模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型及二維可視滲流實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于模擬流體在油藏中滲流的實驗裝置，具體涉及一種模擬層內(nèi) 非均質(zhì)性的二維可視填砂模型及二維可視滲流實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 儲層研究的核心即儲層非均質(zhì)性。儲層非均質(zhì)性研究是油氣田勘探與開發(fā)地質(zhì)研 究中重要的基礎(chǔ)工作，在目前國內(nèi)許多油田都已進入中-高含水期和降產(chǎn)期的情況下，該 項研究顯得尤為重要。油層非均質(zhì)性使水驅(qū)或化學驅(qū)波及系數(shù)降低，從而導致最終采收率 較低，造成注水或注劑無效循環(huán)。因此，了解非均質(zhì)儲層中水驅(qū)或化學驅(qū)的驅(qū)油效率及滲流 規(guī)律，對于化學驅(qū)油劑的研發(fā)、評價及篩選，進一步提高原油采收率提供理論依據(jù)。
[0003] 儲層的非均質(zhì)性研究主要包括層間和層內(nèi)非均質(zhì)研究。層間非均質(zhì)的研究較簡 單，多采用巖心或砂管并聯(lián)，注采方式和計量均易實現(xiàn)。層內(nèi)非均質(zhì)的研究較少，主要問題 在于缺乏適宜模擬層內(nèi)非均質(zhì)狀況的模型。目前的方法有：①將不同滲透率的巖心壓制并 用環(huán)氧樹脂膠結(jié)成一塊非均質(zhì)巖心，缺點是不能直觀觀察，無法模擬地層上覆壓力，不能實 現(xiàn)分層計量，只能測量多層巖心模型整體的驅(qū)油效率變化；②不同滲透率的巖心壓制并在 多層巖心夾持器中進行驅(qū)替實驗，在一些特制的多層巖心夾持器中，可以實現(xiàn)模擬油田合 注分層開采中層內(nèi)非均質(zhì)水驅(qū)油變化規(guī)律，但無法解決可視化問題，不能直接觀察流體在 層內(nèi)非均質(zhì)多孔介質(zhì)中的滲流變化情況。另一種驅(qū)替實驗?zāi)Ｐ偷慕鉀Q思路是采用可視平板 夾砂模型或玻璃刻蝕模型，解決了可視化問題，但由于非均質(zhì)性平板夾砂難度大，玻璃刻蝕 工藝要求高，目前缺乏用于層內(nèi)非均質(zhì)性研究的可視化平板填砂模型和玻璃刻蝕模型。
[0004] 以上實驗裝置均用于模擬油田井網(wǎng)合注合采、合注分采的點對點注采關(guān)系，而經(jīng) 過長期的注水開發(fā)以后，近井地帶含油較少，剩余油主要分布在油藏深部及非均質(zhì)性比較 突出的地帶，所以需要開發(fā)一種用于模擬驅(qū)油體系在層內(nèi)非均質(zhì)性地層深部滲流的二維可 視滲流實驗裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型及二維可視滲 流實驗裝置，該實驗裝置可模擬層內(nèi)非均質(zhì)狀況及真實地層上覆壓力，并通過高清攝像頭 實時采集傳輸圖像和數(shù)據(jù)到計算機，能夠直觀動態(tài)觀察驅(qū)油體系在模型中的滲流變化情 況，精確反映不同驅(qū)油體系的波及效率差異。
[0006] 本發(fā)明首先提供一種模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型，它包括一底板和一 蓋板，所述底板與所述蓋板均由透明材質(zhì)制成，所述底板與所述蓋板的表面密封配合，且所 述底板與所述蓋板之間設(shè)有一密封膠墊，所述密封膠墊與所述蓋板之間的腔體為圍壓腔， 所述密封膠墊與所述底板之間的腔體為填充腔；
[0007] 所述底板上平行設(shè)置3個填砂槽，所述填砂槽沿所述底板的寬度方向排列；所述 填砂槽的一端設(shè)有進液口，另一端設(shè)有出液口。
[0008] 上述的二維可視填砂模型中，可根據(jù)需要向所述填砂槽中填入不同粒徑的巖心砂 巖顆?；蚴⑸耙孕纬赡M不同滲透率組合的層內(nèi)非均質(zhì)性填砂模型。
