简单、计量方便，在评价聚合物驱、凝胶、泡沫等调驱剂的封堵特性和分流特性方面发挥了非常重要的作用，但是，该模型是单向流动模型，注入的流体仅在模型的入口处发生分流，不能体现真实非均质油藏的层间绕流特征。

申请号201420672830.4、名称为“一种单管填砂式非均质岩心物模实验装置”的专利，其公开了该装置通过在岩心管内部设置隔板，隔成用来分别放置不同渗透率岩心的隔间，从而模拟油藏的非均质性。该专利与非均质平行双管模型相比结构简单、使用方便，且简化了实验流程。但该装置中的隔板在岩心管中的位置不易控制，且隔板的存在相当于人为地限制了流体在不同渗透率岩心之间的流动，同样也不能充分体现真实非均质油藏的层间绕流特征。

申请号201811538265.1、名称为“一种稠油蒸汽驱耐高温高压岩心制备方法”的专利申请文件，其公开了该制备方法包括：对石英砂进行筛选，获得所需目数的石英砂，选取一种或几种目数的石英砂，将目数不同的石英砂混合均匀；选取合适类型的铝酸盐水泥，铝酸盐水泥选择符合GB/T 201-2015规定的CA60-I类型；称取铝酸盐水泥石英砂，将二者混合搅拌，制成混合物填料；将混合物填料装入填砂管，通过压实杆对填料进行压实，且保压一定时间；压实后的填砂管岩心晾干，再烘干，得到稠油蒸汽驱耐高温高压岩心。

现有设计的砂管岩心分为三类，第一类是非胶结的填砂管岩心，即混配不同粒径的石英砂、河沙或油藏砂转入填砂管，压实而成；第二类是半胶结的填砂管岩心，即混合好的石英砂搅拌上粘接剂，通过压实获得的填砂管岩心，第三类是填砂管进行注入流体的评价，主要是介绍评价方式等。

这些填砂管岩心都不同程度地解决了一定的问题。但仍存在以下问题：一是现有的填砂管岩心均为圆柱形，进入填砂管岩心的流体流速是相对稳定的，流速的差异是人为非均质设计的，圆柱形填砂管岩心中注入的流速相对稳定的流体难以模拟通过注水井套管射孔入油层的渗流方式，即注入流体的流速在高压作用下通过细小孔眼进入厚度较大的油层是由高到低的过程，进入油层多孔介质的各种流体都会受到孔隙的剪切，而这种剪切速度也是逐渐降低的，尚没有这类填砂管岩心；二是填砂管岩心的出口端都是用筛网阻挡填砂管岩心中的砂子，使其不在实验过程中注入压力作用下流出来，与实际的油层多孔介质不匹配；三是填砂管岩心注入端先是用不锈钢筛网垫在岩心密封端盖颗粒，然后再填入石英砂，用于防止石英砂堵塞注入流体进入岩心孔隙的通道，既没有考虑注入流体的分散性影响，也没有考虑注水井在注入颗粒一类调驱剂的注入性问题；四是填砂管岩心实验过程中会出现出口端的石英砂“缺少”的现象，这是由于干的岩心在饱和水后会有二次压实的现象出现，干砂子填充得再实，经过浸水后都会出现这种现象，结果是岩心渗透率和实验结果受到一定的影响；五是现有的填砂管均不能“可视化”，实验结束后观察流体在岩心中的波及与分布，尤其是注入化学剂或调剖剂一类的试验。

因此，随着油藏开发难度加大，岩心物理模拟的实验难度也增大，急需适应油藏的新型填砂管岩心，通过实验获得相关准确参数，有效指导高含水和高采出程度的“双高”油田，进一步提高原油采收率，服务于国民经济建设。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟注水井注水的填砂管岩心及制作方法，该结构设计简单，制作方法简便，可有效解决注入流体因变径产生的流速变化的影响、提高多孔介质真实性和端面砂的“缺失”问题，提高了实验质量和精度，为模拟真实的采油过程提供了有效实验方案，可有效提高采油率。

为了实现上述目的，本发明提供一种模拟注水井注水的填砂管岩心，其中包括填砂管主体，所述填砂管主体是由多根内径不同的管体通过可拆卸连接件连接组成，多根所述管体由首到尾按内径递增的顺序排列，所述填砂管主体内腔填充有均质砂或非均质砂，首、尾两根所述管体的外侧端分别连接有第一堵头和第二堵头，所述第一堵头上设有与所述填砂管主体内腔相通的第一通孔，所述第二堵头上设有与所述填砂管主体内腔相通的第二通孔。

