专利名称：用于边底水油藏的三维模拟装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种用于多相流体流动规律研究的实验装置，尤其涉及一种用于模拟不同地层倾角、不同水体类型、多井型联合开发的边底水油藏的三维模拟装置。
背景技术：
三维油藏物理模拟技术能较真实的反映地下流体运动规律而在石油工业中广泛应用，目前国内外针对底水油藏开发的物理模拟实验较多，但是现有的二维实验装置未考虑到与油田的相似性；现有的三维实验装置未考虑到观察底水脊进规律，并且不能测量实验装置内部流体运动规律。由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种用于边底水油藏的三维模拟装置，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于边底水油藏的三维模拟装置，以模拟不同井网以及不同井型开发下的边底水油藏，通过该装置可研究高压条件下，不同地层倾角的边底水油藏中油水渗流机理，同时进行底水油藏不同开发方式效果评价。本发明的目的是这样实现的，一种用于边底水油藏的三维模拟装置，该模拟装置由一立方体容器构成；该立方体容器包括一本体和一设置于本体顶部的压盖，本体内设有容置腔，压盖下部设有与容置腔开口形状相同的活塞，所述压盖上设有多个放气孔，所述放气孔贯穿活塞与容置腔导通；所述本体的一侧壁为能拆卸的活动侧壁，环绕所述本体四周侧壁的内壁面至少设有一环槽，所述环槽与本体的底面平行设置，所述环槽内可拆卸地密封嵌设隔板；本体的侧壁或压盖上设有多个孔状功能测量点，所述功能测量点与容置腔控制导通；所述容置腔内充满粒状多孔介质，所述活塞由容置腔开口处伸入容置腔内并压设于粒状多孔介质上；所述容置腔内的粒状多孔介质中设有多个用于模拟井筒的管柱；所述容置腔内部底面及侧壁上设有导流槽，立方体容器的底面和侧壁上设有与导流槽导通的注水孔。在本发明的一较佳实施方式中，所述本体侧壁上的导流槽是设置在所述环槽的上方或下方。在本发明的一较佳实施方式中，所述容置腔内部底面上设有一钢板，所述本体底面上的导流槽是设置在钢板的上表面，所述钢板上设有与导流槽和注水孔导通的透孔。在本发明的一较佳实施方式中，所述导流槽为多条环形沟槽。在本发明的一较佳实施方式中，所述立方体容器设置在三维旋转装置上。在本发明的一较佳实施方式中，所述粒状多孔介质为石英砂或玻璃珠。在本发明的一较佳实施方式中，所述注水孔由管体顺序连接于一开关阀、一液体流量仪和一第一驱替泵。在本发明的一较佳实施方式中，一模拟井筒连接一功能测量点，并由管体顺序连接于一开关阀和第二驱替泵。在本发明的一较佳实施方式中，一压力测量装置连接于一功能测量点；一饱和度测量装置连接于另一功能测量点；所述压力测量装置和饱和度测量装置与电脑连接。在本发明的一较佳实施方式中，另一模拟井筒连接于又一功能测量点，并由管体顺序连接于另一开关阀、一回压阀、一油水计量装置。由上所述，本发明用于边底水油藏的三维模拟装置，能对不同地层倾角、不同水体类型的边底水油藏进行高压物理模拟实验，模拟不同井型以及不同井网开发方式下的边底水油藏，可监测并记录模型内的油水运动规律以及模型的压力分布规律，从而研究底水油藏中油水渗流机理，进行底水油藏不同开发方式效果评价。
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其 中图I :为本发明用于边底水油藏的三维模拟装置的结构示意图。图2 :为本发明用于边底水油藏的三维模拟装置的侧面结构示意图。图3 :为本发明用于边底水油藏的三维模拟装置的导流槽结构示意图。图4 :为利用本发明物理模拟装置进行底水油藏开采实验的条件准备流程图。图5 :为利用本发明物理模拟装置进行底水油藏开采实验的流程图。图6 :为利用本发明物理模拟装置进行边水油藏开采实验的条件准备流程图。图7 :为利用本发明物理模拟装置进行边水油藏开采实验的流程图。
具体实施例方式为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照
本发明的具体实施方式
