CN212985193U - 一种物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种填砂模型，具体涉及一种物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置。所述装置包括填砂模型，模型固定支架，加压支撑环；填砂模型包括模型主管体和端盖，模型主管体左右两端两端分别封堵端盖；填砂模型设置若干注采井孔；加压支撑环通过螺栓固定在填砂模型两端；模型固定支架上设有转轴，填砂模型置于模型固定支架上。该模型装置能够用来模拟实际油藏地层条件下，模拟各种注采井网情况；可观察整个模型的压实情况及油水分布情况；观察实验过程中油、气、水三相的分布变化规律，监测注采过程中压力变化情况。

Description

一种物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置

技术领域

本实用新型涉及一种填砂模型，具体涉及一种物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置。

背景技术

在油气田开发过程中，油藏物理模拟实验始终是石油科技人员认识和掌握油藏中油水渗流规律的重要手段，而如何提高室内物理模拟实验和矿场实际的相似程度一直是科研人员寻求突破的难题。处于安全和成本考虑，相关技术应用首先通过填砂模型进行实验得到所需数据，尤其是对于整装油藏水驱后期平面及纵向非均质性研究需要多种手段或技术相结合提高采收率,对实验提出更高要求。

在目前石油行业涉及的物理模拟实验中，常常采用填砂模型装置模拟地层岩心流动实验。如，中国发明专利CN105781509B公开了一种平板填砂模型渗流实验系统，该系统包括填砂模型实体单元、电阻采集单元、压力场采集装置、测量单元、阀门单元、计算机、流体管线、填砂管、真空泵、蠕动泵、电极点、电阻数据采集器、电桥仪；该系统能精确测量并模拟地层电阻率的变化并实现二维电阻成像，通过压力采集，有效进行压力场数据，分析并模拟水平井与垂直井的分布对地层产油效率的影响。

中国实用新型专利CN205591902U公开了一种新型填砂装置，该装置包括填砂装置主体和支撑架，所述支撑架上铰接有填砂装置；所述支撑架包括支撑主体和弧形板；所述填砂装置铰接在所述弧形板内；所述支撑主体包括下支撑座和车轮。该装置可用于实现三层非均质物理模型，能模拟不同渗透性储层驱替特征、评价调驱体系效果的物理模拟实验。

中国发明专利CN107831052B公开了一种物理模拟实验用的特制大直径填砂模型装置及方法，该装置包括主管体，所述主管体为一贯通式管体，在主管体的左、右两端分别封堵有左管端密封盖、右管端密封盖，所述左管端密封盖内端面安装左筛网压制板，在左管端密封盖内端面和左筛网压制板之间分别安装有粗、细筛网，所述右管端密封盖内端面安装右筛网压制板，在右管端密封盖内端面和右筛网压制板之间也分别安装有粗、细筛网；所述主管体上开设模拟注采井孔或测压孔。该装置既能模拟实际油藏的边底水特点，又能模拟矿场人工气顶驱特征。

然而在水驱实验方面，现有平板填砂模型依旧存在不足：一方面存在压实不够也不能很好的模拟边底水，这都限制了对现场条件的模拟，实验方案调整面较窄；一方面，气驱实验时，对耐压要求高，具有一定的倾角，且目前所用模型大多尺寸偏小。目前已研发的大直径填砂模型在实际应用中也存在一定的局限性，钢制筒体不利于观察实验过程，井位布置不合理。有鉴于此，提出一种设计合理且有效改善上述问题，更加适合于“气水双驱”的大直径填砂模型装置是有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置。采用该装置，可针对目前断块油藏复杂条件丰富手段开展模拟实验，模拟条件更接近于实际油藏，可调整模型倾角大小，气水双驱等实验过程可观察气顶形成及边底水变化情况。该装置实验过程全程可视，实用性强。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置，所述装置包括填砂模型，模型固定支架，加压支撑环；填砂模型包括模型主管体和端盖，模型主管体左右两端分别固定有端盖；填砂模型设置若干注采井孔；加压支撑环通过螺栓固定在填砂模型两端；模型固定支架上设有转轴，填砂模型置于模型固定支架上并与转轴连接。

优选地，所述模型主管体为加厚亚克力贯通式管体。

优选地，模型主管体上部开设5个注采井孔，两侧分别交替布置3个注采井孔。

优选地，沿端盖中线平均分布6个注采井孔。

优选地，端盖主体为亚克力材质，外侧罩有钢制格栅。

优选地，端盖与模型主管体间设有橡胶密封圈。

优选地，端盖与模型主管体通过端盖螺栓固定

优选地，加压支撑环由四根长螺栓连接固定于填砂模型两端，螺栓均匀分布，通过调节螺栓松紧程度增加模型压实程度。

优选地，支架底端设有滑轮。

优选地，以上所述注采井孔安装注采井，注采井筒设有细筛网。

与现有技术相比，本实用新型具有的优势：

本实用新型所述装置可实现填砂模型360°旋转，并通过转轴控制模型的倾斜角度大小模拟地层真实倾角。该模型装置能够用来模拟实际油藏地层条件下，模拟各种注采井网情况；可观察整个模型的压实情况及油水分布情况；观察实验过程中油、气、水三相的分布变化规律，监测注采过程中压力变化情况。

本实用新型所述模型主管体与填砂之间结合紧密，能防止窜流，填砂模型压实程度更大，密度更高，井筒填网防砂方法降低了模型在驱替实验过程中的出砂概率。

该装置结构简单，操作方便，省时省力，实用性强，不需高温烧结，微细孔隙得到完整保留，可充分考虑模型中的粘土含量与性质，保持实际油藏岩石一致性。同样适用于多种油藏注采过程的常规模拟。

附图说明

图1为本实用新型一实施例所述物理模拟实验用的特制大直径填砂模型装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例模型端盖示意图。

