CN207278246U - 一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，包括顶部具有开口的实验箱、透明盖板及温度探测组件，透明盖板能拆装地与实验箱连接，且透明盖板封闭实验箱的开口，透明盖板与实验箱围合形成实验腔，温度探测组件能拆装地设于实验箱上，且温度探测组件与实验腔分别位于透明盖板的两侧，温度探测组件能探测实验腔内的温度，实验箱的底板上开设有多个测点孔眼，测点孔眼能作为压力监测点并容置模拟筛管。本实用新型在实验箱底部开设多个测点孔眼，通过在不同测点孔眼中设置模拟筛管能够方便的对稠油油藏进行多种不同形式的热采模拟实验，使技术人员更全面、清楚的了解稠油油藏在各种热采方式下的渗流规律及生产动态特性。

Description

一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置

技术领域

本实用新型涉及石油工程稠油油藏热采开发实验领域，尤其是指一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置。

背景技术

利用可视化物理模拟装置，可以有效模拟不同类型油藏在不同方式下的渗流规律与生产动态特性，从而为提出有效的油藏开发手段及测试不同开发方式的可靠性提供理论依据。对于稠油及油砂资源，由于原始油藏条件下的原油粘度较大，流动性差，传统的注水与化学驱等冷采技术可行性较差，需要采用热力采油技术。

现有的热力采油技术包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD及其他多种改进热采方式，在进行模拟实验时，需要探究油藏在采取不同热采开发方式时，油藏内部的流体流动特征，蒸汽腔扩展特征以及提高采收机理等。而现有技术中在进行热采模拟实验时，通常是对应多种的热采方式，设置多套实验模拟装置，难以在一套设备上同时实现模拟蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD(蒸汽辅助重力泄油)及其他改进热采方式的模拟功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，能方便工作人员对稠油油藏进行多种形式的热采模拟实验。

本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，所述稠油油藏热采可视化物理模拟装置包括顶部具有开口的实验箱、透明盖板及温度探测组件，所述透明盖板能拆装地与所述实验箱连接，且所述透明盖板封闭所述实验箱的所述开口，所述透明盖板与所述实验箱围合形成实验腔，所述温度探测组件能拆装地设于所述实验箱上，且所述温度探测组件与所述实验腔分别位于所述透明盖板的两侧，所述温度探测组件能探测所述实验腔内的温度，所述实验箱的底板上开设有多个测点孔眼，所述测点孔眼能作为压力监测点并容置模拟筛管。

如上所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，沿着由所述实验箱的底部至所述实验箱的顶部的方向，所述实验箱的内壁朝向相互远离的方向外扩，并在所述实验箱的内壁上形成台阶面朝向所述实验箱的顶部的台阶，所述透明盖板通过限位件能拆装地安装于所述台阶上，所述透明盖板的底部表面、所述实验箱的所述底板的内侧表面及位于所述台阶面下方的所述实验箱的内壁围合形成所述实验腔。

如上所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，所述限位件包括限位压环及多个螺栓，所述限位压环压设于所述实验箱的侧壁的顶部，所述限位压环的内侧边缘凸出于所述实验箱的内壁，且所述限位压环的内侧边缘压设于所述透明盖板的外周缘，所述实验箱的侧壁的顶面上开设有多个螺孔，各所述螺孔均沿着由所述实验箱的顶部至所述实验箱的底部的方向延伸，所述限位压环上对应多个所述螺孔开设有多个通孔，多个所述螺栓分别贯穿多个所述通孔并与多个所述螺孔旋接。

如上所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，所述透明盖板与所述台阶面之间安装密封垫圈，所述透明盖板与所述实验箱的内壁之间设有缓冲垫圈，所述透明盖板与所述限位压环之间设有密封胶圈。

