致密非均质储层模型饱和原油装置的制作方法

本发明涉及对石油与天然气室内模拟储层进行评价的实验装置技术领域，主要是适用于石油与天然气开发及提高采收率过程的多层渗透率存在差异的纵向非均质储层模型进行饱和原油处理的装置，尤其是一种致密非均质储层模型饱和原油装置。

背景技术：

在石油与天然气开发领域内，需要对石油与天然气的开发过程以及提高采收率技术进行研究和技术的可行性评价。目前所采用的研究方法主要为室内物理实验模拟方法。

在油气开采相关研究中，常用的饱和原油方法为从岩心的一端注入原油。这种方法用于低渗透或致密非均质储层模型的原油饱和时，存在两个问题：一是注入的原油大部分进入相对高渗渗透率层形成原油沿高渗层的突进，而低渗透致密层无原油进入，导致实验结果的错误；二是对于渗透率过低的储层模型，饱和原油过程中，因油驱水压差过高而无法饱和。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种致密非均质储层模型饱和原油装置，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种致密非均质储层模型饱和原油装置，克服现有技术中饱和原油过程中存在的高渗层的原油突进、低渗透致密层无原油进入以及油驱水压差过高而无法饱和的问题，实现低渗透致密层非均质储层模型的充分饱和，达到模拟实际储层的目的。

本发明的目的是这样实现的，一种致密非均质储层模型饱和原油装置，包括能密封的水平设置的压力舱体，所述压力舱体内设置有多个储层呈上下依次设置的低渗透或致密非均质储层模型，所述压力舱体内水平设置有能密封包覆所述低渗透或致密非均质储层模型的复合胶筒结构；所述压力舱体内设置有能沿轴向压紧固定所述低渗透或致密非均质储层模型的轴向压紧结构，所述压力舱体的侧壁顶部密封穿设有能与所述复合胶筒结构的内侧顶部连通的饱和液入口接头，所述压力舱体的侧壁底部密封穿设有与所述复合胶筒结构的内侧底部连通的饱和后液体出口接头，所述压力舱体上还连通设置有能密封的围压结构。

在本发明的一较佳实施方式中，所述复合胶筒结构的内壁上部设置有能与所述饱和液入口接头连通的上导流槽结构，所述上导流槽结构与所述低渗透或致密非均质储层模型的顶部储层抵靠设置；所述复合胶筒结构的内壁下部设置有能与所述饱和后液体出口接头连通的下导流槽结构，所述下导流槽结构与所述低渗透或致密非均质储层模型的底部储层抵靠设置，所述下导流槽结构与所述上导流槽结构呈上下间隔设置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述复合胶筒结构包括能密封包覆所述低渗透或致密非均质储层模型的侧壁的复合胶筒，所述复合胶筒的内壁顶部嵌设有与所述低渗透或致密非均质储层模型的顶部相匹配的上导流部，所述上导流部靠近所述低渗透或致密非均质储层模型的一侧设置有所述上导流槽结构，所述复合胶筒的内壁底部嵌设有与所述低渗透或致密非均质储层模型的底部相匹配的下导流部，所述下导流部靠近所述低渗透或致密非均质储层模型的一侧设置有所述下导流槽结构；所述复合胶筒的两端开口处分别能密封地设置有胶垫，所述轴向压紧结构能将两个所述胶垫分别密封顶抵于所述低渗透或致密非均质储层模型的两个端面上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述轴向压紧结构包括能沿轴向往复移动的第一岩心塞和第二岩心塞，所述第一岩心塞和所述第二岩心塞能分别顶抵于所述复合胶筒结构的两端面上，所述第一岩心塞内设置有能连通所述围压结构和所述复合胶筒结构的一端面的第一围压导管，所述第二岩心塞内设置有能连通所述围压结构和所述复合胶筒结构的另一端面的第二围压导管。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一岩心塞远离所述复合胶筒结构的一端顶抵有能旋转、且能使所述第一岩心塞顶抵于所述复合胶筒结构的端面上的第一调节结构，所述第二岩心塞远离所述复合胶筒结构的一端顶抵有能旋转、且能使所述第二岩心塞顶抵于所述复合胶筒结构的端面上的第二调节结构。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一调节结构包括密封穿设连接于所述压力舱体的一端的第一调节杆，所述第一调节杆的一端能顶抵于所述第一岩心塞远离所述复合胶筒结构的一端，所述第一调节杆位于所述压力舱体外部的一端连接有第一手柄；所述第二调节结构包括密封穿设连接于所述压力舱体的另一端的第二调节杆，所述第二调节杆的一端能顶抵于所述第二岩心塞远离所述复合胶筒结构的一端，所述第二调节杆位于所述压力舱体外部的一端连接有第二手柄。

