模拟油藏条件的实验系统、微观模型及其固定装置的制作方法

本发明涉及一种模拟油藏条件的实验系统、微观模型及其固定装置。

背景技术：

运用微观模型微观驱油实验方法，能够观察油、水、化学剂在孔隙网络中渗流的界面现象和相互作用的机理，从而能够进行微观剩余油特征分析及三次采油驱油效果评价。

由于微观模型本身的耐压性较差，地层原油在常温下大多难以流动，过去通常在常温常压下使用模拟油进行微观驱油实验，而常温下对模拟油的驱油实验的研究结果缺乏油藏代表性；此外，驱油实验中需要人工将装置拆开，排除过量的原油、多余的化学剂及注入水等残液，组装后再进行下一步实验，这种实验方式不仅不能连续实验，降低了实验效率，而且还会影响实验结果的准确性。目前微观模型经改进后能够在高温高压下进行微观驱油实验，如授权公告号为cn104265255b、授权公告日为2017.01.25的中国专利公开的一种稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统及其使用方法，该模拟实验系统包括夹持器和放置在夹持器内的微观模型，夹持器内用于固定微观模型的结构构成了固定座，微观模型的驱剂入口与水、油以及驱替介质连接，微观模型的渗流区与驱剂入口之间设有导流槽。由于微观模型上无论入口还是出口都只有一个，不能排空微观模型中驱剂入口和导流槽内的死体积及残液，因此难以控制驱剂的注入量，不能真正模拟油藏条件下进行化学剂驱与水驱交替驱油。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种模拟油藏条件的实验系统，以解决现有技术中的模拟实验系统难以控制驱剂的注入量，不能真正模拟油藏条件下进行化学剂驱与水驱交替驱油的问题；本发明的目的还在于提供一种用于该模拟油藏条件的实验系统的微观模型固定装置及微观模型。

为实现上述目的，本发明微观模型固定装置的技术方案是：微观模型固定装置包括固定座和设置在固定座上的微观模型，所述微观模型上设有供驱剂流入的驱剂入口，所述微观模型上还设有供驱剂入口处的残液流出的放空口，所述驱剂入口和放空口连通。

所述微观模型的进油口离开驱剂入口设置。进油口不使用驱剂入口，使从进油口进入的原油不会污染驱剂。

所述微观模型的进油口与放空口为同一个开口。在保证实验结果精确的情况下，减少了微观模型上的开口。

所述微观模型的渗流区与驱剂入口之间设有导流槽，所述导流槽上用于与放空口连通的位置远离驱剂入口且靠近渗流区。减少导流槽内的残液对实验结果的影响。

所述驱剂入口处连接有驱剂夹持头，所述驱剂夹持头上设有用于水驱的水驱口和用于化学驱的化学驱口。一个夹持头上设置两个入口，保证了实验用油和驱剂有各自的通道，并接近真实工况。

所述放空口处设有放空夹持头，所述放空夹持头包括夹持头本体和压紧支撑件，所述夹持头本体和压紧支撑件之间设有连通夹持头本体和压紧支撑件的管线。保证夹持头和压紧支撑件能够根据模型的形状调整位置。

所述管线为螺旋形。避免管线较长的时候不好整理。

所述微观模型固定装置还包括用于容纳固定座的高压釜。

所述高压釜内设有用于照射微观模型以使显微摄像设备能够监测微观模型的光源。光源设置在高压釜内部，保证拍摄的效果较好。

本发明微观模型的技术方案是：微观模型，所述微观模型上设有供驱剂流入的驱剂入口和供驱剂入口处的残液排出的放空口，所述驱剂入口和放空口连通。

所述微观模型的进油口离开驱剂入口设置。

所述微观模型的进油口与放空口为同一个开口。

所述微观模型的渗流区与驱剂入口之间设有导流槽，所述导流槽上用于与放空口连通的位置远离驱剂入口且靠近渗流区。

本发明模拟油藏条件的实验系统的技术方案是：模拟油藏条件的实验系统包括微观模型固定装置和与微观模型固定装置连接的管路，所述微观模型固定装置包括固定座和设置在固定座上的微观模型，所述微观模型上设有供驱剂流入的驱剂入口，所述微观模型上还设有供驱剂入口处的残液流出的放空口，所述驱剂入口和放空口连通。

所述微观模型的进油口离开驱剂入口设置。

所述微观模型的进油口与放空口为同一个开口。

所述微观模型的渗流区与驱剂入口之间设有导流槽，所述导流槽上用于与放空口连通的位置远离驱剂入口且靠近渗流区。

所述驱剂入口处连接有驱剂夹持头，所述驱剂夹持头上设有用于水驱的水驱口和用于化学驱的化学驱口，所述水驱口连接有用于对微观模型进行水驱的水驱管路，所述化学驱口连接有用于对微观模型进行化学驱的化学驱管路。