如上所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，所述实验箱的外壁上形成有凸出于所述实验箱的外壁的凸台，所述凸台沿所述实验箱的周向环绕设置在所述实验箱的外壁上，且所述凸台靠近所述实验箱的底部，所述实验箱的外壁上环绕套设有加热套，所述加热套的内壁与所述实验箱的外壁贴合接触，所述加热套的下端面与所述凸台的上端面贴合接触，所述加热套的上端面与所述实验箱的顶面平齐。

如上所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，所述测点孔眼的内径为3mm或6mm，所述模拟筛管的一端由所述测点孔眼伸入至所述实验腔内，且所述模拟筛管的一端位于所述实验箱外部，所述模拟筛管的伸入至所述实验腔内的部分的侧壁上开设有多个射孔或多个割缝，且所述模拟筛管的伸入至所述实验腔内的部分的外壁上套设有防砂网。

如上所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，所述实验腔通过分隔网分隔形成多个区域。

如上所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，所述透明盖板为由玻璃制成的透明盖板，所述透明盖板的厚度为3cm～5cm，所述透明盖板的耐压强度为2MPa～4MPa，所述透明盖板的耐热温度为300℃。

如上所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，所述透明盖板的底部表面及所述实验箱的底部内壁面均为毛化表面，在所述透明盖板安装固定于所述台阶面的状态下，所述透明盖板的下表面与所述实验箱的底部内壁之间的距离大于或等于3cm。

如上所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，所述温度探测组件为非接触式红外温度探测组件，所述温度探测组件包括多个红外测温探头及探头架，所述探头架能拆装地安装于所述实验箱上，多个所述红外测温探头均能拆装地安装在所述探头架上，且各所述红外测温探头均朝向所述实验腔，各所述红外测温探头的探头距离系数为8:1。

如上所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，所述稠油热采可视化物理模拟装置还包括支架，所述实验箱的两相对的侧壁的外壁分别设有一转轴，两所述转轴同轴设置，所述实验箱通过两所述转轴能转动的安装于所述支架上，所述支架上设有锁紧机构，所述锁紧机构能对所述实验箱进行锁定保持所述实验箱相对于所述支架静止。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，在实验箱的底部开设多个测点孔眼，通过在不同的测点孔眼中设置模拟筛管能够方便的对稠油油藏进行多种不同形式的热采模拟实验，使技术人员更全面、清楚的了解稠油油藏在各种热采方式下的渗流规律及生产动态特性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1为本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置的局部结构示意图；

图3为本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置的实验箱的俯视图；

图4为本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置的实验箱的仰视图；

图5为本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置的实验腔填充均质模型的示意图；

图6为本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置的实验腔填充纵向非均质模型的示意图；

图7为本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置的实验腔填充横向非均质模型的示意图；

图8为采用本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置进行非均质1/2油藏SAGD及ES-SAGD热采模拟实验的实验图；

图9为采用本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置进行非均质全油藏SAGD及ES-SAGD热采模拟实验的实验图；

图10a及图10b为采用本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置进行非均质全五点井网热流驱替模拟实验的实验图；

图11a及图11b为采用本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置进行非均质1/4五点井网热流驱替模拟实验的实验图；

图12为采用本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置进行非均质CSS-SAGD热采模拟实验的实验图。

