CN220226783U - 一种岩心驱替模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩心驱替模拟实验装置，包括：多个岩心串联组、对照串联组、注入系统、流量检测设备等，串联通道将岩心串联组中的左右相邻的岩心夹持器与岩心夹持器连通，并联通道将上下并排的岩心串联组中的上下相邻的两个岩心夹持器相连通，产生驱替现象时能够有效模拟储层窜流现象，流量检测设备用于检测各个出液管路中流出液体的量，从而判断哪一组中产生了窜流现象，并获得初步的定量化结果，而同时设置了对照串联组，用于起到对照实验组的作用，用于在进一步判断各个岩心串联组是否发生了窜流现象以及对窜流现象进行定性的描述，能够更加精确完整、更加贴合现实情况地来模拟储层窜流现象，从而更好地研究储层窜流现象。

Description

一种岩心驱替模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及地质研究实验设备领域，具体涉及一种岩心驱替模拟实验装置。

背景技术

岩心驱替实验装置是用于模拟油藏温度、压力、平面及纵向非均质性条件下，不同驱替介质(水、CO2和化学剂等)驱替后，观测剩余油分布规律及开展驱油效果评价的实验装置。油气藏通常均具有纵向非均质性及平面非均质性等特征，然而，现有岩心驱替实验设备只配备有两个串联岩心夹持器或两个并联岩心夹持器，其中，两个岩心夹持器串联时，模拟储层平面非均质性条件；两个岩心夹持器并联时，模拟储层纵向非均质性条件，但是这些实验方式难以同时模拟储层纵向非均质及平面非均质条件，现有一种新的实验要求，需要模拟出储层窜流现象，而上述的实验方式难以完整精确地模拟储层窜流现象。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种能够更加精确完整，更加贴合现实情况的，用于模拟储层窜流现象的岩心驱替模拟实验装置。

本实用新型提供了一种岩心驱替模拟实验装置，包括：

多个岩心串联组，各岩心串联组在竖直方向上呈上下并排状态，各岩心串联组包括多个岩心夹持器，左右相邻的岩心夹持器之间通过一个串联管路相连通，且上下相邻的岩心夹持器通过并联管路相连通，岩心串联组中左端的岩心夹持器左端设有一个注入分管，岩心串联组中右端的岩心夹持器右端设有一个出液管路；

对照串联组，对照串联组位于多个岩心串联组中最下部的岩心串联组的下方，对照串联组包括多个岩心夹持器且岩心夹持器数目与岩心串联组中相一致，对照串联组中的左右相邻的岩心夹持器之间通过一个串联管路相连通，对照串联组中左端的岩心夹持器左端设有一个注入分管，对照串联组中右端的岩心夹持器右端设有一个出液管路；

注入系统，注入系统用于将液体注入各岩心串联组之与对照串联组中，注入系统包括容器件，容器件内部容纳有液体，容器件与岩心串联组之间通过注入分管相连通，且容器件与对照串联组之间通过注入分管相连通；

流量检测设备，各出液管路均与流量检测设备相连接，流量检测设备用于检测各个出液管路中流出液体的量。

进一步地，岩心串联组中包括两个岩心夹持器，分别为第一岩心夹持器与第二岩心夹持器，第一岩心夹持器的右端与第二岩心夹持器的左端通过一个串联管路相连通，各岩心串联组在竖直方向上呈上下并排状态，且岩心串联组中的第一岩心夹持器与上下相邻的岩心串联组中的第一岩心夹持器通过并联管路相连通，岩心串联组中的第二岩心夹持器与上下相邻的岩心串联组中的第二岩心夹持器通过并联管路相连通，第一岩心夹持器左端设有注入分管，第二岩心夹持器右端设有出液管路；

对照串联组中包括两个岩心夹持器，分别为第三岩心夹持器与第四岩心夹持器，第三岩心夹持器的右端与第四岩心夹持器的左端通过一个串联管路相连通，对照串联组位于多个岩心串联组中最底部的岩心串联组的下方，且第三岩心夹持器位于最底部岩心串联组的第一岩心夹持器的正下方，第四岩心夹持器位于最底部岩心串联组的第二岩心夹持器的正下方，第三岩心夹持器左端设有注入分管，第四岩心夹持器右端设有出液管路。

