一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置，包括主体装样系统、定/变油压系统、油压测量系统、低渗透油层沉降测量系统、低渗透油层释油量量测系统和低渗透油层厚度控制系统，所述的定/变油压系统、油压测量系统、低渗透油层沉降测量系统、低渗透油层释油量量测系统和低渗透油层厚度控制系统分别与所述的主体装样系统相连接。本实用新型适用于研究低渗透油层在已知油压条件下，低渗透油层底部释油产生的沉降量，具有尺度大、结构简单，操作方便，实验条件可控的优点，主要解决以往缺乏研究低渗透油层渗流机理的大尺度室内实验装置，无法有效模拟低渗透油层渗流机理的问题。
【专利说明】一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于渗流机理研究的实验装置的【技术领域】，具体而言，涉及一种
[0002]低渗透油层渗流机理研究的实验装置。
【背景技术】
[0003]低渗透油层是指渗透能力极弱的含油层。通常，低渗透油层在采油工程中被认为潜藏了很大的一部分资源。但是，已动用的低渗透油藏储量仅仅只有19%，由于低渗透油层的复杂性，目前世界范围内的低渗透油层开发都仅仅只停留在提高采油工艺上，很少对储油砂/土层的内在变形机理做出室内实验研究。松散沉积物中含油的粘性层，坚硬基岩中裂隙稀少而狭小的含油岩层(如砂质页岩、泥质粉砂岩等)都可以归入低渗透油层之列。一般来说低渗透油层根据埋藏深浅和埋藏条件不同被开发利用的程度也不同。低渗透油层埋藏于不同的底层中，物性参数相差很大，如何研究低渗透油层在发生渗流释油时发生的变形与物性参数的关系，用实际生产来验证室内模拟从而指导实际生产，这一问题并没有得到解决。目前，在国内外针对低渗透油层开发问题，开展了一些机理方面研究，部分实验仅仅以渗流理论为基础，研究渗流效应对油层释油的影响，忽略了渗流效果对低渗透油层自身变形以及释油造成的影响。部分实验仅仅以局部岩体为例，没有创造原状、大规模、大尺度的实验条件。为更有效合理开发石油资源，开发一种研究低渗透油层渗流机理的大尺度实验装置具有重大的现实意义。
【发明内容】
[0004]本实用新型的主要目的是建立低渗透油层渗流室内实验装置，测定低渗透油层在不同油压下，不同层厚下渗流量与渗流变形之间的关系，从渗流机理和变形机理两方面分析低渗透油层释油条件。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是提供一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置，包括主体装样系统、定/变油压系统、油压测量系统、低渗透油层沉降测量系统、低渗透油层释油量量测系统和低渗透油层厚度控制系统，所述的定/变油压系统、油压测量系统、低渗透油层沉降测量系统、低渗透油层释油量量测系统和低渗透油层厚度控制系统分别与所述的主体装样系统相连接。
[0006]优选的，所述的主体装样系统包括装样装置、百分表、测压管、沉降板、低渗透油层砂/ 土试样、出油口和反滤层，所述的装样装置是由六块高强度有机玻璃面板组成的封闭的立方体结构，其中，位于所述立方体结构顶部的高强度有机玻璃面板与立方体结构的侧面四块高强度有机玻璃面板之间能无缝对接，主体装样系统顶部面板上布有测压孔和若干1/4阀门，所述立方体结构的底部设有滚珠和刹车装置；所述的沉降杆和测压管穿过立方体结构顶部的高强度有机玻璃面板安装在所述的装样装置上，所述的百分表安装在所述的沉降杆的顶端；所述的反滤层铺设在所述的装样装置的底层，所述的低渗透油层砂/ 土试样铺设在所述的反滤层的上面，所述的沉降板设置在所述的低渗透油层砂/ 土试样的上面，所述的出油口安装在所述的反滤层的一侧。
[0007]优选的，所述的定/变油压系统包括油箱、蠕动泵、定/变油箱和支架，所述的油箱和定/油箱分别于所述的蠕动泵管道连接，所述的定/变油箱设置在所述的支架顶端，所述的定/变油箱的上部设有溢流口，所述的溢流口与所述的油箱管道连接。