附图标号说明：

1 实验箱

11 实验腔

12 测点孔眼

13 台阶

14 螺孔

15 凸台

16 加热套

17 分隔网

18 转轴

19 把手

2 透明盖板

21 密封垫圈

22 缓冲垫圈

23 密封胶圈

3 温度探测组件

31 红外测温探头

32 探头架

4 模拟筛管

5 限位件

51 限位压环

52 螺栓

6 支架

具体实施方式

为了对本实用新型的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1～图4所示，本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，稠油油藏热采可视化物理模拟装置包括顶部具有开口的实验箱1、透明盖板2及温度探测组件3，透明盖板2能拆装地与实验箱1连接，且透明盖板2封闭实验箱1的开口，透明盖板2与实验箱1围合形成实验腔11，在进行实验时，在实验腔11内充分填充玻璃微珠和/或石英砂构造多孔介质，形成填砂模型，其中根据填充的物质的种类、尺寸及位置分布，可以构造形成均质填砂模型(请参见图5)及非均质填砂模型(请参见图6及图7)，其中，非均质填砂模型能够更接近实际的油藏特性，采用非均质填砂模型进行实验时能有效提高实验数据的可靠性；温度探测组件3能拆装地设于实验箱1上，且温度探测组件3与实验腔11分别位于透明盖板2的两侧，温度探测组件3能探测实验腔11内的温度，通过采用设置在实验腔11外的温度探测组件3，与现有技术中将温度探测组件3设置在填砂模型中的设置方式相比，能有效避免温度探测组件3以及填砂模型二者之间的相互影响，从而有效保证温度检测的准确度以及模拟实验不受其他结构干扰；实验箱1的底板上开设有多个测点孔眼12，测点孔眼12能作为压力监测点并容置模拟筛管4，在进行实验时，根据模拟实验所要模拟的热采方式，在需要设置模拟筛管4的位置处的测点孔眼12中设置模拟筛管4即可，同时测点孔眼12还可以作为实验过程中的压力监测点。

进一步地，如图1及图2所示，本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，沿着由实验箱1的底部至实验箱1的顶部的方向，实验箱1的内壁朝向相互远离的方向外扩，并在实验箱1的内壁上形成台阶13面朝向实验箱1的顶部的台阶13，即实验箱1的内部以台阶13面所在平面划分为上下两部分，其中上部分空间的侧壁厚度较小，下部分空间的侧壁厚度较大，上部分空间的侧壁与下部分空间的侧壁之间的连接处形成有台阶13，台阶13的台阶13面朝向实验箱1的开口方向，台阶13用于放置透明盖板2，透明盖板2通过限位件5能拆装地安装于台阶13上，透明盖板2的底部表面、实验箱1的底板的内侧表面及位于台阶13面下方的实验箱1的内壁围合形成实验腔11，即透明盖板2安装在实验箱1中的上部分空间中，而实验箱1中的下部分空间即形成了实验腔11。

更进一步地，如图1～图3所示，本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，限位件5包括限位压环51及多个螺栓52，限位压环51压设于实验箱1的侧壁的顶部，限位压环51的内侧边缘凸出于实验箱1的内壁，且限位压环51的内侧边缘压设于透明盖板2的外周缘，当限位压环51固定于实验箱1的顶部时，透明盖板2相当于被夹设于限位压环51及台阶13之间，实验箱1的侧壁的顶面上开设有多个螺孔14，各螺孔14均沿着由实验箱1的顶部至实验箱1的底部的方向延伸，限位压环51上对应多个螺孔14开设有多个通孔，其中，多个螺栓52、多个螺孔14及多个通孔为一一对应设置，多个螺栓52分别贯穿多个通孔并与多个螺孔14旋接，作为优选，螺栓52、螺孔14及通孔均设为八个，其中在八个螺孔14中，有四个螺孔14分别设于实验箱1的顶部的四个角处，另外四个螺孔14分别设于实验箱1的四个侧壁的顶面的中间位置处，以保证限位压环51在与实验箱1进行连接时能够受力均匀，使限位压环51的底面与实验箱1的侧壁的顶面之间的贴合度更高，使透明盖板2受力更加均匀，减少透明盖板2由于受力不均匀而容易发生断裂的情况。

