专利名称：Ct扫描非均质模型试验系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模拟油田合注分层开采试验装置，具体涉及一种CT扫描非 均质模型试验系统。
背景技术：
CT技术发展很快，已作为岩心分析中常规的测试技术，广泛应用于岩心描述、岩心 的非均质性测定、岩心样品选择、裂缝定量分析、在线饱和度的测量、流动实验研究等方面。 通过对岩石物性进行定量和图象分析，直观表征岩石的孔隙结构、非均质性、剩余油分布； 对驱替过程进行可视化研究，深刻了解采油机理、监测流体分布与窜流特性、认识聚合物驱 对提高波及面积影响，揭示地层伤害机理等。利用CT技术可以得到岩心内部流体的饱和度 沿程分布信息，而对于层内非均质性的研究，利用CT技术更可直观的得到每个层内的流体 饱和度分布信息，并可进一步研究由于重力作用引起的窜流现象。目前关于非均质的研究，分为层内和层间非均质研究，层间非均质的研究方法简 单，多采用多个并联岩心，夹持器和计量相对简单。关于层内非均质性的研究比较少，目前 的方法是将具有不同参数的多层人造岩心组合成多层岩心模型用环氧树脂胶结作为模拟 层内非均质体系。另一种方法是用人造岩心压制成一个多层模型，在岩心夹持器中进行驱 替实验，以研究层内非均质体系的驱油规律。其缺点是，现有的岩心夹持器具有一个进液 口和一个出液口，只能测量注水过程中多层岩心模型整体驱油效率的变化，而无法实现分 层计量。并且只能测量整个模型的孔隙度、渗透率和含油饱和度，无法测定各个渗透层的参 数。因而无法实现合注分层开采中各油层驱油效率的评价。另外用环氧树脂胶结作为模拟 层内非均质体系不能模拟上覆压力。此外，常规的岩心夹持器采用的金属外壳对X射线的 吸收很强，使得X射线“穿不透”金属外壳，射线硬化造成的“伪影”，这些是影响CT技术应 用于层内非均质研究的主要因素。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种CT扫描非均质模型试验系统，该系统可对非均质 模型流体饱和度实现实时在线监测，并可得到每个层段的饱和度沿程分布，也可观察重力 作用引起的层间窜流现象。为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下本实用新型所述的一种CT扫描非均质模型试验系统，其包括CT扫描系统、驱替系 统、覆压系统、压力测量系统、非均质多层岩心夹持器和计量系统；其中非均质多层岩心夹 持器由外壳，橡胶筒，岩心左顶头，岩心右顶头，左固定套筒，右固定套筒，左紧固套筒、右紧 固套筒和固定支架构成；外壳为圆筒状，橡胶筒置于外壳内部，与外壳同轴心；多层岩心模型位于橡胶筒内 空腔中；岩心左顶头，岩心右顶头可拆卸地抵顶在橡胶筒内、多层岩心模型的两端，其形状 和尺寸与橡胶筒内壁相符，橡胶筒的内壁与岩心左顶头和岩心右顶头之间形成容纳多层岩心模型的岩心容室；左固定套筒和右固定套筒，分别套设在岩心左顶头和岩心右顶头上，左 固定套筒和右固定套筒外周与外壳两端通过轴向围压密封圈连接；橡胶筒外壁，左固定套 筒和右固定套筒和外壳内壁之间形成一密闭环形围压空间；左紧固套筒和右紧固套筒分别 套设在岩心左顶头和岩心右顶头上，位于左固定套筒和右固定套筒外侧；外壳上设有围压 接口、围压排气孔、围压卸压孔与环形围压空间连通；围压接口连通环形围压空间和覆压系 统；岩心左顶头中设有进液口通过压力测量系统连通驱替系统和岩心容室，设有岩心排气 孔连通岩心容室与外界大气；岩心右顶头中设有中层出液口、上层出液口、下层出液口，连 通岩心容室与计量系统，每个出液口分别对准一层岩心模型，在岩心右顶头上对应相邻两 层岩心模型间的接缝处设置条形出液口密封垫；固定支架位于外壳下方置于CT扫描系统 的移动床上。该多层岩心模型由多个具有不同渗透率的天然、露头或人造单层岩心组合而成。如上所述的CT扫描非均质模型试验系统，其中，各单层岩心优选为形状相同的长 方体岩心。如上所述的CT扫描非均质模型试验系统，其中，该橡胶筒外部优选为长方形，内 部具有立方体空腔，其两端为圆形接口。