微生物驱油用三维比例模型抽真空与饱和地层水的方法与流程

本发明属于石油工业技术领域，具体涉及微生物驱油用三维比例模型抽真空与饱和地层水的方法。

背景技术：

微生物驱油物理模拟是研究微生物驱油藏的一种常用手段，微生物驱油物理模拟实验人为再现微生物驱油藏的开发进程，较为真实地模拟实际油藏或油井的渗流特征，研究油藏参数、油井几何因素和外部生产可控参数对开发效果的影响，为制定微生物驱油藏开发策略、不同开发阶段应对措施及稳油控水方案提供重要依据。国内外微生物驱油藏物理模拟大致可分为四种类型：微观孔隙模拟、一维线性模拟、二维平面模拟和三维比例模拟。

其中，微生物驱油三维比例模型设计以相似三定理为基础，以量纲相似概念为依据，各个物理量都按照相似比例进行描述。按照比例建立的模型要求三维底水油藏实验室模型与矿场原型的介质条件、空间条件和动力作用在每个相应的位置都相似，基本方程、初始条件和边界条件都要满足用无量纲参量表示的相似准则。因此，找出底水驱替过程的相似准则数的方法，从本质上说就是应用相似理论对描述底水驱替过程的数学表达式或者驱替过程中所包括的压力、温度、含油饱和度等变量进行相似分析的过程。底水油藏三维物理模拟相似准则数的推导首先需要定义基本假设条件，然后建立基本微分方程，包括质量守恒方程、能量守恒方程和运动方程，在定义初始条件及边界条件之后归一化处理数学方程，利用方程分析法中的类比分析法，对方程进行无因次化处理，对求解出的相似准则数组进行化简处理，删除不重要的相似准则数，对形式复杂的相似准则数重新组合，使相似准则数形式上变的简单，物理意义更加明确。因此，水驱油藏三维模拟实验能更加真实有效地模拟油藏状况，更好地对影响生产井产能的因素进行评价。

目前，微生物驱油三维比例模型长度和宽度一般都大于500mm，厚度大于50mm，九点法或五点法井网。进行微生物驱油三维物理模拟评价实验时，首先需要进行填砂，其次对填砂模型进行抽真空和饱和地层水，目前，对三维比例模型抽真空采用的方法为利用真空泵对1口中心模拟井进行抽真空，直至其真空度达到-0.09MPa以上为止停止抽真空，但由于模型孔隙体积较大且仅对中心模拟井抽真空，因此采用上述方法抽真空不仅花费时间较长，而且容易导致模型的真空度分布不均匀，从而对模型后续地层水的饱和程序产生影响。同时，对三维比例模型饱和地层水采用的方法为利用液压泵从中心模拟井(作为注入井)注入地层水，4口角部井(模拟井)作为采出井，直至4口角部井同时出现地层水为止停止饱和地层水。上述饱和地层水的方式容易导致填砂模型中地层水分布不均匀以及饱和地层水不充分，而且饱和地层水的时间较长，效率较低。目前抽真空与饱和地层水的方方法不仅工作效率低、自动化程度低、劳动强度大，而且，微生物驱油物理模拟实验结果的准确性和可靠性不高。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术的不足而提供微生物驱油用三维比例模型抽真空与饱和地层水的方法，用于实现对三维比例模型的自动抽真空与饱和地层水，一方面提高了工作效率，节省实验时间，另一方面提高了模型抽真空时的真空度，饱和地层水时地层水在模型中的均匀分布程度，从而提高了微生物驱油物理模拟实验结果的准确性和可靠性。

本发明提供了微生物驱油用三维比例模型抽真空与饱和地层水的方法，其采用的装置包括抽真空单元、饱和地层水单元和控制单元；所述的抽真空单元由真空泵，真空泵第1电磁阀A，真空泵第2电磁阀B，抽真空第1、2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉以及高压管线组成；所述的抽真空第1电磁阀D₁的一端通过高压管线与三维比例模型的第1模拟井J₁相连接，另一端通过高压管线与真空泵第2电磁阀B相连接；所述的抽真空第2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉的一端均通过高压管线分别与三维比例模型的第2、3、4、5、6、7、8、9模拟井J₂、J₃、J₄、J₅、J₆、J₇、J₈、J₉相连接，另一端通过高压管线均与真空泵第1电磁阀A相连接；所述的真空泵第2电磁阀B通过高压管线连接在真空泵第1电磁阀A和抽真空第1电磁阀D₁之间；所述的真空泵与真空泵第1电磁阀A相连接。

