CN114060004A - 一种基于微观驱替实验玻璃夹持模型及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气田开发领域，具体为一种基于微观驱替实验玻璃夹持模型及实验方法。其包括透明硅胶套、活塞、活塞帽、框架、连接板、螺钉压紧支架、卡架、玻璃片整体、凸台、光源和显微镜；玻璃片整体放置在透明硅胶套内，透明硅胶套具有水平贯穿孔，透明硅胶套套设在活塞帽上，活塞帽设置在框架上，活塞贯穿水平贯穿孔，连接板和卡架分别连接在框架两端，螺钉压紧支架端部夹紧在框架和连接板之间，活塞、框架和卡架连接，活塞位于卡架的一侧两端分别设置有排空通道和入口通道，活塞位于连接板的一侧端部设置有出口通道。本发明能更加精确地控制孔隙系统孔道大小的变化，透光性好，能更加准确的模拟地层中流体流动的环境，增大了观察的清晰度。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发领域，特别是涉及一种基于微观驱替实验玻璃夹持模型及实验方法。
背景技术
目前在研究油气田开发过程中用来进行微观驱替实验所用的物理模型主要有：
①夹珠模型，用两片玻璃或有机玻璃密集地夹持一层分选良好的玻璃微珠，制成层状多孔介质模型；但不易精确地控制孔隙系统孔道大小的变化。
②毛细网络模型，在玻璃平板上刻蚀毛细管网络，制成二维的透明模型；但不具备三维孔隙系统的某些形态分布特征，尤其是孔喉变化的特征。
③孔隙网络模型，在玻璃上用光刻技术，或在尼龙上用光成像和化学腐蚀的方法制作多孔介质孔隙系统的图案，制成二维透明模型；但不论是玻璃制作的还是尼龙制作的，都难以模拟真实岩心和矿物成分及孔道内表面的复杂性质。
④砂岩孔隙模型，将实际岩心经洗油、制成切片后，粘夹在两个光学玻璃板之间，制成真实油层孔隙结构的模型；但透光性不佳，导致部分流场的状态显示不清晰。
综上所述，目前微观驱替实验所用的物理模型无法满足人们对油气田开发过程中的研究需求。
发明内容
本发明目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种基于微观驱替实验玻璃夹持模型及实验方法，能更加精确地控制孔隙系统孔道大小的变化，透光性好且能更加清楚的观察流体流动状态，能更加准确的模拟地层中流体流动的环境，增大了观察的清晰度。
一方面，本发明提供一种基于微观驱替实验玻璃夹持模型，包括透明硅胶套、活塞、活塞帽、框架、连接板、螺钉压紧支架、卡架、玻璃片整体、凸台、光源和显微镜；
玻璃片整体放置在透明硅胶套内，玻璃片整体具有微观立体通道，透明硅胶套具有水平贯穿孔，透明硅胶套套设在活塞帽上，活塞帽设置在框架上，活塞贯穿水平贯穿孔，活塞两端凸出框架，连接板和卡架分别连接在框架两端，螺钉压紧支架端部夹紧在框架和连接板之间，螺钉压紧支架上螺纹连接有压紧螺钉，活塞、框架和卡架连接，活塞位于卡架的一侧两端分别设置有排空通道和入口通道，活塞位于连接板的一侧端部设置有出口通道，活塞内侧设置有水平通孔，活塞顶面中部垂直设置有导流槽，水平通孔和导流槽与水平贯穿孔连通，且水平通孔和导流槽与微观立体通道连通，出口通道与水平通孔连通，排空通道和入口通道与导流槽连通；
凸台设置在框架上，且凸台位于玻璃片整体下方，凸台为空心透明结构，光源设置在凸台的空心处，显微镜设置在框架上，且显微镜位于玻璃片整体上方，框架上相对的两端均设置有充气通道，充气通道对正于透明硅胶套中部。
优选的，透明硅胶套呈哑铃状，包括中部的长方体结构和两端连接的圆柱体结构，长方体结构和圆柱体结构连接处贴合设置有透明硅胶圆片，透明硅胶圆片中间部位设置有长方形孔道，圆柱体结构和活塞帽之间密封连接有密封圈。
优选的，框架呈长方体状，顶面为观察面，观察面为透明玻璃面，观察面与透明硅胶套平行，框架的其它五个面为不锈钢面，显微镜设置在观察面上。