进一步地，还包括：气体增压系统与注入总管，注入总管的一端与各个注入分管相连接，注入总管的另一端与气体增压系统相连接，容器件从注入总管的旁侧接入注入总管从而与注入总管连接，气体增压系统用于在注入总管中产生气压。

进一步地，气体增压系统包括：储气罐、增压泵、压缩机、调压阀组，储气罐通过调压阀组与注入总管连接，增压泵与储气罐相连接，压缩机与增压泵相连接。

进一步地，注入系统包括多个容器件以及双缸泵，双缸泵用于将容器件内部的液体推动注入进注入总管中。

进一步地，还包括多个流量计与多个第一压力计，每个注入分管上均设有一个流量计，每个注入分管、串联管路以及出液管路上均设有一个第一压力计。

进一步地，还包括：多个第二压力计与第三压力计，第一岩心夹持器、第二岩心夹持器、第三岩心夹持器以及第四岩心夹持器的左部均设有一个第二压力计，第一岩心夹持器、第二岩心夹持器、第三岩心夹持器以及第四岩心夹持器的右部均设有一个第三压力计。

进一步地，流量检测设备包括多个出液容器与计量设备，一个出液容器与一个出液管路相对应，出液容器与其相对应的出液管路相连通，计量设备用于计量各个出液容器中的气体与各类液体的体积。

进一步地，各串联管路上开设有取样口，取样口处设有阀门件。

进一步地，还包括恒温箱，岩心串联组、对照串联组、容器件均设于恒温箱中，注入总管与出液管路从恒温箱的侧壁中穿出至恒温箱外部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：串联通道将岩心串联组中的左右相邻的岩心夹持器与岩心夹持器连通，并联通道将上下并排的岩心串联组中的上下相邻的两个岩心夹持器相连通，产生驱替现象时，由于每个岩心夹持器中的岩心样本渗透率不同从而会产生出窜流现象，有效模拟了储层窜流现象，流量检测设备用于检测各个出液管路中流出液体的量，发生上述现象后，便能够清楚得知每个岩心串联组中流出的液体量，从而判断哪一组中产生了窜流现象，并获得初步的定量化结果，而同时设置了对照串联组，用于起到对照实验组的作用，用于在进一步判断各个岩心串联组是否发生了窜流现象以及对窜流现象进行定性的描述，能够更加精确完整、更加贴合现实情况地来模拟储层窜流现象，从而更好地研究储层窜流现象。

附图说明

图1为本实用新型中一种实施例的系统结构整体侧视图；

图2为本实用新型中一种实施例的系统结构细节部分侧视图。

附图标记说明：

11、第一岩心夹持器；12、第二岩心夹持器；21、第三岩心夹持器；22、第四岩心夹持器；31、串联管路；32、并联管路；33、注入分管；34、出液管路；35、注入总管；41、容器件；42、双缸泵；51、储气罐；52、增压泵；53、压缩机；54、调压阀组；61、流量计；62、第一压力计；63、第二压力计；64、第三压力计；65、电阻率采集仪；71、出液容器；8、取样口；9、恒温箱。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。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的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。

本实用新型提供的一种岩心驱替模拟实验装置，包括：多个岩心串联组、对照串联组、注入系统、流量检测设备等，其中各岩心串联组在竖直方向上呈上下并排状态，各岩心串联组包括多个岩心夹持器，左右相邻的岩心夹持器之间通过一个串联管路31相连通，且上下相邻的岩心夹持器通过并联管路32相连通，岩心串联组中左端的岩心夹持器左端设有一个注入分管33，岩心串联组中右端的岩心夹持器右端设有一个出液管路34；对照串联组位于多个岩心串联组中最下部的岩心串联组的下方，对照串联组包括多个岩心夹持器且岩心夹持器数目与岩心串联组中相一致，对照串联组中的左右相邻的岩心夹持器之间通过一个串联管路31相连通，对照串联组中左端的岩心夹持器左端设有一个注入分管33，对照串联组中右端的岩心夹持器右端设有一个出液管路34；注注入系统用于将液体注入各岩心串联组之与对照串联组中，注入系统包括容器件41，容器件41内部容纳有液体，容器件41与岩心串联组之间通过注入分管33相连通，且容器件41与对照串联组之间通过注入分管33相连通；各出液管路34均与流量检测设备相连接，流量检测设备用于检测各个出液管路34中流出液体的量。

