驱替实验流体控制方法及实验装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种驱替实验流体控制方法及实验装置。驱替实验流体控制方法包括：由与驱替实验装置的内模型相连通的入口连接管向内模型孔道内注入饱和流体，直至完成饱和流体步骤；通过直接与内模型相连通的管道，将驱替流体直接注入内模型孔道内进行驱替步骤。驱替实验装置包含：外模型，设置于外模型内的内模型，内模型的孔道一端与入口连接管相连接，入口连接管与饱和流体输送装置相连接，在靠近入口连接管的内模型孔道上设有流体开关，外模型的外部设有能控制流体开关开闭的控制装置。本发明的驱替实验流体控制方法及实验装置可以通过注入管道直接将驱替流体输送至内模型孔道内，加快了驱替实验速度，提高了实验精度，特别适用于微观驱替实验。
【专利说明】驱替实验流体控制方法及实验装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及油气田开发实验【技术领域】，特别是涉及到一种驱替实验流体控制方法及能实现该方法的实验装置。
【背景技术】
[0002]高温高压微观驱替实验是研究水驱、气驱、化学驱油过程渗流机理的重要手段，利用该实验不但能够较为真实地模拟油藏条件，而且能够直观地观察到油藏中的渗流状况，有利于总结渗流规律，为油藏方案的设计提供可靠的参考。
[0003]微观驱替实验中所使用的微观内模型孔隙喉道尺度小，多为微米级，注入流体的精细控制对于驱替实验的观察效果影响很大；同时实验中需要模拟储层中高温高压环境，需要使用高温高压釜作为外模型，釜中狭小的空间使得流体控制阀的安装与控制变得十分困难。目前，流体的精细控制多采用在釜外加装控制阀的方式，该方式能够方便有效地控制流体的流动，然而也存在一定的弊端:
[0004](I)如图1所示为现有的流体控制阀设于微观驱替实验装置的示意图，驱替实验装置内模型10的孔道13与一延伸至外模型16外部的入口连接管12相连接，饱和流体A经由该入口连接管12进入所述内模型10，当饱和流体A完成向微观内模型10的饱和过程后，除了内模型10孔道13中的饱和流体A，入口连接管12中还会存留一部分饱和流体A，虽然入口连接管12不是很长，但由于是微观驱替实验，因此该入口连接管12的容积与内模型10孔道13的容积相比已相当可观，当调整三通转向阀11 (即流体控制阀)，采用驱替流体B驱替饱和流体A时，需要首先将入口连接管12内的这部分饱和流体A驱替进入微观内模型10，在这个过程中驱替流体B的流速控制变得十分困难，速度过快，驱替流体B通过内模型10的时间会很短，内模型10中的驱替过程将很难观测；速度过慢，等待驱替流体B通过内模型10的时间将十分漫长，常常需要数十分钟，甚至数小时，严重影响实验速度，降低了工作效率。
[0005](2)驱替过程中，入口连接管12中残留的饱和流体A不会在短时间内被驱替干净，而是会长时间残留在管道内壁上，并在驱替过程中，不断地被携带进入微观内模型10，不仅影响微观内模型10中驱替过程的监测，而且影响了实验数据的准确性。
[0006](3)特别是在观察气驱油混相过程时，注入气会首先与入口连接管12中的油发生混相，而后进入微观内模型10，这使得在微观内模型10中很难观测到气驱油的混相过程，对气驱油混相过程的深入研究产生了不利的影响。
[0007]有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出本发明的驱替实验流体控制方法及实验装置，从而能够有效地减少管道中残存流体对微观驱替实验的影响，提高驱替过程的实验精度。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种驱替实验流体控制方法及实验装置，以克服【背景技术】中提出的缺陷。
[0009]本发明的驱替实验流体控制方法，包括:由与驱替实验装置的内模型相连通的入口连接管向内模型孔道内注入饱和流体，完成饱和流体步骤后，停止饱和流体的注入；通过直接与内模型相连通的管道，将驱替流体直接注入内模型孔道内，进行驱替步骤。