优选地，所述第一通孔位于所述第一堵头的中部，所述第一通孔处安装有第一筛网，首根所述管体外侧部与圆锥形第二筛网的开口端连接，所述第二筛网的锥形封闭端朝向所述管体内部延伸，所述第二筛网内填充有粒径大于所述填砂管主体内腔填充的砂体的第一砂体。

优选地，所述第二通孔位于所述第二堵头的中部，所述第二通孔处安装有第三筛网，尾部所述管体端部安装有过滤支撑垫，所述过滤支撑垫与所述第三筛网之间设置有弹性件，所述弹性件的两端弹性抵在所述过滤支撑垫与所述第三筛网上。

优选地，所述过滤支撑垫采用砂芯。

优选地，至少一根所述管体的中部设有测压孔，所述测压孔与压力测量装置连通。

优选地，各所述管体内腔壁上位于所述测压孔处分别安装有第四筛网。

优选地，各所述管体的内腔壁均为粗糙化设置。

优选地，所述第一堵头与首根所述管体之间、相邻所述管体的连接部之间及所述第二堵头与尾部所述管体之间分别设置有密封圈。

一种模拟注水井注水的填砂管岩心制作方法，其包括如下步骤：

（1）制作多根内径依次递增的管体，并准备第一堵头和第二堵头，在第一堵头中部加工出第一通孔，在第一通孔上安装第一筛网，将圆锥形第二筛网装满符合渗透率要求的第一砂体后，通过开口端与内径最小的首根管体一端连接，所述第二筛网的锥形封闭端朝向管体内部延伸，再将首根管体的该端与第一堵头连接；

（2）将符合首根管体渗透率要求的均质第二砂体加满首根管体，并振动压实；

（3）将管体内径仅大于首根管体的第二根管体一端与首根管体通过可拆卸连接件连接，向第二根管体内腔加满第二砂体，并振动压实；

（4）依步骤（3）方式，按管体内径递增的顺序依次安装各管体，并在各管体内分别加满第二砂体，并振动压实；

（5）在尾部管体的外侧端安装砂芯，在第二堵头中部加工第二通孔，在第二通孔上安装第三筛网，在砂芯与第二堵头的内腔壁之间安装弹性件，将尾部管体的外侧端与第二堵头连接在一起。

优选地，所述管体的数量采用3-10根。

优选地，所述步骤（1）中在首根管体与所述第一堵头连接前，增加测压孔加工工序，在需要测压的管体中部加工测压孔，并在各测压孔上安装第四筛网。

优选地，在需要模拟非均质砂的管体内注砂步骤包括：

（1）先准备好直径为5-15mm的细管，将细管放置于管体的中间部位，作为高渗透砂体填充定位件；

（2）向细管内填充满足渗透率要求的第三砂体，第三砂体的粒径大于第二砂体的粒径，边填充边振动压实，填充的第三砂体高度与该管体的高度对应；

（3）向细管外的管体内腔填充第二砂体，边填充边振动压实，直至加满，之后将细管从该管体抽出，再振动、压实第二砂体、第三砂体即可。

采用上述方案后，本发明模拟注水井注水的填砂管岩心及其制作方法具有以下有益效果：

（1）通过采用多根内径不同且依次递增连接组成的填砂管主体，可解决现有填砂管岩心流速均一不符合套管射孔到油藏的流速变化问题，其能使模拟实验更接近射孔眼到油藏的渗流过程；

（2）填砂管主体的多根管体之间通过可拆卸连接件连接，解决了现有填砂管岩心不能可视化问题，其能够将模拟实验后的岩心通过快速拆卸各连接件后，从管体中脱离出来，方便并有效的使实验者观察流体分布情况；

（3）通过在尾部管内径外侧端安装砂芯，其更接近真实介质，而在砂芯与第二堵头之间弹性连接一弹性件，解决了由于浸水压实可能造成的砂缺失问题，当浸水压实后通过弹性件挤压砂芯和填充的砂，不留任何空间，防止由于浸水造成的液体渗透率变化；

