模拟层内非均质性的二维可视填砂模型及二维可视渗流实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于模拟流体在油藏中渗流的实验装置，具体涉及一种模拟层内 非均质性的二维可视填砂模型及二维可视渗流实验装置。
【背景技术】
[0002] 储层研究的核心即储层非均质性。储层非均质性研究是油气田勘探与开发地质研 究中重要的基础工作，在目前国内许多油田都已进入中-高含水期和降产期的情况下，该 项研究显得尤为重要。油层非均质性使水驱或化学驱波及系数降低，从而导致最终采收率 较低，造成注水或注剂无效循环。因此，了解非均质储层中水驱或化学驱的驱油效率及渗流 规律，对于化学驱油剂的研发、评价及筛选，进一步提高原油采收率提供理论依据。
[0003] 储层的非均质性研究主要包括层间和层内非均质研究。层间非均质的研究较简 单，多采用岩心或砂管并联，注采方式和计量均易实现。层内非均质的研究较少，主要问题 在于缺乏适宜模拟层内非均质状况的模型。目前的方法有：①将不同渗透率的岩心压制并 用环氧树脂胶结成一块非均质岩心，缺点是不能直观观察，无法模拟地层上覆压力，不能实 现分层计量，只能测量多层岩心模型整体的驱油效率变化；②不同渗透率的岩心压制并在 多层岩心夹持器中进行驱替实验，在一些特制的多层岩心夹持器中，可以实现模拟油田合 注分层开采中层内非均质水驱油变化规律，但无法解决可视化问题，不能直接观察流体在 层内非均质多孔介质中的渗流变化情况。另一种驱替实验模型的解决思路是采用可视平板 夹砂模型或玻璃刻蚀模型，解决了可视化问题，但由于非均质性平板夹砂难度大，玻璃刻蚀 工艺要求高，目前缺乏用于层内非均质性研究的可视化平板填砂模型和玻璃刻蚀模型。
[0004] 以上实验装置均用于模拟油田井网合注合采、合注分采的点对点注采关系，而经 过长期的注水开发以后，近井地带含油较少，剩余油主要分布在油藏深部及非均质性比较 突出的地带，所以需要开发一种用于模拟驱油体系在层内非均质性地层深部渗流的二维可 视渗流实验装置。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种模拟层内非均质性的二维可视填砂模型及二维可视渗 流实验装置，该实验装置可模拟层内非均质状况及真实地层上覆压力，并通过高清摄像头 实时采集传输图像和数据到计算机，能够直观动态观察驱油体系在模型中的渗流变化情 况，精确反映不同驱油体系的波及效率差异。
[0006] 本发明首先提供一种模拟层内非均质性的二维可视填砂模型，它包括一底板和一 盖板，所述底板与所述盖板均由透明材质制成，所述底板与所述盖板的表面密封配合，且所 述底板与所述盖板之间设有一密封胶垫，所述密封胶垫与所述盖板之间的腔体为围压腔， 所述密封胶垫与所述底板之间的腔体为填充腔；
[0007] 所述底板上平行设置3个填砂槽，所述填砂槽沿所述底板的宽度方向排列；所述 填砂槽的一端设有进液口，另一端设有出液口。
[0008] 上述的二维可视填砂模型中，可根据需要向所述填砂槽中填入不同粒径的岩心砂 岩颗粒或石英砂以形成模拟不同渗透率组合的层内非均质性填砂模型。
[0009] 上述的二维可视填砂模型中，相邻所述填砂槽之间设有流体通道，所述流体通道 可以保证所述填砂槽内形成的渗透层之间流体交换而不会导致砂子的运移，能够模拟实际 储层的层内非均质状况。
[0010] 上述的二维可视填砂模型中，所述底板上于所述填砂槽的进液口端设有一导流 槽；所述导流槽与所述填砂槽之间均匀刻有流体通道；
[0011] 所述进液口与所述导流槽相连通；所述导流槽可以保证驱油体系沿所述填砂槽内 形成的渗透层的横截面均匀推进，准确模拟驱油体系在地层深部的渗流状况。
[0012] 上述的二维可视填砂模型中，每个所述填砂槽的一端均设有一所述出液口，且所 述出液口与所述填砂槽的长度方向平行，上述设置的所述出液口能够使流经所述填砂槽内 形成的渗透层的驱替液分别从不同的出口流出，实现分层测量，能够精确地反应不同驱油 体系在层内非均质模型中渗流的变化规律。
[0013] 上述的二维可视填砂模型中，所述导流槽上设有一洗液出口，在交替注入流体时， 可打开所述洗液出口的阀门排放冲洗所述导流槽内多余的液体。
[0014] 上述的二维可视填砂模型中，所述盖板上设有一加压口，所述加压口与所述围压 腔相连通，所述加压口用于对所述围压腔施加围压。
[0015] 上述的二维可视填砂模型中，所述底板与所述盖板具体可由PMM制成；所述底板 与所述盖板之间设有密封圈，以增强两者之间的密封性。
[0016] 本发明进一步提供了一种模拟层内非均质性的二维可视渗流实验装置，它包括 供压模块、压力数据采集模块、图像采集模块、注入模块、所述二维可视填砂模型和计量模 块；
[0017] 所述供压模块包括空压机和与之相连通的若干个气瓶I ;
[0018] 所述注入模块包括若干个储液罐或设有刻度的管线，所述储液罐或所述管线的入 口端与所述气瓶I相连通，其出口端与所述二维可视填砂模型中所述进液口相连通；
[0019] 所述二维可视填砂模型中所述出液口与所述计量模块相连通；