。如图I 图7所示，本发明提出一种用于边底水油藏的三维模拟装置100，该模拟装置100由一立方体容器构成，该容器具有一定的承压能力，所述立方体容器设置在三维旋转装置25上；该立方体容器包括一本体I和一设置于本体顶部的压盖2，本体内设有容置腔11，压盖2下部设有与容置腔11开口形状相同的活塞6，所述压盖2上设有多个放气孔7，所述放气孔7贯穿活塞6与容置腔11导通；所述本体I的一侧壁为能拆卸的活动侧壁3，环绕所述本体I四周侧壁的内壁面至少设有一环槽9，所述环槽9与本体I的底面平行设置，所述环槽9内可拆卸地密封嵌设隔板10 ;本体I的侧壁或压盖2上设有多个孔状功能测量点4，所述功能测量点4与容置腔11控制导通；所述容置腔11内充满粒状多孔介质24，所述粒状多孔介质24为石英砂或玻璃珠；所述活塞6由容置腔11开口处伸入容置腔内并压设于粒状多孔介质24上；所述容置腔11内的粒状多孔介质24中设有多个用于模拟井筒的管柱21 ;所述容置腔内部底面及侧壁上设有导流槽12，所述导流槽12为多条环形沟槽；立方体容器的底面和侧壁上设有与导流槽12导通的注水孔8。如图I所示，在本实施方式中，所述本体侧壁上的导流槽12是设置在所述环槽9的上方或下方，即导流槽12不与环槽9产生交叉，以免发生干涉。在本实施方式中，如图3所示，所述容置腔11内部底面上设有一钢板26，所述本体底面上的导流槽12是设置在钢板26的上表面，所述钢板26上设有与导流槽12和注水孔8导通的透孔261。由上所述，本发明用于边底水油藏的三维模拟装置，能对不同地层倾角、不同水体类型的边底水油藏进行物理模拟实验，模拟不同井型以及不同井网开发方式下的边底水油藏，可监测并记录模型内的油水运动规律以及模型的压力分布规律，从而研究底水油藏中油水渗流机理，进行底水油藏不同开发方式效果评价。实施例I当本物理模拟装置用于进行底水油藏开采实验时。 如图4所示，在本实施例中，所述本体的底面注水孔8由管体顺序连接于一开关阀17、一液体流量仪18和一第一驱替泵16。
一模拟井筒21连接压盖上的一功能测量点4，并由管体顺序连接于一开关阀17、中间容器19和第二驱替泵23。一压力测量装置13连接于侧壁上的一功能测量点4 ;一饱和度测量装置14连接于侧壁上的另一功能测量点4 ;所述压力测量装置13和饱和度测量装置14与电脑15连接。所述放气孔7通过一开关阀17与一放气管路连接。如图5所示，一生产井筒21连接于压盖上的另一功能测量点4，并由管体顺序连接于另一开关阀17、一回压阀20、一油水计量装置22。本发明用于底水油藏的物理模拟装置的具体使用过程如下I)填砂将物理模拟装置100设置在三维旋转装置25上，所述三维旋转装置25为现有结构，旋转该物理模拟装置100，将物理模拟装置100的活动侧壁3朝上放置，将可活动侧壁3取下，旋转螺栓5，使得活塞6与压盖2受力向装置100外侧移动；通过管线连接立方体容器底部注水孔8，管线另一端与一开关阀门17连接，用于模拟底水供给；在压盖2上的放气孔7处也设有开关阀门17，用于控制装置内压力；通过管线连接功能测量点4与压力测量装置13，用于监测物理模拟装置100内部的压力变化规律；将饱和度测量装置14的探针通过另一功能测量点4插入物理模拟装置100内，饱和度测量装置14用于监测物理模拟装置100内流体运动规律；将管壁上钻有孔眼的管柱插入相应的功能测量点4内，模拟生产井或注入井21，并在管柱上装上开关阀17，用于开关井；往物理模拟装置100的容置腔11内填满一定量的粒状多孔介质24，根据实验要求压实充填该介质；盖上可活动侧壁3 ;旋转螺栓5使得活塞6和压盖2受力朝容置腔11方向移动，进一步压实充填介质24。2)实验准备阶段打开放气孔7处的开关阀门17，保持容置腔11与大气接通；利用管线将注水孔8处开关阀17与液体流量仪18出口端连接，其入口端与第一驱替泵16出口端连接，第一驱替泵16入口端连接实验用水。打开注水孔8处开关阀门17，打开第一驱替泵16，设定驱替压力，使得第一驱替泵16保持恒定压力将实验用水注入到容置腔11内，直到底水厚度达到实验要求，按顺序关闭第一驱替泵16和注水孔8处的开关阀门17。