作为优选，如图1及图2所示，本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，透明盖板2与台阶13面之间安装密封垫圈21，作为优选，密封垫圈21选用石墨密封垫圈，但需要说明的是，此处也可以采用其他材质制成的密封垫圈21，本实用新型并不以此为限，沿着由密封垫圈21的径向，密封垫圈21的外边缘至内边缘之间的距离为1cm，即密封垫圈21的宽度为1cm，通过设置密封垫圈21能有效将透明盖板2与台阶13面之间密封，防止实验腔11内的物质从透明盖板2与台阶13面之间的缝隙中泄漏；透明盖板2与实验箱1的内壁之间设有缓冲垫圈22，由于实验腔11内的介质在进行模拟实验的过程中可能会向透明盖板2施加使透明盖板2在实验箱1的内壁之间移动的作用力，通过设置缓冲垫圈22能有效抵消透明盖板2受到的作用力，并且对透明盖板2的周缘及实验箱1的内壁进行保护，防止透明盖板2的周缘与实验箱1的内壁发生接触而出现磨损碰撞的情况，同时，设置缓冲垫圈22还能有效将透明盖板2的周缘与实验箱1的内壁之间密封，进一步提高实验箱1的密封性能；透明盖板2与限位压环51之间设有密封胶圈23，其中，密封胶圈23是为了更进一步地对透明盖板2与限位压环51之间进行密封，密封胶圈23可以是直接夹设在透明盖板2与限位压环51之间，与密封垫圈21的安装方式相似，也可以是通过打胶的方式将液体胶直接打在限位压环51的内侧边缘处并与透明盖板2的上表面接触，待液体胶凝固后形成密封胶圈23，将透明盖板2与限位压环51之间的缝隙密封，防止外界杂质从透明盖板2与限位压环51之间的缝隙进入实验腔11内；其中，透明盖板2的厚度(沿着由实验箱1的顶部至实验箱1的底部的方向上的尺寸)可以设置为与实验箱1内的上部分空间的高度尺寸相同，密封垫圈21及密封胶圈23均以被压缩的方式安装，或者也可以设置为透明盖板2的厚度与密封垫圈21的厚度之和与上部分空间的高度尺寸相同，本实用新型并不以此为限。

进一步地，如图1及图2所示，本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，实验箱1的外壁上形成有凸出于实验箱1的外壁的凸台15，凸台15沿实验箱1的周向环绕设置在实验箱1的外壁上，且凸台15靠近实验箱1的底部，即实验箱1的靠近其底部位置处的外壁外扩并在实验箱1的外壁上形成凸台15，凸台15沿实验箱1的外壁环绕一周，实验箱1的外壁上环绕套设有加热套16，加热套16的内壁与实验箱1的外壁贴合接触，加热套16的下端面与凸台15的上端面贴合接触，加热套16用于对实验箱1进行加热及保温，减少实验箱1内的介质在与实验箱1接触的位置温度损耗较高而导致实验箱1内的介质出现中间温度较高而边缘温度较低的情况的发生，加热套16的内部呈中空状，通过向加热套16的内部注入热流体的方式在模拟实验的过程中对实验腔11进行温度补偿，加热套16的上端面与实验箱1的顶面平齐，如此不仅能对实验箱1的侧壁上与实验腔11相对的位置进行加热，还能对与透明盖板2的边缘相对的实验箱1的侧壁进行加热，间接对透明盖板2的边缘进行加热，能有效防止由于透明盖板2温度较低而与实验腔11内发生热交换而导致实验腔11内温度下降的情况；需要说明的是，凸台15的上端面所在的平面低于实验箱1的底部内壁所在的平面，从而保证与实验腔11相对的实验箱1的侧壁全部被加热套16覆盖，以保证实验腔11受热均匀。

进一步地，本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，测点孔眼12的内径为3mm或6mm，模拟筛管4的一端由测点孔眼12伸入至实验腔11内插入至填砂模型中，且模拟筛管4的一端位于实验箱1外部，在模拟实验过程中，技术人员根据模拟实验的实际需要选择外径为3mm的模拟筛管4或外径为6mm的模拟筛管4，本实用新型并不以此为限；模拟筛管4的伸入至实验腔11内的部分的侧壁上开设有多个射孔或多个割缝，便于流体从筛管上的多个部位流入实验腔11，且实验腔11内的流体从筛管的多个部位流入筛管中，使模拟实验与实际生产情况更加接近，且模拟筛管4的伸入至实验腔11内的部分的外壁上套设有防砂网，防砂网的网眼小于实验腔11内填充介质的最小外径，以防止实验腔11内的填充介质进入模拟筛管4中造成堵塞，保证模拟实验正常进行。

