一种三维非均质油藏多井网模式水驱物理模拟实验装置的制作方法

本发明涉及油藏开发技术领域，特别涉及一种三维非均质油藏多井网模式水驱物理模拟实验装置。

背景技术：

目前国内大多数油藏为多层油藏，储层纵向非均性强，储层之间隔夹层往往存在发育不连片情况，层间窜流严重，严重影响水驱开发效果。纵向非均性越强，水驱前缘推进越不均匀，体积波及系数越低。物理模拟是研究此类油藏水驱开发机理的重要手段，建立一种能够充分考虑纵向非均质情况以及隔夹层发育情况的三维物理模型，对正确认识多层砂岩油藏水驱开发规律，制定合理生产制度有着重要指导意义。目前，三维填砂物理模拟模型在均质以及非均质油藏开发中均得到一定的应用。但是，仍然存在以下问题：

1、目前已有的专利中提到的填砂模型往往通过打开顶盖填砂，填砂完成以后，再将顶盖合上，此时饱和度探针和模拟井筒在外力的作用下被挤压进石英砂中。此过程存在两个明显的问题：①填砂模型顶面开口太大，砂体难以摊平摊实，实验过程中，经常会出现石英砂被冲出沟槽的问题，导致实验结论可靠性差；②饱和度探针在外力作用下挤入石英砂，会加剧石英砂层的形变，另外固定好的电极和井筒在外力挤压下发生变形，与顶盖连接松动，导致顶盖电极和井筒连接处漏水；

2、能够研究的井网模式有限或单一，难以模拟不同井网模式的开采状况；

3、纵向上模拟不同非均质情况往往采用简单逐层填充的方式，单层填实程度及层间界限难以保证；

4、隔夹层设置过于简单，机械强度差，难以模拟真实隔夹层的流动分隔情况；

5、难以模拟倾斜地层的开发情况。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种三维非均质油藏多井网模式水驱物理模拟实验装置，能够确保分层填实填平程度，更准确地模拟隔夹层发育情况，能够模拟多井网模式下分层的产油产水，并实时测量电阻获得饱和度分布。

本发明的技术方案如下：

一种三维非均质油藏多井网模式水驱物理模拟实验装置，包括储层模拟系统，分别与所述储层模拟系统相连的注入系统和实验计量系统，

所述储层模拟系统包括实验箱体、绝缘滤网和测量电极，所述实验箱体包括可拆卸连接的上下箱盖，所述绝缘滤网的目数大于等于80目，所述绝缘滤网可拆卸设置在所述实验箱体内部将所述实验箱体分为多层，所述绝缘滤网的四壁与所述实验箱体的内壁相抵靠，当所述储层模拟系统模拟存在发育完全的隔夹层的储层时，所述绝缘滤网表面全部涂覆绝缘的胶黏剂，使所述绝缘滤网形成不渗透的模拟层，模拟所述发育完全的隔夹层；当所述储层模拟系统模拟存在发育不完全的隔夹层的储层时，所述绝缘滤网表面局部涂覆绝缘的胶黏剂，使所述绝缘滤网形成部分渗透的模拟层，模拟所述发育不完全的隔夹层；所述测量电极设置多组且均固定在所述上箱盖上，每组电极包括多对电极，一对电极对应所述实验箱体的一层，所述多对电极的对数与所述实验箱体的层数相同，所述电极与所述绝缘滤网相交处，以及所述绝缘滤网四壁与所述实验箱体相交处均设有绝缘的胶黏剂；所述实验箱体侧壁设有能够填充每层砂体的开口，所述开口处设有与所述开口匹配的盖体，所述实验箱体可旋转的设置在支撑架上；

所述注入系统包括依次相连的注入泵、油水储存罐、压力计和多通阀，所述油水储存罐包括并列设置的储油罐和储水罐，所述多通阀至少设置一个，通过所述多通阀与注入管线使实验箱体的各层均与所述油水储存罐相连；

所述实验计量系统包括多路电阻测量仪和流量计量系统，所述多路电阻测量仪与所述测量电极相连，所述流量计量系统通过排出管线与所述实验箱体的各层相连，每根排出管线与所述流量计量系统之间设有控制阀。

作为优选，所述支撑架包括能容纳所述实验箱体的方形框体，所述方形框体相对的两根上横杆上设有对称的翻转机构，所述翻转机构包括固定块、轴承、转轴和卡扣，所述固定块侧面中心设有转孔，所述固定块顶部设有与所述转孔相通且与所述卡扣相匹配的卡槽一，所述轴承位于所述转孔内，所述转轴的一端穿过所述轴承与所述固定块相连，所述转轴的另一端与所述实验箱体固定相连，所述卡槽一正下方的转轴上设有与卡扣相匹配的卡槽二，所述卡槽二围绕所述转轴轴线设置至少三个，三个卡槽二分别对应所述实验箱体的上箱盖、下箱盖和开口方向，所述卡扣插入所述卡槽一和所述卡槽二内使转轴固定。