保持放气孔7处的开关阀门17处于打开状态，通过管线连接一模拟井筒21处开关阀17与中间容器19出口端，中间容器19入口端与第二驱替泵23相连；打开该模拟井筒21处的开关阀17，通过第二驱替泵23以一定注入速度向物理模拟装置100内注入饱和模拟油，直到放气孔7处均见油，关闭放气孔7处开关阀门17，继续注入一定量的模拟油，直到容置腔11内压力达到实验要求，并记录此时容置腔11内的平均压力，关闭该模拟井筒21处开关阀17，并断开该模拟井筒21与中间容器19的连接。打开与注水孔8相连的第一驱替泵16，设定第一驱替泵16的驱替压力等于容置腔11内的平均压力，打开注水孔8处的开关阀门17，记录液体流量仪18上的数据，直到通过液体流量为零时，此时容置腔11与第一驱替泵16间达到压力平衡，实验条件准备完毕。3)生产模拟保持与注水孔8相连的第一驱替泵16为打开状态；将回压阀20入口端与生产井筒21的井眼管线相连，回压阀20出口端连接油水计量装置23 ;实验时，打开井眼管线处开关阀17，设定回压阀20入口端压力，则可模拟采油井21采油的开发过程。记录油水计量装置22上的读数，可测量采油井21生产出的油量和水量，记录液体流量仪18上的读数，可测量底水油藏的水侵量，通过饱和度测量装置14可观察底水脊进规律。
本发明用于边底水油藏的三维模拟装置，能对不同地层倾角、不同水体类型的边底水油藏进行物理模拟实验，模拟不同井型以及不同井网开发方式下的边底水油藏，可监测并记录模型内的油水运动规律以及模型的压力分布规律，从而研究底水油藏中油水渗流机理，进行底水油藏不同开发方式效果评价。实施例2该实施例是利用该物理模拟装置进行边水油藏开采实验模拟。本实施例与实施例I的结构及原理基本相同，其区别在于，如图2所示，在本实施例中，所述本体四周侧壁上设置的环槽9中，密封嵌设有隔板10，隔板10将容置腔11分隔为上、下两个密封空间(使容置腔的厚度可变)。如图6、图7所示，在本实施例中，所述开关阀17、一液体流量仪18和一第一驱替泵16是由管体顺序连接于本体的侧壁注水孔8上，且该注水孔8位于环槽9的上方。本发明用于边水油藏的物理模拟装置的具体使用过程如下I)填砂将物理模拟装置100设置在三维旋转装置25上，所述三维旋转装置25为现有结构，旋转该物理模拟装置100，将物理模拟装置100的可活动侧壁3朝上放置，并将可活动侧壁3取下，旋转螺栓5，使得活塞6与压盖2受力向装置100外侧移动；将隔板10沿容置腔11四周壁面上的环槽9插入，利用管线连接侧壁上的注水孔8，并在该管线处设有开关阀门17 ;在压盖2上的放气孔7处也设有开关阀门17，用于控制装置内压力；通过管线连接功能测量点4与压力测量装置13，用于监测物理模拟装置100内部的压力变化规律；将饱和度测量装置14的探针通过另一功能测量点4插入物理模拟装置100内，饱和度测量装置14用于监测物理模拟装置100内流体运动规律；将管壁上钻有孔眼的管柱插入相应的功能测量点4内，模拟生产井21，并在管柱上装上开关阀17，用于开关井；往隔板10与压盖2之间的容置腔111内填满一定量的粒状多孔介质24，根据实验要求压实充填该介质；盖上可活动侧壁3 ;旋转螺栓5使得活塞6和压盖2受力朝容置腔111方向移动，进一步压实充填介质24 ;利用三维旋转装置25，将物理模拟装置100的压盖2朝上放置；并利用旋转装置25，将模型旋转一定角度，模拟地层倾角。2)实验准备阶段
打开放气孔7处的开关阀门17，保持容置腔111与大气接通；利用管线将侧壁上注水孔8处开关阀17与液体流量仪18出口端连接，其入口端与第一驱替泵16出口端连接，第一驱替泵16入口端连接实验用水。打开侧壁上注水孔8处开关阀门17，打开第一驱替泵16，设定驱替压力，使得第一驱替泵16保持恒定压力将实验用水注入到容置腔11内，直到边水厚度达到实验要求，按顺序关闭第一驱替泵16和注水孔8处的开关阀门17。
