CN210123434U - 一种用于底水三维物理模型的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于底水三维物理模型的测试装置，在模型上盖上均匀开设有模型上盖预留孔，在模型上盖上还开设有第一电极插孔；在模型主体的一侧均匀开设有模型主体预留孔，在模型主体的一侧还开设有第二电极插孔，填充物填充在模型主体内；模型下盖包括模型下底外侧、模型下底主体和模型下底内侧，模型下底外侧、模型下底主体和模型下底内侧形成一密封的储水空间，在模型下底外侧上开设有进水孔，在模型下底内侧上均匀开设有出水孔。能同时实现底水，地层温度和压力，垂直和水平井型、流体饱和度和压力检测的三维物理模型；可模拟不同井网，不同非均质、底水距采出井的高度及不同底水出水位置对底水锥井或脊进的影响。

Description

一种用于底水三维物理模型的测试装置

技术领域

本实用新型涉及石油开采物理模拟实验装置技术领域，更具体地说涉及一种用于底水三维物理模型的测试装置。

背景技术

物理模拟实验是研究油藏开采过程中的渗流特征、提高采收率效果评价的手段之一，物理模拟实验的主要部分是物理模型，根据油藏实际情况及模拟研究的实验方案，可选取一维、二维、三维物理模型。三维物理模型在模拟井网、油藏非均质方面更接近模拟油藏实际。底水油藏在开采过程中容易发生底水锥进或脊进，一旦发生底水锥进或脊进造成含水上升快，开发效果差，采收率低，经济效益差等问题。为了提高底水油藏的开发效果，因此需要开展各种各样的底水实验研究，探究底水对开发效果的影响，底水锥进或脊进的影响因素、抑制底水技术的研究及效果评价。底水油藏研究的手段之一是底水物理模拟实验。具有底水功能的三维物理模型能更好地模拟出底水侵入的特征，但现有的三维物理模型不具有底水模拟功能或者是只用1个进水孔模拟底水的侵入，显然偏离底水油藏中底水是通过油层和底水层界面均匀侵入油藏的实际情况，功能单一，模拟条件有限，不能模拟底水距生产井的距离、出水位置对底水油藏开采效果的影响。因此需要研制一种能实现模拟底水油藏的三维物理模拟实验模型。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的不足，现有的三维物理模型不具有底水模拟功能或者是只用1个进水孔模拟底水的侵入，偏离底水油藏中底水是通过油层和底水层界面均匀侵入油藏的实际情况，提供了一种用于底水三维物理模型的测试装置，能同时实现底水，地层温度和压力，垂直和水平井型、流体饱和度和压力检测的三维物理模型；可模拟不同井网，不同非均质、底水距采出井的高度及不同底水出水位置对底水锥井或脊进的影响。

本实用新型的目的通过下述技术方案予以实现。

一种用于底水三维物理模型的测试装置，包括模型上盖、模型主体、模型下盖和填充物，

在所述模型上盖上均匀开设有用于布置垂直井的模型上盖预留孔，在所述模型上盖上还开设有用于检测流体饱和度的第一电极插孔；

在所述模型主体的一侧的侧板上均匀开设有用于布置水平井的模型主体预留孔，在所述模型主体的一侧的侧板上还开设有用于检测模型内压力的第二电极插孔，所述填充物填充在所述模型主体内；

所述模型下盖包括模型下底外侧、模型下底主体和模型下底内侧，所述模型下底外侧、所述模型下底主体和所述模型下底内侧形成一密封的储水空间，在所述模型下底外侧上开设有进水孔，所述进水孔通过进水管路与注水泵相连通，在所述进水管路上设置有流量计，在所述模型下底内侧上均匀开设有出水孔，在所述模型下底内侧与所述填充物之间还设置有隔水装置。