为了能够以最少数量的岩心夹持器来实现对非均质岩心趋替现象的模拟，以此来实现最低成本，本实施例中各岩心串联组中有两个岩心夹持器且对照串联组中有两个岩心夹持器，以此实施例为基础描述运行原理，如图1-2所示，各岩心串联组中有两个岩心夹持器，包括第一岩心夹持器11与第二岩心夹持器12，第一岩心夹持器11的右端与第二岩心夹持器12的左端通过一个串联管路31相连通，各岩心串联组在竖直方向上呈上下并排状态，且岩心串联组中的第一岩心夹持器11与上下相邻的岩心串联组中的第一岩心夹持器11通过并联管路32相连通，岩心串联组中的第二岩心夹持器12与上下相邻的岩心串联组中的第二岩心夹持器12通过并联管路32相连通，第一岩心夹持器11左端设有注入分管33，第二岩心夹持器12右端设有出液管路34；对照串联组中有两个岩心夹持器，包括第三岩心夹持器21与第四岩心夹持器22，第三岩心夹持器21的右端与第四岩心夹持器22的左端通过一个串联管路31相连通，对照串联组位于多个岩心串联组中最底部的岩心串联组的下方，且第三岩心夹持器21位于最底部岩心串联组的第一岩心夹持器11的正下方，第四岩心夹持器22位于最底部岩心串联组的第二岩心夹持器12的正下方，第三岩心夹持器21左端设有注入分管33，第四岩心夹持器22右端设有出液管路34；注入系统包括容器件41，各注入分管33均与容器件41相连通；各出液管路34均与流量检测设备相连接，流量检测设备用于检测各个出液管路34中流出液体的量。

在使用时，先根据研究区地层非均质性及地层韵律特征，选取具有代表性的多个岩心样品，使其能够同时体现并代表地层性质，继而按层位及韵律顺序将岩心样品装入第一岩心夹持器11、第二岩心夹持器12、第三岩心夹持器21与第四岩心夹持器22中，打开各个串联管路31与并联管路32，使用注入系统，将容器件41中的液体注入进各个注入分管33，从而使得液体注入进第一、第二、第三与第四岩心夹持器中并在各个岩心样品中产生驱替现象。

本发明旨在能够更加精确完整，能够更加贴合现实情况地，来模拟储层窜流现象，从而更好地研究储层窜流现象。现实的油藏储层均具有非均质性，存在有部分区域的土体渗透性强，另外部分的土体渗透性较差，当在现实中采油时，驱替液注入土体后若遇到渗透性较差的土体，而这部分土体旁侧便具有渗透性较好的土体，则会发生窜流现象，注入的液体会转而窜流渗透进旁侧渗透性较好的土体之中。

