一种可拆卸循环利用的三维可视化物理驱替模型的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种可拆卸循环利用的三维可视化物理驱替模型，该模型包括模型主体、上部端盖和模拟井筒，模型主体是由有机玻璃构成的矩形腔体结构，矩形腔体结构的上端开口；模拟井筒由毛细管钢管和塑料配合，毛细管侧面打孔（缝）塑料管扎有密集不规则微孔，其间充填石英砂，模拟砾石充填防砂的工艺，所以该模型不需要胶结，没有出砂情况；矩形腔体结构中设置有填砂层，可根据模拟的地层在不同的层位填充不同粒径不同的石英砂来模拟地层的纵向非均质性；在主体与上部端盖之间用具有一定粘性的硅胶垫作为密封垫保证了很好地密封性。
【专利说明】一种可拆卸循环利用的三维可视化物理驱替模型
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种可拆卸循环利用的三维可视化物理驱替模型，用于油气田开发模型【技术领域】，模拟不同条件下的地层渗流。
【背景技术】
[0002]目前，在研宄油气田开发过程中用于模拟驱替过程、预测产能、评价作业措施效果的物理模型主要有:①天然圆柱状岩心、人造条状、平板岩心以及对其二次加工后选择性刻画大孔道或缝、洞的平板模型。优点:成本低、机械强度高、承压耐温；缺点:尺寸小，模拟驱替过程不可视，不能进行图像分析，不能对实验中的问题进行准确判断。②玻璃平板模型，多采用胶结剂固结或螺栓固定夹砂方式。优点:驱替过程可视，可进行实时图像处理；缺点:模拟条件有限，胶结模型制作复杂，对制作经验要求高，模型难于清洗，循环使用效果差，而螺栓固定模型密封性较难保证。③微观仿真刻蚀模型，采用光、化学刻蚀技术在玻璃板上刻上由岩心薄片复制的孔隙网格制作而成。优点:驱替过程可视，可用于微观观察，可进行图像处理，可重复使用；缺点:尺寸小，一般只能模拟单层孔道，成本高，不具备真实岩心颗粒表面，需要一定的技术条件。④大型的三维驱替模型。优点:可模拟不同条件地层，更接近实际地层；缺点:设备昂贵、制作工艺复杂，技术要求高，普及性差。
实用新型内容
[0003]针对现有技术的不足，本实用新型提供一种可拆卸循环利用的三维可视化物理填砂驱替模型。
[0004]本实用新型的技术方案如下:
[0005]一种可拆卸循环利用的三维可视化物理填砂驱替模型。该模型由模型主体、上端盖、模拟井筒三部分组成。所述的模型主体是由有机玻璃构成的矩形腔体结构，所述的矩形腔体结构的上端开口，上端边缘突出，均匀分布用于与上端盖密封用通孔12个；所述的上端盖是由有机玻璃制作，在中心部位均匀布25孔，边部布有用于与腔体连接螺栓配合的通孔12个。模拟井筒为开缝(孔)钢管与塑料管配合，之间填充石英砂，塑料管下部布有密集不规则小孔。模型主体与上端盖之间有硅胶橡胶密封垫用于密封。腔体内充填不同厚度，不同粒径的石英砂模拟不同韵律地层。螺栓、螺母各12个，橡胶塞25个，根据需要将橡胶塞钻孔。
[0006]根据本实用新型，优选的，所述的模型主体的矩形腔体结构的长90mm，宽90mm，高IlOmm ;上端边缘为150mm。
[0007]根据本实用新型，优选的，所述的上端盖厚17mm，布孔位置为上端盖中心90mm90mm范围内均布3 3孔，孔径11mm，剩余部分均布12孔，孔径8mm。
[0008]根据本实用新型，优选的，所述的模拟井筒的钢管外径1.8mm，内径1.0mm，高250mm。塑料管径 6mm，高 115mm。
[0009]根据本实用新型，优选的，所述的模拟井筒的孔间距为4_6mm，孔直径为0.3-0.8mm。
[0010]根据本实用新型，优选的，所述的模拟井筒的开缝宽度为0.2-0.5mm。
[0011 ] 根据本实用新型，优选的，所述的螺栓规格为M8，螺母为M8。
[0012]根据本实用新型，优选的，所述的橡胶塞型号为000，上直径12.5mm,下直径8_，高 17mmη
[0013]根据本实用新型，优选的，所述的娃胶密封垫厚度为0.5mm，长150_，宽150_，边部均布12孔与上端盖配合，孔径8mm。
[0014]本实用新型的有益效果:
[0015]1、本实用新型的模型主体、填砂层、密封层和模拟井筒均为相互独立的结构，可拆卸，方便安装和清洗，使用更加灵活。
[0016]2、本实用新型的模型主体采用可加工性能好、机械强度高的有机玻璃制成，避免了传统无机玻璃模型不易加工、易破损的缺点。
[0017]3、本实用新型设置有侧面开孔的模拟井筒结构，代替传统的在玻璃板上钻孔、刻槽等方式，模拟井筒结构作为独立结构，方便拆卸。该模拟井筒采用了砾石充填防砂方法，克服了注采出砂问题。
