CN211652452U - 一种可视化驱替实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种可视化驱替实验装置，其属于油藏开发技术领域。本实用新型实施例提供的可视化驱替实验装置，包括岩心夹持器、回压阀以及透明玻璃取样装置，透明玻璃取样装置内部成型有第一腔体，第一腔体一端与岩心夹持器的采出液端连通，第一腔体的另一端与回压阀连通。通过第一腔体收集岩心加持器流出的采出液，从而使实验人员可直接透过透明的玻璃观察并记录采出液的流体特征，同时第一腔体位于岩心夹持器和回压阀之间，避免了回压阀对流体特征的破坏，回压阀还可使第一腔体维持一定压力，从而使第一腔体内的流体特征真实反映岩心内部的流体特征，观察结果具有真实可靠性。

Description

一种可视化驱替实验装置

技术领域

本实用新型涉及油藏开发技术领域，尤其涉及一种可视化驱替实验装置。

背景技术

驱替实验是一种在实验室内模拟石油开采过程的实验，即在一定的温度压力下，用油或水以一定的流量，利用渗透作用，置换岩样内的水或油，以此测量岩石的孔隙度、测试采油性能。为了模拟实际矿场中可能出现的现象及驱油效果，常采用室内驱替实验进行模拟。在室内驱替实验中了解驱替过程中多孔介质内部驱替液体的流动形态及特征变化是解释现象、分析实验结果的有力手段。

目前，在实验室内进行驱替实验时，常利用岩心夹持器夹持实验岩心，岩心夹持器包括用于盛放岩心的桶状外壳以及加压阀，加压阀对岩心施加一定压力以模拟其在岩层中的状态，驱替介质由岩心夹持器的入口进入桶状外壳内并在岩心内部流动，置换出的液体混合一定的驱替介质后由岩心夹持器的采出液端流出。为了可视化观察，通常采用试管或烧杯在岩心夹持器出口处收集流出液，然后进行观察。

但是，上述收集方法所得到的液体处于常温常压状态，无法真实再现模拟实验过程中的流体特征。而且回压阀的结构特征也会将原始流动的流体特征破坏。因此相关技术无法真实模拟实验过程中的流体特征，缺乏真实有效性。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种可视化驱替实验装置，用以解决相关技术中采用的液体采样方法无法真实模拟实验过程中的流体特征，缺乏真实有效性的问题。

本实用新型实施例提供一种可视化驱替实验装置，包括岩心夹持器、回压阀以及透明玻璃取样装置，所述透明玻璃取样装置内部成型有第一腔体，所述第一腔体一端与所述岩心夹持器的采出液端连通，所述第一腔体的另一端与所述回压阀连通。

如上所述的可视化驱替实验装置，其中，所述透明玻璃取样装置包括密封贴合的第一玻璃板和第二玻璃板，所述第一玻璃板上设置有凹槽，所述第二玻璃板覆盖于所述凹槽开口以形成所述第一腔体。

如上所述的可视化驱替实验装置，其中，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板键合连接。

如上所述的可视化驱替实验装置，其中，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板通过螺栓连接，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间设置有密封所述第一腔体的密封胶。

如上所述的可视化驱替实验装置，其中，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板为等面积的正方形玻璃片，所述凹槽为正方形凹槽。

如上所述的可视化驱替实验装置，其中，所述第一玻璃板包括两个由所述凹槽向外延伸的管路凹槽，两个所述管路凹槽相对于所述凹槽外侧末端分别连接有进液口和出液口，所述采出液端通过第一管路与所述进液口连通，所述回压阀通过第二管路与所述出液口连通。

如上所述的可视化驱替实验装置，其中，所述第一腔体的内壁上设置有疏油层。

如上所述的可视化驱替实验装置，其中，还包括高压水浴仓，所述透明玻璃取样装置放置于高压水浴仓内。

如上所述的可视化驱替实验装置，其中，还包括用于记录所述第一腔体内的采出液流动特征的拍摄装置。

如上所述的可视化驱替实验装置，其中，所述岩心夹持器包括桶状壳体以及设置在所述桶状壳体外侧的加压阀；所述桶状壳体内设置有放置实验岩样的第二腔体；还包括接收驱替介质进入所述第二腔体的入液端以及所述采出液端。