[0010]本发明的驱替实验装置，包含:外模型，设置于外模型内的内模型，内模型的孔道一端与入口连接管相连接，其中，入口连接管与饱和流体输送装置相连接，在靠近入口连接管的内模型孔道上设有流体开关，外模型的外部设有能控制流体开关开闭的控制装置。
[0011]与现有技术相比，本发明的驱替实验流体控制方法及实验装置的优点在于:
[0012]1.本发明的驱替实验流体控制方法及实验装置可以减少驱替流体与入口连接管中存留的饱和流体的接触，实现对流体流动路径的实时有效控制，防止驱替过程中将之前饱和步骤时注入入口连接管内的饱和流体注入内模型孔道中，从而加快了实验速度，提高了工作效率。
[0013]2.本发明在驱替过程中通过注入管道直接将驱替流体输送至内模型孔道内，不仅可避开入口连接管中存留的饱和流体，还可使注入的驱替流体量更加准确，能够减小或者消除因入口连接管中存留饱和流体而对驱替过程的观察产生不利影响，提高了微观模型驱替实验的实验精度。
[0014]3.本发明的驱替实验流体控制方法及实验装置，通过设置在外模型外部的控制装置，实现了对流体开关中流体流动路径的精准控制，从而解决了流体开关的远程控制问题。
[0015]4.本发明的驱替实验流体控制方法及实验装置特别适用于微观驱替实验。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
[0017]图1是现有技术的驱替实验装置的示意图；
[0018]图2是本发明的驱替实验装置的一个实施例的示意图(一)；
[0019]图3是图2中管式流体开关与内模型连接处的局部放大示意图；
[0020]图4是本发明的驱替实验装置的一个实施例的示意图(二)；
[0021]图5是图4中管式流体开关与内模型连接处的局部放大示意图；
[0022]图6是图2中管式流体开关与控制装置的组合示意图；
[0023]图7是沿图6中C-C线的剖面示意图；
[0024]图8是沿图6中D-D线的剖面示意图；
[0025]图9是本发明的驱替实验装置的另一个实施例的示意图；
[0026]图10是图9中膜片式流体开关与控制装置的组合示意图；
[0027]图11是膜片式流体开关的俯视图；
[0028]图12是膜片式流体开关的外壳的分解示意图；
[0029]图13是膜环与弹性膜片相组合的俯视图；
[0030]图14是膜环的剖面示意图；
[0031]图15是弹性膜片的前视图；
[0032]图16是弹性膜片一个偏移状态的示意图；
[0033]图17是弹性膜片另一个偏移状态的示意图。[0034]主要元件标号说明:
[0035]10内模型11三通转向阀12入口连接管
[0036]13孔道14饱和流体控制泵 15驱替流体控制泵
[0037]16外模型17围压控制系统 18粘结胶
[0038]19注入管道20控制管道
[0039]I 管式流体控制装置
[0040]2 管式流体开关21外壳22弹性膜体
[0041]221开口端23入口孔板231第一入口通路
[0042]232第二入口通路24出口孔板241出口通路
[0043]25弹性膜体外侧空间
[0044]3 变径三通31内管32外管
[0045]33管体34壳体35第一通道
[0046]36第二通道
[0047]2’ 膜片式流体开关 21’外壳211’盒体
[0048]212’端盖22’弹性膜片
[0049]23’ 膜环24’ 出口25’ 开阀口
[0050]26’ 关阀口27’第一腔室 28’第二腔室
[0051]4、4’转向三通
[0052]5、5’控制装置
[0053]A 饱和流体B驱替流体
[0054]Μ、M，出口
[0055]N、N’ 出口
【具体实施方式】
[0056]本发明提出一种驱替实验流体控制方法，包括:由与驱替实验装置的内模型相连通的入口连接管向内模型孔道内注入饱和流体，完成饱和流体步骤后，停止饱和流体的注入；通过直接与内模型相连通的管道，将驱替流体直接注入内模型孔道内，进行驱替步骤。
[0057]本发明的方法通过在靠近入口连接管的内模型孔道上安装一流体开关，并使该流体开关设置在内模型外部的外模型内，通过设置在外模型外部的控制装置控制该流体开关的开启或关闭，实现向孔道注入或停止注入驱替流体的控制。