优选的，连接板通过螺钉a与框架连接，连接板上设置有供活塞穿过的椭圆形孔道，卡架与框架卡接，且卡架两端均通过螺钉b与框架连接，活塞夹紧在两个螺钉b之间。
优选的，活塞、活塞帽、框架和连接板均为不锈钢材质。
优选的，玻璃片整体包括由上至下并排设置的下表面刻蚀玻璃片、激光刻蚀玻璃片和上表面刻蚀玻璃片。
另一方面，本发明提供一种上述基于微观驱替实验玻璃夹持模型的实验方法，包括如下步骤：
S1、用无纺布将下表面刻蚀玻璃片、激光刻蚀玻璃片和上表面刻蚀玻璃片擦拭干净后，将三块玻璃片进行紧密的贴合，使微观立体通道位于三块玻璃片之间，形成一个玻璃片整体；
S2、将带有入口通道和排空通道的活塞插入活塞帽后，将卡架两端卡到框架上，并将螺钉b拧紧固定住活塞；
S3、将连接板通过螺钉a固定在框架上；
S4、将贴合的玻璃片整体按照下表面刻蚀玻璃片在上、激光刻蚀玻璃片在中、上表面刻蚀玻璃片在下的顺序放入连接板椭圆形孔道中，通过带有出口通道的活塞缓慢推动玻璃片整体向前移动，直至玻璃片整体水平通道两端与活塞紧密贴合，并通过拧紧螺钉压紧支架上的压紧螺钉固定不锈钢活塞；
S5、将充气通道连接气体增压泵充入氮气，使透明硅胶套紧紧的吸住玻璃片整体的上表面和下表面以与玻璃片整体紧密贴合；
S6、将微观驱替实验玻璃夹持模型的出口通道连接一个丝堵，入口通道连接一个气液共用快速接头；接头的另一侧通过细管连接装有液体的注射器；
S7、将注射器放置在微量注射泵的注射器压板下进行固定，通过设置微量注射泵的注射流速，使微量注射泵上的滑块推动注射器活塞注入液体，观察排空通道的通道口是否有连续的液体流出，若没有，检查入口通道和排空通道是否连通；若有连续的液体流出，关闭微量注射泵；
S8、将微观驱替实验玻璃夹持模型的入口通道连接一个气液共用快速接头，接头的另一侧通过细管连接装有液体的注射器；排空通道连接一个丝堵；
S9、将注射器放置在微量注射泵的注射器压板下进行固定，通过设置微量注射泵的注射流速，使微量注射泵上的滑块推动注射器活塞注入液体；
S9.1、驱替过程中，将光源放置在微观驱替实验玻璃夹持模型的凸台内，根据实验环境要求自行调整光源亮度；
S9.2、将微观驱替实验玻璃夹持模型放置在显微镜的载物台上，由微观驱替实验玻璃夹持模型中的框架的观察面进行观察；
S9.3、连接电脑，打开图像采集软件，将驱替过程的图片保存下来，然后对图片进行处理分析，研究不同实验条件下水驱稠油微观渗流特征。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
1、本实验采用三块玻璃片，具有极好的透光性且能更加清楚的观察流体流动状态。
2、本实验采用上、下表面刻蚀玻璃片中间加入激光刻蚀玻璃片组合形成微观立体通道，具备三维孔隙系统的某些形态分布特征且能更加精确地控制孔隙系统孔道大小的变化。
3、本实验采用充入氮气使透明硅胶套紧紧的吸住玻璃片整体的上表面和下表面且玻璃片整体更加紧密贴合，能更加准确的模拟地层中流体流动的环境。
4、本实验模型通过在透明硅胶套下空心透明凸台内放置光源，从透明硅胶套上方的透明玻璃观察面处用显微镜进行观察，能更加容易的扩宽实验观察范围，增大观察的清晰度。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例上方视角的结构透视图；
图3为本发明实施例的内部核心图；
图4为本发明实施例中透明硅胶套的正视图；
图5为本发明实施例中透明硅胶套的侧视图；
图6为本发明实施例使用状态下的结构示意图。
附图标记：1、透明硅胶套；101、透明硅胶圆片；102、水平贯穿孔；2、活塞；201、排空通道；202、入口通道；203、出口通道；204、水平通孔；205、导流槽；3、活塞帽；4、框架；401、充气通道；402、观察面；5、连接板；501、螺钉a；6、螺钉压紧支架；601、压紧螺钉；7、卡架；701、螺钉b；8、密封圈；9、微观立体通道；10、下表面刻蚀玻璃片；11、激光刻蚀玻璃片；12、上表面刻蚀玻璃片；13、凸台；14、光源；15、显微镜。