所述的饱和地层水单元由液压泵，中间容器G，液压泵电磁阀C，压力传感器P，饱和地层水第1、2、3、4、5、6、7、8电磁阀F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈，第1、2、3、4、5、6、7、8温度传感器T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈以及高压管线组成；所述的液压泵通过高压管线与中间容器G的底部相连接；所述的液压泵电磁阀C一端通过高压管线与中间容器G的顶部相连接，另一端与抽真空第1电磁阀D₁相连接；所述的压力传感器P安装在中间容器G的顶部；所述的饱和地层水第1、2、3、4、5、6、7、8电磁阀F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈的一端分别与第1、2、3、4、5、6、7、8温度传感器T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈相连接，另一端分别与抽真空第2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉相连接。

所述的控制单元由抽真空控制装置、饱和地层水控制装置和超压保护装置组成，所述的抽真空控制装置通过有线或无线的方式控制抽真空第1、2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉真空泵第1电磁阀A和真空泵第2电磁阀B的开与关以及真空泵的启动与停止；所述的饱和地层水控制装置通过有线或无线的方式控制饱和地层水第1、2、3、4、5、6、7、8电磁阀F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈和液压泵电磁阀C的开与关以及液压泵的启动与停止；所述的超压保护装置控制饱和地层水时三维比例模型的压力。

其特征在于，所述的自动抽真空的方法，具体包括以下步骤：

(1)关闭所有的电磁阀；

(2)启动真空泵，真空泵开始抽真空；

(3)依次打开真空泵第1电磁阀A、真空泵第2电磁阀B和抽真空第1电磁阀D₁，第1模拟井J₁开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第1模拟井J₁的真空度达到-0.09MPa时关闭真空泵第2电磁阀B和抽真空第1电磁阀D₁，模拟井J₁停止抽真空；

(4)打开抽真空第2电磁阀D₂，第2模拟井J₂开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第2模拟井J₂的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第2电磁阀D₂，模拟井J₂停止抽真空；

(5)打开抽真空第3电磁阀D₃，第3模拟井J₃开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第3模拟井J₃的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第3电磁阀D₃，模拟井J₃停止抽真空；

(6)打开抽真空第4电磁阀D₄，第4模拟井J₄开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第4模拟井J₄的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第4电磁阀D₄，模拟井J₄停止抽真空；

(7)打开抽真空第5电磁阀D₅，第5模拟井J₅开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第5模拟井J₅的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第5电磁阀D₅，模拟井J₅停止抽真空；

(8)打开抽真空第6电磁阀D₆，第6模拟井J₆开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第6模拟井J₆的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第6电磁阀D₆，模拟井J₆停止抽真空；

(9)打开抽真空第7电磁阀D₇，第7模拟井J₇开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第7模拟井J₇的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第7电磁阀D₇，模拟井J₇停止抽真空；

(10)打开抽真空第8电磁阀D₈，第8模拟井J₈开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第8模拟井J₈的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第8电磁阀D₈，模拟井J₈停止抽真空；

(11)打开抽真空第9电磁阀D₉，第9模拟井J₉开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第9模拟井J₉的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第9电磁阀D₉，模拟井J₉停止抽真空；

(12)关闭真空泵第1电磁阀A；

(13)重复上述步骤(3)～(12)2～3次；

(14)停止真空泵，真空泵停止抽真空，三维比例模型抽真空完成；

所述的自动饱和地层水的方法的具体包括以下步骤：

(1)关闭所有的电磁阀；

(2)中间容器装满地层水，启动液压泵，液压泵开始工作；

(3)打开液压泵电磁阀C和抽真空第1电磁阀D₁，第1模拟井J₁开始注入地层水；

(4)打开饱和地层水第1电磁阀F₁和抽真空第2电磁阀D₂，直至第1温度传感器T₁检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第1电磁阀F₁和抽真空第2电磁阀D₂，第2模拟井J₂饱和地层水完成；

(5)打开饱和地层水第2电磁阀F₂和抽真空第3电磁阀D₃，直至第2温度传感器T₂检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第2电磁阀F₂和抽真空第3电磁阀D₃，第3模拟井J₃饱和地层水完成；

(6)打开饱和地层水第3电磁阀F₃和抽真空第4电磁阀D₄，直至第3温度传感器T₃检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第3电磁阀F₃和抽真空第4电磁阀D₄，第4模拟井J₄饱和地层水完成；