图3为本实用新型一实施例所述物理模拟实验用的特制大直径填砂模型装置工作示意图。

图1中，1-主管体；2-左端盖；3-加压支撑环；4-模拟注采井；5-长螺栓；6-右端盖；7-模型固定支架，8-转轴，9-滑轮，10-端盖固定螺栓，11-钢制格栅。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，所述一种物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置，包括填砂模型，模型固定支架，加压支撑环；填砂模型包括模型主管体1，左端盖2，右端盖6；模型主管体1左右两端分别封堵端盖2和端盖6；填砂模型设置若干注采井孔4；加压支撑环3通过螺栓固定在填砂模型两端；模型固定支架7上设有转轴8，填砂模型置于模型固定支架7上并与转轴8连接。模型固定支架7底端设有滑轮9。

所述模型主管体为加厚亚克力贯通式管体。端盖主体为亚克力材质，外侧罩有钢制格栅11。模型主管体上部开设5个注采井孔，两侧分别交替布置3个注采井孔。沿端盖中线平均分布6个注采井孔。端盖与模型主管体间设有橡胶密封圈。端盖与模型主管体通过端盖螺栓10固定。加压支撑环由四根长螺栓连接固定于填砂模型两端，螺栓均匀分布，通过调节螺栓松紧程度增加模型压实程度。以上所述注采井孔安装注采井，注采井筒设有细筛网。

调节转轴将模型主管体竖直，进行填砂的步骤，在此步骤中，一边填砂一边采用压制工具夯实填砂；装入砂至模型主管体上端螺纹处压实后安装另一端管端盖。

所述模型加压支撑环，将加压支撑环安装于模型两端，用四条长螺栓固定。根据压实程度，旋紧长螺栓上下两端的两个螺帽，旋紧螺帽应对称方向上旋紧，保持受力平衡。

通过转轴调整主管体的旋转角度，在此步骤中，选取合适的井孔作为注采井，其余的井孔作为测压孔，模拟水驱、气驱在不同储层压力、倾角条件下的驱油效果与流动规律，研究边底水、气顶驱提高石油采出程度的机理。例如，在气水双驱物理模拟实验中，如图3所示，模型倾斜15°模拟油藏的倾角，靠近管体底部的2号、3号模拟井为油藏采出井单元，底部1号模拟井为注水井，顶部5号模拟井为注气井，模型左右两端可作为压力监测点。注入端采用高精度的ISCO泵提供驱替压力，中间容器用来盛放实验流体；采出端用并联油水分离器实现油水自动计量，全过程实现监控拍照，数字天平可实现自动采集，对出液量准确计量，后期根据油藏调整开发策略调整实验方案，左管端密封盖2底部的孔位作为注水井，模拟油藏的边底水，采出井位置不变，通过分析实验结果获得相应的开采效果及驱油规律认识，从而得到气水双驱提高采收率机理。

以下表1所列配方为例，按比例称取不同粒组的石英砂和粘土，并根据需要将部分石英砂表面进行润湿性处理，可达到混合润湿效果。

表1为填砂模型配方设计：

按照上述方案制作了填砂模型开展了人工气顶气水双驱实验，模型填充压实完毕后，完全饱和3％标准盐水，盐水以蓝墨水着色，再驱替饱和模拟油，油以油溶红着色，以便实验观察。以顶部5号注采井为注气井根据实验条件缓慢注入氮气，实现顶部注气；底部1号注采井为注水井注水，模拟边底水水驱，顶部注气气驱模式，以2号、3号为生产井，评价不同驱替模式的开发效果。模拟地层倾角15°，模型总填砂干重2.743Kg，孔隙体积8156.35ml，饱和模拟油6933.65ml，初始含油饱和度85.01％，模拟地层倾角15.0°实验结果：通过开展气水双驱可视化大型物理模拟实验发现，地层倾角大的边底水油藏水驱开发后期人工气顶多轮次注采开发模式可以有效提高采收率，水驱总采出程度仅为58.66％，经过多次气水交替驱替后总采出程度达80.68％。提高采收程度22.02％。人工气顶推动上部剩余油下移，当油气界面到达生产井时会产生气蹿产量迅速下降，再次注水增压，使油气界面抬升，平衡两个界面的位置，最大限度的提高采收率。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置，其特征在于，其包括填砂模型，模型固定支架，加压支撑环；填砂模型包括模型主管体和端盖，模型主管体左右两端两端分别封堵端盖；填砂模型设置若干注采井孔；加压支撑环通过螺栓固定在填砂模型两端；模型固定支架上设有转轴，填砂模型置于模型固定支架上并与转轴连接。

2.根据权利要求1所述物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置，其特征在于，所述模型主管体为加厚亚克力贯通式管体。

3.根据权利要求1所述物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置，其特征在于，模型主管体上部开设5个注采井孔，两侧分别交替布置3个注采井孔。

4.根据权利要求1所述物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置，其特征在于，沿端盖中线平均分布6个注采井孔。

5.根据权利要求1所述物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置，其特征在于，端盖主体为亚克力材质，外侧罩有钢制格栅。

6.根据权利要求1所述物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置，其特征在于，端盖与模型主管体间设有橡胶密封圈。

7.根据权利要求1所述物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置，其特征在于，端盖与模型主管体通过端盖螺栓固定。

8.根据权利要求1所述物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置，其特征在于，加压支撑环由四根长螺栓连接固定于填砂模型两端，螺栓均匀分布，通过调节螺栓松紧程度增加模型压实程度。

9.根据权利要求1所述物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置，其特征在于，支架底端设有滑轮。

10.根据权利要求1，3或4所述物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置，其特征在于，注采井孔安装注采井，注采井筒设有细筛网。

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