[0058]本发明提供的驱替实验装置，包含:外模型，设置于外模型内的内模型，内模型的孔道一端与入口连接管相连接，其中，入口连接管与饱和流体输送装置相连接，在靠近入口连接管的内模型孔道上设有流体开关，外模型的外部设有能控制流体开关开闭的控制装置。
[0059]其中，控制装置可以为转向三通，转向三通的一端与驱替流体输送装置相连接，另一端连接流体开关。
[0060]在一个实施例中，控制装置进一步包括设置在流体开关与转向三通之间的变径三通，变径三通包括一壳体，一内管贯穿壳体设置，一外管套设在内管外部，内管中构成第一通道，外管与内管之间构成第二通道；壳体上还连通一管体，管体通过壳体与第二通道相连通；各外管、内管、管体与壳体密封连接。
[0061]其中，流体开关为管式流体开关，具有一管式外壳；外壳的两端分别设有入口孔板和出口孔板，入口孔板具有第一入口通路和第二入口通路，出口孔板上设有出口通路；一膨胀时能关闭出口通路的囊状弹性膜体设置在外壳内，弹性膜体的开口端与入口孔板的第一入口通路相连通。
[0062]在另一个具体实施例中，控制装置为三通转向阀，三通转向阀的一端与驱替流体输送装置相连接，另一端连接流体开关。其中，流体开关为膜片式流体开关，膜片式流体开关具有一外壳，外壳的侧壁上设有与转向三通相连接的关阀口和开阀口，以及能与驱替实验装置的内模型孔道相连通的出口 ；一弹性膜片设置在外壳内，且与外壳内壁固定连接，并将外壳分为不相连通的第一腔室和第二腔室；出口、开阀口与第一腔室相连通，关阀口与第二腔室相连通。
[0063]一个可行的技术方案是，流体开关与孔道相连接，流体开关的中心线与入口连接管的中心线相正交，并设置在靠近孔道的流体进入端口处，且流体开关与内模型之间通过粘接胶固定连接。
[0064]另一个可行的技术方案是，流体开关与孔道相连接，流体开关的中心线与入口连接管的中心线相平行，并设置在靠近孔道的流体进入端口处，且流体开关与内模型之间通过粘接胶固定连接。
[0065]本发明的驱替实验流体控制方法及实验装置，通过将流体开关直接与内模型相连接，可以减小或者消除因连接管道中存留饱和流体而对驱替过程的观察产生不利影响。另夕卜，通过外模型外部的控制装置实时有效地控制流体开关的开启与关闭，提高了驱替过程的实验精度。从而有效到克服了常规流体控制阀只能安装在外模型外部，使得控制阀与内模型间存在一段连接管道，驱替时无法有效防止饱和阶段剩余的流体进入内模型孔道的缺陷。
[0066]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的驱替实验流体控制方法及实验装置的【具体实施方式】、结构、特征及功效，详细说明如后。另外，通过【具体实施方式】的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。相同的部件，采用相同的标号。
[0067]如图2、图9所示，本发明提出的一种驱替实验流体控制方法，包括:由与驱替实验装置的内模型10相连通的入口连接管12向内模型孔道13内注入饱和流体A，完成饱和流体步骤后，停止饱和流体A的注入；通过直接与内模型10相连通的管道19，将驱替流体B直接注入内模型孔道13内，进行驱替步骤。
[0068]在靠近入口连接管12的内模型孔道13上安装一流体开关，并使流体开关设置在内模型10外部的外模型16内，通过设置在外模型16外部的控制装置5控制该流体开关的开启或关闭，实现向孔道13注入或停止注入驱替流体B的控制。
[0069]其中，流体开关与内模型10之间通过粘接胶固定连接。
[0070]本发明还提出能够实现上述控制方法的驱替实验装置。图2、图4是本发明的驱替实验装置一个实施例的示意图。如图2所示，本实施例中驱替实验装置的流体开关为管式流体开关2，该驱替实验装置包含:外模型16，设置于外模型16内的内模型10，内模型16的孔道13 —端与入口连接管12相连接，另一端与内模型10的排出口相连接，入口连接管12与饱和流体输送装置相连接，本实施例中的饱和流体输送装置为饱和流体控制泵14，在靠近入口连接管12的内模型10孔道13上设有管式流体开关2，外模型16的外部设有能控制管式流体开关2开闭的控制装置5，本实施例中的控制装置包括转向三通4和变径三通3，转向三通4的入口与驱替流体控制泵15相连通，两个出口通过变径三通3与管式流体开关2相连通。