[0008]优选的，所述的油压测量系统包括油压测量装置、有机玻璃测压管和有机玻璃软管，所述的有机玻璃测压管深入主体装样系统的不同深度，所述的油压测量装置通过有机玻璃软管与所述的有机玻璃测压管连接。
[0009]优选的，所述的低渗透油层沉降测量系统由百分表、沉降杆、带孔有机玻璃沉降板、计时器和摄像机组成，所述的带孔有机玻璃沉降板与沉降杆通过螺丝连接，所述的百分表与沉降杆相接触，所述计时器由实验者手持，所述摄像机设置在与百分表正对的位置。
[0010]优选的，所述的低渗透油层释油量量测系统由电子天平、盛油容器和计算机组成，所述的盛油容器放置在电子天平的上端，所述的电子天平和计算机相连接。
[0011]优选的，所述的低渗透油层厚度控制系统包括与主体装样系统无缝对接并能移动的有机玻璃面板。
[0012]优选的，所述的低渗透油层砂/ 土试样规格为IOOcmX70cmX70cm,所述的高强度有机玻璃板上均设有内划刻度。
[0013]优选的，所述的定/变油箱规格为30cmX 30cmX 30cm。
[0014]优选的，所述沉降杆穿过高强度有机玻璃面板，所述的高强度有机玻璃面板与沉降杆之间通过橡胶垫片紧密接触，所述的沉降杆顶端设有凹槽与百分表接触连接。
[0015]本实用新型的效果是:
[0016]主体装样系统底部布置5-10cm浸油饱和的反滤层，实验用砂土 /粘土用油饱和，装入高强度有机玻璃主体装样系统中，按照实验所需层数布置。与此同时，通过供水系统中的定油压装置，设定初始油压，若要改变油压则应用变油压系统，通过可调节支架调节油箱高度实现变油压，这一定油压过程通过蠕动泵以一个恒定的速率供油实现，这一恒定速率以油箱溢流口、出油口流量代数和恒定为标准。将油压设定在设计高度，关闭主体装样系统底部出油口阀门，待土样饱和装好静置稳定后，采用抽真空法将土样中空气排净，待油压测量系统中百分表值稳定，计时器归零后，即可准备开始低渗透油层渗流机理室内实验研究。可根据实验设计要求调节油压高度，进行不同油压渗流机理研究；可调解主体装样系统规模，增加低渗透油层厚度来实现变化低渗透油层渗流机理研究。
[0017]说明书附图
[0018]附图1是本实用新型的低渗透油层渗流机理研究的实验装置的结构示意图。
[0019]附图2是本实用新型的主体装样系统。
[0020]附图3是本实用新型的主体装样系统的可移动底板示意图。
[0021]附图4是本实用新型的定/变油压系统示意图。
[0022]附图5是本实用新型的低渗透油层释油量量测系统示意图。
[0023]其中，1.百分表2.测压管3.沉降杆4.测压孔5.装样装置6.阀门8.沉降板
9.试样10.出油口 11.反滤层12.装样装置底板13.滚珠14.邮箱15.蠕动泵16.溢流口17.定/变油箱18.支架19.摇手20.电源21.盛油容器22.电子天平23.计算机24.电源【具体实施方式】
[0024]为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0025]本【技术领域】技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0026]本实用新型中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
[0027]如图1所示，本实用新型的低渗透油层渗流机理研究的实验装置，包括主体装样系统、定/变油压系统、油压测量系统、低渗透油层沉降测量系统、低渗透油层释油量量测系统和低渗透油层厚度控制系统，定/变油压系统、油压测量系统、低渗透油层沉降测量系统、低渗透油层释油量量测系统和低渗透油层厚度控制系统分别与主体装样系统相连接。实验进行时，定/变油压装置确保定油压之间能够相互转换，主体装样系统中砂/ 土试样发生渗流变形，沉降量测系统记录试样发生的位移变化量，油量监测系统记录渗流量的大小。