具体实施方式
实施例一
本发明提出的一种基于微观驱替实验玻璃夹持模型，包括透明硅胶套1、活塞2、活塞帽3、框架4、连接板5、螺钉压紧支架6、卡架7、玻璃片整体、凸台13、光源14和显微镜15。
如图1-6所示，玻璃片整体放置在透明硅胶套1内，玻璃片整体包括由上至下并排设置的下表面刻蚀玻璃片10、激光刻蚀玻璃片11和上表面刻蚀玻璃片12，玻璃片整体具有微观立体通道9，透明硅胶套1具有水平贯穿孔102，透明硅胶套1套设在活塞帽3上，活塞帽3设置在框架4上，活塞2贯穿水平贯穿孔102，活塞2两端凸出框架4，连接板5和卡架7分别连接在框架4两端，螺钉压紧支架6端部夹紧在框架4和连接板5之间，螺钉压紧支架6上螺纹连接有压紧螺钉601，活塞2、框架4和卡架7连接，活塞2位于卡架7的一侧两端分别设置有排空通道201和入口通道202，活塞2位于连接板5的一侧端部设置有出口通道203，活塞2内侧设置有水平通孔204，活塞2顶面中部垂直设置有导流槽205，水平通孔204和导流槽205与水平贯穿孔102连通，且水平通孔204和导流槽205与微观立体通道9连通，出口通道203与水平通孔204连通，排空通道201和入口通道202与导流槽205连通。
凸台13设置在框架4上，且凸台13位于玻璃片整体下方，凸台13为空心透明结构，光源14设置在凸台13的空心处，显微镜15设置在框架4上，且显微镜15位于玻璃片整体上方，框架4上相对的两端均设置有充气通道401，充气通道401对正于透明硅胶套1中部。
实施例二
一种基于微观驱替实验玻璃夹持模型，相较于实施例一，本实施例中，透明硅胶套1呈哑铃状，包括中部的长方体结构和两端连接的圆柱体结构，长方体结构和圆柱体结构连接处贴合设置有透明硅胶圆片101，透明硅胶圆片101中间部位设置有长方形孔道，圆柱体结构和活塞帽3之间密封连接有密封圈8，保障密封性。
框架4呈长方体状，顶面为观察面402，观察面402为透明玻璃面，观察面402与透明硅胶套1平行，框架4的其它五个面为不锈钢面，显微镜15设置在观察面402上，能通过显微镜15进行清晰的观察。
连接板5通过螺钉a501与框架4连接，连接板5上设置有供活塞2穿过的椭圆形孔道，卡架7与框架4卡接，且卡架7两端均通过螺钉b701与框架4连接，活塞2夹紧在两个螺钉b701之间，通过旋转两侧的两个螺钉b701即能将卡架7安装到框架4上，同时，螺钉b701端部可以抵紧活塞2，实现对活塞2的装夹，此外，螺钉压紧支架6被连接板5通过螺钉a501压紧在框架4上，则通过旋转压紧螺钉601，使压紧螺钉601抵接在活塞2上，能进一步的将活塞2压紧。活塞2、活塞帽3、框架4和连接板5均为不锈钢材质，结构强度高，不会生锈。
实施例三
本发明提供一种上述基于微观驱替实验玻璃夹持模型的实验方法，包括如下步骤：
S1、用无纺布将下表面刻蚀玻璃片10、激光刻蚀玻璃片11和上表面刻蚀玻璃片12擦拭干净后，将三块玻璃片进行紧密的贴合，使微观立体通道9位于三块玻璃片之间，形成一个玻璃片整体；
S2、将带有入口通道202和排空通道201的活塞2插入活塞帽3后，将卡架7两端卡到框架4上，并将螺钉b701拧紧固定住活塞2；
S3、将连接板5通过螺钉a501固定在框架4上；
S4、将贴合的玻璃片整体按照下表面刻蚀玻璃片10在上、激光刻蚀玻璃片11在中、上表面刻蚀玻璃片12在下的顺序放入连接板5椭圆形孔道中，通过带有出口通道203的活塞2缓慢推动玻璃片整体向前移动，直至玻璃片整体水平通道两端与活塞2紧密贴合，并通过拧紧螺钉压紧支架6上的压紧螺钉601固定不锈钢活塞2；
S5、将充气通道401连接气体增压泵充入氮气，使透明硅胶套1紧紧的吸住玻璃片整体的上表面和下表面以与玻璃片整体紧密贴合；
