一种适用于三维大模型特高含水期的电阻测定实验装置的制作方法

本实用新型属于油气田开发室内物理模拟技术领域，尤其涉及一种大型复杂非均质填砂电极物理模型实验装置。

背景技术：

在目前的油气田开发领域中，物理模拟方法是室内研究油藏驱替机理、评价开发措施效果、研究剩余油分布的主要手段之一。物理模拟装置主要包括两种，一种是操作方便、成本较低的常规实验手段，如一维的岩心金属夹持装置，二维的钢化玻璃夹砂胶结平板模型、可视化有机玻璃刻蚀模型等，以及三维的有机玻璃溶蚀缝洞模型、大型填砂电极模型等，另一种是技术要求较高、成本较高的复杂实验手段，如核磁共振法MRI以及射线吸收法。

岩心金属夹持器的优点在于机械强度高、耐高温高压，缺点为驱替实验过程中油水的分布情况不可视，无法进行图像处理；可视化钢化玻璃平板模型和有机玻璃刻蚀而成的可视化平板模型的优点在于驱替过程可视、可进行实时的图像处理，缺点为只能研究平面上的渗流规律，且不具备真实岩心颗粒表面、承温承压较低；大型填砂电极模型的优点是能够较好地模拟油藏条件，可以实时监测驱替过程中的油水分布情况，缺点为测定精度低、电极易损坏、重复性较差等；MRI和射线吸收技术的优点在于可实时监测驱替过程的油水分布情况，缺点为成本太高。

然而大型三维物理电极填砂模型也有一些不足之处：

一是工作压力不高，一般达不到地层条件下的压力环境，不能有效说明实际油藏高压条件下的情况；

二是电极材料影响了测定精度，同时由于润湿性会影响油水的流动和分布，而在润湿性上常用的电极材料光滑纯铜丝一般为弱亲油，与常见亲水的岩心骨架有区别，且铜丝容易腐蚀，导致测定结果产生偏差。

三是电阻布置方法影响了探测精度，常见大模型的电极是穿过装置顶盖或者底部，然后伸入到岩心模型中进行探测，一般为垂直方向一上一下布置的电极对，且电极的位置是固定的，不能根据实际要求调整，不能较好地代表周围区域电阻率，尤其是对于非均质性模型来说，其电极布置位置与其他均质模型的差异较大，因此会产生更大误差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种适用于三维大模型特高含水期的电阻测定实验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种适用于三维大模型特高含水期的电阻测定实验装置，包括模型主体、转动式金属支架、电极装置、外部电路装置、电阻测定装置等，其特征在于：所述模型主体包括带模拟井筒的不锈钢顶盖、实验装置外壳、内嵌式有机玻璃填充块、胶皮套密封板、橡胶垫圈、不锈钢底板与固定螺栓，所述模型主体由带井筒的不锈钢顶盖、实验装置外壳、内嵌式有机玻璃填充块、内嵌式固定螺栓等组成岩心室，岩心室腔体长300mm，宽300mm，高50mm，岩心室内根据要求填充不同的砂体，利用内嵌式有机玻璃填充块将腔体围成不同的填砂形状，利用薄钢板进行不同区域的分隔填砂，以此来模拟较复杂的平面非均质储层，所述模型主体安装在转动式金属支架上，模型主体顶部外侧安装有电极装置，模型主体外壁处安装有外接式电路装置，模型电路装置连接有电信号排线插口，排线插口连接到电阻测定装置，所述模型主体由不锈钢底板、胶皮套密封板、橡胶垫圈、固定螺栓等组成围压室，围压室内部通过不锈钢底板的底部螺栓孔，用管线连接到手动泵，由手动泵向围压室内注满液压油，挤压胶皮套密封板为岩心室提供围压。

优选的，所述带井筒的不锈钢顶盖，上布有垂直井筒13口，井筒外径为8mm，内径为4mm，根据需要可在井筒口连接回压阀，顶盖内部设置有若干组电线回路，且电线与顶盖绝缘，顶盖底部有多组可安装内嵌式电路连接装置的正方形凹槽。

优选的，所述转动式金属支架，在两外侧设置有省力转动装置，可以根据需要设置模型倾角，最大倾角为30度；在转动式金属支架内侧底部和底板处，设置有模型固定螺栓，可固定住设置了不同倾角的模型主体。

优选的，所述电极装置，为在岩心室砂体中埋入的若干电极和电极根部所连接的内嵌式电路连接装置，内嵌式电路连接装置为较小正方形的电路板块，电路板块为有机玻璃内嵌铜电路板材料，根据探测的位置不同，内置电路板安装在模型主体顶盖底部，在电路板块上布置有4个可固定嵌入电极的小凹槽，可改变电路板块的镶嵌方向和电极根部固定的小凹槽位置，来满足不同的电极布置要求，设计的电路板块和电极对总数量为36组。

优选的，所述电极探针采用了铜镀合金层的中性材料，能够有效避免电极的电化学腐蚀，减少流体粘附电极产生的误差。

优选的，所述外接电路装置，为连接模型主体内部不同电极探针的接线装置，可根据实际要求来改变电阻的测定位置，在电路装置上设计有电信号排线插口，可快速地连接到电阻测定装置上。

