一种模拟五点井网微观刻蚀可视化模型的制作方法

本实用新型涉及一种模拟地下流体流动的一种模拟五点井网微观刻蚀可视化模型，属于油气田开发技术领域。

背景技术：

为了研究岩石孔隙中流体之间的接触关系以及外来流体驱替油藏中原油的机理，微观驱油物理模拟技术已成为人们研究微观驱油机理的重要手段，其中微观驱油时需要将微观天然岩心或模拟岩心的可视化物理模型接入驱替流程中，这就需要一个连接装置，也就是模型夹持器的功用。

由于地下油藏处于高温、高压状态，要想更准确的模拟地下油藏，反映地下油藏的开采状况，需要模拟油层的温度和压力。因此在模拟实验研究过程中，尽可能对微观驱替模拟模型进行加热和加压。对于这方面的研究，目前国内外都取得了一定的成果，目前针对微观驱替模型夹持器进行加热的方式大都是水浴/油浴加热、空气加热、电加热等。但对于水浴/油浴而言，因管道与模型之间存在一定的空间，导致采用这种方式进行加热效果并不理想，出现耗时长，升温慢等问题；而采用对腔体加热的方式对玻璃片进行加热和加压，为保证加热效果，腔体都需要有一定的空间，导致腔体高度增加，进而托高玻璃片，缩短了显微镜和玻璃片的距离，影响放大倍数，进而影响观察精度。同时，现有技术所用的装置无法模拟井筒的径向流，不能反映注水过程中流道弯折的情况。

目前在研究油气田开发过程中用来进行驱替机理研究和各类采油化学助剂研究所用的物理模型层出不穷，但都不可避免的造成浪费，主要表现在微观模型不能重复利用。授权公告号为CN203499659U的实用新型专利公开了一种用于驱替实验的刻蚀填砂微观玻璃模型，包括底板和面板，在面板上开有注液口，在底板上有被腐蚀出来的凹槽，在凹槽中填充一定目数的天然岩芯粉末或石英砂，底板和面板胶结在一起。申请号为201510868706.4的实用新型专利申请号公开了一种微观驱油玻璃模型的制备方法，此方法通过刻蚀基玻片，最后将盖玻片和刻蚀玻片烧结在一起，形成微观驱替模型；但上述模型，在重复使用方面都存在一定缺陷，目前的玻璃模型虽然能够模拟驱替过程中油水的分布情况，但是由于制作方法的欠缺，并不能完全洗净实验期间残存的流体，从而导致模型不能重复利用，每次都需要购买和加工新的模型，造成极大的成本浪费。授权公告号为CN103558135B的发明专利公布了一种可重复使用的玻璃芯片模型，但这种模型未设置任何能直接观察内部流场的结构，只能通过对压力值进行分析得出结论，无法直接对流场进行观察，其准确性大打折扣。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种模拟五点井网微观刻蚀可视化模型及其使用方法，采用竖直管段，模拟径向流流道，能更真实的对五点井网的油层流动的环境进行模拟仿真。

本实用新型的技术方案如下：

一种模拟五点井网微观刻蚀可视化模型，包括聚光盖、底座、底座密封胶片、刻蚀玻璃片、观察玻璃片、聚光盖密封胶片、螺栓；所述底座和聚光盖对齐，通过螺栓连接，在观察座和可视化夹持座之间形成的空腔中，从下到上依次叠加放置底座密封胶片、刻蚀玻璃片、观察玻璃片、聚光盖密封胶片。

进一步的，所述聚光盖为正方形结构，四边设有四个贯穿孔，所述贯穿孔上端设有阶梯孔，直径略大于连接螺栓的螺母；聚光盖中部下侧设有一段正方形凸台，凸台中心设有贯穿圆孔，作为聚光孔；

所述底座为正方形结构，四边设有四个螺纹孔；底座中部设有一段正方形沉孔，正方形沉孔中心设有贯穿圆孔，作为观察孔；所述底座两个对角的两侧分别设有沿对角线对称的两个入口管道和出口管道，两个相互垂直的入口管道延伸至正方形沉孔对应角落的正下方相连接，从连接点向上设置一根向上贯穿到正方形沉孔下表面的竖直管段；两个相互垂直的出口管道也同样延伸至正方形沉孔对应角落的正下方相连接，从连接点向上设置一根向上贯穿到正方形沉孔下表面的竖直管段；