作为优选，所述卡扣为t型。

作为优选，所述卡槽二每隔15°或30°或90°设置一个。

作为优选，所述绝缘滤网相对的两侧或四周设有与水平线垂直的边缘，所述边缘表面涂有绝缘层，所述边缘采用硬度大于50hrc的合金材料制成，所述边缘上设有螺孔，所述绝缘滤网通过螺栓与所述实验箱体相连。

作为优选，所述绝缘滤网采用钢丝滤网，所述钢丝滤网上涂有绝缘的陶瓷涂层。

作为优选，所述绝缘滤网倾斜设置，模拟倾斜储层。

作为优选，所述流量计量系统包括量筒和高清摄像机，每根排出管线对应一个量筒，所述高清摄像机能够拍摄记录所有量筒的液体收集情况。

作为优选，所述多路电阻测量仪与计算机相连，所述多路电阻测量仪包括显示屏、与所述测量电极对应的输入通道以及电阻指示灯，每个输入通道和电阻指示灯旁均设有与所述测量电极对应的电阻标签。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、通过在每根排出管线与所述流量计量系统之间设置控制阀，通过所述控制阀打开及关闭对应数量的产出井，即可实现五点法、七点法、九点法等不同井网模式的模型，通过将产出井的排出管线接向注入泵，将注入井的排入管线接向控制阀，还可实现反五点、反七点、反九点，通过部分产出井接向注入泵，部分接向控制阀，能够实现排状井网模型。

2、通过在所述实验箱体侧壁设置能够填充每层砂体的开口，一方面，开口面积较常规填砂模型的箱体上开口的面积缩小了至少约1/12，减小了砂体的填平填实难度，通过将砂体从所述开口处浇灌注入，能够使砂体填平、填实，性质更加稳定，实现正反以及复合韵律特征的储层模拟；另一方面，侧面填砂不会对电极及模拟井筒造成任何影响，既保护了电极和井筒，又避免了电极井筒从顶盖处嵌入对填砂造成的伤害。

3、通过将所述实验箱体可旋转的设置在支撑架上，能够更加方便滤网放置以及填砂操作。

4、通过设置所述绝缘滤网表面全部涂覆绝缘的胶黏剂，能够使所述绝缘滤网形成不渗透的模拟层，防止层间窜流，模拟存在发育完全的隔夹层的储层；通过设置所述绝缘滤网表面局部涂覆绝缘的胶黏剂，能够使所述绝缘滤网形成部分渗透的模拟层，实现层间窜流的模拟，模拟存在发育不完全的隔夹层的储层，模拟隔夹层的存在对生产的影响。采用所述绝缘滤网模拟的隔夹层，强度高且能保持高平整度，能使后续模拟实验的结果更加准确。

5、通过设置所述实验箱体包括可拆卸连接的上下箱盖，将所述测量电极固定在所述上箱盖上，具体实验时，先固定有测量电极的箱盖，然后旋转实验箱体，打开下箱盖安装滤网，如此可以避免电极穿过滤网部分出现形变影响平整度。

6、通过将所述绝缘滤网倾斜设置，能够实现倾斜储层下储层开发的模拟。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明三维填砂物理模拟实验装置的结构示意图；

图2为本发明三维填砂物理模拟实验装置的三维结构示意图；

图3为本发明三维填砂物理模拟实验装置实验箱体内部的结构示意图；

图4为本发明三维填砂物理模拟实验装置绝缘滤网的结构示意图；

图5为本发明三维填砂物理模拟实验装置绝缘滤网模拟发育不完全的隔夹层的结构示意图；

图6为本发明三维填砂物理模拟实验装置绝缘滤网模拟发育完全的隔夹层的结构示意图；

图7为本发明三维填砂物理模拟实验装置实验箱体模拟倾斜储层的结构示意图；

图8为本发明三维填砂物理模拟实验装置箱盖测量电极的一个实施例分布示意图；

图9为本发明三维填砂物理模拟实验装置电阻测量仪的一个实施例结构示意图；

图10为本发明三维填砂物理模拟实验装置翻转机构的一个实施例结构示意图；

图11为本发明三维填砂物理模拟实验装置井筒的一个实施例结构示意图。

1-实验箱体、2-绝缘滤网、201-边缘、202-螺孔、3-测量电极、4-胶黏剂、5-开口、6-盖体、7-支撑架、701-方形框体、702-横杆、703-固定块、704-轴承、705-转轴、706-卡扣、707-卡槽一、708-卡槽二、8-注入泵、9-储油罐、10-储水罐、11-压力计、12-多通阀、13-电阻测量仪、131-显示屏、132-输入通道、133-电阻指示灯、14-量筒、15-控制阀、16-高清摄像机、17-井、18-一组电极、19-计算机、20-井筒、21-井筒开口、22-钢丝滤网二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。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技术特征可以相互结合。