如上所述的CT扫描非均质模型试验系统，其中，在多层岩心模型的相邻两层岩心 接触面上设置隔离油水的薄膜，即可作为CT扫描层间非均质模型试验系统。如上所述的CT扫描非均质模型试验系统，其中，该多层岩心模型可以用单层均质 或非均质岩心替代。如上所述的CT扫描非均质模型试验系统，其中，该单层岩心为圆柱形或长方形。本实用新型的有益效果在于，(1)本发明测试系统中岩心夹持器的外壳采用对X 射线吸收弱的聚醚醚酮树脂(PEEK)外壳，可以避免传统金属外壳在CT扫描中因射线硬化 造成的“伪影”，从而减小实验误差。PEEK是一种性能优异的特种工程塑料，其耐高温、机械 性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、具有耐剥离性和耐辐照性、绝缘性稳定、耐水 解且易加工，PEEK抗蠕变性能高，其它机械性能也比较高，PEEK在高温下，也能保持它的机 械性能和尺寸，PEEK的介电性能优良，在很宽的频率，温度，湿度下，都能保持恒定。因此是 作为CT扫描用岩心夹持器的理想外壳材料。( 该系统的岩心夹持器可采用天然的油藏岩 心并施加围压，可真实地模拟层内非均质油藏的实际情况。(3)该系统的岩心夹持器通过独 特的顶头设计，可以使流经各岩心层的液体分别从不同的出口流出，经过CT扫描，能实现 实时在线监测非均质层内各个层段流体饱和度的沿程分布，也可观察到由于重力作用引起 的层间窜流现象。(4)该系统能够用于测量层内非均质模型；同时，仅需在相邻多层岩心模 型间设置隔离油水的薄膜，即能用来测量层间非均质模型，简化了常规方法中多个岩心夹 持器并联的测试装置。(5)该系统可适用于单层、多层、圆形和方形岩心模型的CT扫描。
图1为本发明的CT扫描非均质模型试验系统示意图；图2为本发明的非均质多层岩心夹持器的结构示意图；图3为图2中A-A，的剖视图；图4为图2中B-B，的剖视图；[0019]其中1、岩心排气孔2、岩心左顶头3、左紧固套筒4、轴向围压密封圈5、下层进液 口 6、左固定套筒7、围压排气孔8、外壳9、多层岩心模型10、围压卸压孔11、固定支架12、环 形围压空间13、橡胶筒14、出液口密封垫15、围压接口 16、右固定套筒17、岩心右顶头18、 中层出液口 19、上层出液口 20、右紧固套筒21、下层出液口 F、CT扫描系统A、驱替系统B、 覆压系统C、压力测量系统D、岩心夹持器E、计量系统
具体实施方式
以下结合具体实例对本实用新型进行详细说明。本CT扫描层内非均质模型试验系统如图1所示，层内非均质模型试验系统由CT 扫描系统F、驱替系统A、覆压系统B、压力测量系统C、岩心夹持器D和计量系统E组成。CT扫描系统F可以使用常规医用CT扫描系统，例如GE LightSpeed 8多层螺旋扫 描系统，最小扫描层厚0. 625mm，最大扫描电压140kV，测量饱和度的精确度为1%。驱替系统A由两台高压计量泵组成，可以同时输送两种流体，是驱替的动力源。流 速范围0. 001-15ml/min，最大压力70MPa。覆压系统B由泵组成，例如JB-800泵组，用于给岩心夹持器和岩心加围压，模拟上 覆压力。最大围压70MPa。压力测量系统C由多个压力传感器组成，两个高压压力传感器量程为70MPa，与 驱替泵相连，另外还有三个低压力传感器，用于测量岩心两端压力，量程分别为0. 05MPa, 0. 5MPa，5MPa。精度为 0.25%。计量系统E记录每层的见水时间、见水时的累积产油量和累积产液量。