在本发明的一较佳实施方式中，所述压力舱体包括舱本体，所述舱本体的两端分别能密封地连接有第一压盖和第二压盖，所述第一岩心塞远离所述复合胶筒结构的一端位于所述第一压盖内，所述第二岩心塞远离所述复合胶筒结构的一端位于所述第二压盖内。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一岩心塞内设置有能密封穿设所述第一围压导管的第一围压连通孔，所述第二岩心塞内设置有能能密封穿设所述第二围压导管的第二围压连通孔。

在本发明的一较佳实施方式中，所述围压结构包括自下往上地密封穿设于所述压力舱体的侧壁底部的侧壁围压入口接头、第一端部围压入口接头和第二端部围压入口接头，所述第一端部围压入口接头与所述第一围压导管连通，所述第二端部围压入口接头与所述第二围压导管连通，所述围压结构还包括密封穿设于所述压力舱体的侧壁顶部的围压排气出口接头。

由上所述，本发明提供的致密非均质储层模型饱和原油装置具有如下有益效果：

(1)本发明的致密非均质储层模型饱和原油装置中，饱和液入口接头沿垂直于储层的方向设置于低渗透或致密非均质储层模型的顶部，饱和后液体出口接头沿垂直于储层的方向设置于低渗透或致密非均质储层模型的底部，油驱水方向垂直于储层的方向，使得饱和原油过程中避免了原油沿高渗层突进、低渗层无油进入的现象，使不同渗透率的各储层充分饱和；

(2)本发明的致密非均质储层模型饱和原油装置中，复合胶筒结构的内壁上设置的导流槽能使饱和液的流通面积足够大，油驱水的驱替距离小，实现油驱水压差的降低，避免低渗透或致密非均质储层模型因压差过高而无法饱和；

(3)本发明的致密非均质储层模型饱和原油装置结构简单，操作方便，适用范围广。

附图说明

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1：为本发明的致密非均质储层模型饱和原油装置的结构示意图。