优选的，所述电阻测定装置，包括巡检仪装置、电阻测试装置、电脑等，其中电脑能够自动控制仪器测定并记录不同位置的电阻变化情况。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、设计了底部围压室和回压阀，能够有效的提供岩心围压和出口回压。

2、设计了能够与装置顶盖分离的可拆卸式电路板块装置，能够灵活布置电极位置和电极数量，最大电极数量为108对。

3、采用了新式的电极探针材料，避免电极的电化学腐蚀，减少流体粘附电极产生的误差。

4、采用了水平位置的电极对布置，增加了平面上的探测范围，且采用了加长型的电极探针，保证了垂向上的探测精度。

附图说明

图1为本实用新型的模型主体的整体结构示意图；

图2为本实用新型的各模拟井口的位置示意图；

图3为本实用新型的厚注薄采模型与薄注厚采模型顶盖的结构示意图；

图4为本实用新型的电路板块的结构示意图。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1-4，本实用新型提供的一种实施例：一种适用于三维大模型特高含水期的电阻测定实验装置，包括模型主体、转动式金属支架、电极装置、外接式电路装置、电阻测定装置等，其特征在于：模型主体包括带模拟井筒的不锈钢顶盖、实验装置外壳、内嵌式有机玻璃填充块、胶皮套密封板、橡胶垫圈、不锈钢底板与固定螺栓，模型主体由带井筒的不锈钢顶盖、实验装置外壳、内嵌式有机玻璃填充块、内嵌式固定螺栓等组成岩心室，岩心室腔体长300mm，宽300mm，高50mm，岩心室内根据要求填充不同的砂体，利用内嵌式有机玻璃填充块将腔体围成不同的填砂形状，利用薄钢板进行不同区域的分隔填砂，以此来模拟较复杂的平面非均质储层，模型主体安装在转动式金属支架上，模型主体顶部外侧安装有电极装置，模型主体外壁处安装有外接式电路装置，模型电路装置连接有电信号排线插口，排线插口连接到电阻测定装置，模型主体由不锈钢底板、胶皮套密封板、橡胶垫圈、固定螺栓等组成围压室，围压室内部通过不锈钢底板的底部螺栓孔，用管线连接到手动泵，由手动泵向围压室内注满液压油，挤压胶皮套密封板为岩心室提供围压。

进一步，带井筒的不锈钢顶盖上布有垂直井筒13口，井筒外径为8mm，内径为4mm，根据需要可在井筒口连接回压阀，在顶盖内部有线路固定电路连接外部电路装置和装置内部电极。

进一步，转动式金属支架在两外侧设置有省力转动装置，可以根据需要设置模型倾角，最大倾角为30度；在转动式金属支架内侧底部和底板处，设置有模型固定螺栓，可固定住设置了不同倾角的模型主体。

进一步，电极装置为在岩心室砂体中埋入的若干电极和电极根部所连接的内嵌式电路连接装置，内嵌式电路连接装置为较小正方形的电路板块，电路板块为有机玻璃内嵌铜电路板材料，根据探测的位置不同，内置电路板安装在模型主体顶盖底部，在电路板块上布置有4个可固定嵌入电极的小凹槽，可改变电路板块的镶嵌方向和电极根部固定的小凹槽位置，来满足不同的电极布置要求，电极和电极对数量为36。

进一步，外接电路装置为连接模型主体内部不同电极探针的接线装置，可根据实际要求来改变电阻的测定位置，在电路装置上设计有电信号排线插口，可快速地连接到电阻测定装置上。

进一步，电阻测定装置包括巡检仪装置、电阻测试装置、电脑等，其中电脑能够自动控制仪器测定并记录不同位置的电阻变化情况。

工作原理为：该模型主体分为三种，分别为平面非均质模型、厚注薄采模型与薄注厚采模型，首先，先要进行填砂工作，在平面非均质模型中，去掉顶盖后，在装置里面插入非常薄的钢板，分隔成多个区域，然后分不同区域填砂，填砂后取出钢板，把带电极的电路板倒插进去，然后再加上顶盖，其次，打开模型4个角上的四口井和中心一口井，其他井关闭，模拟五点注采井网，将模型主体与抽真空装置相连，检查模型密封性；然后，负压饱和水，计算模型孔隙度；再将实验装置放入恒温箱中，并将饱和水的模型与恒速恒压泵用管线连接，选择低注入速度进行油驱水，计算初始含油饱和度和束缚水饱和度；最后，根据自身需要，开展不同条件下的水驱油实验，电脑自动读取数字电桥采集到的各对电极的电阻数值；并采用摄像装置进行实时图像和数据采集，与数字电桥记录的电阻率数值进行实时比较，用于水驱油波及系数及机理研究。实验结束后，将玻璃砂倒出，用石油醚对实验仪器进行清洗，以备下次实验继续使用，最后，在填砂时，薄注厚采模型就是在顶盖上安装一个对应形状的有机玻璃填充块，在里面插入了电线和井口；厚注薄采是在顶盖角上安装两个三角体空心有机玻璃填充块。填充块是直接打孔然后安装在顶盖内部的。模型底部是围压室，围压室上面有胶皮套密封板，作用相当于岩心夹持器里面的胶皮筒，填砂的时候，先加隔板再填砂，然后抽出隔板，然后再加顶盖。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。