（4）通过在首根管体外侧端连接装有第一砂体的圆锥形第二筛网，使第二筛网内的第一砂体粒径大于各管体内填充的第二砂体粒径，这样设置有利于各种流体和化学剂的注入，防止填砂管内腔的堵塞。

附图说明

图1为本发明模拟注水井注水的填砂管岩心实施例结构示意图；

图2为本发明模拟注水井注水的填砂管岩心制作方法过程中所用的安装支架结构示意图；

图3为本发明填砂管岩心在实验结束后的岩心内部分布效果图；

图4为本发明填砂管岩心在实验结束后的各管体截面效果图。

具体实施方式

下面根据附图所示实施方式阐述本发明。此次公开的实施方式可以认为在所有方面均为例示，不具限制性。本发明的范围不受以下实施方式的说明所限，仅由权利要求书的范围所示，而且包括与权利要求范围具有同样意思及权利要求范围内的所有变形。

下面结合具体实施例阐述本发明模拟注水井注水的填砂管岩心及制作方法。

如图1所示，本发明模拟注水井注水的填砂管岩心包括填砂管主体1，填砂管主体1是由多根内径不同的圆形管体连接组成，多根管体由首到尾按内径递增的顺序排列。本实施例填砂管主体1是由五根管体2按内径递增的顺序依次连接组成，即第一根管体2的内径最小，第二根至第五根管体2的内径依次增大，第一根管体2的内径为20-25mm，本实施例采用25mm，第二根管体2的内径为30-35mm，本实施例采用30mm，第三根管体2的内径为40-45mm，本实施例采用40mm，第四根管体2的内径为50-55mm，本实施例采用50mm，第五根管体2的内径为60-65mm，本实施例采用60mm，五根管体2的长度设置为：第一、二、三、五根管体2的长度均为50-100mm，本实施例这四根管体2的长度均采用60mm，第四根管体2的长度为100-200mm，本实施例第四根管体2的长度采用160mm，使五根管体2连接而成的填砂管主体1的长度为300-600mm，本实施例为400mm，也可以根据需要调整长度。五根管体2的内腔壁均粗糙化处理，防止其在实验过程中注入的流体沿渗流阻力相对较小的管壁窜流。

本实施例相邻管体2之间通过可拆卸连接件连接在一起，本实施例可拆卸连接件采用变径接头3，为了配合变径接头3的连接，在相邻两根管体2的内腔壁分别设置内螺纹部4，内螺纹部4优选金属材料制成，变径接头3由金属材料制成，其包括变径接头本体5，在变径接头本体5的外表面两端分别设有外螺纹部6。变径接头3通过两个外螺纹部6与相邻两根管体2的内螺纹部4螺接在一起，在各变径接头3与各管体2之间分别设置密封圈，优选耐油耐温耐压的橡胶密封圈，防止流体在压力作用下渗出，各密封圈分别设置在各变径接头本体5上靠近外螺纹部6的部位处。填砂管主体1的内腔填充有均质砂或非均质砂，本实施例填充非均质砂，即在第一根管体2中填充由60目、100目、140目和240目混合均匀的洁净油藏砂。在第二根至第五根管体2的内腔中间分别填充高渗透砂，高渗透砂为80目洁净油藏砂，使填砂管主体1内的砂体整体气体渗透率为1000md左右，而高渗透处砂体的渗透率为1500md左右。

在第一根管体2的左端、第五根管体2的右端分别连接有第一堵头7和第二堵头8。本实施例第一堵头7和第二堵头8均采用带有内螺纹的金属盖。第一堵头7的中心部位设有与填砂管主体1内腔相通的第一通孔9，可便于流体进入填砂管主体1内，第一通孔9的直径为3-5mm，第一通孔9上连接有第一筛网10，其用于防止砂堵塞第一通孔9。该第一筛网10采用目数为300目以上的金属筛网或与注入物质相匹配的筛网，在第一堵头7的左侧面对应第一通孔9的位置可通过螺接方式连接一接头，通过该接头与实验流程管线连接。第一根管体2的左侧端与圆锥形的第二筛网11的开口端连接，该第二筛网11为开口端面积大、封闭端面积小的圆锥形筛网，该第二筛网11采用不锈钢材料制成，第二筛网11的锥形端朝向该第一根管体2的内部延伸，第二筛网11的长度为第一根管体2长度的1/4-1/5，第二筛网11的目数采用60-100目。第二筛网11内填充有粒径大于填砂管主体1内腔砂粒径的第一砂体，本实施例第一砂体采用20-40目的石英砂，这样设置的目的是防止注入流体在第一根管体2的端面堵塞，影响实验质量。第一根管体2的左侧外表面设有外螺纹，第一堵头7通过内螺纹与第一根管体2的外螺纹螺接，第一根管体2与第一堵头7之间设置有密封圈，该密封圈设置在第一根管体2左侧外螺纹的右侧部位。