(7)打开饱和地层水第4电磁阀F₄和抽真空第5电磁阀D₅，直至第4温度传感器T₄检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第4电磁阀F₄和抽真空第5电磁阀D₅，第5模拟井J₅饱和地层水完成；

(8)打开饱和地层水第5电磁阀F₅和抽真空第6电磁阀D₆，直至第5温度传感器T₅检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第5电磁阀F₅和抽真空第6电磁阀D₆，第6模拟井J₆饱和地层水完成；

(9)打开饱和地层水第6电磁阀F₆和抽真空第7电磁阀D₇，直至第6温度传感器T₆检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第6电磁阀F₆和抽真空第7电磁阀D₇，第7模拟井J₇饱和地层水完成；

(10)打开饱和地层水第7电磁阀F₇和抽真空第8电磁阀D₈，直至第7温度传感器T₇检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第7电磁阀F₇和抽真空第8电磁阀D₈，第8模拟井J₈饱和地层水完成；

(11)打开饱和地层水第8电磁阀F₈和抽真空第9电磁阀D₉，直至第8温度传感器T₈检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第8电磁阀F₈和抽真空第9电磁阀D₉，第9模拟井J₉饱和地层水完成；

(12)关闭液压泵电磁阀C和抽真空第1电磁阀D₁，停止液压泵，三维比例模型饱和地层水完成。

控制单元控制上述步骤所有的电磁阀的打开与关闭、液压泵的启动与停止以及保护饱和地层水的过程中三维比例模型中的压力，当中间容器的注入压力高于模型的最高承受压力时自动停止液压泵。

优选地，所述的电磁阀为电动、液动和气动电磁阀中的一种；所述的液压泵的流量范围为0～50ml/min、压力范围为0～32MPa；所述的真空泵抽气速率范围为0～150L/s。

优选地，所述的温度传感器的温度检测范围为0～150℃；所述的高压管线为316L不锈钢管线，其直径为Φ6～10mm。

本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

(1)本发明具有结构简单和自动化程度高特点，因此提高了实验时的工作效率、节省实验时间，同时降低了劳动强度；

(2)本发明具有可操作性强和安全可靠的特点，不会对实验人员造成人身的伤害，因此可广泛地推广与应用；

(3)本发明提高了微生物驱油三维比例模型抽真空时的真空度，饱和地层水时地层水的均匀分布程度以及饱和地层水的量，从而提高了微生物驱油物理模拟实验结果的准确性和可靠性。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示，本发明提供的微生物驱油用三维比例模型抽真空与饱和地层水的方法，其采用的装置包括抽真空单元、饱和地层水单元和控制单元。

抽真空单元由真空泵，真空泵第1电磁阀A，真空泵第2电磁阀B，抽真空第1、2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉以及高压管线组成；抽真空第1电磁阀D₁的一端通过高压管线与三维比例模型的第1模拟井J₁相连接，另一端通过高压管线与真空泵第2电磁阀B相连接；抽真空第2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉的一端均通过高压管线分别与三维比例模型的第2、3、4、5、6、7、8、9模拟井J₂、J₃、J₄、J₅、J₆、J₇、J₈、J₉相连接，另一端通过高压管线均与真空泵第1电磁阀A相连接；真空泵第2电磁阀B通过高压管线连接在真空泵第1电磁阀A和抽真空第1电磁阀D₁之间；真空泵与真空泵第1电磁阀A相连接。

饱和地层水单元由液压泵，中间容器G，液压泵电磁阀C，压力传感器P，饱和地层水第1、2、3、4、5、6、7、8电磁阀F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈，第1、2、3、4、5、6、7、8温度传感器T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈以及高压管线组成；液压泵通过高压管线与中间容器G的底部相连接；液压泵电磁阀C一端通过高压管线与中间容器G的顶部相连接，另一端与抽真空第1电磁阀D₁相连接；压力传感器P安装在中间容器G的顶部；饱和地层水第1、2、3、4、5、6、7、8电磁阀F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈的一端分别与第1、2、3、4、5、6、7、8温度传感器T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈相连接，另一端分别与抽真空第2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉相连接。

控制单元由抽真空控制装置、饱和地层水控制装置和超压保护装置组成，抽真空控制装置通过有线或无线的方式控制抽真空第1、2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉真空泵第1电磁阀A和真空泵第2电磁阀B的开与关以及真空泵的启动与停止；饱和地层水控制装置通过有线或无线的方式控制饱和地层水第1、2、3、4、5、6、7、8电磁阀F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈和液压泵电磁阀C的开与关以及液压泵的启动与停止；超压保护装置控制饱和地层水时三维比例模型的压力。