图2：为本发明的复合胶筒结构示意图。

图3：为图2中a-a剖视图。

图4：为本发明的致密非均质储层模型饱和原油装置中饱和方向示意图。

图中：

100、致密非均质储层模型饱和原油装置；

1、压力舱体；

10、舱本体；

11、第一压盖；

12、第二压盖；

2、复合胶筒结构；201、上导流槽结构；202、下导流槽结构；

21、复合胶筒；

211、上导流部；2111、流体上通道孔；

212、下导流部；2121、流体下通道孔；

22、胶垫；

3、轴向压紧结构；

31、第一岩心塞；

32、第二岩心塞；

33、第一围压导管；

34、第二围压导管；

35、第一调节结构；351、第一调节杆；352、第一手柄；

36、第二调节结构；361、第二调节杆；362、第二手柄；

41、饱和液入口接头；42、饱和后液体出口接头；

5、围压结构；

51、侧壁围压入口接头；

52、第一端部围压入口接头；

53、第二端部围压入口接头；

54、围压排气出口接头；

55、四通阀；

9、低渗透或致密非均质储层模型。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1至图3所示，本发明提供一种致密非均质储层模型饱和原油装置100，包括能密封的水平设置的压力舱体1，压力舱体1内设置有多个储层呈上下依次设置的低渗透或致密非均质储层模型9，压力舱体1内水平设置有能密封包覆低渗透或致密非均质储层模型9的复合胶筒结构2，在本实施方式中，低渗透或致密非均质储层模型9为长方体结构，即其横截面为矩形或正方形，复合胶筒结构2的内腔形状与低渗透或致密非均质储层模型9匹配设置；压力舱体1内设置有能沿轴向压紧固定低渗透或致密非均质储层模型9的轴向压紧结构3，压力舱体1的侧壁顶部密封穿设有与复合胶筒结构2的内侧顶部连通的饱和液入口接头41，压力舱体1的侧壁底部密封穿设有与复合胶筒结构2的内侧底部连通的饱和后液体出口接头42，压力舱体1上还连通设置有能密封的围压结构5。本发明的致密非均质储层模型饱和原油装置100中，饱和液入口接头41沿垂直于储层的方向设置于低渗透或致密非均质储层模型9的顶部，饱和后液体出口接头42沿垂直于储层的方向设置于低渗透或致密非均质储层模型9的底部，油驱水方向垂直于储层的方向，使得饱和原油过程中避免了原油沿高渗层突进、低渗层无油进入的现象，使不同渗透率的各储层充分饱和；低渗透或致密非均质储层模型9的侧壁饱和原油的流通面积足够大，驱替距离小，实现油驱水压差的降低，低渗透或致密非均质储层模型9饱和时，不受竖直方向非均质性的影响，使渗透率差异很大的各储层都充分饱和，避免低渗透或致密非均质储层模型因压差过高而无法饱和；致密非均质储层模型饱和原油装置结构简单，操作方便，适用范围广。

进一步，如图1至图3所示，复合胶筒结构2的内壁上部设置有能与饱和液入口接头41连通的上导流槽结构201，上导流槽结构201与低渗透或致密非均质储层模型9的顶部储层抵靠设置；复合胶筒结构2的内壁下部设置有能与饱和后液体出口接头42连通的下导流槽结构202，下导流槽结构202与低渗透或致密非均质储层模型9的底部储层抵靠设置，下导流槽结构202与上导流槽结构201呈上下间隔设置。在本实施方式中，低渗透或致密非均质储层模型9为长方体结构，即其横截面为矩形或正方形，复合胶筒21的内腔形状与低渗透或致密非均质储层模型9匹配设置，复合胶筒结构2的内壁顶部设置上导流槽结构201，复合胶筒21的内壁底部设置下导流槽结构202；在本实施方式中，上导流槽结构201和下导流槽结构202均包括沿复合胶筒结构2的轴向设置的长槽和与长槽垂直设置的横槽，横槽和长槽也可以是呈倾斜交错设置(上导流槽结构201和下导流槽结构202的具体结构形式可以根据实际需求确定)，长槽和横槽交错设置，使得饱和液入口接头41处进入的饱和液(原油)与低渗透或致密非均质储层模型9的侧壁充分接触，饱和原油的流通面积足够大，经过低渗透或致密非均质储层模型9的液体(包括原油和低渗透或致密非均质储层模型9内驱出的液体)通过下导流槽结构202进入饱和后液体出口接头42，流出复合胶筒结构2，油驱水的驱替距离小，根据达西公式可以得出，在渗透率一定的条件下，饱和原油的流通面积增大时，油驱水压差有效降低。达西公式如下：