[0071]图2显示了本实施例中管式流体开关2在内模型10孔道13上的一种设置方式，图3为此种设置方式的管式流体开关2与内模型10连接处的局部放大图，管式流体开关2的中心线与入口连接管12的中心线相正交设置，与孔道13相连接的管式流体开关2通过粘结胶18固定在内模型10的外部，该粘结胶18可根据外模型16内填充的材质进行选择，例如，玻璃胶等，粘接胶18因受到围压控制系统17施加的围压，具有较好的密封性能。该粘结胶18的具体材质本案不加以限制，只要能将管式流体开关2固定在内模型10上就可以。
[0072]图4显示了本实施例中的管式流体开关2在内模型10孔道13上的另一种设置方式，图5为此种设置方式的管式流体开关2与内模型10连接处的局部放大图，管式流体开关2的中心线与入口连接管12的中心线相平行设置，其它结构均与图2、图3所示的设置方式相同，故不赘述。
[0073]如图6、图7、图8所不，本实施例中的管式流体开关2具有一管式外壳21,夕卜壳21的两端分别设有入口孔板23和出口孔板24，入口孔板23具有设于其中部的第一入口通路231和位于第一入口通路231外壁与入口孔板23内壁之间沿周向设置的多个第二入口通路232，出口孔板24具有沿出口孔板24内壁沿周向设置的多个出口通路241，各出口通路241与微观驱替实验装置的内模型10孔道13直接相连接。其中，第一入口通路231为一短管，通过连接筋板将该短管与所述外壳21的内壁固定连接。同样，出口孔板24的中央设有一实心的圆形板体，通过连接筋板将该圆形板体与外壳21的内壁固定连接，该圆形板体与外壳21之间形成所述出口通路241。
[0074]此外，如图6所示，管式流体开关2的外壳21内设有一囊状弹性膜体22，该弹性膜体22例如可以由硅橡胶制成，具有较好的弹性和耐压性，充入气体后会发生膨胀，弹性膜体22的开口端221与入口孔板23的第一入口通路231相连通，弹性膜体22与外壳21之间构成弹性膜体外侧空间25。
[0075]另外，再请参见图6，管式流体开关2的变径三通3包括一中空的金属壳体34，一内管31贯穿该壳体34，内管31的一端与转向三通4的出口 M相连通，另一端与入口孔板23的第一入口通路231相连通，从而内管31中构成与弹性膜体22相连通的第一通道35。一外管32套设在内管31的位于管式流体开关2和变径三通3之间部分的外部，并延伸至壳体34，外管32与内管31之间构成第二通道36，第二通道36的一端与壳体34相连通，另一端与入口孔板23的第二入口通路231相连通，从而使得第二通道36进一步与弹性膜体外侧空间25、以及出口孔板24上设置的出口通路241相连通。壳体34上还连通有一管体33，该管体33的一端通过中空的壳体34与第二通道36相连通，另一端与转向三通4的出口 N相连通。内管31、外管32、管体33分别通过压帽与壳体34密封连接。
[0076]如图2、图4所示，本实施例的驱替实验装置，管式流体开关2与孔道13相连接，且设置在靠近孔道13的流体进入端口处，在一个可行的技术方案中，管式流体开关2通过一条注入管道19与变径三通3相连通，且该注入管道19具有与变径三通3相同且相互连通的第一通道35、第二通道36。
[0077]图9是本发明的驱替实验装置的另一个实施例的示意图，如图9所示，本实施例中驱替实验装置的流体开关为膜片式流体开关2’，控制装置5’为转向三通4’，转向三通4’的入口与驱替流体控制泵15相连通，两个出口与膜片式流体开关2’相连通，本实施例的驱替实验装置的其它结构均与图2、图4所示的实施例相同，故不赘述。
[0078]如图10所不,本实施例中的膜片式流体开关2’具有一外壳21’，外壳21’的侧壁上设有与转向三通4’相连接的关阀口 26’和开阀口 25’，以及能与驱替实验装置的内模型10孔道13相连通的出口 24’ ；一弹性膜片22’设置在外壳21’内，且与外壳21’内壁固定连接，并将外壳21’分为不相连通的第一腔室27’和第二腔室28’ ；出口 24’、开阀口 25’与第一腔室27’相连通，关阀口 26’与第二腔室28’相连通。该设置使得当开阀口 25’与转向三通4’的一个出口 M’相连通时，驱替流体B可通过转向三通4’的出口 M’，流经开阀口25’进入第一腔室27 ;当关阀口 26’与转向三通4’的另一个出口 N’相连通时，驱替流体B可通过转向三通4’的出口 N’，流经关阀口 26’进入第二腔室28’。