如图2所示，所述的自动抽真空的方法，具体包括以下步骤：

(1)关闭所有的电磁阀；

(2)启动真空泵，真空泵开始抽真空；

(3)依次打开真空泵第1电磁阀A、真空泵第2电磁阀B和抽真空第1电磁阀D₁，第1模拟井J₁开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第1模拟井J₁的真空度达到-0.09MPa时关闭真空泵第2电磁阀B和抽真空第1电磁阀D₁，模拟井J₁停止抽真空；

(4)打开抽真空第2电磁阀D₂，第2模拟井J₂开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第2模拟井J₂的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第2电磁阀D₂，模拟井J₂停止抽真空；

(5)打开抽真空第3电磁阀D₃，第3模拟井J₃开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第3模拟井J₃的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第3电磁阀D₃，模拟井J₃停止抽真空；

(6)打开抽真空第4电磁阀D₄，第4模拟井J₄开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第4模拟井J₄的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第4电磁阀D₄，模拟井J₄停止抽真空；

(7)打开抽真空第5电磁阀D₅，第5模拟井J₅开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第5模拟井J₅的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第5电磁阀D₅，模拟井J₅停止抽真空；

(8)打开抽真空第6电磁阀D₆，第6模拟井J₆开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第6模拟井J₆的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第6电磁阀D₆，模拟井J₆停止抽真空；

(9)打开抽真空第7电磁阀D₇，第7模拟井J₇开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第7模拟井J₇的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第7电磁阀D₇，模拟井J₇停止抽真空；

(10)打开抽真空第8电磁阀D₈，第8模拟井J₈开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第8模拟井J₈的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第8电磁阀D₈，模拟井J₈停止抽真空；

(11)打开抽真空第9电磁阀D₉，第9模拟井J₉开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第9模拟井J₉的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第9电磁阀D₉，模拟井J₉停止抽真空；

(12)关闭真空泵第1电磁阀A；

(13)重复上述步骤(3)～(12)2～3次；

(14)停止真空泵，真空泵停止抽真空，三维比例模型抽真空完成；

如图2所示，所述的自动饱和地层水的方法的具体包括以下步骤：

(1)关闭所有的电磁阀；

(2)中间容器G装满地层水，启动液压泵，液压泵开始工作；

(3)打开液压泵电磁阀C和抽真空第1电磁阀D₁，第1模拟井J₁开始注入地层水；

(4)打开饱和地层水第1电磁阀F₁和抽真空第2电磁阀D₂，直至第1温度传感器T₁检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第1电磁阀F₁和抽真空第2电磁阀D₂，第2模拟井J₂饱和地层水完成；

(5)打开饱和地层水第2电磁阀F₂和抽真空第3电磁阀D₃，直至第2温度传感器T₂检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第2电磁阀F₂和抽真空第3电磁阀D₃，第3模拟井J₃饱和地层水完成；

(6)打开饱和地层水第3电磁阀F₃和抽真空第4电磁阀D₄，直至第3温度传感器T₃检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第3电磁阀F₃和抽真空第4电磁阀D₄，第4模拟井J₄饱和地层水完成；

(7)打开饱和地层水第4电磁阀F₄和抽真空第5电磁阀D₅，直至第4温度传感器T₄检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第4电磁阀F₄和抽真空第5电磁阀D₅，第5模拟井J₅饱和地层水完成；

(8)打开饱和地层水第5电磁阀F₅和抽真空第6电磁阀D₆，直至第5温度传感器T₅检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第5电磁阀F₅和抽真空第6电磁阀D₆，第6模拟井J₆饱和地层水完成；

(9)打开饱和地层水第6电磁阀F₆和抽真空第7电磁阀D₇，直至第6温度传感器T₆检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第6电磁阀F₆和抽真空第7电磁阀D₇，第7模拟井J₇饱和地层水完成；

(10)打开饱和地层水第7电磁阀F₇和抽真空第8电磁阀D₈，直至第7温度传感器T₇检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第7电磁阀F₇和抽真空第8电磁阀D₈，第8模拟井J₈饱和地层水完成；

(11)打开饱和地层水第8电磁阀F₈和抽真空第9电磁阀D₉，直至第8温度传感器T₈检测到的温度达到地层水的温度时，关闭饱和地层水第8电磁阀F₈和抽真空第9电磁阀D₉，第9模拟井J₉饱和地层水完成；

