一种可视化的SAGD微观物理模拟系统的制作方法

本发明涉及蒸汽辅助重力泄油(sagd)提高稠油油藏采收率研究技术领域，尤其是涉及一种可视化的sagd微观物理模拟系统。

背景技术：

蒸汽辅助重力泄油(steamassistedgravitydrainage，简称sagd)是开发超稠油的有效技术，具有蒸汽波及系数大最终采收率高等特点，已得到广泛的研究和应用。当前对于sagd的实验研究主要是基于根据相似理论所建立的二维或三维宏观物理模型，然而sagd技术中微观尺度下发生的运移和传热现象难以用宏观方法进行研究，需要从微观尺度角度入手对sagd技术进行分析，研究在微观尺度下定性分析sagd技术流体流动和传热行为。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种可视化的sagd微观物理模拟系统，能够在微观尺度下定性分析sagd技术的流体流动和传热行为。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种可视化的sagd微观物理模拟系统，包括蒸汽发生组件、可视化驱替组件和图像分析组件；

所述蒸汽发生组件包括微量泵和蒸汽发生器，微量泵的进水口端与蒸馏水装置相连接，所述微量泵的出水口端与蒸汽发生器的进口管路相连接，所述蒸汽发生器的出口管路与可视化驱替组件相连接；

所述可视化驱替组件包括透明绝热真空罩、可视化微观模型和液体收集器；所述可视化微观模型安装在绝热真空罩内，所述蒸汽发生器的出口管路穿过隔热板与可视化微观模型的顶部相连通；所述液体收集器穿过隔热板与可视化微观模型的底部相连通；

所述图像分析组件包括高清摄像机和图像分析设备，所述高清摄像机设置在绝热真空罩的一侧，所述图像分析设备与高清摄像机相连接。

作为本发明实施例的优选，所述微量泵为微量注射泵。

作为本发明实施例的优选，所述绝热真空罩为隔热透明材质，所述绝热真空罩内设有用于连接可视化微观模型的安装架。

作为本发明实施例的优选，所述可视化微观模型包括第一透明支撑板、第二透明支撑板和设置在第一透明支撑板和第二透明支撑板之间的微观颗粒模型。

作为本发明实施例的优选，所述第一透明支撑板、第二透明支撑板和微观颗粒模型均由透明的耗材3d打印而成，所述微观颗粒模型由若干个透明颗粒从上至下分层打印而成。

作为本发明实施例的优选，所述微观颗粒模型中的透明颗粒的形状可以相同也可以不同，相邻颗粒包围的部分形成孔隙空间。

作为本发明实施例的优选，在微观颗粒模型的顶部和底部设有蒸汽注入口和产液出液口；所述蒸汽注入口与蒸汽发生器的出口管路相连通，所述产液出液口与液体收集器相连通。

本发明具有以下有益效果:

1、本发明所述的可视化的sagd微观物理模拟系统，通过将可视化微观模型安装在绝热真空罩内，利用高清摄像机实时捕捉实验过程中可视化微观模型的微观变化的图片，结合comsolmultiphysics等微观仿真软件，可以进一步定量分析sagd过程中的采油速度、蒸汽腔发育状况。

2、本发明所述的可视化微观模型采用3d打印技术具有快速、便捷、精度高、直观可视的特点，颗粒介质的图案尺寸及特征被定量表征，有助于定量分析sagd过程中的物理化学事件。

3.本发明所述的绝热真空罩在真空隔热罐体内进行，可以减少在不同注汽方案下蒸汽的热损失，所有连接的管线采用绝热材料隔热，避免了管线内的蒸汽冷凝。

附图说明

图1为本发明可视化的sagd微观物理模拟系统的结构示意图；

图2为本发明绝热真空罩与可视化微观模型的安装示意图；

图3为本发明所述的可视化微观模型的结构示意图；

图4为本发明所述的微观颗粒模型中颗粒的组成示意图；

图5为本发明所述的微观颗粒模型的连接示意图；

图6a为本发明高清摄像机拍摄的可视化微观模型模拟饱和油的图片；

图6b为本发明高清摄像机拍摄的可视化微观模型模拟蒸汽注入形成蒸汽腔的图片；

图6c为本发明高清摄像机拍摄的可视化微观模型模拟蒸汽腔逐步发育的图片；

图6d为本发明高清摄像机拍摄的可视化微观模型模拟蒸汽腔继续发育的图片。

图中所示：1、微量泵，2、蒸汽发生器，3、绝热真空罩，4、可视化微观模型，4.1、第一透明支撑板，4.2、第二透明支撑板，4.3、微观颗粒模型，4.4、蒸汽注入口，4.5、产液出液口，5、液体收集器，6、高清摄像机，7、图像分析设备，8、安装架，9、蒸馏水装置，10、隔热板，11、产液管路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