所述隔水装置能够采用塑料薄膜或者是防水板。

在所述模型下底主体内还固定有用于将储水空间分隔开的储水隔板。

所述储水隔板的数量为2个，储水隔板将储水空间等分为三个独立的储水分空间，所述隔水装置单独设置在所述储水分空间与填充物之间，撕开/抽出位于最外侧的储水分空间与填充物之间的隔水装置后，通过该处的进水孔能够模拟该处底水对距离进水孔最远处的采出井的影响，以此类推。

所述进水孔的数量为3个，所述进水孔均开设在所述储水分空间对应的所述模型下底外侧的中心位置处。

在各个所述进水孔上分别接入注水泵，模拟底水供给情况，通过控制每1个独立的注水泵的进水开关，就可模拟不同位置底水对底水油藏开发效果的影响；同时打开3个注水泵的进水开关，模拟的就是全部底水都侵入的情况。

所述模型下底外侧和所述模型下底内侧之间的垂直距离为0.3-0.8mm，优选0.5mm。

所述第一电极插孔采用同一个孔的位置能够布置3根电极在填充物中的结构，3个电极的探头在同一垂直方向的不同位置，即3个探头可获取3个不同深度的饱和度数据。

所述模型主体预留孔采用多个孔的结构，垂直方向上的不同的孔距离所述模型下底的高度不同。

所述填充物采用组成油藏岩心的砂子，经洗油处理干净后填充模型主体或者是用石英砂填充模型主体以形成非均质或均质三维模型。

所述填充物需经过液压压实，避免填充后模型主体内填充物压不严实，在驱替过程引起流体窜流的现象。

本实用新型的有益效果为：本模型具备更接近底水侵入的实际情况；同时又能实现模拟底水，三维、能实时检测饱和度和压力、模拟地层温度和压力、模拟地层非均质性、模拟底水距生产井的距离、模拟底水的不同出水位置等多种功能于一体，实现一个模型多种功能，该模型可以模拟底水油藏不同条件下的驱替过程，研究底水油藏提高采收率的相关技术；该模型还能实现检测实验过程中任意时刻模型内不同位置的含油饱和度和压力；确保模型在实验过程中流体不窜流，提高实验的成功率。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型中模型主体侧板的结构示意图；

图3是本实用新型中模型下底的俯视结构示意图；

图4是本实用新型中模型下底的侧视结构示意图；

图5是本实用新型中模型下底的仰视结构示意图；

图中：1为模型上盖，2为模型主体，3为模型下底，4为模型上盖预留孔，5为模型主体预留孔，6为模型下底外侧，7为模型下底内侧，8为模型下底主体，9为储水分空间，10为进水孔，11为出水孔，12为储水隔板，13为侧板，14为隔水装置，15为进水管路，16为流量计。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

实施例一

一种用于底水三维物理模型的测试装置，包括模型上盖1、模型主体2、模型下盖3和填充物，

在模型上盖1上均匀开设有用于布置垂直井的模型上盖预留孔4，在模型上盖1上还开设有用于检测流体饱和度的第一电极插孔；

在模型主体2的一侧的侧板上均匀开设有用于布置水平井的模型主体预留孔5，在模型主体2的一侧的侧板上还开设有用于检测模型内压力的第二电极插孔，填充物填充在模型主体2内；

模型下盖3包括模型下底外侧6、模型下底主体8和模型下底内侧7，模型下底外侧6、模型下底主体8和模型下底内侧7形成一密封的储水空间，在模型下底外侧6上开设有进水孔10，进水孔10通过进水管路15与注水泵相连通，在进水管路15上设置有流量计16，在模型下底内侧7上均匀开设有出水孔11，在模型下底内侧7与填充物之间还设置有隔水装置14，隔水装置14能够采用塑料薄膜或者是防水板。

在模型下底主体8内还固定有用于将储水空间分隔开的储水隔板12。

储水隔板12的数量为2个，储水隔板12将储水空间等分为三个独立的储水分空间9隔水装置14单独设置在储水分空间9与填充物之间，撕开/抽出位于最外侧的储水分空间9与填充物之间的隔水装置14后，通过该处的进水孔10能够模拟该处底水对距离进水孔最远处的采出井的影响，以此类推。