如图1所示，为了能够良好地模拟上述现象，从而研究上述现象，本发明特别设置了串联通道31与并联通道32，串联通道31将左右相邻的第一岩心夹持器11与第二岩心夹持器12连通，并联通道32将上下并排的两个第一岩心夹持器11或者上下并排的两个第二岩心夹持器12相连通，在上述液体注入产生驱替现象时，由于每个第一岩心夹持器11与第二岩心夹持器12中的岩心样本渗透率不同而产生了窜流现象，例如上方一排中的第二岩心夹持器12中的岩心样本渗透率较差，而其下方与之并联的第二岩心夹持器12中的岩心样本渗透率较好，则注入液体后，液体会先进入上方一排中的第一岩心夹持器11，继而到达上方一排中的第二岩心夹持器12发生窜流，大部分进入第二岩心夹持器12中的液体会向下窜流至其下方与之并联的第二岩心夹持器12中，继而从下方第二岩心夹持器12右端的出液管路34中流出，只有小部分会从上方第二岩心夹持器12右端的出液管路34中流出。由于本发明设置了流量检测设备，流量检测设备用于检测各个出液管路34中流出液体的量，发生上述现象后，便能够清楚得知每一组第一岩心夹持器11与第二岩心夹持器12形成的串流组中流出的液体量，从而判断哪一组中产生了窜流现象，并获得初步的定量化结果，而同时设置了对照串联组，用于起到对照实验组的作用，用于在进一步判断各个岩心串联组是否发生了窜流现象以及对窜流现象进行定性的描述。从而起到了本发明的有益效果。

进一步地，还包括：气体增压系统与注入总管35，注入总管35的一端与各个注入分管33相连接，注入总管35的另一端与气体增压系统相连接，容器件41从注入总管35的旁侧接入注入总管35从而与注入总管35连接，气体增压系统用于在注入总管35中产生气压。注入系统会将容器件41中的液体通过注入总管35注入到注入分管33内部从而进入第一岩心夹持器11、第二岩心夹持器12、第三岩心夹持器21、第四岩心夹持器22中，气体增压系统能够将气体注入总管35中，从而利用气压来提升液体注入效率。

进一步地，气体增压系统包括：储气罐51、增压泵52、压缩机53、调压阀组54，储气罐51通过调压阀组54与注入总管35连接，增压泵52与储气罐51相连接，压缩机53与增压泵52相连接。压缩机53用于从外界压缩空气，并通过增压泵52将这些气体压缩注入至储气罐51中，再使用调压阀组54来控制注入到注入总管53中的气体压强。

进一步地，注入系统包括多个容器件41以及双缸泵42，双缸泵42用于将容器件41内部的液体推动注入进注入总管35中。多个容器件41中能够容纳不同驱替介质，以此来模拟各种情况下的趋替现象。

进一步地，还包括多个流量计61与多个第一压力计62，每个注入分管33上均设有一个流量计61，每个注入分管33、串联管路31以及出液管路34上均设有一个第一压力计62。第一压力计62的上述设置能够获取任意一个第一岩心夹持器11或第二岩心夹持器12或第三岩心夹持器21或第四岩心夹持器22两端的压力差，从而能够得知各个夹持器内部岩心样本的驱替效果。流量计61用于监测进入到各个注入分管33内的液体量是否符合实验需求，配合各个第一压力计62则得以进一步提升实验的精度。

进一步地，还包括：多个第二压力计63与第三压力计64，第一岩心夹持器11、第二岩心夹持器12、第三岩心夹持器21以及第四岩心夹持器22的左部均设有一个第二压力计63，第一岩心夹持器11、第二岩心夹持器12、第三岩心夹持器21以及第四岩心夹持器22的右部均设有一个第三压力计64。第二压力计63与第三压力计64的上述设置能够获取任意一个第一岩心夹持器11或第二岩心夹持器12左半部分和右半部分的压力差，从而判断是否有液体通过并联管路32，进而判断是否出现了模拟的窜流现象，并且能够与第三岩心夹持器21或第四岩心夹持器22上的第二压力计63与第三压力计64进行对比，能够更好地了解窜流现象的相关性质。

进一步地，流量检测设备包括多个出液容器71与计量设备，一个出液容器71与一个出液管路34相对应，出液容器71与其相对应的出液管路34相连通，计量设备用于计量各个出液容器71中的气体与各类液体的体积。

进一步地，计量设备包括：图像采集处理系统，图像采集处理系统用于即时计量各个出液容器71中的气体与各类液体的体积，其原理为，出液容器71具有透明的外侧壁，从外部观测时内部的各类液体会呈现出分层状态，图像采集系统能够获取上述各液体分层状态的图像，从而获得各层高度，配合出液容器71的底面积等参数计算得出各类液体的体积以及除液体外的气体体积，该技术为现有技术中常用的技术手段，该设置能够实时连续计量油水产出量，有效提高油水计量效率及精度。