所示聚光盖的凸台，与底座的沉孔四边尺寸配合，凸台高度小于沉孔深度，聚光盖的凸台能放入底座沉孔并形成空腔。

进一步的，所述聚光孔为上部锥形段，下部直筒段；所述观察孔为下部锥形段，上部直筒段；观察孔贺聚光孔的直径相同，锥形段锥度相同，均为30度。

进一步的，所述刻蚀玻璃片上表面刻有孔隙结构，并与观察玻璃片下表面贴合，两块玻璃片之间的孔隙结构段构成微观通道，除微观通道外，其他贴合面之间为紧密贴合状态。

进一步的，所述刻蚀玻璃片和观察玻璃片宽度略小于底座沉孔，入口管道和出口管道能分别通过两个竖直管段，经过微观通道形成流道。

进一步的，所述2个入口管道之间和2个出口管道设有配套的丝堵和快速接头。

进一步的，所述聚光盖密封胶片为王字形硅胶薄片；底座密封胶片为工字形硅胶薄片，其中部窄处宽度小于沉孔宽度。如此设计，可以使其在实现密封效果的情况下，不会影响螺栓连接，同时留出在空腔和竖直管道之间的流道。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实验的微观刻蚀可视化模型的刻蚀玻片和观察玻片并不烧结在一起，将其放入模型夹持器，其中刻蚀玻璃片在下，观察玻璃片在上，通过拧紧螺丝固定压实玻璃片，形成微观刻蚀模型，模型拆卸简单、便捷，且易组装，可将刻蚀玻片清洗重复利用；

2、本实验模型根据实际油藏条件，通过设置竖直管段模拟出径向流，特别能针对采油工程中五点井网进行使用，能更加真实的反应出采油作业的情况；

3、本实验模型通过在聚光盖上设置阶梯孔，让螺栓的螺栓头能放入阶梯孔中，不会在聚光盖表面形成突出，便于放置和观察。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是底座的结构示意图；

图3是底座的另一角度结构示意图；

图4是底座的俯视图；

图5是底座密封垫片在底座上的安装图；

图6是聚光盖结构示意图；

图7是聚光盖另一角度结构示意图；

图8是本实用新型的使用状态图。

图中，1、聚光盖，1-1、贯穿孔，1-2、凸台，1-3、聚光孔，2、底座，2-1、螺纹孔，2-2、沉孔，2-3、观察孔，3、聚光盖密封胶片，4、观察玻璃片，5、刻蚀玻璃片，6、底座密封胶片，7、入口管道，8、出口管道，9、竖直管段，10、微观孔道，11、光源，12、显微镜。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施对本实用新型进行详细描述。

如图1～图7所示，一种模拟五点井网微观刻蚀可视化模型，包括聚光盖1、底座2、底座密封胶片6、刻蚀玻璃片5、观察玻璃片4、聚光盖密封胶片3、螺栓；所底座2和聚光盖1对齐，通过螺栓连接，所述聚光盖1为正方形结构，四边设有四个贯穿孔1-1，所述贯穿孔1-1上端设有阶梯孔，直径略大于连接螺栓的螺母；聚光盖1中部下侧设有一段正方形凸台1-2，凸台1-2中心设有贯穿圆孔，作为聚光孔1-3；

所述底座2为正方形结构，四边设有四个螺纹孔2-1；底座2中部设有一段正方形沉孔2-2，沉孔2-2中心设有贯穿圆孔，作为观察孔2-3；所述底座两个对角的两侧分别设有沿对角线对称的两个入口管道7和出口管道8，两个相互垂直的入口管道7延伸至沉孔2-2对应角落的正下方相连接，从连接点向上设置一根向上贯穿到沉孔2-2下表面的竖直管段9；两个相互垂直的出口管道8也同样延伸至沉孔2-2对应角落的正下方相连接，从连接点向上设置一根向上贯穿到沉孔2-2下表面的竖直管段；所述2个入口管道7之间和2个出口管道8设有配套的丝堵和快速接头。

所示聚光盖的凸台1-2，与底座的沉孔2-2四边尺寸配合，凸台1-2高度小于沉孔4-2深度，聚光盖的凸台1-2能放入沉孔2-2并形成空腔，在空腔中，从下到上依次叠加放置底座密封胶片6、刻蚀玻璃片5、观察玻璃片4、聚光盖密封胶片3，所述刻蚀玻璃片5上表面刻有孔隙结构，并与观察玻璃片4下表面贴合，两块玻璃片之间的孔隙结构段构成微观通道10，除微观通道外，其他贴合面之间为紧密贴合状态，所述刻蚀玻璃片5和观察玻璃片4宽度略小于沉孔2-2，入口管道7和出口管道8能分别通过两个竖直管段9，经过微观通道10形成流道；所述聚光盖密封胶片3为王字形硅胶薄片，底座密封胶片6为工字形硅胶薄片，其中部窄处宽度小于沉孔2-2宽度。

如图3、图7、图8所示，聚光孔1-3为上部锥形段，下部直筒段；所述观察孔2-3为下部锥形段，上部直筒段，便于让光源11汇聚到一起形成适合实验观察的光晕；观察孔2-3和聚光孔1-3的直径相同，锥形段锥度相同，均为30度，便于显微镜12的物镜伸入，与观察玻璃片3之间的间距更小，观察更清晰。