第二堵头8上设有与填砂管主体1内腔相通的第二通孔12，该第二通孔12的设置可便于流体流出填砂管主体1。第二通孔12的直径为3-5mm，第二通孔12上连接有第三筛网13，其设置目的是防止砂堵塞第二通孔12。该第三筛网13采用目数为300目以上的金属筛网，在第二堵头8的右端对应第二通孔12的位置可通过螺接方式连接一接头，通过该接头与实验管线连接。第五根管体2的外表面右侧设有外螺纹，第二堵头8通过内螺纹与第五根管体2的右侧外螺纹螺接，第五根管体2与第二堵头8之间设置有密封圈，该密封圈设置在第五根管体2右侧外螺纹的左侧部位。

第五根管体2的右端安装有过滤支撑垫，该过滤支撑垫可阻止砂通过而使流体通过，本实施例过滤支撑垫采用砂芯14，该砂芯14采用陶瓷材料制成，其为圆垫形，砂芯14的形状与第五根管体2的内腔形状相匹配，砂芯14的孔径为20-30μm，厚度为5-10mm，作为真实的多孔介质阻挡砂的流出。砂芯14与第二通孔12上的第三筛网13之间设置有弹性件，本实施例弹性件采用直径为50-55mm的螺旋状弹簧15，弹簧15的两端弹性抵在砂芯14与第三筛网13上，当浸水压实后，通过弹簧15挤压砂芯14和填的砂体，不留任何空间，防止由于浸水压实造成的液体渗透率变化。

至少一根管体的中部设有测压孔，本实施例第二根至第五根管体2的中部分别设有直径为0.5-1.5mm的测压孔16，测压孔16上安装一接头及高压阀门22，通过接头与压力测量装置连通，用于测量实验过程中流体流动的压力变化；在这四个测压孔16的内壁上分别粘贴有第四筛网17，该第四筛网17的目数设置为300目以上。

本实施例还可以优选在相邻管体2之间分别设置筛网，便于每个管体2拆卸时的完整。

参考图1所示，本发明模拟注水井注水的填砂管岩心制作方法，具体包括如下步骤：本实施例为模拟在填砂管主体1的内腔填充非均质砂的情况：在第一根管体2内填充均质第二砂体，在第二根至第五根管体2中填充均质的第二砂体与均质的第三砂体组成的非均质砂。

（1）制作3-10根圆形管体，如图1所述实施例制作五根管体2，五根管体2的内径依次递增，分别为第一根管体2的内径为25mm，第二根管体2的内径为30mm，第三根管体2的内径为40mm，第四根管体2的内径为50mm，第五根管体2的内径为60mm，第一、二、三、五根管体2的长度均为60mm，第四根管体2的长度为160mm。在第二根至第五根管体2的中部分别加工出测压孔16，并在各测压孔16上分别粘接上第四筛网17，在相邻管体2的连接端内腔壁上分别加工出内螺纹部4，在第一根管体2的外表面左侧、第五根管体2的外表面右侧分别加工出外螺纹，并准备带有内螺纹的金属盖形第一堵头7和第二堵头8，在第一堵头7的中心部位加工出第一通孔9，在第一通孔9上连接第一筛网10，将圆锥形第二筛网11内装满符合渗透率要求的第一砂体，该第一砂体的粒径大于要加入第一根管体2内腔的第二砂体粒径，本实施例第一砂体采用20-40目的石英砂，之后将第二筛网11通过开口端与第一根管体2的左端连接固定，该第二筛网11的锥形封闭端朝向管体2的内部延伸，在第一堵头7的内腔壁靠近内螺纹内侧加工出环形凹槽，将密封圈安装于该环形凹槽上，再将第一根管体2的左端通过外螺纹与第一堵头7的内螺纹连接，有密封圈的作用可以实现第一根管体2与第一堵头7之间的密封，第一根管体2与第一堵头7之间通过螺纹连接、密封圈密封，可阻止填的砂流出；