本实用新型实施例提供的一种可视化驱替实验装置，通过成型于透明玻璃取样装置内部的第一腔体收集岩心加持器流出的采出液，从而使实验人员可直接透过玻璃观察并记录采出液的流体特征，不需要利用其它设备收集采出液，使用方法简便，操作方式简便；同时第一腔体位于岩心夹持器和回压阀之间，避免了回压阀对流体特征的破坏，回压阀还可使第一腔体维持一定压力，从而使通过透明玻璃取样装置观察到的采出液的流体特征更符合于其在岩心夹持器内部的状态，观察结果真实可靠。解决了相关技术所采用的观测方法会无法真实模拟实验过程中的流体特征，缺乏真实有效性的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的可视化驱替实验装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的透明玻璃取样装置的结构示意图。

附图标记说明：

1：岩心夹持器；

11：采出液端；

12：入液端；

13：桶状壳体；

2：回压阀；

3：透明玻璃取样装置；

31：第一玻璃板；

311：凹槽；

312：管路凹槽；

313：进液口；

314：出液口；

32：第二玻璃板；

4：第一腔体；

5：高压水浴仓；

6：加压阀；

7：第一管路；

8：第二管路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型中，除非另有明确的规定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型，可以是机械连接，也可以是电连接或者彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例提供的一种可视化驱替实验装置，旨在提供一种可真实反映驱替实验过程中采出液的流体特征的实验装置。目前驱替实验中观察岩心夹持器内部液体流动形态及变化特征时，常用的采样手段包括以下几种：一种是利用烧杯或试管在岩心夹持器的采出液端收集采出液，这是目前较为常见的观察方式，但是这会导致观测的液体处于常温常压状态下，与实验过程中的高温高压状态不符，另外岩心夹持器在其采出液端设置有回压阀以维持其内部压力，采出液在流出岩心夹持器时首先会通过回压阀，破坏其本来的流动特征；另外也存在有利用核磁技术扫描岩心以观察流体在岩心内流动状态的方法，但是这种观测方法无法观测到到流体的形态、颜色等重要特征。因此现有几种液体采样手段均难以保证观察结果真实可靠。

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种可视化驱替实验装置，该实验装置主要由岩心夹持器、回压阀和设置在岩心夹持器与回压阀之间的透明玻璃取样装置组成，该玻璃取样装置作为液体取样器收集岩心夹持器采出液端流出的采出液，使得收集到的采出液在采样前不会遭到回压阀破坏其流体特征；另外，由于取样装置设置于回压阀之前，因此采出液在液体采样器内部仍保持高压状态；将液体采样器放入恒温箱或其他加热装置进行加热，则可以保证采出液的高温状态，即利用本实施例提供的实验装置中的透明玻璃取样装置作为液体采样器，可不破坏采出液流体特征，并保持采出液始终处于和岩心夹持器内部高温高压状态相符的流动条件，实验人员可透过玻璃直接观察液体的流动状态，得到其颜色、流体状态、混相状态等特征，从而使观测结果真实可靠。

图1为本实用新型实施例提供的可视化驱替实验装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的透明玻璃取样装置的结构示意图。

请参照图1和图2。本实施例提供的可视化驱替实验装置，包括岩心夹持器1、回压阀2以及透明玻璃取样装置3，透明玻璃取样装置3内部成型有第一腔体4，第一腔体4一端与岩心夹持器1的采出液端11连通，第一腔体4的另一端与回压阀2连通。

其中，岩心夹持器1是驱替实验中用来夹持、保护实验用岩心的器具，在其两端设置有流体进出口以供驱替介质进出其内部腔体。在实验时首先将干燥岩心通过夹紧机构紧夹紧在岩心夹持器1内部腔体的中间位置，随后测算岩心孔隙度，向岩心施加饱和模拟油并模拟地层温度将整个岩心夹持器1置于恒温箱内，以模拟地层温度以及地层压力。开始驱替时由岩心夹持器1的入口内注入一定量体积的驱替介质，随后驱替介质置换岩心内部的油相，置换出的油相形成采出液并由岩心夹持器1的采出液端11流入第一腔体4内部，最后采出液由回压阀2的出口流出。在整个实验过程中，第一腔体4和透明玻璃取样装置3共同构成一可视化的液体取样器，如采出液有变化实验人员可立刻记录并观察现象，例如乳化严重等现象，还可拍摄照片进行保存，并利用图像处理软件处理，以及，分析采出液的乳化行为。