作为优选，如图6及图7所示，本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，实验腔11通过分隔网17分隔形成多个区域，通过在各个区域中填充具有不同尺寸的介质来构造非均质模型，其中图6中所示的是横向非均质模型，而图7中所示的是纵向非均质模型，在进行实验的过程中，还可以将实验腔11划分为更多区域，以构造更多种不同的非均质模型，本实用新型并不以此为限。

更进一步地，本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，透明盖板2为由玻璃制成的透明盖板2，透明盖板2的厚度为3cm～5cm，透明盖板2的耐压强度为2MPa～4MPa，透明盖板2的耐热温度为300℃。需要说明的是，上述透明盖板2的各参数仅为本实用新型较佳实施例，本领域技术人员也可以设定其他参数，本实用新型并不以此为限。

另外，作为优选，透明盖板2的尺寸较佳可以设置为20cm*20cm，将透明盖板2的尺寸设置为20cm*20cm即能满足绝大多数的模拟实验的要求，但需要说明的是，本领域技术人员也可以根据实际情况设置为其他尺寸，本实用新型并不以此为限。

作为优选，本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，透明盖板2的底部表面及实验箱1的底部内壁面均为毛化表面，将透明盖板2的底部表面及实验箱1的底部内壁均设为毛化表面能在模拟实验的过程中，有效防止填充在实验腔11内的介质沿透明盖板2的底面或实验箱1的底部表面移动；在透明盖板2安装固定于台阶13面的状态下，透明盖板2的下表面与实验箱1的底部内壁之间的距离大于或等于3cm，即实验腔11的内部高度为不小于3cm，如此设置能保证在进行填砂时有足够的空间填充多层玻璃微珠或石英砂，以更好的构造具有非均质特征的多孔介质。

进一步地，如图1所示，本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，温度探测组件3为非接触式红外温度探测组件3，温度探测组件3包括多个红外测温探头31及探头架32，探头架32能拆装地安装于实验箱1上，多个红外测温探头31均能拆装地安装在探头架32上，且各红外测温探头31均朝向实验腔11，与现有的设于填砂模型中的温度探测组件3相比，本实用新型采用的非接触式红外温度探测组件3不会受到填砂模型的厚度的影响，测量结果误差较小，且不会对模拟实验过程中蒸汽腔的扩展造成影响；红外测温探头31设置有9个～24个，具体数目及分布情况根据实际模拟实验确定，只需保证各红外测温探头31的探头距离系数为8:1即可。

探头距离系数是红外测温探头31的一个重要参数。探头距离系数由D:S之比确定，即红外测温探头31到目标之间的距离D与被测目标直径S之比。如果红外测温探头31由于环境条件限制必须安装在远离目标之处，而又要测量小的目标，就应选择高光学分辨率的红外测温探头31。光学分辨率越高，即增大D:S比值，红外测温探头31的成本也越高。如果红外测温探头31远离目标，而目标又小，就应选择高距离系数的红外测温探头31。

进一步地，如图1所示，本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，稠油热采可视化物理模拟装置还包括支架6，实验箱1的两相对的侧壁的外壁分别设有一转轴18，两转轴18同轴设置，实验箱1通过两转轴18能转动的安装于支架6上，通过转动实验箱1能更好的模拟实际油藏情况，支架6上设有锁紧机构(图中未示出)，锁紧机构能对实验箱1进行锁定保持实验箱1相对于支架6静止，通过设置锁紧机构能在将实验箱1转动到预定角度时将其锁定，使其无法继续转动，保证后续模拟实验过程中填砂模型的稳定性。