如图1-11所示，本发明提供一种三维非均质油藏多井网模式水驱物理模拟实验装置，包括储层模拟系统，分别与所述储层模拟系统相连的注入系统和实验计量系统，

所述储层模拟系统包括实验箱体1、绝缘滤网2和测量电极3，所述实验箱体1包括可拆卸连接的上下箱盖，所述绝缘滤网2的目数大于等于80目，所述绝缘滤网2可拆卸设置在所述实验箱体1内部将所述实验箱体1分为多层，所述绝缘滤网2的四壁与所述实验箱体1的内壁相抵靠，当所述储层模拟系统模拟存在发育完全的隔夹层的储层时，所述绝缘滤网2表面全部涂覆绝缘的胶黏剂4，使所述绝缘滤网2形成不渗透的模拟层，模拟所述发育完全的隔夹层；当所述储层模拟系统模拟存在发育不完全的隔夹层的储层时，所述绝缘滤网2表面局部涂覆绝缘的胶黏剂4，使所述绝缘滤网2形成部分渗透的模拟层，模拟所述发育不完全的隔夹层；所述测量电极3设置多组且均固定在所述上箱盖上，每组电极包括多对电极，一对电极对应所述实验箱体1的一层，所述多对电极的对数与所述实验箱体1的层数相同，所述电极与所述绝缘滤网2相交处，以及所述绝缘滤网2四壁与所述实验箱体1相交处均设有绝缘的胶黏剂4；所述实验箱体1侧壁设有能够填充每层砂体的开口5，所述开口5处设有与所述开口5匹配的盖体6，所述实验箱体1可旋转的设置在支撑架7上。

所述注入系统包括依次相连的注入泵8、油水储存罐、压力计11和多通阀12，所述油水储存罐包括并列设置的储油罐9和储水罐10，所述多通阀12至少设置一个，通过所述多通阀12与注入管线使实验箱体1的各层均与所述油水储存罐相连。当井多或层数多时，采用多个多通阀，利用树形结构使所述实验箱体与所述油水储存罐相连。

所述实验计量系统包括多路电阻测量仪13和流量计量系统，所述多路电阻测量仪13与所述测量电极3相连，所述流量计量系统通过排出管线与所述实验箱体1的各层相连，每根排出管线与所述流量计量系统之间设有控制阀15。

可选地，所述胶黏剂4采用哥俩好ab胶或密封胶。

可选地，每个控制阀15上设有其控制的排出管线对应层位的层位标签，使操作人员清楚地知道每个控制阀控制的排出管线，避免控制排出管线时出现错误。

在一个具体的实施例中，所述支撑架7包括能容纳所述实验箱体1的方形框体701，所述方形框体701相对的两根上横杆702上设有对称的翻转机构，所述翻转机构包括固定块703、轴承704、转轴705和卡扣706，所述固定块703侧面中心设有转孔，所述固定块703顶部设有与所述转孔相通且与所述卡扣706相匹配的卡槽一707，所述轴承704位于所述转孔内，所述转轴705的一端穿过所述轴承704与所述固定块703相连，所述转轴705的另一端与所述实验箱体1固定相连，所述卡槽一707正下方的转轴705上设有与所述卡扣706相匹配的卡槽二708，所述卡槽二708围绕所述转轴705轴线设置至少三个，三个卡槽二分别对应所述实验箱体1的上箱盖、下箱盖和开口方向，所述卡扣706插入所述卡槽一707和所述卡槽二708内使转轴固定。

可选地，所述卡扣706为t型，所述t型的垂直部分插入所述卡槽一707和所述卡槽二708内，所述t型的水平部分凸出在所述卡槽一707外，方便卡扣706的插入取出。

可选地，所述卡槽二708每隔15°或30°或90°设置一个。

在一个具体的实施例中，所述绝缘滤网2相对的两侧或四周设有与水平线垂直的边缘201，所述边缘201表面涂有绝缘层，所述边缘201采用硬度大于50hrc的合金材料制成，所述边缘201上设有螺孔202，所述绝缘滤网2通过螺栓与所述实验箱体1相连。所述硬度大于50hrc的合金材料制成的边缘能够使所述绝缘滤网保持拉伸的水平状态，保证模拟的隔夹层具有较高的平整度和机械强度，避免所述绝缘滤网出现不平整的状态不能准确的模拟储层。