在其他的实施例中，也可以使用简单的高度测量尺作为流量检测设备，测量获取上述各液体分层的高度，从而配合出液容器71的底面积等参数计算获得各类液体的体积以及除液体外的气体体积。

进一步地，各串联管路31上开设有取样口8，取样口8处设有阀门件，便于获取驱替液，用于含油饱和度和驱替化学剂被岩心吸附的损失量分析等。

进一步地，还包括恒温箱9，岩心串联组、对照串联组、容器件41均设于恒温箱9中，注入总管35与出液管路34从恒温箱9的侧壁中穿出至恒温箱9外部。

进一步地，每个串联管路31上均外接有电阻率采集仪65，由于不同的液体混合物的电阻率不同，不同含油饱和度的液体在串联管路31中的电阻率也会随着含油饱和度的变化而变化，因此通过监控串联管路31内部液体的电阻率，能够实现实时定性和半定量化检测含油饱和度信息。电阻率采集仪65可以使用现有技术中适应于测定液体电阻率的电阻率采集仪。

在一种实施例中，有两个岩心串联组与一个对照串联组，还包括了以下的实验步骤：

步骤1：根据研究区地层非均质性及地层韵律特征，选取具有代表性的6块岩心样品，能够同时体现并代表地层性质；

步骤2：打开各个岩心夹持器，按层位及韵律顺序将岩心样品装入各个岩心夹持器，打开串流管路与并联管路，并连接好所有的管线，再次检查仪器连接状况及密封性；

步骤3：将液体注入岩心夹持器内部，增加各个岩心夹持器围压；

步骤4：打开气体增压系统，将水/油/化学剂/气体注入总管线；

步骤5：收集第一压力计62、流量计61、第二压力计63、第三压力计64的实时参数；

步骤6：打开图像采集系统，实时收集各个出液容器71中的油水分布信息，

步骤7：测试液体饱和度，通过外接电阻率采集仪65，实时分析不同阶段通过每个串联管路31的流体电阻率，计算含水和含油饱和度信息。

步骤8：待实验完成后，拆卸管线，取出岩心样品并清洗不同的部件。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，能够理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下能够对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种岩心驱替模拟实验装置，其特征在于，包括：

多个岩心串联组，各所述岩心串联组在竖直方向上呈上下并排状态，各岩心串联组包括多个岩心夹持器，左右相邻的岩心夹持器之间通过一个串联管路(31)相连通，且上下相邻的岩心夹持器通过并联管路(32)相连通，岩心串联组中左端的岩心夹持器左端设有一个注入分管(33)，岩心串联组中右端的岩心夹持器右端设有一个出液管路(34)；

对照串联组，所述对照串联组位于多个岩心串联组中最下部的岩心串联组的下方，所述对照串联组包括多个岩心夹持器且岩心夹持器数目与岩心串联组中相一致，对照串联组中的左右相邻的岩心夹持器之间通过一个串联管路(31)相连通，对照串联组中左端的岩心夹持器左端设有一个注入分管(33)，对照串联组中右端的岩心夹持器右端设有一个出液管路(34)；

注入系统，注入系统用于将液体注入各岩心串联组之与对照串联组中，注入系统包括容器件(41)，容器件(41)内部容纳有液体，容器件(41)与岩心串联组之间通过注入分管(33)相连通，且容器件(41)与对照串联组之间通过注入分管(33)相连通；

流量检测设备，各出液管路(34)均与流量检测设备相连接，所述流量检测设备用于检测各个出液管路(34)中流出液体的量。

2.如权利要求1所述的一种岩心驱替模拟实验装置，其特征在于，岩心串联组中包括两个岩心夹持器，分别为第一岩心夹持器(11)与第二岩心夹持器(12)，所述第一岩心夹持器(11)的右端与所述第二岩心夹持器(12)的左端通过一个串联管路(31)相连通，各所述岩心串联组在竖直方向上呈上下并排状态，且岩心串联组中的第一岩心夹持器(11)与上下相邻的岩心串联组中的第一岩心夹持器(11)通过并联管路(32)相连通，岩心串联组中的第二岩心夹持器(12)与上下相邻的岩心串联组中的第二岩心夹持器(12)通过并联管路(32)相连通，第一岩心夹持器(11)左端设有注入分管(33)，第二岩心夹持器(12)右端设有出液管路(34)；