参见图1至5所示，本发明实施例提供一种可视化的sagd微观物理模拟系统，具体包括蒸汽发生组件、可视化驱替组件和图像分析组件，在本实施例中，蒸汽发生组件与可视化驱替组件相连接，蒸汽发生组件用于为可视化驱替组件提供持续不断的高温蒸汽，可视化驱替组件作为sagd模型的实验研究主体，图像分析组件设置在可视化驱替组件的一侧用于记录、分析实验过程中的微观现象。下面我们分别对蒸汽发生组件、可视化驱替组件和图像分析组件做详细的介绍。

参见图1所示，蒸汽发生组件包括微量泵1和蒸汽发生器2，微量泵1的进水口端与蒸馏水装置9相连接，所述微量泵1的出水口端与蒸汽发生器2的进口管路相连接，蒸汽发生器2的出口管路与可视化驱替组件相连接。在本实施例中，微量泵1采用微量注射泵。微量泵1抽出的蒸馏水进入到蒸汽发生器2内，从蒸汽发生器2出来的蒸汽进入到可视化驱替组件内。

参见图1至5所示，可视化驱替组件包括绝热真空罩3、可视化微观模型4和液体收集器5；其中，可视化微观模型4安装在绝热真空罩3内，蒸汽发生器2的出口管路穿过绝热真空罩3与可视化微观模型4的顶部相连通，所述液体收集器5与绝热真空罩3相连通。在本实施例中，绝热真空罩3为隔热透明材质，绝热真空罩3内设有用于连接可视化微观模型4的安装架8，可视化微观模型4通过安装架8固定安装在绝热真空罩3内的上部位置。在绝热真空罩3内的底部设有隔热板10，防止绝热真空罩3内在产液的过程中热量的散失。蒸汽发生器2的出口管路穿过隔热板10与可视化微观模型4的顶部相连通，液体收集,5穿过隔热板10与可视化微观模型4的底部相连通。

参见图2至5所示，在本实施例中，可视化微观模型4包括第一透明支撑板4.1、第二透明支撑板4.2和设置在第一透明支撑板4.1和第二透明支撑板4.2之间的微观颗粒模型4.3。其中，第一透明支撑板4.1和第二透明支撑板4.2主要起到支撑微观颗粒模型4.3打印的作用，第一透明支撑板4.1、第二透明支撑板4.3和微观颗粒模型4.3均由透明的耗材3d打印而成，微观颗粒模型4.3由若干个透明颗粒从上至下分层打印而成，微观颗粒模型4.3中的透明颗粒的形状可以相同也可以不同，相邻颗粒包围的部分形成孔隙空间。在本实施例中，颗粒可以为圆形、菱形、正六边形、正八边形等形状(参见图4所示，当然也可以为其他形状)。在本实施例中，微观颗粒模型4.3长为30cm，宽为15cm，高(包含颗粒体长度)为3cm。微观颗粒模型4.3中的颗粒可以选择不同形状，以模拟不同物性(不同孔隙度，渗透率)的孔隙介质，模型中颗粒包围的部分即为孔隙空间，颗粒间接触的狭小位置是喉道，基于模型的尺寸、模型中颗粒的尺寸以及颗粒间的距离，可以计算出孔隙介质的孔隙度和渗透率，通过变换微观颗粒模型4.3中的这些颗粒尺度的大小、形状以及颗粒间的距离，可以定量表征渗透率、孔隙度不同的多孔介质。

参见图5所示，在本实施例中，在微观颗粒模型4.3的顶部和底部设有蒸汽注入口4.4和产液出液口4.5，蒸汽注入口4.4与蒸汽发生器2的出口管路相连通，产液出液口4.1通过产液管路11与液体收集器5相连通。通过蒸汽注入口4.4将蒸汽发生器2内的蒸汽注入到微观颗粒模型4.3内与颗粒间空隙连通，在产液管路11上有阀门，通过产液出液口4.5以便于重力排水。

参见图1所示，图像分析组件包括高清摄像机6和图像分析设备7，将高清摄像机6设置在绝热真空罩3的一侧，图像分析设备7与高清摄像机6相连接。在本实施例中，图像分析设备7为笔记本电脑，在笔记本电脑内安装有图像分析软件，高清摄像机6用于记录实验过程中发生的微观现象并将拍摄的高精度图片发送给笔记本电脑，通过图像分析软件对记录实验过程中发生的微观现象进行分析。

参见图6a至6d所示，通过高清摄像机6拍摄的可视化微观模型模拟sagd技术中微观尺度下发生的运移和传热现象，通过高清摄像机6分析的四幅图像，可以逐帧记录蒸汽腔发育状况结合comsolmultiphysics等微观仿真软件，可以定量分析sagd过程中的采油速度、蒸汽腔发育状况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。