可选地，所述边缘201采用钢材或铬合金或钛合金制成。

在一个具体的实施例中，所述绝缘滤网2的四角设有方形缺口，首先将所述绝缘滤网2相对的两侧绷直后通过两个带螺孔的矩形不锈钢垫片卷起，形成两个与水平线垂直的边缘201，然后将另外相对的两侧绷直后也通过两个带螺孔的矩形不锈钢垫片卷起，形成两个与水平线垂直的边缘201，四个边缘之间通过焊接或粘接等方式固定为一体，然后放入所述实验箱体1中通过螺栓使其可拆卸相连。在本实施例中，通过所述不锈钢垫片使所述绝缘滤网与箱体连接，一方面，能够使所述绝缘滤网完全拉直；另一方面，能够保证隔夹层的平整度和机械强度，防止填砂过程中隔夹层发生形变。

可选地，所述绝缘滤网2采用钢丝滤网，所述钢丝滤网上涂有绝缘的陶瓷涂层。所述钢丝滤网机械强度大，不易变形，能够保证其平整与强度，防止填砂过程中隔夹层发生形变，能够使每一层砂体填实填平，所述陶瓷涂层能够避免所述钢丝滤网导电性过强，影响电阻测量。

可选地，所述钢丝滤网的目数大于等于200目。

可选地，通过设置不同厚度的绝缘滤网2模拟不同厚度的隔夹层。

在一个具体的实施例中，如图7所示，所述绝缘滤网2倾斜设置，能够实现倾斜储层的模拟，完成地质背斜和向斜的储层模拟。靠近所述上箱盖和所述下箱盖的实验箱体两端内部设有绝缘挡板或涂满绝缘胶黏剂的绝缘滤网，将所述实验箱体内部分为中间测试区域与两端的非测试区域。

在一个具体的实施例中，所述流量计量系统包括量筒14和高清摄像机16，每根排出管线对应一个量筒14，所述高清摄像机16能够拍摄记录所有量筒14的液体收集情况。使用者可通过暂停、放大等方式对拍摄记录的视频进行量筒读数状况的观察，能够避免人为实时记录出现漏记，错记等情况发生，还能够减少工作量节省人力成本。

作为优选，所述多路电阻测量仪13与计算机19相连，所述多路电阻测量仪13包括显示屏131、与所述测量电极3对应的输入通道132以及电阻指示灯133，每个输入通道132和电阻指示灯133旁均设有与所述测量电极3对应的电阻标签。所述电阻指示灯133能够指示通道的接通情况，所述显示屏131能够显示相应的电阻测试情况。具体操作时，输入通道可设置任意关闭通道，各通道独立设定信号及量程，所述测量电极测量的电阻值于显示屏上显示，显示屏上有对应于电阻通道的指示灯，可通过调节将不同位置的电阻值给予显示，即可观测不同层位的电阻，通过计算机对应程序循环，实现定时自动记录各个层位电阻值。

在一个具体的实施例中，所述实验箱体1为450mm×450mm×200mm的箱体，所示实验箱体的上下箱盖螺栓与所述箱体可拆卸连接，所述绝缘滤网2设置4个将所述实验箱体1分为5层，每层厚度40mm，所述多通阀12设置1个，并采用六通阀，所述六通阀的五个输出端通过五根注入管线与所述实验箱体1相连，五根注入管线的输出端分别穿过所述上箱盖连接至各层。所述注入泵8采用美国teledyneisco公司的高压高精度柱塞泵。所述实验箱体1的上箱盖井17周围和井17间设有64组电极，每组电极均匀分布，每组电极有5对电极，每对电极分别对应一个层，每对电极依次进行1-320编号。所述排出管线设置13组，每组进行1-13编号，每组对应5根排出管线，分别对应5层，进行a-e编号，且每根排出管线各连接一个控制阀，然后再通向流量计量系统，每个控制阀设有标签对应于箱体上排出管线的各个编号，所述排出管线的输入端分别穿过所述上箱盖连接至各层远离所述注入管线的边缘区域。

具体操作时，先将电极和井筒安装在所上箱盖上，将所述上箱盖盖好后，再将所述实验箱体旋转180°，打开下箱盖，进行滤网的层层铺设安装。在第一层绝缘滤网的四壁以及与电极相交的位置涂上绝缘的胶黏剂粘合后，再安装下一层绝缘滤网，以此重复安装完所有滤网，然后盖上所述下箱盖再将所述实验箱体旋转90°，打开所述开口的盖体，将砂体从所述开口处浇灌注入，待砂体填满填实后关闭盖体，然后将所述实验箱体旋转90°上箱盖朝上，进行一下步实验。如此能够避免电极和井筒穿过滤网部分出现轻微形变影响砂体平整度，进而影响实验效果。

在一个具体的实施例中进行上述具体操作时，所采用的井筒20底部设有井筒开口21，每个井筒20的井筒开口21对应一层，所述井筒开口21处焊接设有绝缘的钢丝滤网二22，用于防止砂体从所述井筒开口21处进入所述井筒20内部造成井筒堵塞，影响实验结果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。