模拟复合泡沫调剖的可视化实验装置及其可视化填砂模型的制作方法

本申请涉及但不限于油气田开发技术领域，尤其涉及但不限于一种模拟非均质窜流地层中复合泡沫调剖的可视化实验装置及其可视化填砂模型。

背景技术：

渤海部分油田的水驱开发效果逐年变差，部分井组或区块已进入中高含水期，“控水稳油”难度逐渐加大，含水率高等关键问题突出。造成这些问题的主要原因是海上油田生产层系复杂，经过多年的注水开发后，储层层内、层间矛盾突出，注入水窜流严重。现阶段，注入水低效或无效循环现象越来越严重，治理难度也逐步加大，影响油田的长效开发。

虽然目前油田进行了水井调剖工作，一定程度上减缓了含水上升速度，但经过多轮次的作业后，效果越来越差。复配泡沫剂的调剖效果较好，并且适用于复杂条件下的调剖工作。复配泡沫剂的协同效应已经逐渐成为石油开采工业中日趋重要的组成部分，这对于复杂地层条件下的新型复配泡沫剂的调剖效果的实验室评价也有了更高的要求，对应地，需要研发能够模拟复杂地层条件下复合泡沫整体调剖的实验模型。

技术实现要素：

本申请提供了一种模拟复合泡沫调剖的可视化实验装置及其填砂模型，该可视化实验装置能够准确模拟复杂的非均质窜流地层中的环境，从而完成对新型复配泡沫剂的调剖效果的精确评价。

具体地，本申请提供了一种模拟复合泡沫调剖的可视化填砂模型，所述可视化填砂模型包括：两块长方形的透明平板、注入管、生产管、上板和下板；

两块长方形的所述透明平板平行设置；

所述注入管和所述生产管分别设置在两块长方形的所述透明平板之间的通道的左侧和右侧，所述注入管和所述生产管均具有带有筛网的插入槽，所述注入管具有入口，所述生产管具有出口；

所述上板和所述下板分别设置在两块长方形的所述透明平板之间的通道的上侧和下侧，所述上板和所述下板上均设置有插孔；

两块长方形的所述透明平板、所述注入管的插入槽、所述生产管的插入槽、所述上板和所述下板通过胶粘剂粘结在一起，形成内腔，所述内腔中填充有玻璃微球。

在本申请实施例中，所述可视化填砂模型还可以包括层位封隔条，所述层位封隔条设置在所述注入管的插入槽中。

在本申请实施例中，两块长方形的所述透明平板的长度与宽度的比例相同，可以均为3:1-5:1。

在本申请实施例中，所述可视化填砂模型还可以包括固定架，所述固定架固定在两块长方形的所述透明平板的外侧。

在本申请实施例中，所述透明平板可以为钢化玻璃平板。

在本申请实施例中，所述上板可以为钢板、有机玻璃板或钢化玻璃板，所述下板可以为钢板、有机玻璃板或钢化玻璃板。

在本申请实施例中，所述上板和所述下板可以均为钢板，并且所述上板和所述下板上可以均带有4个插孔。

在本申请实施例中，所述内腔的上部可以填充有粒度为100-120目的玻璃微球，中部可以填充有粒度为60-80目的玻璃微球，下部可以填充有粒度为160-180目的玻璃微球。

本申请还提供了一种模拟复合泡沫调剖的可视化实验装置，所述可视化实验装置包括泵、中间容器、液体容器、储气装置、气体流量控制器、六通阀、如上所述的可视化填砂模型、数据收集系统、数据处理系统、回压阀、产物收集容器、控制阀和三通阀；

所述泵的入口通过管道与所述液体容器连接，所述泵的出口通过所述三通阀分别与第一管路和第二管路的一端连接，所述第一管路和所述第二管路的另一端分别与所述可视化填砂模型的所述注入管的入口连接，所述第一管路上设置有控制阀；

所述中间容器和所述六通阀均设置在所述第二管路上，并且所述中间容器的一端与所述泵的出口连接，所述中间容器的另一端与所述六通阀连接，所述六通阀与所述注入管的入口连接，并且所述泵的出口与所述中间容器之间和所述六通阀与所述注入管的入口之间均设置有控制阀；

所述储气装置通过管道与所述六通阀连接，所述气体流量控制器设置在所述储气装置与所述六通阀之间，并且所述储气装置与所述气体流量控制器之间设置有控制阀；

所述数据收集系统包括压力传感器和摄像装置，所述压力传感器通过所述可视化填砂模型的上板和下板上的插孔插入所述内腔中，所述摄像装置设置在所述可视化填砂模型一侧；

所述数据处理系统与所述压力传感器和所述摄像装置连接，配置为对来自于所述压力传感器和所述摄像装置的数据信号进行处理；

所述可视化填砂模型的所述生产管的出口通过管道与所述产物收集容器连接，并且所述生产管的出口与所述产物收集容器之间设置有回压阀，所述产物收集容器配置为能够对其内部储存的液体的体积进行测量。