其中：k为渗透率，q为流量，μ为粘度，l为驱替距离，a为流通面积，δp为压差。

进一步，如图1至图3所示，复合胶筒结构2包括能密封包覆低渗透或致密非均质储层模型9的侧壁的复合胶筒21，复合胶筒21由复合材料(一般为复合橡胶，其在天然橡胶的基础上加少许合成橡胶及一部分化工产品混合提炼而成，现有技术，在此不再赘述)构成，复合胶筒21具有一定的弹性变形能力，从而能够在侧部围压的作用下，密封贴合在低渗透或致密非均质储层模型9的侧壁上，并能较好地将围压传递至低渗透或致密非均质储层模型9的侧壁上；在本实施方式中，低渗透或致密非均质储层模型9为长方体结构，即其横截面为矩形或正方形，复合胶筒21的内腔形状与低渗透或致密非均质储层模型9匹配设置，复合胶筒21的内壁顶部嵌设有与低渗透或致密非均质储层模型9的顶部相匹配的上导流部211，上导流部211靠近低渗透或致密非均质储层模型9的一侧设置有前述的上导流槽结构201，在本实施方式中，上导流部211上设置有流体上通道孔2111，流体上通道孔2111连通饱和液入口接头41和上导流槽结构201；复合胶筒21的内壁底部嵌设有与低渗透或致密非均质储层模型9的底部相匹配的下导流部212，下导流部212靠近低渗透或致密非均质储层模型9的一侧设置有前述的下导流槽结构202，在本实施方式中，下导流部212上设置有流体下通道孔2121，流体下通道孔2121连通饱和后液体出口接头42和下导流槽结构202；在本实施方式中，上导流部211、下导流部212和复合胶筒21经过加工融为一体结构；复合胶筒21的两端开口处分别能密封地设置有胶垫22，轴向压紧结构3能将两个胶垫22分别密封顶抵于低渗透或致密非均质储层模型9的两个端面上。在本实施方式中，胶垫22为橡胶垫，橡胶具有一定的弹性变形能力，从而能够在端部围压的作用下，密封贴合在低渗透或致密非均质储层模型9的两个端面上，并能较好地将围压传递至低渗透或致密非均质储层模型9的两个端面上。

进一步，如图1所示，轴向压紧结构3包括能沿轴向往复移动的第一岩心塞31和第二岩心塞32，第一岩心塞31和第二岩心塞32能分别顶抵于复合胶筒结构2的两端面上，在本实施方式中，第一岩心塞31和第二岩心塞32能分别顶抵于两个胶垫22上，使得两个胶垫22分别能密封顶抵于低渗透或致密非均质储层模型9的两个端面上；第一岩心塞31内设置有能连通围压结构5和复合胶筒结构2的一端面的第一围压导管33，第二岩心塞32内设置有能连通围压结构5和复合胶筒结构2的另一端面的第二围压导管34。围压液体通过第一围压导管33和第二围压导管34到达复合胶筒结构2的两个胶垫22处，对低渗透或致密非均质储层模型9的两端进行加围压密封。在本实施方式中，第一岩心塞31内设置有能密封穿设第一围压导管33的第一围压连通孔，第二岩心塞32内设置有能能密封穿设第二围压导管34的第二围压连通孔。在本发明的一具体实施例中，第一围压连通孔靠近围压结构5的开口朝下设置，第二围压连通孔靠近围压结构5的开口朝下设置。

进一步，如图1所示，第一岩心塞31远离复合胶筒结构2的一端顶抵有能旋转、且能使第一岩心塞31顶抵于复合胶筒结构2的端面上的第一调节结构35，第二岩心塞32远离复合胶筒结构2的一端顶抵有能旋转、且能使第二岩心塞32顶抵于复合胶筒结构2的端面上的第二调节结构36。

如图1所示，在本实施方式中，第一调节结构35包括密封穿设连接于压力舱体1的一端的第一调节杆351，第一调节杆351的一端能顶抵于第一岩心塞31远离所述复合胶筒结构的一端，第一调节杆351位于压力舱体1外部的另一端连接有第一手柄352；第二调节结构36包括密封穿设连接于压力舱体1的另一端的第二调节杆361，第二调节杆361的一端能顶抵于第二岩心塞32远离所述复合胶筒结构的一端，第二调节杆361位于压力舱体1外部的另一端连接有第二手柄362。

进一步，如图1所示，压力舱体1包括舱本体10，舱本体10的两端分别能密封地连接有第一压盖11和第二压盖12，第一岩心塞31远离复合胶筒结构2的一端位于第一压盖11内，第二岩心塞32远离复合胶筒结构2的一端位于第二压盖12内。