（2）将连接了第一根管体2的第一堵头7放置于安装支架18上，参考图2所示，该支架18是由三个支腿19与一个托盘20焊接组成，三个支腿沿周向均匀连接于托盘20的底面，托盘20的中心设置有支撑孔21，第一堵头7插置于该支撑孔21上，第一根管体2位于第一堵头7的上面，将一密封圈安装于第一管体2的上内螺纹部4的下面，之后将符合第一根管体2渗透率要求的均质第二砂体加满第一根管体2内腔，边填充砂边振动压实，该第二砂体是由60目、100目、140目和240目混合均匀组成的洁净油藏砂；

（3）将第一根管体2通过上内螺纹部4与一变径接头3下部的外螺纹部6螺接，在第二根管体2的上内螺纹部4下面、下内螺纹4上面分别安装密封圈，将第二根管体2的下端通过下内螺纹部4与变径接头3上部的外螺纹部6螺接，准备多根直径为5-15mm的不等细管，本实施例细管选用直径为15mm的细管，细管是由金属材料或塑料材料制成，细管长度为250-500mm，本实施例细管长度选用420mm。将一根细管放置于第二根管体2的轴心部位，底部放置于第一根管体2内的第二砂体上表面，作为填充高渗透砂体的定位件，细管放置方向与该管体2平行；向细管内填充满足渗透率要求的第三砂体，该第三砂体采用80目的高渗透洁净油藏砂。该第三砂体的粒径大于第二砂体的粒径，边填充第三砂体边振动压实，使填充的第三砂体高度与第二根管体2的上端相对应；向细管外的第二根管体2内腔填充第二砂体，边填充第二砂体边振动压实，直至填至第二根管体2的上端，之后将各细管从该管体2抽出，再振动、压实第二砂体、第三砂体即可，上述选择细管的直径和填砂的粒径可根据实验目的要求进行；

（4）依步骤（3）的方式，按管体内径递增的顺序依次安装第三根、第四根、第五根管体2，并分别在各管体2内按步骤（3）先将各管体2轴心线处放置的一根细管填充第三砂体，再向各管体2内加满第二砂体，最终去除各细管后，振动、压实第二砂体、第三砂体，形成非均质砂的岩心，在压实、密封和试压合格后，测量整体岩心的气体渗透率为1089md；

（5）在第五根管体2的上端安装砂芯14，在第二堵头8的中部加工出第二通孔12，在第二通孔12上连接第三筛网13，在第二堵头8的内螺纹内侧加工出环形凹槽，将一密封圈安装于该环形凹槽上，再在砂芯14的上端安装弹簧15，并将第五根管体2的上端通过外螺纹与第二堵头8的内螺纹连接在一起，有密封圈的作用可以实现第五根管体2与第二堵头8之间的密封，第五根管体2与第二堵头8之间通过螺纹连接、密封圈密封，可阻止填的砂流出，弹簧15伸缩量为5-8mm。

实验前，首先测量填砂管岩心的几何尺寸，安装好变径接头3，并在测压孔16及岩心的第一堵头7、第二堵头8上安装好高压阀门22，此时称重即为干重；将填砂管岩心进行气体试压合格后进行实验，实验时，将填砂管岩心和即将饱和的地层水一并抽空3小时，随后充分饱和水，将饱和水的填砂管岩心再称重即为湿重；由湿重减去干重后计算出孔隙体积；之后通过第一堵头7的第一通孔9注入原油，当原油将砂体内的水驱出填砂管主体1后，模拟形成了油藏，此时的砂体为油藏砂；再通过第一堵头7的第一通孔9注入水，使水驱油，此时为模拟油田开发油的过程了，油驱水饱和油后老化3天，然后水驱至岩心出口即第二堵头8的第二通孔12处的含水率98%时，通过第二通孔12外的量筒记录产油量，并且通过第二根至第五根管体2上的测压孔16连接的压力测量装置测量压力的变化，并由第一堵头7的第一通孔9处转注浓度为0.5%的平均粒径为10微米的聚合物微球0.3PV（孔隙体积）放置8小时，然后再恢复由第一堵头7的第一通孔9处注水，水驱至含水率为98%时结束实验，记录产油量和压力变化。