另外，透明玻璃取样装置3设置在岩心夹持器1和回压阀2之间，一方面避免了观察到的采出液流过回压阀2后导致其流体特征被破坏，另一方面回压阀2可保持管道压力，第一腔体4内的采出液处于和在岩心夹持器1内同样的高压状态下，使观测结果更符合其真实情况。此外，可以理解的是，透明玻璃取样装置3和岩心夹持器1在整个实验过程中可始终置于预设温度的恒温箱内，保证实验人员所收集并观察到的采出液的温度处于和岩心夹持器1内部相同的温度条件下。

在本实施中，仅需要在透明玻璃取样装置3内部成型有第一腔体4即可实现对液体的采样，其实现结构较为简单，透明玻璃取样装置3体积小、重量轻、便于携带，更适合于用在室内实验中，提高了本实验装置的可操作性。

其中，需要说明的是，在本实施例中，对于岩心夹持器1的具体种类不做限制，透明玻璃取样装置3和第一腔体4构成的透明取样器可通过直径合适的管路连接在任何常见种类的岩心夹持器的采出液端11，例如本实施例所描述的岩心夹持器1可以是哈斯勒型岩心夹持器、二轴向岩心夹持器或三轴向岩心夹持器等。

可以理解的是，本实施例所提供的可视化驱替实验装置，可适用于不同驱替方式的模拟实验，例如气驱、化学驱等；根据所用驱替方式不同，驱替介质具体可以是化学药剂、水、二氧化碳、氮气等介质。

本实施例提供的一种可视化驱替实验装置，通过成型于透明玻璃取样装置3内部的第一腔体4收集岩心加持器1流出的采出液，从而使实验人员可直接透过玻璃3观察采出液的流体特征，不需要利用其它设备收集采出液，使用方法简便，操作方式简便；同时透明玻璃取样装置3位于岩心夹持器1和回压阀2之间，避免了收集的采出液的流体特征遭到回压阀2破坏。另外，回压阀2具有维持管道压力的功能，因此采出液在第一腔体4内部仍保持高压状态；将透明玻璃取样装置3放入恒温箱或其他加热装置进行加热，则可以保证采出液的高温状态，即利用本实施例提供的实验装置中的透明玻璃取样装置3作为液体采样器，可不破坏采出液流体特征，并保持采出液始终处于和岩心夹持器1内部高温高压状态相符的流动条件，实验人员可透过玻璃芯片直接观察液体的流动状态，得到其颜色、流体状态、混相状态等特征，从而使观测结果真实可靠。解决了相关技术所采用的观测方法会无法真实模拟实验过程中的流体特征，缺乏真实有效性的问题。

进一步的，作为一种可行的实施方式，在本实施例中，透明玻璃取样装置3包括密封贴合的第一玻璃板31和第二玻璃板32，第一玻璃板31上设置有凹槽311，第二玻璃板32覆盖于凹槽311开口以形成第一腔体4。可以理解的是，在本实施例中，第一玻璃板31和第二玻璃板32所采用的材料应当具有足够的强度以保证在较高压力下玻璃板不会发生破裂，影响实验或导致实验人员受伤，例如可以采用聚碳酸酯制成的玻璃作为第一玻璃板31和第二玻璃板32，其具有高强度、高透明度以及良好的光学性能。

另外，本实施例对于第一玻璃板31和第二玻璃板32的具体大小和形状不做其他要求，只要第一玻璃板31和第二玻璃板32之间能够密封贴合形成密封的第一腔体4即可。

进一步的，为了实现第一玻璃板31和第二玻璃板32之间的密封贴合，作为一种可选的连接方式，第一玻璃板31和第二玻璃板32可以键合连接。键合后的第一玻璃板31和第二玻璃板32之间的键合界面间具有良好的气密性及长期稳定性，可使第一腔体4承受一定的压力，从而使整个透明玻璃取样装置3可在较高压力下进行取样工作，同时第一腔体4内的气体或液体不会由两块玻璃板间的连接界面泄漏。

具体实现时，第一玻璃板31和第二玻璃板32在键合前应当保持连接表面清洁、平整，并经过表面清洗和活化处理后，在一定条件下直接结合，通过范德华力、分子力等使第一玻璃板31和第二玻璃板32键合为一体，以形成密封的第一腔体4。

作为另一种可选的连接方式，在本实施例中，第一玻璃板31和第二玻璃板32还可以通过螺栓连接，第一玻璃板31和第二玻璃板32之间设置有密封第一腔体4的密封胶。不同于键合连接，螺栓连接下的第一玻璃板31和第二玻璃板32之间的连接界面需要做好充足的密封处理以防液体或气体泄漏，因此需要通过密封胶填充两者的连接界面。另外，第一玻璃板31和第二玻璃板32通过螺栓连接在一起，因此可随时相互分离，以便对凹槽311内部进行清洁，使透明玻璃取样装置3可反复使用。