在本申请实施例中，所述产物收集容器上可以带有刻度。

本申请的可视化实验装置能够准确模拟复杂的非均质窜流地层中的环境，从而完成对新型复配泡沫剂的调剖效果的精确评价。此外，本申请的可视化实验装置还可以模拟复杂地层条件下的定层位调剖，从而研究不同层位注入位置对整体调剖效果的影响。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在本申请以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例的可视化实验装置的结构示意图；

图2为本申请实施例的可视化填砂模型的主视图；

图3为本申请实施例的可视化填砂模型的左视图；

图4为本申请实施例的可视化填砂模型的层位封隔条的设置示意图；

图5为本申请实施例的可视化填砂模型的层位封隔条的结构示意图。

附图中的标号表示：

1-泵2-中间容器3-液体容器

4-储气装置5-气体流量控制器6-六通阀

7-可视化填砂模型701-透明平板702-注入管

703-生产管704-插入槽705-层位封隔条

706-固定架707-螺栓8-数据收集系统

801-压力传感器9-数据处理系统10-回压阀

11-产物收集容器12-控制阀13-三通阀

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本申请实施例提供了一种模拟非均质窜流地层中复合泡沫调剖的可视化实验装置及其可视化填砂模型。如图1所示，所述可视化实验装置包括泵1、中间容器2、液体容器3、储气装置4、气体流量控制器5、六通阀6、可视化填砂模型7、数据收集系统8、数据处理系统9、回压阀10、产物收集容器11、控制阀12和三通阀13。

所述泵1的入口通过管道与所述液体容器3连接，所述泵1的出口通过所述三通阀13分别与第一管路的一端和第二管路的一端连接，所述第一管路的另一端和所述第二管路的另一端分别与所述可视化填砂模型7连接，所述第一管路上设置有控制阀12。

所述中间容器2和所述六通阀6均设置在所述第二管路上，并且所述中间容器2的一端与所述泵1的出口连接，所述中间容器2的另一端与所述六通阀6连接，所述六通阀6与所述可视化填砂模型7连接，并且所述泵1的出口与所述中间容器2之间以及所述六通阀6与所述可视化填砂模型7之间均设置有控制阀12。

所述储气装置4通过管道与所述六通阀6连接，所述气体流量控制器5设置在所述储气装置4与所述六通阀6之间，并且所述储气装置4与所述气体流量控制器5之间设置有控制阀12。

如图2和图3所示，所述可视化填砂模型7包括：两块长方形的透明平板701、注入管702、生产管703、上板和下板；

两块长方形的所述透明平板701平行设置；

所述注入管702和所述生产管703分别设置在两块长方形的所述透明平板701之间的通道的左侧和右侧，所述注入管702和所述生产管703均具有带有筛网的插入槽704，所述注入管702具有入口，所述第一管路和所述第二管路分别通过所述注入管702的入口与所述可视化填砂模型7连接；所述生产管703具有出口，该出口通过管道与所述产物收集容器11连接，并且该出口与所述产物收集容器11之间设置有回压阀10，所述产物收集容器11配置为能够对其内部储存的液体的体积进行测量；

所述上板和所述下板分别设置在两块长方形的所述透明平板701之间的通道的上侧和下侧，所述上板和所述下板上均设置有插孔；

两块长方形的所述透明平板701、所述注入管702的插入槽704、所述生产管703的插入槽704、所述上板和所述下板通过胶粘剂粘结在一起，形成内腔，所述内腔中填充有玻璃微球。

所述数据收集系统8包括压力传感器801和摄像装置，所述压力传感器801通过所述可视化填砂模型7的上板和下板上的插孔插入所述内腔中，所述摄像装置设置在所述可视化填砂模型7一侧。

所述数据处理系统9与所述压力传感器801和所述摄像装置连接，配置为对来自于所述压力传感器801和所述摄像装置的数据信号进行处理。

如图4和图5所示，在本申请实施例中，所述可视化填砂模型7还可以包括层位封隔条705，所述层位封隔条705设置在所述注入管702的插入槽704中。所述层位封隔条705用于模拟海上油田注入管柱所用的封隔器，可根据海上实际情况调整层位封隔条在可视化填砂模型中的封隔位置和长短。虽然复配泡沫剂调剖的应用越来越广泛，但对于“笼统注水”开发方式的海上油田，复杂地层中不同注入层位对复合泡沫整体调剖效果的影响还不是很了解。当所述可视化填砂模型7包括层位封隔条705时，可以在不同层位注入复配泡沫剂，进行定层位调剖，以研究复杂地层条件下，不同层位注入位置对整体调剖效果的影响。所述层位封隔条705可以为橡胶条，可以通过胶粘剂粘结在所述插入槽704中。