进水孔10的数量为3个，进水孔10均开设在储水分空间9对应的模型下底外侧6的中心位置处。

在各个进水孔10上分别接入注水泵，模拟底水供给情况，通过控制每1个独立的注水泵的进水开关，就可模拟不同位置底水对底水油藏开发效果的影响；同时打开3个注水泵的进水开关，模拟的就是全部底水都侵入的情况。

模型下底外侧6和模型下底内侧7之间的垂直距离为0.3-0.8mm，优选0.5mm。

本实用新型能同时实现底水，地层温度和压力，垂直和水平井型、流体饱和度和压力检测的三维物理模型；可模拟不同井网，不同非均质、底水距采出井的高度及不同底水出水位置对底水锥井或脊进的影响；实现底水的方式比较符合底水进入地层的实际情况。是通过模型下底上预留的进水孔进水，进入的水通过距模型下底外侧0.3-0.8mm处的模型下底内侧上均匀开设的出水孔分散侵入砂层，比较真实地模拟了底水在油藏开采过程中侵入油层的情况，实现底水物理模拟实验；通过储水空间不同进水部分开关的控制，实现模拟不同位置底水对开采效果的影响实验；通过模型上盖上预留的孔布置垂直井，通过模型主体一侧面上预留的孔布置水平井、实现底水油藏不同井型和不同井网的物理模拟实验，通过第二电极插孔布置压力检测电极探头，可实时检测出驱替过程中模型内一定位置的压力数值。

实施例二

在实施例一的基础上，第一电极插孔采用同一个孔的位置能够布置3根电极在填充物中的结构，3个电极的探头在同一垂直方向的不同位置，即3个探头可获取3个不同深度的饱和度数据；第一电极插孔内布置有多个流体饱和度检测电极探头，可实时检测出驱替过程中模型内一定位置的流体(剩余油)饱和度数值。

模型主体预留孔5采用多个孔的结构，垂直方向上的不同的孔距离模型下底3的高度不同；通过模型主体一侧面上预留的距底水层不同高度的模型主体预留孔布置水平采出井，模拟底水距生产井的高度对开采效果的影响。

实施例三

在实施例二的基础上，填充物采用组成油藏岩心的砂子，经洗油处理干净后填充模型主体2或者是用石英砂填充模型主体2以形成非均质或均质三维模型。

填充物需经过液压压实，避免填充后模型主体2内填充物压不严实，在驱替过程引起流体窜流的现象。

实验过程：

如图1所示，一种用于底水三维物理模型的测试装置是由模型上盖、模型主体、模型下底三部分形成的方型体和方型体中充填的填充物组成。在一个具体实验过程中，结合着具体实验方案加以说明。

假设研究1个非均质底水油藏底水的侵入特征，求出底水作用下的最终采出程度。描述底水侵入特征。

实验条件：(1)底水油藏、(2)渗透率分别为K1和K2的2层非均质填充物、(3)井网为1注1采、即1口直井注、1口水平井采。

(1)布置井网：井网为1直井注、1水平井采，是通过模型上盖上预留的模型上盖预留孔布置垂直注入井，通过模型主体一侧面上预留的模型主体预留孔布置水平井作为采油井，来实现1注1采井网。

(2)布置检测流体饱和度电极：通过模型上盖上预留的第一电极插孔设计布置检测流体饱和度的电极，实时检测到电极值位置含水电导率，通过连接的电脑按公式经过数据处理可计算出含水饱和度值，据此求出该位置的剩余油饱和度值，可实现和度定量描述剩余油饱和度分布。

