专利名称：注多元热流体采油三维模拟试验地层温度模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种注多元热流体采油三维模拟试验地层温度的模拟装置。
背景技术：
三维模拟试验中通常将试验模型置于高压舱内，模型与高压舱之间充满围压介 质，温度模拟即根据实验需求来控制围压介质的温度。国内的专利和文献中所报道的试验 装置大部分采用液体(如水、导热油)作为围压介质，地层温度的模拟主要是通过加热液体 围压介质来实现的，此温度模拟方式存在如下不足a)液体的热容大，需要较长的加热时 间；b)没有搅拌装置，围压介质无法有效的流动，不能保证温度场均勻。对国外的专利及文 献调研显示，国外早期的实验装置均采用液体围压方式，近年来发展到采用气体作为围压 介质，但此围压方式下的温度模拟方法文献中少有报道。已公开的报道显示其地层温度模 拟方法是向高压舱循环通入加热的气体，气体加热装置置于高压舱外部，此温度模拟方式 存在如下不足a)加热装置置于高压舱外部，增加了系统复杂程度；b)外部管路会带来热 损失，降低加热效率；C)由于加热管换热面积限制，对大流量气体的加热效果较差。
实用新型内容本实用新型的目的是提出一种注多元热流体采油三维模拟试验地层温度模拟装 置。通过多点测温，多区域控温、强制对流换热的方式，达到模拟均勻、稳定的地层温度的 效果。本实用新型所述的注多元热流体采油三维模拟试验地层温度模拟装置由高压舱，模型本体，保温涂层，热电偶，磁力搅拌器，计算机，风道，电加热盘管， 循环流体盘管，带压缩机的制冷装置，密封件，温度控制器一以及温度控制器二组成。保温涂层涂覆在高压舱的内壁上，模型本体固定在高压舱内，12根热电偶分布在 高压舱内壁、模型本体外壁和高压舱内两端断面上，经密封件引出高压舱与计算机相连接； 两台电加热盘管分别位于高压舱上下内壁面附近，固定在高压舱上，由电源两极穿过密封 件引出高压舱，分别与位于高压舱外上下两台温度控制器一相连接，电加热盘管上加装有 翅片式散热片，上下两台电加热盘管的温度由设置在上下的两台温度控制器一单独控制， 两台温度控制器一的测温热电偶放置于电加热盘管表面的附近区域但并不与加热管表面 直接接触，测温热电偶与计算机相连接。两台循环流体盘管分别位于高压舱的上下内壁面附近，固定在高压舱上；由管线 从高压舱内引出，分别与位于高压舱外上下两台带压缩机的制冷装置、两台温度控制器二 相连接，构成上下两个闭合循环回路，两台温度控制器二的测温热电偶放置于循环流体盘 管表面的附近区域但并不与循环流体盘管表面直接接触，测温热电偶与计算机相连接；循 环流体盘管的外表面上装有翅片式散热片。风道安装在高压舱两侧端盖内，风道与竖直方向成0-90 °夹角，两侧风道的方向 相同，两台磁力搅拌器分别位于高压舱两侧的端盖上，磁力搅拌器叶片安装在高压舱内风道中，磁力搅拌器叶片由电机轴穿过高压舱端盖与位于高压舱外的电机连接。上下两个带压缩机的制冷装置由温度控制器二单独控制。本发明所述的注多元热流体采油三维模拟试验地层温度模拟方法注多元热流体采油高温高压三维模拟试验过程中，饱和油、模型冷却以及蒸汽驱 实验等三步过程中高压舱内温度都需要进行调控，控制方法如图3所示。在整个实验过程 中，高压舱两端的磁力搅拌器都保持开启状态，确保高压舱内温度场的均勻。然后在不同的 实验过程中，通过加热/冷却装置的不同设置，来调控高压舱内的温度。饱和油过程1.开启磁力搅拌器；2.开启温度控制器一并设定控制温度，设置范围0-100°C (—般为原油具有流动 性的温度条件)；3.高压舱内围压气体在常压下被电加热盘管所加热，直至设定温度；4.开始常压饱和油过程，此过程中温度控制器一设置不变，电加热盘管维持高压 舱温度为设定温度；(稠油粘度较高，在较高温度条件下才能具有一定的流动性)5.开始加压饱和油过程，高压舱内围压气体不断充入，电加热盘管7保持加热维 持高压舱温度为设定温度，直至饱和油结束；6.关闭磁力搅拌器及温度控制器一。模型冷却过程1.开启磁力搅拌器；2.开启温度控制器二并设定控制温度，设置范围0°C -室温；3.高压舱内温度在循环流体盘管及与之相连的带压缩机的制冷装置共同作用下 稳步下降，直至设定温度；(磁力搅拌器强化低温循环液体与高压舱内部气体之间的对流 换热，快速的降低舱内气体温度)4.关闭磁力搅拌器及温度控制器二。蒸汽驱实验过程1.开启磁力搅拌器；2.开启温度控制器一和温度控制器二并设定控制温度为原始地层温度；3.在循环流体盘管(包括与之相连的带压缩机的制冷装置)与电加热盘管的共 同作用下，高压舱温度维持恒定直至实验结束(实验过程中模型与高压舱间始终存在热交 换，为维持高压舱内气体温度恒定以模拟实际油藏中原始地层温度，高压舱内气体需要不 断与循环流体盘管以及电加热盘管换热)；4.关闭磁力搅拌器、温度控制器一和温度控制器二。发明效果1)系统结构紧凑，在有限的空间内实现了温度模拟的功能；2)系统控制简单，自动化程度高，仅通过设定温度控制器的数值可实现温度模拟 的功能；3)温度场模拟效果好，高压舱内部温度场均勻、稳定；4)除加热功能外，可有效实施冷却，模拟的温度范围广；5)以气体作为围压介质的温度模拟方法，升温/降温过程快，能耗低。