[0018]4、本实用新型设置有填砂层，并且无须胶结，制作过程简单、方便。
[0019]5、本实用新型设置有由螺栓螺母配合紧固主体部分与上端盖之间有弹性很好的密封层，密封性能好。
[0020]6、该实用新型为三维立体模型，纵向可充填不同厚度和粒径的石英砂，模拟不同韵律地层。
[0021]7、该实用新型上端盖均匀布孔可方便与注采后期在油藏不同位置注入调堵剂，实现模拟定点调剖的目的；通过注采井位可以方便的模拟不同注采井网。
[0022]8、该实用新型在模拟地层渗流的过程中或结束后可打开上盖逐层取砂，获得地层水平剖面图，通过密集取样(3 — 5mm)可还原三维立体的油藏在某一时刻油水两相剖面图。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型实施例1可拆卸循环利用的三维可视化物理填砂驱替模型结构示意图。
[0024]图2为本实用新型实施例1可拆卸循环利用的三维可视化物理填砂驱替模型中模拟井筒的结构示意图。
[0025]图3为本实用新型实施例1可拆卸循环利用的三维可视化物理填砂驱替模型中上端盖的实物图。
[0026]图中，1、模型主体，2、上端盖，3、模拟井筒，4、密封层，5、主体上部突出边缘，6、孔，7孔，8开缝。
【具体实施方式】
[0027]下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0028]实施例中所用的材料均为常规市购材料。其中:有机玻璃为亚克力有机玻璃，北京浩源京扬亚克力有机玻璃制品有售；石英砂为精制石英砂(高纯石英砂)，凤阳县腾达石英砂厂有售；硅胶密封垫，深圳市跨越电子有限公司有售；聚丙烯塑料管为普通吸管，枣庄市喜得利塑胶科技有限公有售。
[0029]实施例1
[0030]一种可拆卸循环利用的三维可视化物理填砂驱替模型。该模型由模型主体1、上端盖2和模拟井筒3三部分组成。所述模型主体I是由有机玻璃构成的矩形腔体结构，所述的矩形腔体结构的上端开口，上端边缘5突出，均布用于与上端盖密封用通孔6 ;所述的上端盖2是由有机玻璃制作，在中心部位均匀布孔7，边部布有用于与腔体连接螺栓配合的通孔6。模拟井筒3为开缝(孔)钢管与聚丙烯塑料管配合，之间填充石英砂，塑料管下部布有密集不规则小孔。模型主体与上端盖之间有硅胶橡胶密封垫4用于密封。腔体内充填不同厚度，不同粒径的石英砂模拟不同韵律地层。螺栓、螺母，橡胶塞，根据需要将橡胶塞钻孔。
[0031]本实施例中所述的矩形腔体结构的长90mm，宽90mm，高厚IlOmm ;所述的模拟井筒3的外径1.8mm，内径1.0mm,高250mm，塑料管外径6mm，高115mm ;所述的模拟井筒3的开缝8宽度为0.5mm ;所述的娃胶密封垫150mmX 150mm,厚度5mm。
[0032]制备方法:
[0033]①模型主体
[0034]材料:亚克力有机玻璃；
[0035]规格:厚度9mm和17mm两种；
[0036]尺寸:9mm厚亚克力有机玻璃5 ±夬，尺寸为108mmX 108mm 一 ±夬，尺寸为108mmX IlOmm两块，尺寸为90mmX IlOmm两块，用作模型主体五个面；厚度为17mm亚克力玻璃一块，外部尺寸为150mmX 150mm，去掉内部108mmX 108mm部分，呈环状，作为顶部突出边缘，并在四周均布打孔12，直径8_。
[0037]不同亚克力有机玻璃之间粘合形成矩形腔体结构，矩形腔体结构尺寸90mmX90mmX110mm。
[0038]②模拟井筒
[0039]材料:不锈钢毛细管和聚丙烯塑料管；
[0040]规格:不锈钢毛细管外径1.8mm，内径1.0mm，长度250mm ;聚丙稀塑料管外径6mm，长度115mm。
[0041]不锈钢毛细管和聚丙烯塑料管组合模拟井筒作为独立单元可进行单独设计。毛细管侧面开缝，塑料管在9_长度内密集不规则扎孔，其间充填20-40目石英砂，模拟砾石充填防砂。放置在模型的四个角落。
[0042]③填砂层
[0043]材料:精致石英砂；
[0044]规格:粒径在80-100目；
[0045]从模型主体上端开口处填入精致石英砂，边加入边晃动，保证砂层均匀向上填充；每装入一定量精致石英砂后，均匀用力压实，直到所有石英砂充填完成。
[0046]④活动密封层
[0047]材料:硅胶密封垫；
[0048]规格:娃胶密封垫为环状正方形外部尺寸150mmX 150mm,内部尺寸90mmX90mm。
[0049]将硅胶密封垫放于上端突出边缘与上端盖之间。