[0028]如图2所示，主体装样系统包括装样装置5、百分表1、测压管2、沉降杆3、沉降板
8、低渗透油层砂/ 土试样9、出油口 10和反滤层11，装样装置5是由六块高强度有机玻璃面板组成的封闭的立方体结构，其中，位于立方体结构顶部的高强度有机玻璃面板含有无缝对接接口，可根据实验需要对实验装置尺度进行调整，主体装样系统顶部高强度有机玻璃面板上布有测压孔4和若干1/4阀门6，所述立方体结构的底部设有滚珠13和刹车装置；沉降杆3和测压管2穿过立方体结构顶部的高强度有机玻璃面板安装在所述的装样装置5上，百分表I安装在所述的沉降杆3的顶端；反滤层11铺设在装样装置5的底层，低渗透油层砂/ 土试样9铺设在反滤层的上面，沉降板8设置在低渗透油层砂/ 土试样9的上面，出油口 10安装在反滤层11的一侧。
[0029]工作时，将装置移动至实验区域，先检查装样装置5的密封性，检查无误后先将准备好的砾石装入装样装置5底部作为反滤层11，装样过程中边装油边放样，可通过排气法或抽真空法确保试样完全饱和且无空气进入，装好试样后，静置若干天，直至稳定，将百分表1、沉降杆3和沉降板8放入试样表面，关好各阀门，开启蠕动泵15，转速任意设定为每分钟rl转，调整油压，在主体装样装置表面各阀门处安装测压管2，观测测压管油柱高度Hl，静置，直至百分表I和测压管2读数稳定，再将调节蠕动泵的转速为每分种r2转(保证r2小于rl即可)。实验即可开始。打开出油口 10转动开关，低渗透油层渗流机理实验开始。
[0030]如图3所示，主体装样系统下端底板12上还设置有滚珠13及刹车。
[0031]如图4所示，所述的定/变油压系统包括油箱14、蠕动泵15、定/变油箱17和支架18，油箱14和定/油箱17分别于所述的蠕动泵15管道连接，定/变油箱17设置在支架18顶端，定/变油箱17的上部设有溢流口 16，溢流口 16与油箱14连接。工作时，油箱14用来提供实验用油，蠕动泵15将油箱14中的油以定流量抽入定/变油箱17中，为了保持定油压，多余的油从溢流口 16中流回油箱14以重复使用，为了达到变油压系统，可使用摇手19利用传送带将定/变油箱17上下移动，保持不同的油压。
[0032]油压测量系统包括油压测量装置、有机玻璃测压管和有机玻璃软管，有机玻璃测压管深入主体装样系统的不同深度，油压测量装置通过有机玻璃软管与有机玻璃测压管连接。
[0033]如图1所示，低渗透油层沉降测量系统由百分表1、沉降杆3、带孔有机玻璃沉降板
8、计时器和摄像机组成，带孔有机玻璃沉降板与沉降杆通过螺丝连接，百分表与沉降杆相接触。所述计时器由实验者手持，所述摄像机设置在与百分表I正对的位置。
[0034]如图5所示，低渗透油层释油量量测系统由电子天平、盛油容器和计算机组成，盛油容器放置在电子天平的上端，电子天平和计算机相连接。工作时，将22电子天平接通电24源，将电子天平22与计算机23连接，准备好盛油器皿21，实验即可开始，油量两侧系统开始工作。
[0035]低渗透油层厚度控制系统包括与主体装样系统无缝对接的有机玻璃面板。高强度有机玻璃板规格可以选择IOOcmX 70cmX 70cm，高强度有机玻璃板上均设有内划刻度。定/变油箱规格可以选择30CmX30CmX30Cm。沉降杆穿过高强度有机玻璃面板，高强度有机玻璃面板与沉降杆之间通过橡胶垫片紧密接触，沉降杆顶端设有凹槽与百分表接触连接。
[0036]本实用新型的定油压系统由蠕动泵实现。本实用新型中使用的恒流量泵可以选择保定兰格恒流泵有限公司生产的泵头型号为YZ1518X，蠕动泵转速从Oppm-lOOppm。通过设定蠕动泵转速，可以保证恒定的流量注入中间一节高强度有机玻璃面板装置内。本实用新型主体装样系统采用真空泵抽真空来实现土样中饱和无空气。
[0037]以上仅为本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置，其特征在于，包括主体装样系统、定/变油压系统、油压测量系统、低渗透油层沉降测量系统、低渗透油层释油量量测系统和低渗透油层厚度控制系统，所述定/变油压系统、油压测量系统、低渗透油层沉降测量系统、低渗透油层释油量量测系统和低渗透油层厚度控制系统分别与所述主体装样系统相连接。