[0020] 压力数据采集模块包括若干个压力传感器和与之连接的计算机，所述压力传感器 设于所述气瓶I的出口端；
[0021] 所述图像采集模块包括高清摄像头、LED光源和计算机，所述高清摄像头与所述计 算机相连接；所述LED光源设于所述二维可视填砂模型中所述底板的下方，所述高清摄像 头设于所述二维可视填砂模型中所述盖板的上方。
[0022] 本发明的二维可视渗流实验装置中，所述二维可视渗流实验装置还包括一覆压模 块，所述覆压模块包括一气瓶II，所述气瓶II分别与所述气瓶I和所述维可视填砂模型中 所述围压口相连通。
[0023] 本发明具有如下有益效果：
[0024] (1)在各个填砂槽内填入不同粒径的岩心砂岩颗粒或石英砂形成各个层之间的渗 透率差异，可以根据需要进行不同填砂组合以模拟多种非均质性油藏；
[0025] (2)设于填砂槽之间的流体通道可以保证各个渗透层之间流体交换而不会导致砂 子的运移，能够模拟实际储层的层内非均质状况（如图4);
[0026] (3)采用密封圈和密封胶垫（气压）附加围压，模拟地层上覆压力，可以实现完全 均质（驱替前缘推进均匀，如图4);
[0027] (4)进样导流槽可以保证驱油体系在各个渗透层横截面均匀推进，模拟驱油体系 在地层深部的渗流状况；
[0028] (5)PMM面板透光率高，可直观动态观察驱油体系在层内非均质性填砂模型中的 渗流变化规律，便于记录驱替前缘推进过程；
[0029] (6)可以使流经各个渗透层的驱替液分别从不同的出口流出，实现分层测量，能够 精确地反应不同驱油体系在层内非均质模型中渗流的变化规律。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明模拟层内非均质性的二维可视填砂模型的侧视图。
[0031] 图2是本发明模拟层内非均质性的二维可视填砂模型底板的俯视图。
[0032] 图3是本发明模拟层内非均质性的二维可视渗流实验装置的结构示意图。
[0033] 图4是流体在本发明模拟层内非均质性的二维可视填砂模型中渗流的过程示意 图。
[0034] 图5是不同驱油体系模型含油饱和度下降对比（0. 3PV)。
[0035] 图中各标记如下：
[0036] A供压模块、B压力数据采集模块、C图像采集模块、D注入模块、E覆压模块、F二 维可视填砂模型、G计量模块、1底板、2盖板、3加压口、4密封圈、5密封胶垫、6围压腔、7填 充腔、8螺纹孔、9进液口、10洗液出口、11出液口、12填砂槽、13流体通道、14导流槽。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
[0038] 如图1和图2所示，为本发明提供的模拟层内非均质性的二维可视填砂模型，其包 括底板1和盖板2,均为长方形的PMMA面板。底板1和盖板2通过螺栓密封配合（螺纹孔 8设于底板1上）。为了使两者密封配合，在底板1与面板2之间设有密封圈4。
[0039] 如图1所示,在底板1与盖板2之间设有一密封胶垫5,该密封胶垫5与盖板2之 间形成一个围压腔6,该密封胶垫5与底板1之间形成一个填充腔7,可用于填充岩心砂岩 颗粒或石英砂。
[0040] 如图2所示，在底板1上设有3个平行设置的长方形填砂槽12,且3个填砂槽12 之间设有均匀细密的流体通道13,可以保证填砂槽内形成的渗透层之间流体交换而不会导 致砂子的运移。在填砂槽12的一端设有一个导流槽14,且导流槽14与填砂槽12之间也通 过流体通道相连通，可以保证驱油体系沿填砂槽内形成的渗透层的横截面均匀推进，准确 模拟驱油体系在地层深部的渗流状况。在导流槽14的侧壁上设有3个进液口 9,远离导流 槽14的填砂槽12的一端部设有出液口 11，且在每个填砂槽12的末端均设有一个相应的出 液口，出液口 11与填砂槽12的长度方向平行，这样能够使流经填砂槽内形成的渗透层的驱 替液分别从不同的出口流出，实现分层测量，能够精确地反应不同驱油体系在层内非均质 模型中渗流的变化规律。
[0041] 如图2所示，在导流槽的侧壁上设有一个洗液出口 10,在交替注入流体时，可打开 洗液出口 10的阀门排放冲洗导流槽14内多余的液体。如图1所示，在盖板2上设有一个 加压口 3,该加压口 3与围压腔6相连通，用于对所述围压腔施加围压。
[0042] 如图3所示，为本发明提供的模拟层内非均质性的二维可视渗流实验装置，其包 括供压模块A、压力数据采集模块B、图像采集模块C、注入模块D、覆压模块E、二维可视填砂 模型F和计量模块G。
[0043] 供压模块A由一台空压机和与之相连通的气瓶I (图中未标），空压机提供的高 压经过气瓶I上减压阀控制得到不同的压力，为流体注入提供动力，压力控制范围：〇~ 6MPa，流速范围：0~20m/d。
[0044] 注入模块D包括储液罐（图中未标），该储液罐的入口端与气瓶I相连通，其出口 端与本发明提供的二维可视填砂模型中的进液口 9相连通，二维可视填砂模型中的出液口 11与计量模块相连通G ;计量模块G可以分别计量各个渗透层的出液情况，如见水时期、分 液量及累计产油/产液量等。