作为优选，如图1～图7所示，本实用新型提供了一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其中，实验箱1的相对的两侧的外壁上还分别设有把手19，以便于使用者移动实验箱1。

本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置还设有图像采集组件和辅助计量组件，图像采集组件也可以设置于探头架32上，图形采集组件为摄像机，辅助计量组件与模拟筛管4相连通，其中摄像机与辅助计量组件均与现有技术中的摄像机及辅助计量组件相同，在此不再赘述。

本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，在实验箱的底部开设多个测点孔眼，通过在不同的测点孔眼中设置模拟筛管能够方便的对稠油油藏进行多种不同形式的热采模拟实验，使技术人员更全面、清楚的了解稠油油藏在各种热采方式下的渗流规律及生产动态特性。

以下将举例具体说明几种采用不同热采方式进行的模式实验的实验过程。

如图8及图9所示，为非均质稠油油藏的SAGD以及ES-SAGD方式可视化物理模拟实验过程。

两模拟实验中均设置了两模拟筛管，其中一根模拟筛管作为注入井，而另一根模拟筛管作为生产井，模拟筛管的壁面上设有多个射孔孔眼或割缝，用以模拟双水平井的SAGD与ES-SAGD方式开发；根据注入井及生产井的设置位置不同可以分别模拟1/2油藏的汽腔扩展(参见图8)与全油藏的汽腔扩展(参见图9)；

SAGD及ES-SAGD方式的预热过程均采用蒸汽吞吐方法预热，即注入井与生产井均进行同步的蒸汽注入、焖井和生产过程，直至温度探测组件所测井间温度达到80～100℃时，预热阶段结束，开始进行SAGD及ES-SAGD开发；

SAGD及ES-SAGD的实验过程中，两模拟筛管的位置一上一下设置，其中上部位的模拟筛管作为注入井，外接恒压注入泵和蒸汽发生器，以定压力方式注入热流体；下部位的模拟筛管作为生产井，外接回压控制阀，以定压力方式开采；对于SAGD方式，注入井注入饱和蒸汽；而对于ES-SAGD方式，注入井同时注入可溶性有机溶剂和蒸汽。外部的非接触式红外温度探测组件测取填砂模型内相应位置处的油藏温度，获得汽腔扩展动态；实验过程中连续监测油藏的压力、温度特征以及生产井的采液、采油和油汽比变化特征

直至温度探测组件与摄录像装置所测取的汽腔不再扩展、体积不再发生变化或注采井间发生汽窜为止，实验结束。

如图10a、图10b、图11a及图11b所示，为非均质稠油油藏五点法蒸汽驱/蒸汽-非凝析气驱/蒸汽-溶剂驱/蒸汽热化学复合驱模拟实验过程。

该模拟实验采用非均质稠油油藏五点井网热流体驱替方式进行模拟。填砂模型内共布置五口模拟井(即模拟筛管)，模拟井的壁面上设有多个射孔孔眼或割缝，作为注入井的热流体注入通道或生产井的采液通道，根据不同的模拟井位置，可分别模拟全五点井网的热流体驱替(参见图10a及图10b)与1/4五点井网的热流体驱替(参见图11a及图11b)；

驱替之前，模拟井先开展蒸汽吞吐方式的模拟，以期达到合适的转驱时机，吞吐过程中，几口模拟井同步进行的蒸汽注入、焖井和生产过程，开展3～5个周期的蒸汽吞吐模拟，之后转入热流体驱替方式模拟过程；

全五点法蒸汽驱实验过程中，可以采用四口角井作为注入井，中间井作为生产井(正五点)或以中间井作为注入井，四角井作为生产井(反五点)来模拟两种方式的五点法蒸汽驱方式，注入井外接恒速泵和蒸汽发生器，以定注入量方式注入热流体；生产井外接回压控制阀，控制压力水平为实际的井底流压，以定压力方式开采；