所述化学驱管路的数量为至少两个。

所述放空口处设有放空夹持头，所述放空夹持头包括夹持头本体和压紧支撑件，所述夹持头本体和压紧支撑件之间设有连通夹持头本体和压紧支撑件的管线，所述压紧支撑件连接有放空管路，所述放空管路上连接有用于注入原油的油路。

所述管线为螺旋形。

所述微观模型固定装置还包括用于容纳固定座的高压釜。

所述高压釜内设有用于照射微观模型以使显微摄像设备能够监测微观模型的光源。

本发明的有益效果是：在微观模型上设置与驱剂入口连通用于残液流出的放空口，可以在前一步骤完成后通过放空口将驱剂入口和导流槽内多余的流体排出，使后一步骤中的驱剂免受污染，提高了实验方案的驱剂注入量的精度，从而提高了驱油图像分析的准确性；此外，放空回路还能起到平衡压差的作用。

附图说明

图1为本发明模拟油藏条件的实验系统的具体实施例1的示意图；

图2为本发明模拟油藏条件的实验系统的具体实施例1的微观模型固定装置的示意图；

图3为图2中微观模型的示意图；

图4为图2中a处驱剂夹持头的结构示意图；

图5为图2中b处放空夹持头的结构示意图；

图6为图2中c处采出端夹持头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的模拟油藏条件的实验系统的具体实施例1，如图1至图6所示，模拟油藏条件的实验系统包括恒温箱22，恒温箱22内设有原油容器1501和驱剂容器，原油容器1501和驱剂容器均连接有驱替泵18，原油容器1501的管路出口和驱剂容器的管路出口均与高压釜2内的微观模型4连通。如图1所示，驱剂容器包括水容器1401和化学剂容器，本实施例中，化学剂容器的种类为三种，包括第一化学剂容器1101、第二化学剂容器1201、第三化学剂容器1301，在其他实施例中，可以根据实验需要增加或减少化学剂容器的种类数量。水容器1401和微观模型4之间设有控制水驱的水阀，化学剂容器和微观模型4之间设有控制化学驱的化学剂阀，原油容器1501和微观模型4之间设有控制原油进入的油阀；在原油容器1501的管路上设有放空回路9，可以在前一步骤完成后通过放空回路9将多余的流体排出，使后一步骤中的驱剂免受污染，提高了实验方案的驱剂注入量的精度，从而提高了驱油图像分析的准确性。

本实施例中，打开驱替泵18先排空水路，再排空油路，在高压釜2中安装微观模型4，微观模型4放置在高压釜2中，微观模型4的周围充满由蒸馏水容器23充入的蒸馏水，根据实验需要设置恒温箱22、高压釜2温度，对其加热，采用伺服器和压力传感器19跟踪压力变化，使微观模型4处于一定的围压中以模拟油藏的压力环境并解决模型的耐压问题，同时控制跟踪泵17给高压釜2和回压阀5加压，随时调整压力变化。在高压釜2的上方设有用于观察微观模型4的体视显微镜20，体视显微镜20连接有驱替图像分析仪21，通过高压釜2上端的玻璃视窗1实时采集和监控微观模型4驱油实验中的渗流特征。高压釜2中有加热保温装置8，可以对高压釜加热来模拟地层温度，恒温箱及高压釜外无法加热保温的部分管路安装加热保温装置。

以前的高温高压油藏条件下的微观驱油实验中，微观模型的入口端只有一个入口，出口端只有一个出口，连接端口的线路较简单，由于不能排空微观模型中的死体积和残液，因此难以精确控制不同驱剂的注入量。如图2和图3所示，本实施例中将实验系统的微观模型4的入口端改成驱剂入口42和放空口43两个开口，驱剂入口42连接有多种驱剂管路，各驱剂管路由各自的阀门控制，可避免流体相互干扰和污染，放空口连接有放空回路，用以排空残液，并起到平衡压差的作用，由各自的阀门控制，其中饱和油入口和放空口43共用一个开口，使放空口43同时具有注入饱和油和放空作用；本实施例中，驱剂入口42和渗流区41之间设有导流槽45，放空口43与导流槽45连通的位置靠近渗流区41，避免了驱剂入口和导流槽内的残液对实验的影响。微观模型4的驱剂入口42和出口44之间为微观模型渗流区41。如图2所述，高压釜2内设有固定座3，微观模型4通过夹持头安装于固定座3上，固定座3在微观模型4的下方设有光源7以及用于对高压釜2加热保温的加热保温装置8，高压釜2的上端设有透明的玻璃窗1以使体式显微镜能够在光源7的照射下实时监测微观模型4中渗流特征。高压釜2的入口端设有a区域和b区域，a区域处设有驱剂夹持头，驱剂夹持头在高压釜2外部连通有第一化学驱管路11、第二化学驱管路12、第三化学驱管路13以及水驱管路14；b区域处设有放空夹持头，放空夹持头在高压釜2外部连通有油路15和放空路9。高压釜2的出口端设有c区域，c区域处设有采出端夹持头，采出端夹持头连通有出口管路10，出口管路10上设有回压阀5，回压阀5上连接有手动调节回压阀5的手动泵6；固定座3的外部还连通有压力跟踪管路16，压力跟踪管路的另一端连接有跟踪泵17，跟踪泵能够给高压釜和回压阀加压以实时调节压力变化，保证微观模型内外受压一致。