具体实现时，可在两块玻璃板的四周设置多个位置一一对应的安装孔，螺栓穿过相互对应的安装孔后通过螺母紧固，进而将第一玻璃板31和第二玻璃板32连接在一起。可选的是，为了避免紧固力过大螺栓头部压坏玻璃板表面，还可以在螺栓上设置弹簧垫片。

进一步的，为了便于透明玻璃取样装置3的加工制造，请参照图2，第一玻璃板31和第二玻璃板32可以为等面积的正方形玻璃片，凹槽311为正方形凹槽。

可以理解的是，在本实施例中，第一玻璃板31、第二玻璃板32以及凹槽311也可以是其他种类的形状，例如还可以是圆形、三角形、椭圆形等规则或其他不规则的形状。另外，第一玻璃板31和第二玻璃板32的面积也可不同，只要第一玻璃板31和第二玻璃板32可密封形成第一腔体4即可。例如，第一玻璃板31和第二玻璃板32也可以为圆形玻璃板，第二玻璃板32的面积可比第一玻璃板31面积小，只要其面积大于凹槽311开口且能密封住凹槽311即可；凹槽311也可以设置为圆形、三角形、椭圆形等规则或其他不规则的形状。

进一步的，由于凹槽311成型在第一玻璃板31上，为了便于凹槽311形成的第一腔体4与回压阀2和岩心夹持器1连通，第一玻璃板31还可以包括两个由凹槽311向外延伸的管路凹槽312，两个管路凹槽312相对于凹槽311外侧末端分别连接有进液口313和出液口314，采出液端11通过第一管路7与进液口313连通，回压阀2通过第二管路8与出液口314连通。

具体实现时，第二玻璃板32密封贴合于第一玻璃板31表面时，除了密封凹槽311以形成第一腔体4以外，同时还密封两个管路凹槽312，从而形成连通进液口313与第一腔体4的第一密封管路，以及，连通出液口314和第一腔体4的第二密封管路。

可选的是，第一管路7和第二管路8可以为均耐高压的橡胶管，待观测的采出液由采出液端11通过第一管路7流入进液口313，再由进液口313通过第一密封管路进入第一腔体4内，充满第一腔体4之后通过第二密封管路流动至出液口314，最后通过第二管路8流入回压阀。

进一步的，由于驱替实验中的采出液中混合有模拟油及驱替介质产生的化学物质，长时间使用后会导致模拟油和化学物质等堆积在第一腔体4内壁上影响其继续使用，为了避免上述情况的发生，本实施例提供的可视化驱替实验装置在第一腔体4的内壁上还设置有疏油层。该疏油层可有效避免油类物质粘在第一腔体4的内壁上，从而使本实施例提供的透明玻璃取样装置3可反复使用，不需要进行更换或延长更换时间，降低更换频率。

进一步的，为了增加第一腔体4可耐受压力的最大值，本实施例提供的可视化驱替实验装置，还包括高压水浴仓5，透明玻璃取样装置3放置于高压水浴仓5内。高压水浴仓5具有向透明玻璃取样装置3施加外部压力以及水浴恒温加热两种功能。在驱替实验时，放置在高压水浴仓5内部的透明玻璃取样装置3，通过施加在透明玻璃取样装置3外表面的压力可抵消或减轻透明玻璃取样装置3内表面的压力，即抵消或减轻由采出液作用在第一腔体4内壁上的压力，进而增大第一腔体4可耐受压力的最大值。

另外，高压水浴仓5可对透明玻璃取样装置3进行恒温水浴，从而使第一腔体4所收集的采出液处于一恒定温度下，更符合采出液在岩心夹持器1内部的状态，从而使观测结果更真实可靠。

可以理解的是，在本实施例中，置于高压水浴仓5内的透明玻璃取样装置3在整个实验过程中始终通过第一管路7和第二管路8连接在外部的岩心夹持器1和回压阀2上。

进一步的，为了便于实验人员记录采出液流体特征并用于后续数据分析，在本实施例所提供的可视化驱替实验装置中，还包括用于记录第一腔体4内的采出液流动特征的拍摄装置。利用透明玻璃取样装置3透光性好的特点，拍摄装置可直接拍摄当前影像，并可利用图像处理软件对第一腔体4内部不同相流体进行精确的计量、计算，或者，也可以对驱替出的采出液的乳化程度进行观察和计算。