在本申请实施例中，所述泵1可以采用恒速恒压泵，例如，hsb-1型恒速恒压泵。

在本申请实施例中，所述透明平板701可以为钢化玻璃平板。

在本申请实施例中，两块长方形的所述透明平板701的的尺寸是相同的，具体地两块长方形的所述透明平板701的长度与宽度的比例相同，可以均为3:1-5:1，例如，长度可以为60cm，宽度可以为20cm。一般海上一个封隔层位包含多个油层，其厚度多为100多米，也有几十米的。注采井间距约为400-450m。本申请主要针对大层位(100m以上)调剖效果研究。根据现场封隔层位与井距情况，并考虑实验实用价值，可视化填砂模型7的长宽比例可以设置为3:1-5:1，即所述透明平板701的长度与宽度的比例为3:1-5:1。

长方形的可视化填砂模型7在模拟地层厚度时没有局限性，没有注采井距的局限性，而且更接近真实井的长宽比例，可视性更好，有利于更好地观测注入泡沫在模型中的封堵及运移情况。此外，本申请实施例的可视化填砂模型7的长宽比例为3:1-5:1，配合特定目数的玻璃微球填充，使得模拟地层渗透率大于0.06达西，在保证了注采井距最大化的同时也满足了有效驱动半径，而且符合油藏启动压力和模型相似原理。

在本申请实施例中，所述可视化填砂模型7还可以包括固定架706，所述固定架706固定在两块长方形的所述透明平板701的外侧，其夹紧所述可视化填砂模型，从而对所述可视化填砂模型7提供抗压力支持。所述固定架706可以为由钢板制成的框架。

在本申请实施例中，所述固定架706可以通过螺栓707被固定在所述透明平板701的外侧。

在本申请实施例中，所述上板可以为钢板、有机玻璃板或钢化玻璃板，所述下板可以为钢板、有机玻璃板或钢化玻璃板。

在本申请实施例中，所述内腔的上部可以填充有粒度为100-120目的玻璃微球，中部可以填充有粒度为60-80目的玻璃微球，下部可以填充有粒度为160-180目的玻璃微球。

在本申请实施例中，所述注入管702和所述生产管703可以采用本领域中常用的注入管和生产管，插入槽704与所述注入管702或所述生产管703为一个整体，所述注入管702或所述生产管703通过所述插入槽704上的筛网与所述内腔连通，并且通过所述插入槽704防止所述内腔中的玻璃微球进入所述注入管702和所述生产管703。

在本申请实施例中，所述储气装置4可以为气瓶，其中的气体可以为复合泡沫剂需要的氮气。

在本申请实施例中，所述产物收集容器11上可以带有刻度，例如，所述产物收集容器11可以为量筒。

使用本申请实施例的可视化实验装置时，首先根据实验需求利用密封胶将所述层位封隔条705粘结在所述注入管702的插入槽704中模拟海上油田生产管柱所用的封隔器，然后将两块长方形的所述透明平板701、所述下板、所述注入管702的插入槽704和所述生产管703的插入槽704粘接在一起，形成可视化填砂模型7的内腔；在内腔中填充圆度≥50％的不同粒径玻璃微球来模拟非均质地层(正韵律、反韵律)，并在内腔的中部填装较大目数的玻璃微球模拟地层区域的窜流通道；然后粘接所述上板，将压力传感器801插入所述上板和所述下板上的插孔中，并按照如上所述的连接关系将所述可视化填砂模型7与其他组件连接在一起，此时所述可视化填砂模型7的内腔是密闭的。

利用所述泵1将所述液体容器3中储存的地层水以0.5ml/min的注入速度通过第一管路泵入所述可视化填砂模型7的内腔中，至所述生产管703的出口出水一小时后饱和完成，计算所述可视化填砂模型7的孔隙度。接着利用所述泵1将所述中间容器2中储存的原油以0.5ml/min的注入速度通过第二管路泵入所述可视化填砂模型7的内腔中，模拟原始油藏条件。

利用所述泵1将所述液体容器3中储存的水以1ml/min的注入速度通过第一管路泵入所述可视化填砂模型7的内腔中，模拟注水驱替过程，记录水的注入量及对应的产油量、产水量，采用摄像装置记录窜流和指进现象产生的过程。然后将复合泡沫体系放入所述中间容器2中，利用所述泵1将所述中间容器2中储存的复合泡沫体系以1ml/min的注入速度通过第二管路泵入所述六通阀6中，同时将储存在所述储气装置4中的气体泵入所述六通阀6中，用所述气体流量控制器5控制气体流量，在所述六通阀6中使气体和复合泡沫体系以1:1的体积比进行混合，并通过第二管路注入到所述可视化填砂模型7的内腔中，模拟现场泡沫调驱作业，然后通过第一管路以1ml/min的注入速度继续泵入水模拟后水驱。实验过程中记录复合泡沫体系和水的注入量及对应的产油量、产水量，以及通过所述的数据处理系统9记录注水驱替、复合泡沫调驱过程中内腔各个不同位置的压力变化，并通过摄像装置记录所述可视化填砂模型7中含油饱和度的变化情况及复合泡沫分布情况。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。