S6、将微观驱替实验玻璃夹持模型的出口通道203连接一个丝堵，入口通道202连接一个气液共用快速接头；接头的另一侧通过细管连接装有液体的注射器；
S7、将注射器放置在微量注射泵的注射器压板下进行固定，通过设置微量注射泵的注射流速，使微量注射泵上的滑块推动注射器活塞注入液体，观察排空通道201的通道口是否有连续的液体流出，若没有，检查入口通道202和排空通道201是否连通；若有连续的液体流出，关闭微量注射泵；
S8、将微观驱替实验玻璃夹持模型的入口通道202连接一个气液共用快速接头，接头的另一侧通过细管连接装有液体的注射器；排空通道201连接一个丝堵；
S9、将注射器放置在微量注射泵的注射器压板下进行固定，通过设置微量注射泵的注射流速，使微量注射泵上的滑块推动注射器活塞注入液体；
S9.1、驱替过程中，将光源14放置在微观驱替实验玻璃夹持模型的凸台13内，根据实验环境要求自行调整光源亮度；
S9.2、将微观驱替实验玻璃夹持模型放置在显微镜15的载物台上，由微观驱替实验玻璃夹持模型中的框架4的观察面402进行观察；
S9.3、连接电脑，打开图像采集软件，将驱替过程的图片保存下来，然后对图片进行处理分析，研究不同实验条件下水驱稠油微观渗流特征。
本发明中，1、本实验采用三块玻璃片，具有极好的透光性且能更加清楚的观察流体流动状态。
2、本实验采用上、下表面刻蚀玻璃片中间加入激光刻蚀玻璃片组合形成微观立体通道9，具备三维孔隙系统的某些形态分布特征且能更加精确地控制孔隙系统孔道大小的变化。
3、本实验采用充入氮气使透明硅胶套1紧紧的吸住玻璃片整体的上表面和下表面且玻璃片整体更加紧密贴合，能更加准确的模拟地层中流体流动的环境。
4、本实验模型通过在透明硅胶套1下空心透明凸台13内放置光源14，从透明硅胶套1上方的透明玻璃观察面402处用显微镜15进行观察，能更加容易的扩宽实验观察范围，增大观察的清晰度。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。
Claims (7)
1.一种基于微观驱替实验玻璃夹持模型，其特征在于，包括透明硅胶套(1)、活塞(2)、活塞帽(3)、框架(4)、连接板(5)、螺钉压紧支架(6)、卡架(7)、玻璃片整体、凸台(13)、光源(14)和显微镜(15)；
玻璃片整体放置在透明硅胶套(1)内，玻璃片整体具有微观立体通道(9)，透明硅胶套(1)具有水平贯穿孔(102)，透明硅胶套(1)套设在活塞帽(3)上，活塞帽(3)设置在框架(4)上，活塞(2)贯穿水平贯穿孔(102)，活塞(2)两端凸出框架(4)，连接板(5)和卡架(7)分别连接在框架(4)两端，螺钉压紧支架(6)端部夹紧在框架(4)和连接板(5)之间，螺钉压紧支架(6)上螺纹连接有压紧螺钉(601)，活塞(2)、框架(4)和卡架(7)连接，活塞(2)位于卡架(7)的一侧两端分别设置有排空通道(201)和入口通道(202)，活塞(2)位于连接板(5)的一侧端部设置有出口通道(203)，活塞(2)内侧设置有水平通孔(204)，活塞(2)顶面中部垂直设置有导流槽(205)，水平通孔(204)和导流槽(205)与水平贯穿孔(102)连通，且水平通孔(204)和导流槽(205)与微观立体通道(9)连通，出口通道(203)与水平通孔(204)连通，排空通道(201)和入口通道(202)与导流槽(205)连通；
凸台(13)设置在框架(4)上，且凸台(13)位于玻璃片整体下方，凸台(13)为空心透明结构，光源(14)设置在凸台(13)的空心处，显微镜(15)设置在框架(4)上，且显微镜(15)位于玻璃片整体上方，框架(4)上相对的两端均设置有充气通道(401)，充气通道(401)对正于透明硅胶套(1)中部。