具体实现时，拍摄装置可以是照相机，照相机镜头对准透明玻璃取样装置3上的第一腔体4,由实验人员通过触发开关控制并拍摄当前照片；或者，也可以根据需要设置自动摄像。获得的照片可输入图像处理软件中进行具体分析，例如采出液的流动形态、气泡个数、不同相流体含量等。

具体的，在本实施例中，岩心夹持器1包括桶状壳体13以及设置在桶状壳体13外侧的加压阀6。桶状壳体13内设置有放置实验岩样的第二腔体；还包括接收驱替介质进入第二腔体的入液端12以及采出液端11。

在使用安装时，首先将实验的岩心样本放置在岩心夹持器的第二腔体内部，岩心居中后拧紧位于桶状壳体13左右两端的堵头以夹紧岩心，并连接桶状壳体13的左右两端的端盖，桶状壳体13、左右端盖以及左右堵头形成封闭的第二腔体，加入环压液，排出腔体内气泡，通过加压阀6使腔内压力达到一定值，即可进行驱替实验。

本实施例提供的可视化驱替实验装置利用透明玻璃取样装置3作为液体取样器，其体积小、重量轻，特别适合于在空间有限的实验室内使用。透明玻璃取样装置3设置在岩心夹持器1和回压阀2之间，使得收集到的采出液在采样前不会遭到回压阀2破坏其流体特征；另外，由于透明玻璃取样装置3设置于回压阀之前，因此采出液在第一腔体4内部仍保持高压状态；将透明玻璃取样装置3放入恒温箱或其他加热装置进行加热，则可以保证采出液的高温状态，即利用本实施例提供的实验装置中的透明玻璃取样装置3作为液体采样器，可不破坏采出液流体特征，并保持采出液始终处于和岩心夹持器1内部高温高压状态相符的流动条件，透明玻璃取样装置3内部的流体特征真实反映了室内驱替实验岩心内部的流体特征，取样具有真实可信性。透明玻璃取样装置3具有极佳的透光性，可直接观察第一腔体4内部流体形态特征并进行记录，利用图像处理软件可对第一腔体4内部流体进行精确计算、计量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种可视化驱替实验装置，其特征在于，包括岩心夹持器、回压阀以及透明玻璃取样装置，所述透明玻璃取样装置内部成型有第一腔体，所述第一腔体一端与所述岩心夹持器的采出液端连通，所述第一腔体的另一端与所述回压阀连通。

2.根据权利要求1所述的可视化驱替实验装置，其特征在于，所述透明玻璃取样装置包括密封贴合的第一玻璃板和第二玻璃板，所述第一玻璃板上设置有凹槽，所述第二玻璃板覆盖于所述凹槽开口以形成所述第一腔体。

3.根据权利要求2所述的可视化驱替实验装置，其特征在于，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板键合连接。

4.根据权利要求2所述的可视化驱替实验装置，其特征在于，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板通过螺栓连接，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间设置有密封所述第一腔体的密封胶。

5.根据权利要求3或4所述的可视化驱替实验装置，其特征在于，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板为等面积的正方形玻璃片，所述凹槽为正方形凹槽。

6.根据权利要求5所述的可视化驱替实验装置，其特征在于，所述第一玻璃板包括两个由所述凹槽向外延伸的管路凹槽，两个所述管路凹槽相对于所述凹槽外侧末端分别连接有进液口和出液口，所述采出液端通过第一管路与所述进液口连通，所述回压阀通过第二管路与所述出液口连通。

7.根据权利要求1所述的可视化驱替实验装置，其特征在于，所述第一腔体的内壁上设置有疏油层。

8.根据权利要求1所述的可视化驱替实验装置，其特征在于，还包括高压水浴仓，所述透明玻璃取样装置放置于所述高压水浴仓内。

9.根据权利要求1所述的可视化驱替实验装置，其特征在于，还包括用于记录所述第一腔体内的采出液流动特征的拍摄装置。

10.根据权利要求1所述的可视化驱替实验装置，其特征在于，所述岩心夹持器包括桶状壳体以及设置在所述桶状壳体外侧的加压阀；所述桶状壳体内设置有放置实验岩样的第二腔体；还包括接收驱替介质进入所述第二腔体的入液端以及所述采出液端。

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