一种油井渗流场的传热模拟装置的制作方法

本实用新型涉及油田开发技术，具体的讲是一种油井渗流场的传热模拟装置。

背景技术：

在油田开发领域研究地下流体渗流问题时，将压力相等的点连成线即形成等压线，由多组等压线即可构成地下流体的渗流场图。目前学者多利用水电模拟实验，即以水电相似原理为基础，根据相似准则，用导电介质中的恒定电流场描述地下多孔介质中的稳定渗流场。渗流场和电场的形状与分布相似，两者在相似的边界条件下可得到相似的解。

由于热传导方程与流体渗流方程具有一致性，即温度梯度相当于渗流场的压力梯度，热传导系数相当于渗流场的流度(渗透率与流体粘度的比值)，热流速相当于渗流场的流量。因此，温度场与渗流场具有相似的形状和分布。

现有技术中有采用设有产生流体等压面的等压板模拟流体渗流，或是涉及研究大坝渗流场与温度场之间关系的模拟实验方法，或是用于模拟不同渗流速度工况提防工程的温度场分布。但是现有技术均主要是传热和渗流的数值研究，均不涉及采用传热实验模拟二维平面渗流场的物理模拟的实验装置。

技术实现要素：

为模拟直井和水平井开采油气藏时，地下流体渗流过程中的压力场的形状与分布，描述地下流体的运动状态，本实用新型实施例提供了一种油井渗流场的传热模拟装置，包括：有盖箱体，多个温度传感器、至少一加热管以及支架；其中，

所述的多个温度传感器按等行等列的间隔设置于有盖箱体的箱底，所述加热管通过支架架设于箱体的底部。

本实用新型实施例中，有盖箱体的箱体和四周为金属材质，箱盖为玻璃材质。

本实用新型实施例中，所述的有盖箱体的底部具有孔，所述温度传感器密封焊接于箱底底部的孔，温度传感器的传输线由箱体外部传输至计算机设备。

本实用新型实施例中，所述的加热管的电源线通过箱体底部的孔连接到外部电源。

本实用新型实施例中，所述的加热管的材质为铜。

本实用新型实施例中，所述的加热管的长度为15cm～20cm。

本实用新型实施例中，所述的加热管的管体设有铜管。

本实用新型实施例中，所述的有盖箱体的箱盖上设有数字标签，以标注传感器的行、列。

本实用新型提供一种采用传热方法来模拟油井二维平面渗流场的实验装置，能够模拟和研究直井或者水平井开采油气藏时的压力场的形状与分布，获取不同位置的压力或者渗流速度的变化，描述流体的运动状态。本实用新型为研究者提供一种更直观的、操作简单的研究地下流体渗流场的装置，可作为油气田开发领域的教学和科研实验之用。

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中的一种模拟水平井渗流场的实验装置示意图；

图2a是本实用新型的加热管支架的主视图；

图2b是本实用新型的加热管支架的侧视图；

图2c是本实用新型的加热管支架的俯视图；

图3是本实用新型实施例中的一种模拟双水平井渗流场的实验装置示意图；

图4是本实用新型实施例中的一种模拟压裂水平井渗流场的实验装置示意图；

图5是本实用新型实施例中的一种模拟正对压裂双水平井渗流场的实验装置示意图；

图6是本实用新型实施例中的一种模拟交错压裂双水平井渗流场的实验装置示意图；

图7是模拟水平井渗流场的温度等值图；

图8是模拟双水平井渗流场的温度等值图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

本实用新型提供一种模拟油井二维平面渗流场的传热实验装置，如图1所示，其包括：可密封的有盖实验箱1、数字标签2、数字化的温度传感器3、模拟水平井的加热管4、加热管的电源线5、传感器的数据传输线6、数据传输线7、计算机8。

本实施例中，可密封的实验箱1，长和宽约80cm～100cm，高8cm～12cm。实验箱的底部和四周采用金属材质，实验箱的盖子采用透明玻璃和金属材质，金属材质包裹住玻璃的周边，金属边框的宽度约2～3cm；盖子采用透明玻璃的目的是，便于在实验过程中观察内部情况。实验箱的底部、四周和盖子均具有隔热功能，使得实验不受外界温度影响。盖子和实验箱采用锁扣装置来扣紧。盖子和实验箱接触面都有橡胶圈来密封。