由该岩心结构的出口端依次拆下各管体2，即先拆下第五根管体2，再将第四、三、二、一根管体2依次拆下，每拆下一根管体2先纵向观察聚合物微球的位置，然后再从中间位置剖开填砂观察水波及的区域。观察第一根管体2的堵塞情况。最后再将五根管体2依次拼接起来，总体观察、描述并拍照。

结果见图3和图4所示，图3中填砂管主体1内的高渗透率第三砂体区域被聚合物微球全部充填，由于聚合物微球的注入量为0.3PV，而高渗透率第三砂体区域的孔隙体积小于第二砂体区域的孔隙体积，在岩心出口也见到了产出的聚合物微球成分，说明这部分的充填密度较高。也正是因为如此，图4中被封堵后的高渗透率第三砂体区域在恢复水驱后产生了较大的阻力，后续的注入水沿着高渗透第三砂体外围进一步驱替剩余的原油，产生了扩大波及体积的效果。然而由于原油和水的粘度比较大（5:1），注入水在驱出高渗透第三砂体外围的剩余油后，产生了次生的水流通道，水的波及体积不再进一步扩大，在阴影部分A的外围区域B为剩余油；随着填砂管主体1的直径增加，原油由于粘度较大，注入流体通道的产生以及微观非均质性、波及体积逐渐减小，显示每一根管体2的端面的波及面积逐渐减小，且由微观非均质性端面显示的不均匀性和方向各异性显而易见，这在常规的填砂管岩心中是观察不到的。若要进一步提高采收率，需要连续的注入聚合物微球或其他靶向封堵高渗透率的区域才能达到目的。

在上述实验做完后，把每根管体2中的油藏砂分别取出，用定量溶剂溶解出原油后萃取，计算含油饱和度。随着岩心长度的增加，驱替的体积逐渐减小，含油饱和度逐渐增加。以下为该填砂管岩心在水驱结束后，拆卸下各管体2中的岩心的含油饱和度实验结果：

各管体内的岩心含油饱和度表：

岩心	第二个	第三个	第四个	第五个
					含油饱和度，%	35.8	45.6	55.9	74.5

本实验过程中的压力监测显示，水驱阶段平均压力变化0.15MPa，注入聚合物微球后，由于高渗透率砂体区域的封堵，使整体区域的平均压力增加至0.35MPa。观察岩心入口端的圆锥形第二筛网11中由于充填了粒径较大的石英砂，其渗透率高，没有任何堵塞物质。而在岩心出口端由于有砂芯14阻挡和弹簧15的顶压，砂芯14的前面没有产生“砂漏”的现象，在砂芯14的后面略有一些空间，说明在实验过程中，油藏砂有被进一步压实的情况发生，说明这个用胶结牢固的多孔介质砂芯14的阻挡是非常必要的，尤其是填砂管主体1的直径比较大的情况更是如此。在填砂管主体1的各根管体2的接口处也没有因为填砂管主体1的变径产生注入流体窜流的现象。而实际地质油藏中的层间和层内非均质性较强，实际注入流体的波及体积更小，需要更好的“靶向”技术，微观调剖，最低限度地提高原油采收率。

本发明通过用多根内径不同且依次递增的管体2可拆卸地连接成填砂管主体1，通过多个变径接头3连接相邻管体2，使每根管体2均可拆卸后倒出油藏砂，直观地观察到不同流体在驱替后的分布，实现研究油藏分布的“可视化”。其模拟过程符合套管射孔到油藏砂的流速变化过程，使模拟实验更接近射孔眼到油藏砂的渗流过程；通过在尾部的管体2外侧端安装砂芯14，其更接近真实介质，而在砂芯14与第二堵头8之间连接弹簧15，解决了由于浸水压实可能造成的砂缺失问题，当浸水压实后通过弹簧15挤压砂芯14和填充的砂体时不留任何空间，防止由于浸水造成的液体渗透率变化；通过在第一根管体2外侧端连接装有石英砂的圆锥形第二筛网11，使第二筛网11内的石英砂粒径大于各管体2内填充的第二砂体粒径，这样设置有利于各种流体和化学剂的注入，防止填砂管主体1内腔的堵塞。该填砂管岩心及制作方法解决了注入流体因变径产生的流速变化的影响、提高了多孔介质真实性和端面砂的“缺失”问题，提高了实验质量和精度，为模拟真实的采油过程提供了有效的实验方案，可有效提高采油率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的实施例方法、结构，及在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (12)