实验过程中，外部的非接触式红外温度探测组件测取填砂模型内注入生产井间的油藏温度，图像采集组件记录驱替过程的前缘扩展及热流体波及情况，并连续监测油藏的压力、温度特征以及生产井的采液、采油和油汽比变化特征；

依据实际的温度与前缘移动监测结果，实验至温度探测组件或图像采集组件所测取的波及面积不再扩大或注采井间发生汽窜为止，实验结束。

如图12所示，为非均质稠油油藏CSS-SAGD(蒸汽吞吐、SAGD)混合方式物理模拟实验过程。

该模拟实验为在填砂模型内设置一上一下两口模拟井(SAGD井对，模拟筛管)，另一边存在一口吞吐模拟井，该方式属于SAGD方式的一种改善开发方式，其中SAGD井对兼吞吐井的存在，可以在SAGD的基础上进一步改善汽腔扩展，提高开发效果；同样地，填砂模型内部可采用不同的非均质填砂类型，用以模拟非均质情况下蒸汽吞吐和SAGD的混合开发，该模拟实验主要用于研究SAGD和蒸汽吞吐混合开发过程中蒸汽吞吐对SAGD蒸汽腔发育扩展的影响规律；

SAGD的预热过程采用蒸汽吞吐方法，即注入井与生产井均进行同步的注汽、焖井和生产过程，直至温度探测组件所测井间温度达到80～100℃时，预热阶段结束，开始进行SAGD开发；

在SAGD的生产过程中，上部位的模拟井作为注入井，外接恒压注入泵和蒸汽发生器，以定压力方式注入热流体；下部位的模拟井作为生产井，外接回压控制阀，以定压力方式开采；

蒸汽吞吐模拟井，外接一个三通阀，一条管线接入蒸汽发生器和注入泵，另一条管线接入回压控制阀，待温度探测组件与图像采集组件观测到SAGD汽腔上升至模型顶端时，吞吐模拟井开始进行吞吐实验，吞吐井注汽阶段打开注入管线阀门，焖井阶段将两个阀关闭，生产阶段只打开生产阀门；非接触式红外温度探测组件测取填砂模型内相应位置处的油藏温度，获得汽腔扩展动态，实验过程中连续监测油藏的压力、温度特征以及生产井的采液、采油和油汽比变化特征；

直至温度探测组件或图像采集组件所测取的汽腔不再扩展、体积不再发生变化或注采井间发生汽窜为止，实验结束。

需要说明的是：除了上述三类模拟实验外，本实用新型还可以模拟采用其他热采方式的模拟实验，在此不再一一列举说明。

综上所述，本实用新型提供的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，可以通过改变实验腔内部玻璃微珠或石英砂的目数及尺寸、改变模拟注入井与模拟生产井的相对位置、改变模拟筛管形式及改变注入流体性质可以实现模拟不同油藏非均质特征、不同油藏条件、不同完井方式及不同注入流体下的不同热采方式下的微观驱油机理、开发特征及剩余油分布特征。利用本实用新型可以方便实现非均质稠油油藏热采过程的可视化，精确观察热采过程中微观孔隙尺度上的流体渗流规律。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (11)

1.一种稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其特征在于，所述稠油油藏热采可视化物理模拟装置包括顶部具有开口的实验箱、透明盖板及温度探测组件，所述透明盖板能拆装地与所述实验箱连接，且所述透明盖板封闭所述实验箱的所述开口，所述透明盖板与所述实验箱围合形成实验腔，所述温度探测组件能拆装地设于所述实验箱上，且所述温度探测组件与所述实验腔分别位于所述透明盖板的两侧，所述温度探测组件能探测所述实验腔内的温度，所述实验箱的底板上开设有多个测点孔眼，所述测点孔眼能作为压力监测点并容置模拟筛管。