进一步，如图1所示，围压结构5包括自下往上地密封穿设于压力舱体的侧壁底部的侧壁围压入口接头51、第一端部围压入口接头52和第二端部围压入口接头53，第一端部围压入口接头52与第一围压导管33连通，第二端部围压入口接头53与第二围压导管34连通，在本实施方式中，侧壁围压入口接头51、第一端部围压入口接头52和第二端部围压入口接头53通过一四通阀55与围压泵(现有技术，图中未示出)连通；围压结构5还包括密封穿设于压力舱体1的侧壁顶部的围压排气出口接头54。在本实施方式中，围压泵将围压液体自侧壁围压入口接头51泵入密封的舱本体10内，舱本体10内的气体从舱本体10顶部的围压排气出口接头54排出，从而保证舱本体10内部没有气体，舱本体10内充满围压液体，保证低渗透或致密非均质储层模型9的围压稳定。舱本体10内的围压液体直接作用于复合胶筒21的外壁上，并通过复合胶筒21作用于低渗透或致密非均质储层模型9的侧壁上；围压泵将围压液体自第一端部围压入口接头52、第一围压导管33泵入复合胶筒结构2的一端的胶垫22处，围压泵将围压液体自第二端部围压入口接头53与第二围压导管34泵入复合胶筒结构2的另一端的胶垫22处，对低渗透或致密非均质储层模型9的两端进行加围压密封。

使用本发明的致密非均质储层模型饱和原油装置100进行原油饱和处理时，首先将复合胶筒21放入舱本体10内，之后将低渗透或致密非均质储层模型9放入复合胶筒21中，低渗透或致密非均质储层模型9的多个储层呈上下依次设置，然后将两个胶垫22分别置于复合胶筒21的内侧两端，分别密封连接舱本体10两端的第一压盖11和第二压盖12，同时旋转第一调节结构35将第一岩心塞31顶抵于低渗透或致密非均质储层模型9一端的胶垫22上，旋转第二调节结构36将第二岩心塞32顶抵于低渗透或致密非均质储层模型9另一端的胶垫22上，将侧壁围压入口接头51、第一端部围压入口接头52和第二端部围压入口接头53与围压泵连通。致密非均质储层模型饱和原油装置100组装结束后，开启围压泵，围压泵将围压液体自侧壁围压入口接头51泵入密封的舱本体10内，舱本体10内的围压液体直接作用于复合胶筒21的外壁上，并通过复合胶筒21作用于低渗透或致密非均质储层模型9的侧壁上；围压泵将围压液体自第一端部围压入口接头52、第一围压导管33泵入复合胶筒结构2的一端的胶垫22处，围压泵将围压液体自第二端部围压入口接头53与第二围压导管34泵入复合胶筒结构2的另一端的胶垫22处，对低渗透或致密非均质储层模型9的两端进行加围压密封。待围压稳定后，自饱和液入口接头41向复合胶筒结构2内的低渗透或致密非均质储层模型9充入饱和液(原油)，饱和液自上而下逐层饱和后，饱和方向如图4中箭头方向所示，饱和液和低渗透或致密非均质储层模型9内驱出的液体经饱和后液体出口接头42流出。

由上所述，本发明提供的致密非均质储层模型饱和原油装置具有如下有益效果：

(1)本发明的致密非均质储层模型饱和原油装置中，饱和液入口接头沿垂直于储层的方向设置于低渗透或致密非均质储层模型的顶部，饱和后液体出口接头沿垂直于储层的方向设置于低渗透或致密非均质储层模型的底部，油驱水方向垂直于储层的方向，使得饱和原油过程中避免了原油沿高渗层突进、低渗层无油进入的现象，使不同渗透率的各储层充分饱和；

(2)本发明的致密非均质储层模型饱和原油装置中，复合胶筒结构的内壁上设置的导流槽能使饱和液的流通面积足够大，油驱水的驱替距离小，实现油驱水压差的降低，避免低渗透或致密非均质储层模型因压差过高而无法饱和；

(3)本发明的致密非均质储层模型饱和原油装置结构简单，操作方便，适用范围广。

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。