保持放气孔7处的开关阀门17处于打开状态，通过管线连接模拟井筒21处开关阀17与中间容器19出口端，中间容器19入口端与第二驱替泵23相连；打开该模拟井筒21处的开关阀17，通过第二驱替泵23以一定注入速度向物理模拟装置100内注入饱和模拟油，直到放气孔7处均见油，关闭放气孔7处开关阀门17，继续注入一定量的模拟油，直到容置腔111内压力达到实验要求，并记录此时容置腔111内的平均压力关闭该模拟井筒21处开关阀17，并断开该模拟井筒21与中间容器19的连接。打开与侧壁上注水孔8相连的第一驱替泵16，设定第一驱替泵16的驱替压力等于容置腔111内的平均压力，打开侧壁上注水孔8处的开关阀门17，记录液体流量仪18上的数据，直到通过液体流量为零时，此时容置腔111与第一驱替泵16间达到压力平衡，实验条件准备完毕。3)生产模拟保持与侧壁上注水孔8相连的第一驱替泵16为打开状态；将回压阀20入口端与模拟井筒21的井眼管线相连，回压阀20出口端连接油水计量装置22 ;实验时，打开井眼管线处开关阀17，并设定回压阀20入口端压力，则可模拟边水油藏内采油井21采油的开发过程。记录油水计量装置22上的读数，可测量采油井21生产出的油量与水量，记录液体流量仪18上的读数，可测量边水油藏的水侵量，通过饱和度测量装置14可观察底水脊进规律。本实施例的其它有益效果与实施例I相同，在此不再赘述。以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式
，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
权利要求
1.一种用于边底水油藏的三维模拟装置，其特征在于该模拟装置由一立方体容器构成；该立方体容器包括一本体和一设置于本体顶部的压盖，本体内设有容置腔，压盖下部设有与容置腔开口形状相同的活塞，所述压盖上设有多个放气孔，所述放气孔贯穿活塞与容置腔导通；所述本体的一侧壁为能拆卸的活动侧壁，环绕所述本体四周侧壁的内壁面至少设有一环槽，所述环槽与本体的底面平行设置，所述环槽内可拆卸地密封嵌设隔板；本体的侧壁或压盖上设有多个孔状功能测量点，所述功能测量点与容置腔控制导通；所述容置腔内充满粒状多孔介质，所述活塞由容置腔开口处伸入容置腔内并压设于粒状多孔介质上；所述容置腔内的粒状多孔介质中设有多个用于模拟井筒的管柱；所述容置腔内部底面及侧壁上设有导流槽，立方体容器的底面和侧壁上设有与导流槽导通的注水孔。
2.如权利要求I所述的用于边底水油藏的三维模拟装置，其特征在于所述本体侧壁上的导流槽是设置在所述环槽的上方或下方。
3.如权利要求I所述的用于边底水油藏的三维模拟装置，其特征在于所述容置腔内部底面上设有一钢板，所述本体底面上的导流槽是设置在钢板的上表面，所述钢板上设有与导流槽和注水孔导通的透孔。
4.如权利要求2或3所述的用于边底水油藏的三维模拟装置，其特征在于所述导流槽为多条环形沟槽。
5.如权利要求I所述的用于边底水油藏的三维模拟装置，其特征在于所述立方体容器设置在三维旋转装置上。
6.如权利要求I所述的用于边底水油藏的三维模拟装置，其特征在于所述粒状多孔介质为石英砂或玻璃珠。
7.如权利要求I所述的用于边底水油藏的三维模拟装置，其特征在于所述注水孔由管体顺序连接于一开关阀、一液体流量仪和一第一驱替泵。
8.如权利要求I所述的用于边底水油藏的三维模拟装置，其特征在于一模拟井筒连接一功能测量点，并由管体顺序连接于一开关阀和第二驱替泵。
9.如权利要求I所述的用于边底水油藏的三维模拟装置，其特征在于一压力测量装置连接于一功能测量点；一饱和度测量装置连接于另一功能测量点；所述压力测量装置和饱和度测量装置与电脑连接。
10.如权利要求I所述的用于边底水油藏的三维模拟装置，其特征在于另一模拟井筒连接于又一功能测量点，并由管体顺序连接于另一开关阀、一回压阀、一油水计量装置。
全文摘要
本发明为一种用于边底水油藏的三维模拟装置，该装置包括一本体和一设置于本体侧面的可拆卸活动侧壁；本体内设有容置腔，本体顶部设有压盖，压盖下部设有活塞；压盖上设有多个与容置腔导通的放气孔；容置腔四周侧壁内设有可密封设置隔板的环槽；本体各壁面及压盖上设有多个孔状功能测量点，功能测量点与容置腔控制导通；容置腔内充满粒状多孔介质；容置腔内的粒状多孔介质中设有多个用于模拟井筒的管柱。该装置能对不同油藏厚度、不同地层倾角、不同驱替方式、不同井网井型开发的边底水油藏进行物理模拟实验，从而研究该油气藏的油水渗流机理，进行不同开发方式效果评价。
文档编号E21B47/06GK102797458SQ20121018736
公开日2012年11月28日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者程林松, 赵伦, 刘佳, 范子菲 申请人:中国石油大学(北京), 中国石油天然气股份有限公司