对照串联组中包括两个岩心夹持器，分别为第三岩心夹持器(21)与第四岩心夹持器(22)，所述第三岩心夹持器(21)的右端与所述第四岩心夹持器(22)的左端通过一个串联管路(31)相连通，所述对照串联组位于多个岩心串联组中最底部的岩心串联组的下方，且所述第三岩心夹持器(21)位于最底部岩心串联组的第一岩心夹持器(11)的正下方，所述第四岩心夹持器(22)位于最底部岩心串联组的第二岩心夹持器(12)的正下方，第三岩心夹持器(21)左端设有注入分管(33)，第四岩心夹持器(22)右端设有出液管路(34)。

3.如权利要求2所述的一种岩心驱替模拟实验装置，其特征在于，还包括：气体增压系统与注入总管(35)，注入总管(35)的一端与各个注入分管(33)相连接，注入总管(35)的另一端与气体增压系统相连接，所述容器件(41)从注入总管(35)的旁侧接入注入总管(35)从而与注入总管(35)连接，所述气体增压系统用于在注入总管(35)中产生气压。

4.如权利要求3所述的一种岩心驱替模拟实验装置，其特征在于，所述气体增压系统包括：储气罐(51)、增压泵(52)、压缩机(53)、调压阀组(54)，所述储气罐(51)通过调压阀组(54)与注入总管(35)连接，所述增压泵(52)与储气罐(51)相连接，所述压缩机(53)与增压泵(52)相连接。

5.如权利要求4所述的一种岩心驱替模拟实验装置，其特征在于，所述注入系统包括多个容器件(41)以及双缸泵(42)，所述双缸泵(42)用于将容器件(41)内部的液体推动注入进注入总管(35)中。

6.如权利要求5所述的一种岩心驱替模拟实验装置，其特征在于，还包括多个流量计(61)与多个第一压力计(62)，每个注入分管(33)上均设有一个所述流量计(61)，流量计(61)用于监测进入到各个注入分管(33)内的液体量，每个所述注入分管(33)、串联管路(31)以及出液管路(34)上均设有一个第一压力计(62)，第一压力计(62)用于检测管路结构内部的液体压力。

7.如权利要求6所述的一种岩心驱替模拟实验装置，其特征在于，还包括：多个第二压力计(63)与第三压力计(64)，第一岩心夹持器(11)、第二岩心夹持器(12)、第三岩心夹持器(21)以及第四岩心夹持器(22)的左部均设有一个第二压力计(63)，第一岩心夹持器(11)、第二岩心夹持器(12)、第三岩心夹持器(21)以及第四岩心夹持器(22)的右部均设有一个第三压力计(64)，第二压力计(63)与第三压力计(64)用于检测岩心夹持器内部的液体压力。

8.如权利要求7所述的一种岩心驱替模拟实验装置，其特征在于，所述流量检测设备包括多个出液容器(71)与计量设备，一个出液容器(71)与一个出液管路(34)相对应，所述出液容器(71)与其相对应的出液管路(34)相连通，所述计量设备用于计量各个出液容器(71)中的气体与各类液体的体积。

9.如权利要求8所述的一种岩心驱替模拟实验装置，其特征在于，各所述串联管路(31)上开设有取样口(8)，所述取样口(8)处设有阀门件。

10.如权利要求9所述的一种岩心驱替模拟实验装置，其特征在于，还包括恒温箱(9)，所述岩心串联组、对照串联组、容器件(41)均设于所述恒温箱(9)中，所述注入总管(35)与所述出液管路(34)从恒温箱(9)的侧壁中穿出至恒温箱(9)外部。