[0079]在一个具体实施例中，关阀口 26’、开阀口 25’与出口 24’呈正交设置。出口 24’设置在外壳21’的一侧壁上,关阀口 26’、开阀口 25’设置在外壳21’的另一侧壁上。
[0080]在另一个可行的技术方案中，关阀口 26’设置在外壳21’的一端，出口 24’设置在外壳21’的另一端，开阀口 25’设置在外壳21’的侧壁上。对出口 24’、开阀口 25’、关阀口26’的设置位置本案不加以限制，只要能实现出口 24、开阀口 25与第一腔室27相连通，关阀口 26与第二腔室28相连通即可。
[0081]如图12所示，为了便于组装和维修，外壳21’由有底盒体211’，以及一盖合固定于盒体211’开口部的端盖212’组成。
[0082]具体是，如图10、图11、图12所示，盒体211’为一端封闭的空心圆柱金属体，端盖212’为与盒体形状相配合的圆形钢制部件，盒体211’与端盖212’以螺纹的形式固定连接，出口 24’设置在端盖212’上，开阀口 25’、关阀口 26’与出口 24’相正交地设置在盒体211’的侧壁上，且开阀口 25’与出口 24’均与第一腔室27’相连通，关阀口 26’与第二腔室28’相连通，其中，开阀口 25’和关阀口 26’均为金属细管。
[0083]如图11所示，根据本发明的一个实施方式，弹性膜片22’的周边与一膜环23’固定连接，膜环23’与外壳21’的内壁面密封固定连接，从而保证第一腔室27’与第二腔室28’具有很好的密封性，防止第一腔室27’、第二腔室28’中的流体交叉流动。
[0084]具体是，请同时参见图10、图13-图15，弹性膜片22’由加氟硅橡胶制成，使得该弹性膜片22’具有耐温(常规_60°C至+250°C)、耐氧化、耐油腐蚀、强化学稳定性和机械强度较差的特点，温度范围符合油气田开发实验要求，强化学稳定性，具有较好的弹性和耐压性，在常规驱替压力下不会破损，同时，膜环23’为弹性橡胶圆环，该膜环23’卡固于与其形状相配合的圆形弹性膜体22’外侧，膜环23’再与外壳21’的内壁面固定连接，由于膜环23’与弹性膜体22’的固定，以及膜环23’与外壳21’内壁面的固定为常规技术，故不过多赘述。
[0085]如图16所示，由于弹性膜片22’具有较好的弹性和耐压性，当第二腔室28’中充满由关阀口 26’进入的驱替流体B时，弹性膜片22’会向第一腔室27’偏移，从而封闭出口24’、关闭膜片式流体开关2’ ；如图17所示，若此时停止向第二腔室28’注入驱替流体B，转而通过开阀口 25’向第一腔室27’注入驱替流体B，此时，尽管第二腔室28’呈密封状态，但由开阀口 25’向第一腔室27’注入驱替流体B的过程是升压过程，当第一腔室27’内的压力略高于第二腔室28’时，第二腔室28’被压缩，则弹性膜片22’向第二腔室28’反向偏移，从而开启出口 24’，打开膜片式流体开关2’。
[0086]在本实施例中，如图9、图10所示，膜片式流体开关2’与孔道13相连接，并设置在靠近孔道13的流体进入端口处，使得在微观驱替实验中，当驱替流体B进入膜片式流体开关2’的第一腔室27’，并打开膜片式流体开关2’的出口 24’时，驱替流体B会通过此出口24’直接进入与其相连接的内模型10孔道13，开始驱替饱和流体A。
[0087]在本实施例中，如图9、图16或17所示，与孔道13相连接的膜片式流体开关2’的中心线与入口连接管12的中心线相正交设置，膜片式流体开关2’通过粘结胶18固定在内模型10的外部，该粘结胶18可根据外模型16内填充的材质进行选择。本实施例的驱替实验装置，在一个可行的技术方案中，膜片式流体开关2’的开阀口 25’、关阀口 26’分别通过注入管道19和控制管道20与转向三通3’相连通，从而在饱和流体的过程中，驱替流体B可以通过控制管道20进入膜片式流体开关2’，并将出口 24’关闭；在驱替流体的过程中，驱替流体B可以通过注入管道19进入膜片式流体开关2’，并将出口 24’开启，进行驱替步骤。