图1注多元热流体采油三维模拟试验地层温度模拟装置。图2注多元热流体采油三维模拟试验地层温度模拟装置对应热电偶在高压舱两 侧断面上的位置示意图。其中1、高压舱 2、模型本体 3、保温涂层 4、热电偶 5、磁力搅拌器 6、计 算机7、风道8、电加热盘管9、循环流体盘管10、带压缩机的制冷装置11、密封件 12、温度控制器一 13、温度控制器二。1’至12，为热电偶位置。图3注多元热流体采油三维模拟试验地层温度模拟装置控制流程图。
具体实施方式
参见图一，本发明所述的注多元热流体采油三维模拟试验地层温度模拟装置由高压舱1，模型本体2，保温涂层3，热电偶4，磁力搅拌器5，计算机6，风道7，电 加热盘管8，循环流体盘管9，带压缩机的制冷装置10，密封件11，温度控制器一 12以及温 度控制器二 13组成。保温涂层3涂覆在高压舱1的内壁上，模型本体2固定在高压舱1内，12根热电偶 4分布在高压舱1内壁、模型本体2外壁和高压舱内两端断面上，经密封件11引出高压舱1 与计算机6相连接；两台电加热盘管8分别位于高压舱上下内壁面附近，固定在高压舱上， 由电源两极穿过密封件11引出高压舱1，分别与位于高压舱1外上下两台温度控制器一 12 相连接；电加热盘管8上加装有翅片式散热片；上下两台电加热盘管8的温度由设置在上 下的两台温度控制器一 12单独控制，两台温度控制器一 12的测温热电偶4放置于电加热 盘管8表面的附近区域但并不与加热管表面直接接触，测温热电偶与计算机6相连接。两台循环流体盘管9分别位于高压舱的上下内壁面附近，固定在高压舱上；由管 线从高压舱1内引出，分别与位于高压舱1外上下两台带压缩机的制冷装置10、两台温度控 制器二 13相连接，构成上下两个闭合循环回路，两台温度控制器二 13的测温热电偶放置于 循环流体盘管9表面的附近区域但并不与循环流体盘管表面直接接触，测温热电偶与计算 机6相连接；循环流体盘管9的外表面上装有翅片式散热片。风道7安装在高压舱1两侧端盖内，两侧风道7的方向相同，两台磁力搅拌器5分 别位于高压舱两侧的端盖上，磁力搅拌器叶片安装在高压舱内风道7中，磁力搅拌器叶片 由电机轴穿过高压舱端盖与位于高压舱外的电机连接。
权利要求一种注多元热流体采油三维模拟试验地层温度模拟装置，其特征在于由高压舱，模型本体，保温涂层，热电偶，磁力搅拌器，计算机，风道，电加热盘管，循环流体盘管，带压缩机的制冷装置，密封件，温度控制器一以及温度控制器二组成；保温涂层涂覆在高压舱的内壁上，模型本体固定在高压舱内，12根热电偶分布在高压舱内壁、模型本体外壁和高压舱内两端断面上，经密封件引出高压舱与计算机相连接，两台电加热盘管分别位于高压舱上下内壁面附近，固定在高压舱上，由电源两极穿过密封件引出高压舱，分别与位于高压舱外上下两台温度控制器一相连接，电加热盘管上加装有翅片式散热片，上下两路电加热盘管的温度由设置在上下的两台温度控制器一单独控制，两台温度控制器一的测温热电偶放置于电加热盘管表面的附近区域但并不与加热管表面直接接触，测温热电偶与计算机相连接；两台循环流体盘管分别位于高压舱的上下内壁面附近，固定在高压舱上，由管线从高压舱内引出，分别与位于高压舱外上下两台带压缩机的制冷装置、两台温度控制器二相连接，构成上下两个闭合循环回路，两台温度控制器二的测温热电偶放置于循环流体盘管表面的附近区域但并不与循环流体盘管表面直接接触，测温热电偶与计算机相连接，循环流体盘管的外表面上装有翅片式散热片；风道安装在高压舱两侧端盖内，风道与竖直方向成0 90°夹角，两侧风道的方向相同，两台磁力搅拌器分别位于高压舱两侧的端盖上，磁力搅拌器叶片安装在高压舱内风道中，磁力搅拌器叶片由电机轴穿过高压舱端盖与位于高压舱外的电机连接。
专利摘要本实用新型涉及一种注多元热流体采油三维模拟试验地层温度模拟装置；模型本体固定在高压舱内，热电偶分布在高压舱内与计算机连接，两台电加热盘管位于高压舱上下内壁面，与位于高压舱外上下两台温度控制器一连接，两台循环流体盘管位于高压舱的上下内壁面，分别与位于高压舱外上下两台带压缩机的制冷装置、两台温度控制器二连接，构成上下两个闭合循环回路，风道安装在高压舱两侧端盖内，两台磁力搅拌器位于高压舱两侧的端盖上，磁力搅拌器叶片安装在高压舱内风道中，磁力搅拌器叶片由电机轴穿过高压舱端盖与高压舱外的电机连接；系统结构紧凑，模拟温度场均匀、稳定；模拟的温度范围广；升温/降温过程快，能耗低。
文档编号E21B49/00GK201671627SQ20102019383
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者关文龙, 昝成, 李秀峦, 江航, 沈德煌, 王红庄, 罗健, 郭嘉, 马德胜 申请人:中国石油天然气股份有限公司