1.一种模拟注水井注水的填砂管岩心，其特征在于：包括填砂管主体，所述填砂管主体是由多根内径不同的管体通过可拆卸连接件连接组成，多根所述管体由首到尾按内径递增的顺序排列，所述填砂管主体内腔填充有均质砂或非均质砂，首、尾两根所述管体的外侧端分别连接有第一堵头和第二堵头，所述第一堵头上设有与所述填砂管主体内腔相通的第一通孔，所述第二堵头上设有与所述填砂管主体内腔相通的第二通孔。

2.根据权利要求1所述的模拟注水井注水的填砂管岩心，其特征在于，所述第一通孔位于所述第一堵头的中部，所述第一通孔处安装有第一筛网，首根所述管体外侧部与圆锥形第二筛网的开口端连接，所述第二筛网的锥形封闭端朝向所述管体内部延伸，所述第二筛网内填充有粒径大于所述填砂管主体内腔填充的砂体的第一砂体。

3.根据权利要求1所述的模拟注水井注水的填砂管岩心，其特征在于，所述第二通孔位于所述第二堵头的中部，所述第二通孔处安装有第三筛网，尾部所述管体端部安装有过滤支撑垫，所述过滤支撑垫与所述第三筛网之间设置有弹性件，所述弹性件的两端弹性抵在所述过滤支撑垫与所述第三筛网上。

4.根据权利要求3所述的模拟注水井注水的填砂管岩心，其特征在于，所述过滤支撑垫采用砂芯。

5.根据权利要求1所述的模拟注水井注水的填砂管岩心，其特征在于，至少一根所述管体的中部设有测压孔，所述测压孔与压力测量装置连通。

6.根据权利要求5所述的模拟注水井注水的填砂管岩心，其特征在于，各所述管体内腔壁上位于所述测压孔处分别安装有第四筛网。

7.根据权利要求1所述的模拟注水井注水的填砂管岩心，其特征在于，各所述管体的内腔壁均为粗糙化设置。

8.根据权利要求1所述的模拟注水井注水的填砂管岩心，其特征在于，所述第一堵头与首根所述管体之间、相邻所述管体的连接部之间及所述第二堵头与尾部所述管体之间分别设置有密封圈。

9.一种模拟注水井注水的填砂管岩心制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）制作多根内径依次递增的管体，并准备第一堵头和第二堵头，在第一堵头中部加工出第一通孔，在第一通孔上安装第一筛网，将圆锥形第二筛网装满符合渗透率要求的第一砂体后，通过开口端与内径最小的首根管体一端连接，所述第二筛网的锥形封闭端朝向管体内部延伸，再将首根管体的该端与第一堵头连接；

（2）将符合首根管体渗透率要求的均质第二砂体加满首根管体，并振动压实；

（3）将管体内径仅大于首根管体的第二根管体一端与首根管体通过可拆卸连接件连接，向第二根管体内腔加满第二砂体，并振动压实；

（4）依步骤（3）方式，按管体内径递增的顺序依次安装各管体，并在各管体内分别加满第二砂体，并振动压实；

（5）在尾部管体的外侧端安装砂芯，在第二堵头中部加工第二通孔，在第二通孔上安装第三筛网，在砂芯与第二堵头的内腔壁之间安装弹性件，将尾部管体的外侧端与第二堵头连接在一起。

10.根据权利要求9所述的模拟注水井注水的填砂管岩心制作方法，其特征在于，所述管体的数量采用3-10根。

11.根据权利要求9所述的模拟注水井注水的填砂管岩心制作方法，其特征在于，所述步骤（1）中在首根管体与所述第一堵头连接前，增加测压孔加工工序，在需要测压的管体中部加工测压孔，并在各测压孔上安装第四筛网。

12.根据权利要求9所述的模拟注水井注水的填砂管岩心制作方法，其特征在于，在需要模拟非均质砂的管体内注砂步骤包括：

（1）先准备好直径为5-15mm的细管，将细管放置于管体的中间部位，作为高渗透砂体填充定位件；

（2）向细管内填充满足渗透率要求的第三砂体，第三砂体的粒径大于第二砂体的粒径，边填充边振动压实，填充的第三砂体高度与该管体的高度对应；

（3）向细管外的管体内腔填充第二砂体，边填充边振动压实，直至加满，之后将细管从该管体抽出，再振动、压实第二砂体、第三砂体即可。

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