位于实验箱的盖子上的数字标签2，与实验箱内的温度传感器3的行和列均对齐。数字标签2的材质为塑料片或金属片。

数字化的温度传感器3，安装于实验箱底板预先打好的孔上，焊接固定且密封箱底板的孔。传感器出露于实验箱内部的高度约2cm～3cm。传感器3的行和列的距离均相等，约3cm～5cm。传感器3的数据传输线由实验箱下面连接到主数据传输线上，再由主数据传输线连接到计算机上。所述的数字化的温度传感器，可以温度数据发送到计算机。

加热管4，由支架支撑。加热管4为可控温度的加热管。加热管4的材质为铜或其他金属材质。加热管4的电源线，由实验箱底板上预先设计的孔穿出，长度约2cm～3m长，连接到外部电源上。

加热管支架，高约2～3cm，横向平行放置，距离为10～15cm，具体距离数据以能够稳定支撑上方的加热管为宜。支架底部焊接在实验箱底板上。支架上方可以放置加热管。支架的数量一般为2个，如果实验用2个加热管，那么支架为4个。图2a-图2c所示为加热管支架9的示意图。

外部计算机可以获取每个温度传感器发出的温度数据，具备数据或者图片的记录、处理、输出等功能。计算机可以传感器的行列标签数字为坐标直接记录每个传感器的温度数据；也可以将温度相等的坐标连线，形成温度等值图；也可以对温度数据根据坐标进行插值计算，形成带有光滑曲线的温度等值图。

本实用新型实施例中的实验操作步骤如下：

(1)在支架上放置好加热管，扣紧实验箱的盖子；

(2)打开加热管的电源；

(3)打开外部计算机，待加热管的温度恒定在某一温度，以及所有温度传感器传来的温度数据稳定时，开始记录各个行列坐标的温度数据；

(4)由外部计算机绘制温度等值图；或者对数据和坐标进行插值，形成光滑的温度等值图。观察并输出该温度等值图，如图7所示。

图3所示的模拟双水平井渗流场的实验装置，其包括：1个可密封的有盖实验箱、2组数字标签(行和列)、多个数字化的温度传感器、2个模拟水平井的加热管、2条加热管的电源线、多条传感器的数据传输线、1条主数据传输线、1台计算机、4个加热管支架构成。

与图1的装置相比，多了1个加热管和2个支架，计算机绘制的带有光滑曲线的温度等值图如图8所示。

图4所示的模拟压裂水平井渗流场的实验装置，其结构包括：1个可密封的有盖实验箱、2组数字标签(行和列)、多个数字化的温度传感器、1个模拟压裂水平井的加热管、1条加热管的电源线、多条传感器的数据传输线、1条主数据传输线、1台计算机、4个加热管支架构成。

与图1的装置相比，差异在于加热管能够模拟压裂水平井，模拟压力水平井的加热管10上的细线为预先焊接在加热管上的细小铜管，表示压裂裂缝。

图5所示的模拟正对压裂水平井渗流场的实验装置，其结包括：1个可密封的有盖实验箱、2组数字标签(行和列)、多个数字化的温度传感器、2个模拟压裂水平井的加热管、1条加热管的电源线、多条传感器的数据传输线、1条主数据传输线、1台计算机、4个加热管支架构成。

与图4的装置相比，差异在于将模拟压裂水平井的加热管正对放置。加热管上的细线为预先焊接在加热管上的细小铜管，表示压裂裂缝。

图6所示的模拟正对压裂水平井渗流场的实验装置，其包括：1个可密封的有盖实验箱、2组数字标签(行和列)、多个数字化的温度传感器、2个模拟压裂水平井的加热管、1条加热管的电源线、多条传感器的数据传输线、1条主数据传输线、1台计算机、4个加热管支架构成。

与图4的装置相比，差异在于将模拟压裂水平井的加热管交错放置。加热管上的细线为预先焊接在加热管上的细小铜管，表示压裂裂缝。

本实用新型提供了模拟油井二维平面渗流场的传热实验装置，通过温度传感器采集加热管形成的温度场数据，利用计算机获取并处理温度数据形成温度场等值图，来模拟直井和水平井开采油气藏时，地下流体渗流过程中的压力场的形状与分布，描述地下流体的运动状态。该实用新型，功能丰富，可模拟多种井型井网情况，设计简单，操作简便，能满足科研生产活动中对渗流场的模拟工作。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。