[0009] 上述的二維可視填砂模型中，相鄰所述填砂槽之間設(shè)有流體通道，所述流體通道 可以保證所述填砂槽內(nèi)形成的滲透層之間流體交換而不會導致砂子的運移，能夠模擬實際 儲層的層內(nèi)非均質(zhì)狀況。
[0010] 上述的二維可視填砂模型中，所述底板上于所述填砂槽的進液口端設(shè)有一導流 槽；所述導流槽與所述填砂槽之間均勻刻有流體通道；
[0011] 所述進液口與所述導流槽相連通；所述導流槽可以保證驅(qū)油體系沿所述填砂槽內(nèi) 形成的滲透層的橫截面均勻推進，準確模擬驅(qū)油體系在地層深部的滲流狀況。
[0012] 上述的二維可視填砂模型中，每個所述填砂槽的一端均設(shè)有一所述出液口，且所 述出液口與所述填砂槽的長度方向平行，上述設(shè)置的所述出液口能夠使流經(jīng)所述填砂槽內(nèi) 形成的滲透層的驅(qū)替液分別從不同的出口流出，實現(xiàn)分層測量，能夠精確地反應(yīng)不同驅(qū)油 體系在層內(nèi)非均質(zhì)模型中滲流的變化規(guī)律。
[0013] 上述的二維可視填砂模型中，所述導流槽上設(shè)有一洗液出口，在交替注入流體時， 可打開所述洗液出口的閥門排放沖洗所述導流槽內(nèi)多余的液體。
[0014] 上述的二維可視填砂模型中，所述蓋板上設(shè)有一加壓口，所述加壓口與所述圍壓 腔相連通，所述加壓口用于對所述圍壓腔施加圍壓。
[0015] 上述的二維可視填砂模型中，所述底板與所述蓋板具體可由PMM制成；所述底板 與所述蓋板之間設(shè)有密封圈，以增強兩者之間的密封性。
[0016] 本發(fā)明進一步提供了一種模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視滲流實驗裝置，它包括 供壓模塊、壓力數(shù)據(jù)采集模塊、圖像采集模塊、注入模塊、所述二維可視填砂模型和計量模 塊；
[0017] 所述供壓模塊包括空壓機和與之相連通的若干個氣瓶I ;
[0018] 所述注入模塊包括若干個儲液罐或設(shè)有刻度的管線，所述儲液罐或所述管線的入 口端與所述氣瓶I相連通，其出口端與所述二維可視填砂模型中所述進液口相連通；
[0019] 所述二維可視填砂模型中所述出液口與所述計量模塊相連通；
[0020] 壓力數(shù)據(jù)采集模塊包括若干個壓力傳感器和與之連接的計算機，所述壓力傳感器 設(shè)于所述氣瓶I的出口端；
[0021] 所述圖像采集模塊包括高清攝像頭、LED光源和計算機，所述高清攝像頭與所述計 算機相連接；所述LED光源設(shè)于所述二維可視填砂模型中所述底板的下方，所述高清攝像 頭設(shè)于所述二維可視填砂模型中所述蓋板的上方。
[0022] 本發(fā)明的二維可視滲流實驗裝置中，所述二維可視滲流實驗裝置還包括一覆壓模 塊，所述覆壓模塊包括一氣瓶II，所述氣瓶II分別與所述氣瓶I和所述維可視填砂模型中 所述圍壓口相連通。
[0023] 本發(fā)明具有如下有益效果：
[0024] (1)在各個填砂槽內(nèi)填入不同粒徑的巖心砂巖顆?；蚴⑸靶纬筛鱾€層之間的滲 透率差異，可以根據(jù)需要進行不同填砂組合以模擬多種非均質(zhì)性油藏；
[0025] (2)設(shè)于填砂槽之間的流體通道可以保證各個滲透層之間流體交換而不會導致砂 子的運移，能夠模擬實際儲層的層內(nèi)非均質(zhì)狀況（如圖4);
[0026] (3)采用密封圈和密封膠墊（氣壓）附加圍壓，模擬地層上覆壓力，可以實現(xiàn)完全 均質(zhì)（驅(qū)替前緣推進均勻，如圖4);
[0027] (4)進樣導流槽可以保證驅(qū)油體系在各個滲透層橫截面均勻推進，模擬驅(qū)油體系 在地層深部的滲流狀況；
[0028] (5)PMM面板透光率高，可直觀動態(tài)觀察驅(qū)油體系在層內(nèi)非均質(zhì)性填砂模型中的 滲流變化規(guī)律，便于記錄驅(qū)替前緣推進過程；
[0029] (6)可以使流經(jīng)各個滲透層的驅(qū)替液分別從不同的出口流出，實現(xiàn)分層測量，能夠 精確地反應(yīng)不同驅(qū)油體系在層內(nèi)非均質(zhì)模型中滲流的變化規(guī)律。
【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型的側(cè)視圖。