其中，岩心夹持器D是为本发明试验系统专门设计的用于CT扫描的非均质多层岩 心夹持器，请参照图2、3和4，一种用于CT扫描的非均质多层岩心夹持器由外壳8，橡胶筒 13，岩心左顶头2，岩心右顶头17，左固定套筒6，右固定套筒16，左紧固套筒3、右紧固套筒 20和固定支架11构成；聚醚醚酮树脂外壳8为圆筒状，橡胶筒13置于外壳8内部，与外壳8同轴心；多层 岩心模型9位于橡胶筒13内空腔中；岩心左顶头2，岩心右顶头17可拆卸地抵顶在橡胶筒 13内、多层岩心模型9的两端，其形状和尺寸与橡胶筒13内壁相符，橡胶筒13的内壁与岩 心左顶头2和岩心右顶头17之间形成容纳多层岩心模型9的岩心容室；左固定套筒6和右 固定套筒16，分别套设在岩心左顶头2和岩心右顶头17上，左固定套筒6和右固定套筒16 外周与外壳8两端通过轴向围压密封圈4连接；橡胶筒13外壁，左固定套筒6和右固定套 筒16和外壳8内壁之间形成一密闭环形围压空间12 ；左紧固套筒3和右紧固套筒20分别 套设在岩心左顶头2和岩心右顶头17上，位于左固定套筒6和右固定套筒16外侧；外壳8 上设有围压接口 15、围压排气孔7、围压卸压孔10与环形围压空间12连通；围压接口 15连 通环形围压空间12和覆压系统B ；岩心左顶头2中设有进液口 5通过压力测量系统C连通 驱替系统A和岩心容室，设有岩心排气孔1连通岩心容室与外界大气；岩心右顶头17中设 有中层出液口 18、上层出液口 19、下层出液口 21，连通岩心容室与计量系统E，每个出液口 分别对准一层岩心模型，在岩心右顶头17上对应相邻两层岩心模型间的接缝处设置条形 出液口密封垫14 ；固定支架11位于外壳8下方置于CT扫描系统F的移动床上。
权利要求1.一种CT扫描非均质模型试验系统，其包括CT扫描系统、驱替系统、覆压系统、压力测 量系统、非均质多层岩心夹持器和计量系统；其中非均质多层岩心夹持器由外壳，橡胶筒， 岩心左顶头，岩心右顶头，左固定套筒，右固定套筒，左紧固套筒、右紧固套筒和固定支架构 成；其特征在于聚醚醚酮树脂外壳为圆筒状，橡胶筒置于外壳内部，与外壳同轴心；多层岩心模型位 于橡胶筒内空腔中；岩心左顶头，岩心右顶头可拆卸地抵顶在橡胶筒内、多层岩心模型的两 端，其形状和尺寸与橡胶筒内壁相符，橡胶筒的内壁与岩心左顶头和岩心右顶头之间形成 容纳多层岩心模型的岩心容室；左固定套筒和右固定套筒，分别套设在岩心左顶头和岩心 右顶头上，左固定套筒和右固定套筒外周与外壳两端通过轴向围压密封圈连接；橡胶筒外 壁，左固定套筒和右固定套筒和外壳内壁之间形成一密闭环形围压空间；左紧固套筒和右 紧固套筒分别套设在岩心左顶头和岩心右顶头上，位于左固定套筒和右固定套筒外侧；外 壳上设有围压接口、围压排气孔、围压卸压孔与环形围压空间连通；围压接口连通环形围压 空间和覆压系统；岩心左顶头中设有进液口通过压力测量系统连通驱替系统和岩心容室， 设有岩心排气孔连通岩心容室与外界大气；岩心右顶头中设有中层出液口、上层出液口、 下层出液口，连通岩心容室与计量系统，每个出液口分别对准一层岩心模型，在岩心右顶头 上对应相邻两层岩心模型间的接缝处设置条形出液口密封垫；固定支架位于外壳下方置于 CT扫描系统的移动床上。
2.根据权利要求1所述的CT扫描非均质模型试验系统，其特征在于所述的各单层岩 心为形状相同的长方体岩心。
3.根据权利要求1所述的CT扫描非均质模型试验系统，其特征在于所述橡胶筒外部 为立方形，内部具有长方体空腔，两端为圆形接口。
4.根据权利要求1所述的CT扫描非均质模型试验系统，其特征在于在所述多层岩心 模型的相邻两层岩心接触面上设置隔离油水的薄膜。
专利摘要本实用新型涉及一种CT扫描非均质模型试验系统，其包括CT扫描系统、驱替系统、覆压系统、压力测量系统、非均质多层岩心夹持器和计量系统；其中非均质多层岩心夹持器由外壳，橡胶筒，岩心左顶头，岩心右顶头，左固定套筒，右固定套筒，左紧固套筒、右紧固套筒和固定支架构成；岩心右顶头上设置多个出液口，每个出液口分别对准一层岩心模型，在岩心右顶头上对应相邻两层岩心模型间的接缝处设置条形出液口密封垫，以使通过每层岩心模型的液流从各层相应的出液口流出，从而实现层内非均质水驱油分层计量，通过CT扫描系统，实现实时在线监测非均质层内各个层段流体饱和度的沿程分布，观察到由于重力作用引起的层间窜流现象。
文档编号E21B49/00GK201908653SQ20102068106
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者严守国, 刘庆杰, 吕伟峰, 张祖波, 罗蔓莉 申请人:中国石油天然气股份有限公司