(12)关闭液压泵电磁阀C和抽真空第1电磁阀D₁，停止液压泵，三维比例模型饱和地层水完成。

控制单元控制上述步骤所有的电磁阀的打开与关闭、液压泵的启动与停止以及保护饱和地层水的过程中三维比例模型中的压力，当中间容器的注入压力高于模型的最高承受压力时自动停止液压泵。

电磁阀为电动、液动和气动电磁阀中的一种。

液压泵的流量范围为0～50ml/min、压力范围为0～32MPa。

真空泵抽气速率为0～150L/s。

温度传感器的温度检测范围为0～150℃。

高压管线为316L不锈钢管线，其直径为Φ6～10mm。

实施例1

某微生物驱油用三维比例模型，模型尺寸为800mm×800mm×60mm，九点法井网(9口模拟井)，模型的孔隙体积13.5L，饱和胜利油田沾3块的地层水，沾3的油藏温度为65℃。利用本发明的装置及方法实现自动抽真空和饱和地层水，本模型的自动抽真空和饱和地层水装置包括抽真空单元、饱和地层水单元和控制单元。

抽真空单元由真空泵，真空泵第1电磁阀A，真空泵第2电磁阀B，抽真空第1、2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉以及高压管线组成；抽真空第1电磁阀D₁的一端通过高压管线与三维比例模型的第1模拟井J₁相连接，另一端通过高压管线与真空泵第2电磁阀B相连接；抽真空第2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉的一端均通过高压管线分别与三维比例模型的第2、3、4、5、6、7、8、9模拟井J₂、J₃、J₄、J₅、J₆、J₇、J₈、J₉相连接，另一端通过高压管线均与真空泵第1电磁阀A相连接；真空泵第2电磁阀B通过高压管线连接在真空泵第1电磁阀A和抽真空第1电磁阀D₁之间；真空泵与真空泵第1电磁阀A相连接。

饱和地层水单元由液压泵，中间容器G，液压泵电磁阀C，压力传感器P，饱和地层水第1、2、3、4、5、6、7、8电磁阀F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈，第1、2、3、4、5、6、7、8温度传感器T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈以及高压管线组成；液压泵通过高压管线与中间容器G的底部相连接；液压泵电磁阀C一端通过高压管线与中间容器G的顶部相连接，另一端与抽真空第1电磁阀D₁相连接；压力传感器P安装在中间容器G的顶部；饱和地层水第1、2、3、4、5、6、7、8电磁阀F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈的一端分别与第1、2、3、4、5、6、7、8温度传感器T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈相连接，另一端分别与抽真空第2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉相连接。

控制单元由抽真空控制装置、饱和地层水控制装置和超压保护装置组成，抽真空控制装置通过有线或无线的方式控制抽真空第1、2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉真空泵第1电磁阀A和真空泵第2电磁阀B的开与关以及真空泵的启动与停止；饱和地层水控制装置通过有线或无线的方式控制饱和地层水第1、2、3、4、5、6、7、8电磁阀F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈和液压泵电磁阀C的开与关以及液压泵的启动与停止；超压保护装置控制饱和地层水时三维比例模型的压力，保证三维比例模型的压力不超过5MPa。

自动抽真空的方法，具体包括以下步骤：

(1)关闭所有的电磁阀；

(2)启动真空泵，真空泵开始抽真空；

(3)依次打开真空泵第1电磁阀A、真空泵第2电磁阀B和抽真空第1电磁阀D₁，第1模拟井J₁开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第1模拟井J₁的真空度达到-0.09MPa时关闭真空泵第2电磁阀B和抽真空第1电磁阀D₁，模拟井J₁停止抽真空；

(4)打开抽真空第2电磁阀D₂，第2模拟井J₂开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第2模拟井J₂的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第2电磁阀D₂，模拟井J₂停止抽真空；

(5)打开抽真空第3电磁阀D₃，第3模拟井J₃开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第3模拟井J₃的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第3电磁阀D₃，模拟井J₃停止抽真空；

(6)打开抽真空第4电磁阀D₄，第4模拟井J₄开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第4模拟井J₄的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第4电磁阀D₄，模拟井J₄停止抽真空；

(7)打开抽真空第5电磁阀D₅，第5模拟井J₅开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第5模拟井J₅的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第5电磁阀D₅，模拟井J₅停止抽真空；

(8)打开抽真空第6电磁阀D₆，第6模拟井J₆开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第6模拟井J₆的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第6电磁阀D₆，模拟井J₆停止抽真空；