[0031] 圖2是本發(fā)明模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型底板的俯視圖。
[0032] 圖3是本發(fā)明模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視滲流實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖4是流體在本發(fā)明模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型中滲流的過程示意 圖。
[0034] 圖5是不同驅(qū)油體系模型含油飽和度下降對比（0. 3PV)。
[0035] 圖中各標記如下：
[0036] A供壓模塊、B壓力數(shù)據(jù)采集模塊、C圖像采集模塊、D注入模塊、E覆壓模塊、F二 維可視填砂模型、G計量模塊、1底板、2蓋板、3加壓口、4密封圈、5密封膠墊、6圍壓腔、7填 充腔、8螺紋孔、9進液口、10洗液出口、11出液口、12填砂槽、13流體通道、14導流槽。
【具體實施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明并不局限于以下實施例。
[0038] 如圖1和圖2所示，為本發(fā)明提供的模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視填砂模型，其包 括底板1和蓋板2,均為長方形的PMMA面板。底板1和蓋板2通過螺栓密封配合（螺紋孔 8設(shè)于底板1上）。為了使兩者密封配合，在底板1與面板2之間設(shè)有密封圈4。
[0039] 如圖1所示,在底板1與蓋板2之間設(shè)有一密封膠墊5,該密封膠墊5與蓋板2之 間形成一個圍壓腔6,該密封膠墊5與底板1之間形成一個填充腔7,可用于填充巖心砂巖 顆?；蚴⑸?。
[0040] 如圖2所示，在底板1上設(shè)有3個平行設(shè)置的長方形填砂槽12,且3個填砂槽12 之間設(shè)有均勻細密的流體通道13,可以保證填砂槽內(nèi)形成的滲透層之間流體交換而不會導 致砂子的運移。在填砂槽12的一端設(shè)有一個導流槽14,且導流槽14與填砂槽12之間也通 過流體通道相連通，可以保證驅(qū)油體系沿填砂槽內(nèi)形成的滲透層的橫截面均勻推進，準確 模擬驅(qū)油體系在地層深部的滲流狀況。在導流槽14的側(cè)壁上設(shè)有3個進液口 9,遠離導流 槽14的填砂槽12的一端部設(shè)有出液口 11，且在每個填砂槽12的末端均設(shè)有一個相應(yīng)的出 液口，出液口 11與填砂槽12的長度方向平行，這樣能夠使流經(jīng)填砂槽內(nèi)形成的滲透層的驅(qū) 替液分別從不同的出口流出，實現(xiàn)分層測量，能夠精確地反應(yīng)不同驅(qū)油體系在層內(nèi)非均質(zhì) 模型中滲流的變化規(guī)律。
[0041] 如圖2所示，在導流槽的側(cè)壁上設(shè)有一個洗液出口 10,在交替注入流體時，可打開 洗液出口 10的閥門排放沖洗導流槽14內(nèi)多余的液體。如圖1所示，在蓋板2上設(shè)有一個 加壓口 3,該加壓口 3與圍壓腔6相連通，用于對所述圍壓腔施加圍壓。
[0042] 如圖3所示，為本發(fā)明提供的模擬層內(nèi)非均質(zhì)性的二維可視滲流實驗裝置，其包 括供壓模塊A、壓力數(shù)據(jù)采集模塊B、圖像采集模塊C、注入模塊D、覆壓模塊E、二維可視填砂 模型F和計量模塊G。
[0043] 供壓模塊A由一臺空壓機和與之相連通的氣瓶I (圖中未標），空壓機提供的高 壓經(jīng)過氣瓶I上減壓閥控制得到不同的壓力，為流體注入提供動力，壓力控制范圍：〇~ 6MPa，流速范圍：0~20m/d。
[0044] 注入模塊D包括儲液罐（圖中未標），該儲液罐的入口端與氣瓶I相連通，其出口 端與本發(fā)明提供的二維可視填砂模型中的進液口 9相連通，二維可視填砂模型中的出液口 11與計量模塊相連通G ;計量模塊G可以分別計量各個滲透層的出液情況，如見水時期、分 液量及累計產(chǎn)油/產(chǎn)液量等。