(3)充填砂子：按渗透率分别为K1和K2的2层非均质填模型的砂子，是通过在模型主体中充填一层K1渗透率和一层K2渗透率的砂子，经边填边压实，在经液压补压实。

(4)底水油藏，是通过模型下底外侧上预留的进水孔外接注水泵的进水开关供给水，水首先进入储水分空间，再通过模型下底内侧分散，进入油层来模拟实际底水油藏。

按照上述实施过程，把方案设置的井网布置好，按方案设计的非均质要求，填好砂子，三维模型准备好后，把模型接入到事先准备好的驱替流程中的“模型部位”，接好驱替流程后，按方案规定的驱替步骤就可开展底水三维物理模拟实验，在准备开始实验时，通过模型下底外侧的进水孔控制底水部分的开关供给水，模拟底水油藏底水的供给。

如图2和图3所示，主要是通过模型下底特殊的结构实现的，模型下底是由模型下底外侧、模型下底内侧、储水空间、进水孔、出水孔和储水隔板组成。在底水三维物理模型准备好接入实验驱替流程时开始实验时，通过打开模型下底外侧的注水泵开关控制底水部分的开关供给水，就可模拟底水油藏底水的供给，通过控制每1个独立的注水泵的进水开关，就可模拟不同位置底水对底水油藏开发效果的影响；同时打开3个注水泵的进水开关，模拟的就是全部底水都侵入的情况。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种用于底水三维物理模型的测试装置，其特征在于：包括模型上盖、模型主体、模型下盖和填充物，

在所述模型上盖上均匀开设有用于布置垂直井的模型上盖预留孔，在所述模型上盖上还开设有用于检测流体饱和度的第一电极插孔；

在所述模型主体的一侧的侧板上均匀开设有用于布置水平井的模型主体预留孔，在所述模型主体的一侧的侧板上还开设有用于检测模型内压力的第二电极插孔，所述填充物填充在所述模型主体内；

所述模型下盖包括模型下底外侧、模型下底主体和模型下底内侧，所述模型下底外侧、所述模型下底主体和所述模型下底内侧形成一密封的储水空间，在所述模型下底外侧上开设有进水孔，所述进水孔通过进水管路与注水泵相连通，在所述进水管路上设置有流量计，在所述模型下底内侧上均匀开设有出水孔，在所述模型下底内侧与所述填充物之间还设置有隔水装置。

2.根据权利要求1所述的一种用于底水三维物理模型的测试装置，其特征在于：所述隔水装置能够采用塑料薄膜或者是防水板。

3.根据权利要求2所述的一种用于底水三维物理模型的测试装置，其特征在于：在所述模型下底主体内还固定有用于将储水空间分隔开的储水隔板。

4.根据权利要求3所述的一种用于底水三维物理模型的测试装置，其特征在于：所述储水隔板的数量为2个，储水隔板将储水空间等分为三个独立的储水分空间，所述隔水装置单独设置在所述储水分空间与填充物之间。

5.根据权利要求4所述的一种用于底水三维物理模型的测试装置，其特征在于：所述进水孔的数量为3个，所述进水孔均开设在所述储水分空间对应的所述模型下底外侧的中心位置处。

6.根据权利要求1所述的一种用于底水三维物理模型的测试装置，其特征在于：所述模型下底外侧和所述模型下底内侧之间的垂直距离为0.3-0.8mm。

7.根据权利要求6所述的一种用于底水三维物理模型的测试装置，其特征在于：所述模型下底外侧和所述模型下底内侧之间的垂直距离为0.5mm。

8.根据权利要求1所述的一种用于底水三维物理模型的测试装置，其特征在于：所述第一电极插孔采用同一个孔的位置能够布置3根电极在填充物中的结构，3个电极的探头在同一垂直方向的不同位置，即3个探头可获取3个不同深度的饱和度数据。

9.根据权利要求1所述的一种用于底水三维物理模型的测试装置，其特征在于：所述模型主体预留孔采用多个孔的结构，垂直方向上的不同的孔距离所述模型下底的高度不同。

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