2.根据权利要求1所述的一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置，其特征在于，所述主体装样系统包括装样装置、百分表、测压管、沉降板、沉降杆、低渗透油层砂/ 土试样、出油口和反滤层，所述装样装置是由六块高强度有机玻璃面板组成的封闭的立方体结构，其中，位于所述立方体结构顶部的高强度有机玻璃面板与立方体结构的侧面四块高强度有机玻璃面板之间能无缝对接，所述装样装置顶部的高强度有机玻璃面板上布有测压孔和若干1/4阀门，所述立方体结构的底部设有滚珠和刹车装置；所述沉降杆和测压管穿过立方体结构顶部的高强度有机玻璃面板安装在所述的装样装置上，所述百分表安装在所述的沉降杆的顶端；所述反滤层铺设在所述的装样装置的底层，所述低渗透油层砂/ 土试样铺设在所述反滤层的上面，所述沉降板设置在所述低渗透油层砂/ 土试样的上面，所述出油口安装在所述反滤层的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置，其特征在于，所述定/变油压系统包括油箱、蠕动泵、定/变油箱和支架，所述油箱和定/油箱分别于所述蠕动泵管道连接，所述定/变油箱设置在所述支架顶端，所述定/变油箱的上部设有溢流口，所述溢流口与所述油箱管道连接。
4.根据权利要求1所述的一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置，其特征在于，所述油压测量系统包括油压测量装置、有机玻璃测压管和有机玻璃软管，所述有机玻璃测压管深入主体装样系统的不同深度，所述油压测量装置通过有机玻璃软管与所述有机玻璃测压管连接。
5.根据权利要求1所述的一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置，其特征在于，所述低渗透油层沉降测量系统由百分表、沉降杆、带孔有机玻璃沉降板、计时器和摄像机组成，所述带孔有机玻璃沉降板与沉降杆通过螺丝连接，所述百分表与沉降杆相接触，所述计时器由实验者手持，所述摄像机设置在与百分表正对的位置。
6.根据权利要求1所述的一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置，其特征在于，所述低渗透油层释油量量测系统由电子天平、盛油容器和计算机组成，所述盛油容器放置在电子天平的上端，所述电子天平和计算机相连接。
7.根据权利要求1所述的一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置，其特征在于，所述低渗透油层厚度控制系统包括与所述主体装样系统无缝对接的有机玻璃面板。
8.根据权利要求2所述的一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置，其特征在于，所述低渗透油层砂/ 土试样规格为IOOcmX 70cmX 70cm，所述高强度有机玻璃板上均设有内划刻度。
9.根据权利要求3所述的一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置，其特在于，所述的定/变油箱规格为30cmX 30cmX 30cm。
10.根据权利要求5所述的一种低渗透油层渗流机理研究的实验装置，其特征在于，所述沉降杆穿过高强度有机玻璃面板，所述高强度有机玻璃面板与沉降杆之间通过橡胶垫片紧密接触，所述沉降杆顶端设有凹槽，所述凹槽与百分表相接触。
【文档编号】G01N15/08GK203758880SQ201420071544
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】陈阳, 周志芳, 黄勇 申请人:河海大学