2.根据权利要求1所述的一种基于微观驱替实验玻璃夹持模型，其特征在于，透明硅胶套(1)呈哑铃状，包括中部的长方体结构和两端连接的圆柱体结构，长方体结构和圆柱体结构连接处贴合设置有透明硅胶圆片(101)，透明硅胶圆片(101)中间部位设置有长方形孔道，圆柱体结构和活塞帽(3)之间密封连接有密封圈(8)。
3.根据权利要求2所述的一种基于微观驱替实验玻璃夹持模型，其特征在于，框架(4)呈长方体状，顶面为观察面(402)，观察面(402)为透明玻璃面，观察面(402)与透明硅胶套(1)平行，框架(4)的其它五个面为不锈钢面，显微镜(15)设置在观察面(402)上。
4.根据权利要求3所述的一种基于微观驱替实验玻璃夹持模型，其特征在于，连接板(5)通过螺钉a(501)与框架(4)连接，连接板(5)上设置有供活塞(2)穿过的椭圆形孔道，卡架(7)与框架(4)卡接，且卡架(7)两端均通过螺钉b(701)与框架(4)连接，活塞(2)夹紧在两个螺钉b(701)之间。
5.根据权利要求4所述的一种基于微观驱替实验玻璃夹持模型，其特征在于，活塞(2)、活塞帽(3)、框架(4)和连接板(5)均为不锈钢材质。
6.根据权利要求4所述的一种基于微观驱替实验玻璃夹持模型，其特征在于，玻璃片整体包括由上至下并排设置的下表面刻蚀玻璃片(10)、激光刻蚀玻璃片(11)和上表面刻蚀玻璃片(12)。
7.一种根据权利要求6所述的基于微观驱替实验玻璃夹持模型的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、用无纺布将下表面刻蚀玻璃片(10)、激光刻蚀玻璃片(11)和上表面刻蚀玻璃片(12)擦拭干净后，将三块玻璃片进行紧密的贴合，使微观立体通道(9)位于三块玻璃片之间，形成一个玻璃片整体；
S2、将带有入口通道(202)和排空通道(201)的活塞(2)插入活塞帽(3)后，将卡架(7)两端卡到框架(4)上，并将螺钉b(701)拧紧固定住活塞(2)；
S3、将连接板(5)通过螺钉a(501)固定在框架(4)上；
S4、将贴合的玻璃片整体按照下表面刻蚀玻璃片(10)在上、激光刻蚀玻璃片(11)在中、上表面刻蚀玻璃片(12)在下的顺序放入连接板(5)椭圆形孔道中，通过带有出口通道(203)的活塞(2)缓慢推动玻璃片整体向前移动，直至玻璃片整体水平通道两端与活塞(2)紧密贴合，并通过拧紧螺钉压紧支架(6)上的压紧螺钉(601)固定不锈钢活塞(2)；
S5、将充气通道(401)连接气体增压泵充入氮气，使透明硅胶套(1)紧紧的吸住玻璃片整体的上表面和下表面以与玻璃片整体紧密贴合；
S6、将微观驱替实验玻璃夹持模型的出口通道(203)连接一个丝堵，入口通道(202)连接一个气液共用快速接头；接头的另一侧通过细管连接装有液体的注射器；
S7、将注射器放置在微量注射泵的注射器压板下进行固定，通过设置微量注射泵的注射流速，使微量注射泵上的滑块推动注射器活塞注入液体，观察排空通道(201)的通道口是否有连续的液体流出，若没有，检查入口通道(202)和排空通道(201)是否连通；若有连续的液体流出，关闭微量注射泵；
S8、将微观驱替实验玻璃夹持模型的入口通道(202)连接一个气液共用快速接头，接头的另一侧通过细管连接装有液体的注射器；排空通道(201)连接一个丝堵；
S9、将注射器放置在微量注射泵的注射器压板下进行固定，通过设置微量注射泵的注射流速，使微量注射泵上的滑块推动注射器活塞注入液体；
S9.1、驱替过程中，将光源(14)放置在微观驱替实验玻璃夹持模型的凸台(13)内，根据实验环境要求自行调整光源亮度；
S9.2、将微观驱替实验玻璃夹持模型放置在显微镜(15)的载物台上，由微观驱替实验玻璃夹持模型中的框架(4)的观察面(402)进行观察；
S9.3、连接电脑，打开图像采集软件，将驱替过程的图片保存下来，然后对图片进行处理分析，研究不同实验条件下水驱稠油微观渗流特征。
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