本实施例中，图2中a区域的驱剂夹持头如图4所示，驱剂夹持头包括带第一卡口105的第一夹头102和压帽110，第一夹头102上床体有带第一压紧垫103的第一锁紧螺栓101，下床体有带台阶的第一通孔104，驱剂夹持头设有两路，一路与下床体内第一通孔104相通，经其第一卡口105及固定座3的通孔与外置水驱管路14相接，另一路在下床体第一通孔104的床体外侧，经第一管线109由压帽110与压环111接于固定座3的通孔，并与外置第一化学驱管路11相接，当然在高压釜底座的通孔处也可以多设几个化学驱管路。第一夹头102的第一卡口105处设有第一密封圈106，水驱管路14与第一卡口105之间的管路上设有水驱阀门107，第一化学驱管路11与压环111之间的管路上设有化学驱阀门108。安装时，微观模型4的渗流口向下，微观模型4的驱剂入口42对第一夹头102下床体的第一通孔104，然后拧紧第一锁紧螺栓101。该驱剂夹持头配合放空夹持头可精确控制各种驱剂的注入量，排出多余的流体并清洗通道，提高驱油图像分析准确性，能够有效完成研究人员对模拟油藏化学驱各种实验方案的设计。

本实施例中，图2中b区域的放空夹持头如图5所示，放空夹持头包括第二夹头202和带第二卡口207的压紧支撑件206，第二夹头202的上床体有带压第二紧垫203的第二锁紧螺栓201，下床体有带台阶的第二通孔204经床体内通道与床体外侧第二管线205连接，第二管线205接于压紧支撑件206上，通过压紧支撑件206内置通道并经压紧支撑件206的第二卡口207及固定座3的通孔与外置油路15及放空路9相接，油路15上设有油阀209，放空路9上设有放空阀210；压紧支撑件206的第二卡口207上设有第二密封圈208，以保证密封性能。安装时，微观模型4渗流口向下，微观模型4的放空口43对准第二通孔24，然后拧紧第二锁紧螺栓201，第二夹头与压紧支撑件间由绕成螺旋状且具有弹性的第二管线相连，以便于微观模型安装时调节微观模型在合适的位置，压紧支撑件的第二卡口插进高压釜底座通孔内，该通孔既与油路相连接，又与放空路相连接，可以通过放空路排空水驱及多种化学驱过程中产生的各种残液、平衡驱替压力、清洗注入口及通道，由各自的阀门控制是进行进油操作还是排空残液操作。

本实施例中，图2中c区域的采出端夹持头如图6所示，采出端夹持头包括第三夹头302，第三夹头302的上床体有带第三压紧垫303的第三锁紧螺栓301，下床体有带台阶的第三通孔304与下床体内通道相通，经第三夹头302的第三卡口305及固定座3上的通孔与外置出口管路10相接，第三卡口305上设有第三密封圈306，以保证密封性能。安装时，微观模型4的渗流口向下，微观模型4的出口44对准第三夹头302下床体的第三通孔304，然后拧紧第三锁紧螺栓301。

本发明的模拟油藏条件的实验系统在实验时，1）打开油阀和采出端阀门，先在微观模型4内通过油路15由放空口43注入原油，然后进行水驱，此时打开水阀、关闭油阀，注入水由驱剂夹持头上的第一卡口105进入第一通孔104，然后通过第一通孔104进入微观模型4直至水驱结束；2）然后进行第一化学剂驱，关闭水驱阀门和采出端阀门，打开第一化学驱管路阀门和放空阀，第一化学剂由固定座3的通孔和第一管线109进入第一通孔104，通过玻璃窗1看到第一化学剂在微观模型4上驱剂入口42出来，经导流槽45从放空口43将多余的水及空气驱出后，关闭放空阀并打开采出端阀门，使第一化学剂进入微观模型，达到注入量后，关闭第一化学剂阀门。进行其他化学剂驱或后续水驱时，其操作步骤如同步骤2）。通过该模拟油藏条件的实验系统可以使水及化学剂在实验时免受污染，按实验方案精确控制注入量，排出多余的流体，提高驱油图像分析准确性。