本实用新型所提供的一种模拟五点井网微观刻蚀可视化模型，其具体组装和进行实验的步骤如下：

1)裁剪底座密封胶片6为工字形，其中部宽度略小于沉孔2-2，如图5所示，并将其放入已经安装好的底座2中，此时底座密封胶片6上下两侧边缘部分会冒出，剪去其与刻蚀玻璃片5接触部分上方超过2mm的部分，在竖直管段与沉孔连接处留出空间，使其完全适应沉孔，且不影响竖直管段于沉孔的连接，同时留出竖直管段到微观通道之间的流道；

2)用拭镜纸擦拭干净后，将观察玻璃片5与刻蚀玻璃片4凹槽面紧密贴合，使微观通道位于两块玻璃片之间，并驱赶排空其中的气体，形成组合玻片；

3)将贴合的组合玻片按照刻蚀玻璃片4在下的方向放入底座并压紧；

4)将聚光盖密封用胶垫片5放入聚光盖1上表面，注意不要挡住贯穿孔1-1，合上观察盖1，将凸台1-2压入到沉孔2-2中，由于聚光盖胶片5也被压入并变形，因此，拧紧观察盖1和底座2四周的螺栓，在拧紧过程中需注意平稳合紧，避免压碎组合玻片，同时使光晕形状规则并居于组合玻片中心；

5)拧紧夹持模型两端的丝堵，观察夹持模型的入口管道14与出口管道15是否通畅，若发生堵塞，用针或者其他工具将其疏通后再拧紧；

6)夹持模型的一个入口管道7和一个出口管道8，各连接一个丝堵和一个快速接头；

7)连接空气压缩机，将夹持模型放入水盆中，打开压缩机，连接快速接头，观察出口管道8的快速接头是否有连续气泡冒出，若没有，检查入口管道7和出口管道8是否气密性良好；若有连续气泡冒出，用手堵住出口管道8的快速接头，观察组合玻片是否发生气窜现象，若有气窜，说明夹持模型没有拧紧，需要重新拧紧；

8)将夹持模型取出，立即擦干，再关闭压缩机开关，避免倒吸。

本模型的最主要特点在于刻蚀玻璃片4可重复利用，做完驱替实验之后，进行有序清洗，具体实施步骤为：

1)实验结束后，将模型翻面，拧开螺栓，取出聚光盖1，并缓慢将聚光盖密封胶片3取出，然后从观察孔2-3的向内侧推出刻蚀玻璃片4和观察玻璃片5，并将其分开，然后放入装有工业酒精的烧杯，烧杯放入超声波清洗器中，清洗10分钟，重复两次；

2)酒精清洗好的刻蚀玻璃片4和观察玻璃片5再放入装有蒸馏水的烧杯，烧杯放入超声波清洗器中，清洗10分钟，重复两次；

3)清洗完成后，洗净的刻蚀玻璃片4和观察玻璃片5放入烘箱中将水蒸干，最后保存，使之重复使用。

在模型进行实验的过程中，由于是将模型倒置，聚光盖1被放置于下部，与载物台接触，此时螺栓头在贯穿孔1-3的阶梯孔中，使聚光盖1与载物台的接触面平整，便于光源11照射。

实验过程中，由于模型倒置，当液体从入口管道7进入后，通过竖直管段9向下流动，模拟注水井，然后液体进入底座2和聚光盖1之间的空腔，并通过底座密封胶片6与沉孔2-2之间的缝隙流向组合玻片侧面，然后通过微观通道10(图1中的狭缝为示意图，实际从侧面无法看到缝隙)流向另一侧的竖直管段9并向上流动，最终通过出口管道8流出，模拟驱油过程，与普通实验的整个流通过程均为直线相比，本模型的结构能变线性流为径向流，更真实的模拟油田现场注水驱油的过程。

夹持模型内部的组合玻片虽然与两个胶垫片贴合紧密，但不可避免的仍留有间隙，如不排空则会严重影响实验准确性，间隙中留有空气则会出现贾敏效应，如残存液态流体则会在驱替另一流体时出现两种流体混入的现象。所以在饱和水、饱和油、水驱油等过程中都需用到排空功能，而将2个入口管道7和2个出口管道8采用直角连接在一起，满足了这个要求，以饱和水过程为例，首先，连接驱替流程，再同时打开的入口管道7，接有快速接头，接入驱替流程；用丝堵封住对面的两个出口管道8；由于出口管道8被封，不能和进液的入口管道7形成压差，饱和水会沿着另一个入口管道7流出，待入口管道7流出1～2滴水时，用丝堵封堵住此入口管道7，然后重新打开两个出口管道8。连接2个出口管道8，其工作原理与前述入口管道7内容相同。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，本实用新型并不局限于上述方式，在不脱离本实用新型原理的前提下，还能进一步改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。