[0088]结合上述驱替实验装置，进一步说明本发明的驱替实验流体控制方法:
[0089]步骤1:开启驱替流体输送装置，通过设置在外模型10外部的控制装置，来控制驱替流体B的流动路径，从而实现将设于内模型10孔道13上且与内模型10之间通过粘结胶18固定连接的流体开关关闭；
[0090]步骤2:开启饱和流体输送装置，由与驱替实验装置的内模型10相连通的入口连接管12向内模型10孔道13内注入饱和流体A，完成饱和流体步骤后，停止饱和流体A的注A ；
[0091]步骤3:通过控制装置来改变驱替流体B的流动路径，从而实现流体开关的开启，驱替流体B直接注入内模型10孔道13内，进行驱替步骤。
[0092]为对本发明的驱替实验流体控制方法及实验装置的有更深入的理解，以下结合本发明的驱替实验装置的第一个实施例，来说明本发明的驱替实验流体控制方法及实验装置的工作原理。
[0093]请配合参见图2、6，以气驱油微观驱替实验为例，实验步骤及工作流程如下:
[0094]①实验准备:准备实验温度压力条件下的饱和油样(即饱和流体A)及驱替气样(即驱替流体B)。连接驱替实验装置的管路，将管式流体开关I固定在外模型16内部的内模型10孔道13上，将包括变径三通3和转向三通4的控制装置5固定在外模型16外部，并测试管路的密封性。
[0095]调整转向三通4使其出口 M与内管31相连通，打开流体控制泵15的阀门后，驱替气样进入内管31中的第一通道35，经过与第一通道35相连通的第一入口通路231进入弹性膜体22，弹性膜体22不断膨胀，直至封闭出口通路241，从而通过设置在微观外模型16外部的控制装置5实现了管式流体开关I的关闭。[0096]②饱和流体过程:打开流体控制泵14的阀门，通过与驱替实验装置的微观内模型10孔道13相连通的入口连接管12向所述内模型10孔道13内注入饱和油样，当内模型10中的绝大部分孔道13被饱和油样饱和时，完成饱和流体步骤，停止饱和油样的注入。
[0097]③驱替过程:缓慢调整转向三通4使其出口 N与管体33相连通(由于微观内模型10中孔道13的尺度小，多为微米级，故需缓慢调整转向三通4，以保证系统中流体的稳定性，同时避免因驱替时间过短而造成驱替过程难以观测的情况)，驱替气样由转向三通4进入管体33，并通过壳体34进入第二通道36，再经由第二入口通路232进入管式流体开关2中的弹性膜体外侧空间25，此时，尽管弹性膜体22内腔及第一通道35呈密封状态，但由第二入口通路232向弹性膜体外侧空间25注入驱替气样的过程是升压过程，当弹性膜体外侧空间25内的压力略高于弹性膜体22内腔时，弹性膜体22被压缩，从而开启出口通路241，从而通过设置在外模型16外部的控制装置实现了管式流体开关2的开启。之后，驱替气样通过直接与内模型10孔道13相连通的注入管道19，直接注入内模型10孔道13内，开始驱替饱和油样，可以使用摄像机记录驱替过程。
[0098]④完成气驱油微观驱替实验，进行流程及设备整理。
[0099]本发明的驱替实验流体控制方法及实验装置特别适用于微观驱替实验，本发明的驱替实验流体控制方法是将流体开关植入于微观驱替实验装置的内模型10上，由于内模型10是置于外模型16内，为便于安装和有效的控制，将控制装置5、5’与流体开关2、2’分离，即将流体开关2、2’设在内模型10上，而将流体开关的控制装置5、5’安装在外模型16的外部，从而实现对流体开关2、2’的方便有效控制。在实现对流体开关2、2’的远程控制方法上，本发明采用控制流体压缩弹性膜，作为开启或封闭流体开关2、2’的方式。在微观驱替实验中使用该流体开关控制方法需要单独为驱替流体B引入一条注入管道19直接连接在微观模型的内模型10的孔道13上。
[0100]本发明的驱替实验流体控制方法及实验装置可以减少驱替流体B与入口连接管12中存留的饱和流体A的接触，实现对流体流动路径的实时有效控制，防止驱替过程中将之前饱和步骤时注入入口连接管12内的饱和流体A注入内模型10孔道13中。此外，在驱替过程中使用本发明的驱替实验流体控制方法及实验装置，可以通过注入管道19直接将驱替流体B输送至内模型10孔道13内，避开了入口连接管12中存留的饱和流体A，使得注入的驱替流体B量更加准确，实现对流体流动路径的精准控制，提高了微观模型驱替实验的观测效果及效率。