(9)打开抽真空第7电磁阀D₇，第7模拟井J₇开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第7模拟井J₇的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第7电磁阀D₇，模拟井J₇停止抽真空；

(10)打开抽真空第8电磁阀D₈，第8模拟井J₈开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第8模拟井J₈的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第8电磁阀D₈，模拟井J₈停止抽真空；

(11)打开抽真空第9电磁阀D₉，第9模拟井J₉开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第9模拟井J₉的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第9电磁阀D₉，模拟井J₉停止抽真空；

(12)关闭真空泵第1电磁阀A；

(13)重复上述步骤(3)～(12)3次；

(14)停止真空泵，真空泵停止抽真空，三维比例模型抽真空完成；

自动饱和地层水的方法，具体包括以下步骤：

(1)关闭所有的电磁阀；

(2)中间容器G装满地层水，启动液压泵，液压泵开始工作；

(3)打开液压泵电磁阀C和抽真空第1电磁阀D₁，第1模拟井J₁开始注入地层水；

(4)打开饱和地层水第1电磁阀F₁和抽真空第2电磁阀D₂，直至第1温度传感器T₁检测到的温度达到沾3块地层水的温度65℃时，关闭饱和地层水第1电磁阀F₁和抽真空第2电磁阀D₂，第2模拟井J₂饱和地层水完成；

(5)打开饱和地层水第2电磁阀F₂和抽真空第3电磁阀D₃，直至第2温度传感器T₂检测到的温度达到沾3块地层水的温度65℃时，关闭饱和地层水第2电磁阀F₂和抽真空第3电磁阀D₃，第3模拟井J₃饱和地层水完成；

(6)打开饱和地层水第3电磁阀F₃和抽真空第4电磁阀D₄，直至第3温度传感器T₃检测到的温度达到沾3块地层水的温度65℃时，关闭饱和地层水第3电磁阀F₃和抽真空第4电磁阀D₄，第4模拟井J₄饱和地层水完成；

(7)打开饱和地层水第4电磁阀F₄和抽真空第5电磁阀D₅，直至第4温度传感器T₄检测到的温度达到沾3块地层水的温度65℃时，关闭饱和地层水第4电磁阀F₄和抽真空第5电磁阀D₅，第5模拟井J₅饱和地层水完成；

(8)打开饱和地层水第5电磁阀F₅和抽真空第6电磁阀D₆，直至第5温度传感器T₅检测到的温度达到沾3块地层水的温度65℃时，关闭饱和地层水第5电磁阀F₅和抽真空第6电磁阀D₆，第6模拟井J₆饱和地层水完成；

(9)打开饱和地层水第6电磁阀F₆和抽真空第7电磁阀D₇，直至第6温度传感器T₆检测到的温度达到沾3块地层水的温度65℃时，关闭饱和地层水第6电磁阀F₆和抽真空第7电磁阀D₇，第7模拟井J₇饱和地层水完成；

(10)打开饱和地层水第7电磁阀F₇和抽真空第8电磁阀D₈，直至第7温度传感器T₇检测到的温度达到沾3块地层水的温度65℃时，关闭饱和地层水第7电磁阀F₇和抽真空第8电磁阀D₈，第8模拟井J₈饱和地层水完成；

(11)打开饱和地层水第8电磁阀F₈和抽真空第9电磁阀D₉，直至第8温度传感器T₈检测到的温度达到沾3块地层水的温度65℃时，关闭饱和地层水第8电磁阀F₈和抽真空第9电磁阀D₉，第9模拟井J₉饱和地层水完成；

(12)关闭液压泵电磁阀C和抽真空第1电磁阀D₁，停止液压泵，三维比例模型饱和沾3块地层水完成。

控制单元控制上述步骤所有的电磁阀的打开与关闭、液压泵的启动与停止以及保护饱和地层水的过程中三维比例模型中的压力，当中间容器的注入压力高于模型的最高承受压力5MPa时自动停止液压泵。

电磁阀为电动电磁阀；液压泵的流量范围为0～24ml/min、压力范围为0～32MPa；真空泵抽气速率为0～150L/s；温度传感器的温度检测范围为0～150℃；高压管线为316L不锈钢管线，其直径为Φ8mm。

利用本发明的装置及方法实现对该三维比例模型自动抽真空和饱和沾3块地层水，抽真空用时5.2h，饱和地层水的量为13.4L，饱和地层水的量占孔隙体积的比例为99.3％。而利用传统的方法，抽真空用时12.5h，饱和地层水的量为8.2L，饱和地层水的量占孔隙体积的比例为60.7％。