2.根据权利要求1所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其特征在于，沿着由所述实验箱的底部至所述实验箱的顶部的方向，所述实验箱的内壁朝向相互远离的方向外扩，并在所述实验箱的内壁上形成台阶面朝向所述实验箱的顶部的台阶，所述透明盖板通过限位件能拆装地安装于所述台阶上，所述透明盖板的底部表面、所述实验箱的所述底板的内侧表面及位于所述台阶面下方的所述实验箱的内壁围合形成所述实验腔。

3.根据权利要求2所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其特征在于，所述限位件包括限位压环及多个螺栓，所述限位压环压设于所述实验箱的侧壁的顶部，所述限位压环的内侧边缘凸出于所述实验箱的内壁，且所述限位压环的内侧边缘压设于所述透明盖板的外周缘，所述实验箱的侧壁的顶面上开设有多个螺孔，各所述螺孔均沿着由所述实验箱的顶部至所述实验箱的底部的方向延伸，所述限位压环上对应多个所述螺孔开设有多个通孔，多个所述螺栓分别贯穿多个所述通孔并与多个所述螺孔旋接。

4.根据权利要求3所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其特征在于，所述透明盖板与所述台阶面之间安装密封垫圈，所述透明盖板与所述实验箱的内壁之间设有缓冲垫圈，所述透明盖板与所述限位压环之间设有密封胶圈。

5.根据权利要求3所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其特征在于，所述实验箱的外壁上形成有凸出于所述实验箱的外壁的凸台，所述凸台沿所述实验箱的周向环绕设置在所述实验箱的外壁上，且所述凸台靠近所述实验箱的底部，所述实验箱的外壁上环绕套设有加热套，所述加热套的内壁与所述实验箱的外壁贴合接触，所述加热套的下端面与所述凸台的上端面贴合接触，所述加热套的上端面与所述实验箱的顶面平齐。

6.根据权利要求1～5任一项所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其特征在于，所述测点孔眼的内径为3mm或6mm，所述模拟筛管的一端由所述测点孔眼伸入至所述实验腔内，且所述模拟筛管的一端位于所述实验箱外部，所述模拟筛管的伸入至所述实验腔内的部分的侧壁上开设有多个射孔或多个割缝，且所述模拟筛管的伸入至所述实验腔内的部分的外壁上套设有防砂网。

7.根据权利要求1～5任一项所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其特征在于，所述实验腔通过分隔网分隔形成多个区域。

8.根据权利要求1～5任一项所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其特征在于，所述透明盖板为由玻璃制成的透明盖板，所述透明盖板的厚度为3cm～5cm，所述透明盖板的耐压强度为2MPa～4MPa，所述透明盖板的耐热温度为300℃。

9.根据权利要求2～5任一项所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其特征在于，所述透明盖板的底部表面及所述实验箱的底部内壁面均为毛化表面，在所述透明盖板安装固定于所述台阶面的状态下，所述透明盖板的下表面与所述实验箱的底部内壁之间的距离大于或等于3cm。

10.根据权利要求1所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其特征在于，所述温度探测组件为非接触式红外温度探测组件，所述温度探测组件包括多个红外测温探头及探头架，所述探头架能拆装地安装于所述实验箱上，多个所述红外测温探头均能拆装地安装在所述探头架上，且各所述红外测温探头均朝向所述实验腔，各所述红外测温探头的探头距离系数为8:1。

11.根据权利要求1所述的稠油油藏热采可视化物理模拟装置，其特征在于，所述稠油热采可视化物理模拟装置还包括支架，所述实验箱的两相对的侧壁的外壁分别设有一转轴，两所述转轴同轴设置，所述实验箱通过两所述转轴能转动的安装于所述支架上，所述支架上设有锁紧机构，所述锁紧机构能对所述实验箱进行锁定保持所述实验箱相对于所述支架静止。