[0050]⑤上端盖
[0051]材料:亚克力有机玻璃；
[0052]规格:亚克力有机玻璃上端盖尺寸为150mmX 150mm。
[0053]填砂完毕后将活动密封层放于模型主体顶部，然后放置上端盖，用螺栓紧固，拧紧至密封垫开始被挤压变形，保证密封性。然后将模型内的孔隙通过上端盖的小孔将充填石英砂，边充填边摇晃，充填完毕后塞入25个橡胶塞。
[0054]使用方法:
[0055]将井位布置在四个角落里，一注三采，模拟反九点井网。首先，将可拆卸循环利用的三维可视化物理填砂驱替模型与抽真空装置相连，检测模型密封性；然后，负压饱和水，计算模型孔隙度；其次，将饱和水后的模型与微量驱替装置相连，低速油驱水，计算初始含油饱和度和束缚水饱和度；最后，开展不同条件下的驱替实验，同时用摄像装置和手持放大镜装置进行实时数据采集，用于波及改善、渗流特征及作用机理的实验。实验结束后，取下密封层，将精制石英砂冲出，采用清洗常规玻璃仪器的方法用石油醚、去污粉等对模型主体进行清洗，低温(<800C )烘干，以备循环使用。
[0056]实施例2
[0057]如实施例1所述的可拆卸循环利用的三维可视化物理填砂驱替模型，不同的是所述的腔体内由下至上分别填充40-60目纯净石英砂30mm，60-80目纯净石英砂30mm，80-100目纯净石英砂30mm，剩余部分充填100-120目纯净石英砂。模拟正韵律地层剩余油饱和度分布模拟实验。
[0058]实施例3
[0059]如实施例1所述的可拆卸循环利用的三维可视化物理填砂驱替模型，不同的是所述的模拟井筒3只在中部层段(30mm-60mm)内打孔(缝)，模拟在单层注水时，水驱油的规律。研宄重力对水驱的影响。
[0060]实施例4
[0061]如实施例1所述的可拆卸循环利用的三维可视化物理填砂驱替模型，不同的是将对角的两口井作为注入井，剩下的两个角作为采出井。模拟五点法注采井网关系。
[0062]实施例5
[0063]如实施例2所述的可拆卸循环利用的三维可视化物理填砂驱替模型。不同的是水驱至含水98%时，通过上端盖的孔在高渗透层注入堵剂，进行定点调剖，研宄水驱与调剖机理。
【权利要求】
1.一种可拆卸循环利用的三维可视化物理驱替模型，其特征在于该模型包括模型主体、上部端盖和模拟井筒，所述的模型主体是由有机玻璃构成的矩形腔体结构，矩形腔体结构的上端开口 ；模拟井筒由毛细管钢管和塑料配合，毛细管侧面打孔(缝)塑料管扎有密集不规则微孔，毛细管其间充填石英砂，模拟砾石充填防砂的工艺；矩形腔体结构中设置有填砂层，可根据模拟的地层在不同的层位填充不同粒径不同的石英砂来模拟地层的纵向非均质性；所述密封垫为在主体与上部端盖之间用具有一定粘性的硅胶垫作为密封垫。
2.根据权利要求1所述的可拆卸循环利用的三维可视化物理驱替模型，其特征在于所述的模型主体的矩形腔体结构的长90mm，宽90mm，高110mm，上端边缘为150mmo
3.根据权利要求1所述的可拆卸循环利用的三维可视化物理驱替模型，其特征在于所述的上端盖厚17mm，布孔位置为上端盖中心90mm 90mm范围内均布3 3孔，孔径11mm，剩余部分均布12孔，孔径8mm。
4.根据权利要求1所述的可拆卸循环利用的三维可视化物理驱替模型，其特征在于所述的模拟井筒的毛细管外径1.8mm,内径1.0mm，高250mm，在底部90mm内侧面打孔；塑料管外径6mm，长115mm，在底部90mm范围内扎孔。
5.根据权利要求1所述的可拆卸循环利用的三维可视化物理驱替模型，其特征在于所述的模拟井筒的孔间距为4-6mm，孔直径为0.3-0.8mm。
6.根据权利要求1所述的可拆卸循环利用的三维可视化物理驱替模型，其特征在于所述的模拟井筒的开缝宽度为0.2-0.5mm。
7.根据权利要求1所述的可拆卸循环利用的三维可视化物理驱替模型，其特征在于所述的螺栓规格为M8，螺母为M8。
8.根据权利要求1所述的可拆卸循环利用的三维可视化物理驱替模型，其特征在于所述的橡胶塞型号为000，上直径12.5mm,下直径8_，高17_。
9.根据权利要求1所述的可拆卸循环利用的三维可视化物理驱替模型，其特征在于所述的娃胶密封垫厚度为0.5mm，长150mm，宽150mm，边部均布12孔与上端盖配合，孔径8mm。
【文档编号】E21B49/00GK204253024SQ201420612093
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】王增宝, 赵修太, 翟东启, 李永来, 马汉卿, 刘德新, 王彦玲 申请人:中国石油大学(华东)