本发明与传统方法相比，抽真空用时减少了7.3h，饱和地层水的量增加了5.2L，饱和地层水的量占孔隙体积的比例提高了38.6个百分点。

实施例2

某微生物驱油用三维比例模型，模型尺寸为600mm×600mm×60mm，九点法井网(9口模拟井)，模型的孔隙体积7.2L，饱和胜利油田辛68块的地层水，辛68块的油藏温度为90℃。利用本发明的装置及方法实现自动抽真空和饱和地层水，本模型的自动抽真空和饱和地层水装置包括抽真空单元、饱和地层水单元和控制单元。

抽真空单元由真空泵，真空泵第1电磁阀A，真空泵第2电磁阀B，抽真空第1、2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉以及高压管线组成；抽真空第1电磁阀D₁的一端通过高压管线与三维比例模型的第1模拟井J₁相连接，另一端通过高压管线与真空泵第2电磁阀B相连接；抽真空第2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉的一端均通过高压管线分别与三维比例模型的第2、3、4、5、6、7、8、9模拟井J₂、J₃、J₄、J₅、J₆、J₇、J₈、J₉相连接，另一端通过高压管线均与真空泵第1电磁阀A相连接；真空泵第2电磁阀B通过高压管线连接在真空泵第1电磁阀A和抽真空第1电磁阀D₁之间；真空泵与真空泵第1电磁阀A相连接。

饱和地层水单元由液压泵，中间容器G，液压泵电磁阀C，压力传感器P，饱和地层水第1、2、3、4、5、6、7、8电磁阀F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈，第1、2、3、4、5、6、7、8温度传感器T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈以及高压管线组成；液压泵通过高压管线与中间容器G的底部相连接；液压泵电磁阀C一端通过高压管线与中间容器G的顶部相连接，另一端与抽真空第1电磁阀D₁相连接；压力传感器P安装在中间容器G的顶部；饱和地层水第1、2、3、4、5、6、7、8电磁阀F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈的一端分别与第1、2、3、4、5、6、7、8温度传感器T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈相连接，另一端分别与抽真空第2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉相连接。

控制单元由抽真空控制装置、饱和地层水控制装置和超压保护装置组成，抽真空控制装置通过有线或无线的方式控制抽真空第1、2、3、4、5、6、7、8、9电磁阀D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉真空泵第1电磁阀A和真空泵第2电磁阀B的开与关以及真空泵的启动与停止；饱和地层水控制装置通过有线或无线的方式控制饱和地层水第1、2、3、4、5、6、7、8电磁阀F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈和液压泵电磁阀C的开与关以及液压泵的启动与停止；超压保护装置控制饱和地层水时三维比例模型的压力，保证三维比例模型的压力不超过8MPa。

自动抽真空的方法，具体包括以下步骤：

(1)关闭所有的电磁阀；

(2)启动真空泵，真空泵开始抽真空；

(3)依次打开真空泵第1电磁阀A、真空泵第2电磁阀B和抽真空第1电磁阀D₁，第1模拟井J₁开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第1模拟井J₁的真空度达到-0.09MPa时关闭真空泵第2电磁阀B和抽真空第1电磁阀D₁，模拟井J₁停止抽真空；

(4)打开抽真空第2电磁阀D₂，第2模拟井J₂开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第2模拟井J₂的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第2电磁阀D₂，模拟井J₂停止抽真空；

(5)打开抽真空第3电磁阀D₃，第3模拟井J₃开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第3模拟井J₃的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第3电磁阀D₃，模拟井J₃停止抽真空；

(6)打开抽真空第4电磁阀D₄，第4模拟井J₄开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第4模拟井J₄的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第4电磁阀D₄，模拟井J₄停止抽真空；

(7)打开抽真空第5电磁阀D₅，第5模拟井J₅开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第5模拟井J₅的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第5电磁阀D₅，模拟井J₅停止抽真空；

(8)打开抽真空第6电磁阀D₆，第6模拟井J₆开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第6模拟井J₆的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第6电磁阀D₆，模拟井J₆停止抽真空；

(9)打开抽真空第7电磁阀D₇，第7模拟井J₇开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第7模拟井J₇的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第7电磁阀D₇，模拟井J₇停止抽真空；

(10)打开抽真空第8电磁阀D₈，第8模拟井J₈开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第8模拟井J₈的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第8电磁阀D₈，模拟井J₈停止抽真空；