上述具体实施例1为本发明模拟油藏条件的实验系统为最佳实施方式，在其他实施例中，可以根据需要对相应的结构进行调整或简化。

本发明模拟油藏条件的实验系统的具体实施例2，模拟油藏条件的实验系统，包括微观模型固定装置和与微观模型固定装置连接的管路，所述微观模型固定装置包括固定座和设置在固定座上的微观模型，所述微观模型上设有供驱剂流入的驱剂入口，所述微观模型上还设有供驱剂入口处的残液流出的放空口，所述驱剂入口和放空口连通。驱剂入口可以连通各种实验所需要的驱剂，也可以根据需要设置一个或两个以上的驱剂入口；放空口可以设置在驱剂入口与渗流区进口的中间位置，也可以设置在靠近微观模型上靠近渗流区进口的位置。

本发明模拟油藏条件的实验系统的具体实施例3，作为对具体实施例2的进一步优化，为了避免原油和驱剂相互影响，本实施例中，所述微观模型的进油口离开驱剂入口设置。在其他实施例中，进油口和驱剂入口也可以为同一个开口。

本发明模拟油藏条件的实验系统的具体实施例4，作为对具体实施例3的进一步优化，在原油和驱剂不会相互影响的基础上，为了减少微观模型上的开口，本实施例中，所述微观模型的进油口与放空口为同一个开口。在其他实施例中，进油口和放空口也可以分开设置。

本发明模拟油藏条件的实验系统的具体实施例5，作为对具体实施例2-4任意一个的进一步优化，为了减少驱剂入口的残液对实验的影响，本实施例中，所述微观模型的渗流区与驱剂入口之间设有导流槽，所述导流槽上用于与放空口连通的位置远离驱剂入口且靠近渗流区。在其他实施例中，放空口与导流槽连通的位置也可以设置在导流槽的中间位置，

本发明模拟油藏条件的实验系统的具体实施例6，作为对具体实施例2-4任意一个的进一步优化，为了使该实验系统做不同类型的实验，本实施例中，所述驱剂入口处连接有驱剂夹持头，所述驱剂夹持头上设有用于水驱的水驱口和用于化学驱的化学驱口，所述水驱口连接有用于对微观模型进行水驱的水驱管路，所述化学驱口连接有用于对微观模型进行化学驱的化学驱管路。在其他实施例中，所述夹持头上可以只设置水驱管路或化学驱管路。

本发明模拟油藏条件的实验系统的具体实施例7，作为对具体实施例6的进一步优化，为了观察不同化学驱剂对微观模型的影响，本实施例中，所述化学驱管路的数量为至少两个。在其他实施例中，化学驱管路可以设置一个。

本发明模拟油藏条件的实验系统的具体实施例8，作为对具体实施例2-4任意一个的进一步优化，为了使该实验系统做不同类型的实验，本实施例中，所述放空口处设有放空夹持头，所述放空夹持头包括夹持头本体和压紧支撑件，所述夹持头本体和压紧支撑件之间设有连通夹持头本体和压紧支撑件的管线，所述压紧支撑件连接有放空管路，所述放空管路上连接有用于注入原油的油路。将油路和放空管路放置在一起，放空管路只供原油进入一次，后续的驱剂从驱剂入口进入不会再经过放空管路，只有残液等从放空管路流出，避免由于原油较难去除而影响其他驱剂。在其他实施例中，也可以将油路设置在驱剂入口处。

本发明模拟油藏条件的实验系统的具体实施例9，作为对具体实施例8的进一步优化，为了避免管线较长的时候不好整理，本实施例中，所述管线为螺旋形。在其他实施例，管线可以设计成直线形。

本发明模拟油藏条件的实验系统的具体实施例10，作为对具体实施例2-4任意一个的进一步优化，为了使该实验系统的固定座在实验时能够耐高温高压，本实施例中，所述微观模型固定装置还包括用于容纳固定座的高压釜。在其他实施例中，固定座为一般耐温耐压的固定座，做常温常压下的微观驱油实验。

本发明模拟油藏条件的实验系统的具体实施例11，作为对具体实施例10的进一步优化，为了减少光源支架的使用，本实施例中，所述高压釜内设有用于照射微观模型以使显微摄像设备能够监测微观模型的光源。在其他实施例中，光源可以设置在高压釜外部的下方。

本发明微观模型固定装置的具体实施例，本实施例中的微观模型固定装置与上述模拟油藏条件的实验系统的具体实施例1-11中任意一个所述的微观模型固定装置的结构相同，不予赘述。

本发明微观模型的具体实施例，本实施例中的微观模型与上述模拟油藏条件的实验系统的具体实施例1-5中任意一个所述的微观模型的结构相同，不予赘述。