[0101]以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。
【权利要求】
1.一种驱替实验流体控制方法，包括:由与驱替实验装置的内模型相连通的入口连接管向所述内模型孔道内注入饱和流体，完成饱和流体步骤后，停止所述饱和流体的注入；通过直接与所述内模型相连通的管道，将驱替流体直接注入所述内模型孔道内，进行驱替步骤。
2.如权利要求1所述的驱替实验流体控制方法，其特征在于，在靠近所述入口连接管的所述内模型孔道上安装一流体开关，并使所述流体开关设置在所述内模型外部的外模型内，通过设置在所述外模型外部的控制装置控制该流体开关的开启或关闭，实现向所述孔道注入或停止注入所述驱替流体的控制。
3.如权利要求1或2所述的驱替实验流体控制方法，其特征在于，所述流体开关与所述内模型之间通过粘接胶固定连接。
4.一种驱替实验装置，包含:外模型，设置于所述外模型内的内模型，所述内模型的孔道一端与入口连接管相连接，其特征在于，所述入口连接管与饱和流体输送装置相连接，在靠近所述入口连接管的所述内模型孔道上设有流体开关，所述外模型的外部设有能控制所述流体开关开闭的控制装置。
5.如权利要求4所述的驱替实验装置，其特征在于，所述控制装置为转向三通，所述转向三通的一端与驱替流体输送装置相连接，另一端连接所述流体开关。
6.如权利要求5所述的驱替实验装置，其特征在于，所述控制装置进一步包括设置在所述流体开关与所述转向三通之间的变径三通，所述变径三通包括一壳体，一内管贯穿所述壳体设置，一外管套设在所述内管外部，所述内管中构成第一通道，所述外管与内管之间构成第二通道；所述壳体上还连通一管体，所述管体通过所述壳体与所述第二通道相连通；各所述外管、内管、管体与所述壳体密封连接。
7.如权利要求6所述的驱替实验装置，其特征在于，所述流体开关为管式流体开关，具有一管式外壳；所述外壳的两端分别设有入口孔板和出口孔板，所述入口孔板具有第一入口通路和第二入口通路，所述出`口孔板上设有出口通路；一膨胀时能关闭所述出口通路的囊状弹性膜体设置在所述外壳内，所述弹性膜体的开口端与所述入口孔板的第一入口通路相连通。
8.如权利要求7所述的驱替实验装置，其特征在于，所述第一入口通路设置在所述入口孔板的中部，所述第一入口通路与入口孔板内壁之间沿周向设有多个所述第二入口通路；所述弹性膜体通过所述第一入口通路与所述变径三通的第一通道相连通，所述第二入口通路与所述第二通道相连通。
9.如权利要求7所述的驱替实验装置，其特征在于，所述出口孔板在圆周方向设有多个所述出口通路，各所述出口通路连接所述内模型孔道。
10.如权利要求5所述的驱替实验装置，其特征在于，所述流体开关为膜片式流体开关，所述膜片式流体开关具有一外壳，所述外壳的侧壁上设有与所述转向三通相连接的关阀口和开阀口，以及能与驱替实验装置的内模型孔道相连通的出口 ；一弹性膜片设置在所述外壳内，且与所述外壳内壁固定连接，并将所述外壳分为不相连通的第一腔室和第二腔室；所述出口、开阀口与所述第一腔室相连通，所述关阀口与所述第二腔室相连通。
11.如权利要求10所述的驱替实验装置，其特征在于，所述弹性膜片的周边与一膜环固定连接，所述膜环与所述外壳的内壁面密封固定连接。
12.如权利要求10所述的驱替实验装置，其特征在于，所述关阀口、开阀口与所述出口呈正交设置。
13.如权利要求4至12任一项所述的驱替实验装置，其特征在于，所述流体开关与所述孔道相连接，所述流体开关的中心线与所述入口连接管的中心线相正交，且所述流体开关与所述内模型之间通过粘接胶固定连接。
14.如权利要求4、6至9任一项所述的驱替实验装置，其特征在于，所述流体开关与所述孔道相连接，所述流体开关的中心线与所述入口连接管的中心线相平行，且所述流体开关与所述内模型之间通 过粘接胶固定连接。
【文档编号】E21B49/00GK103670391SQ201310727386
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】陈兴隆, 李实 , 秦积舜, 姬泽敏, 张可, 俞宏伟, 李军 申请人:中国石油天然气股份有限公司