(11)打开抽真空第9电磁阀D₉，第9模拟井J₉开始抽真空，直到抽真空控制装置检测到第9模拟井J₉的真空度达到-0.09MPa时关闭抽真空第9电磁阀D₉，模拟井J₉停止抽真空；

(12)关闭真空泵第1电磁阀A；

(13)重复上述步骤(3)～(12)2次；

(14)停止真空泵，真空泵停止抽真空，三维比例模型抽真空完成；

自动饱和地层水的方法，具体包括以下步骤：

(1)关闭所有的电磁阀；

(2)中间容器G装满地层水，启动液压泵，液压泵开始工作；

(3)打开液压泵电磁阀C和抽真空第1电磁阀D₁，第1模拟井J₁开始注入地层水；

(4)打开饱和地层水第1电磁阀F₁和抽真空第2电磁阀D₂，直至第1温度传感器T₁检测到的温度达到辛68块地层水的温度90℃时，关闭饱和地层水第1电磁阀F₁和抽真空第2电磁阀D₂，第2模拟井J₂饱和地层水完成；

(5)打开饱和地层水第2电磁阀F₂和抽真空第3电磁阀D₃，直至第2温度传感器T₂检测到的温度达到辛68块地层水的温度90℃时，关闭饱和地层水第2电磁阀F₂和抽真空第3电磁阀D₃，第3模拟井J₃饱和地层水完成；

(6)打开饱和地层水第3电磁阀F₃和抽真空第4电磁阀D₄，直至第3温度传感器T₃检测到的温度达到辛68块地层水的温度90℃时，关闭饱和地层水第3电磁阀F₃和抽真空第4电磁阀D₄，第4模拟井J₄饱和地层水完成；

(7)打开饱和地层水第4电磁阀F₄和抽真空第5电磁阀D₅，直至第4温度传感器T₄检测到的温度达到辛68块地层水的温度90℃时，关闭饱和地层水第4电磁阀F₄和抽真空第5电磁阀D₅，第5模拟井J₅饱和地层水完成；

(8)打开饱和地层水第5电磁阀F₅和抽真空第6电磁阀D₆，直至第5温度传感器T₅检测到的温度达到辛68块地层水的温度90℃时，关闭饱和地层水第5电磁阀F₅和抽真空第6电磁阀D₆，第6模拟井J₆饱和地层水完成；

(9)打开饱和地层水第6电磁阀F₆和抽真空第7电磁阀D₇，直至第6温度传感器T₆检测到的温度达到辛68块地层水的温度90℃时，关闭饱和地层水第6电磁阀F₆和抽真空第7电磁阀D₇，第7模拟井J₇饱和地层水完成；

(10)打开饱和地层水第7电磁阀F₇和抽真空第8电磁阀D₈，直至第7温度传感器T₇检测到的温度达到辛68块地层水的温度90℃时，关闭饱和地层水第7电磁阀F₇和抽真空第8电磁阀D₈，第8模拟井J₈饱和地层水完成；

(11)打开饱和地层水第8电磁阀F₈和抽真空第9电磁阀D₉，直至第8温度传感器T₈检测到的温度达到辛68块地层水的温度90℃时，关闭饱和地层水第8电磁阀F₈和抽真空第9电磁阀D₉，第9模拟井J₉饱和地层水完成；

(12)关闭液压泵电磁阀C和抽真空第1电磁阀D₁，停止液压泵，三维比例模型饱和沾3块地层水完成。

控制单元控制上述步骤所有的电磁阀的打开与关闭、液压泵的启动与停止以及保护饱和地层水的过程中三维比例模型中的压力，当中间容器的注入压力高于模型的最高承受压力8MPa时自动停止液压泵。

电磁阀为气动电磁阀；液压泵的流量范围为0～12ml/min、压力范围为0～32MPa；真空泵抽气速率为0～100L/s；温度传感器的温度检测范围为0～150℃；高压管线为316L不锈钢管线，其直径为Φ6mm。

利用本发明的装置及方法实现对该三维比例模型自动抽真空和饱和辛68块地层水的温度90℃地层水，抽真空用时3.5h，饱和地层水的量为7.16L，饱和地层水的量占孔隙体积的比例为99.4％。而利用传统的方法，抽真空用时6.8h，饱和地层水的量为5.3L，饱和地层水的量占孔隙体积的比例为73.6％。

本发明与相对传统方法相比，抽真空用时减少了3.3h，饱和地层水的量增加了1.86L，饱和地层水的量占孔隙体积的比例提高了25.8个百分点。