一种油田开发注水模拟实验装置

本实用新型涉及油田开发技术领域，具体涉及一种油田开发注水模拟实验装置。

背景技术：

随着油藏的开采的逐渐进行，油藏自身蕴含的能量将不可避免地下降，需要采取相应的增产措施以提高产量，其中注水作为一种效果显著的手段，在行业内得到了广泛的应用，常见的注水措施多是利用专用注水设备将专用水经注水井注入地层中，为油层补充压力，其中，注水井多为结构简单的直井，相关研究也多围绕直井注水这一主题进行，取得了很大的进展；但是，直井注水受其本身的结构限制，也存在着如注水井和生产井之间的径向流导致压力损耗较大等问题，因此，随着近年来水平井技术的成熟，业内也开始逐渐将研究目光转向了注水压力分布更加均匀的水平井注水，同时也对能够针对水平井注水进行研究和考察的设备和方法提出了要求。

中国专利cn210239654u公开了一种专门对油田注水开发进行模拟的实验装置，相较于现有的常规注水模拟实验装置，该装置的特点是可以对实验用的实验箱进行任意转动，以改变模拟用的井口的指向位置，从而实现对不同角度的直井、斜井和水平井注水过程的模拟，具有较大的应用范围，可适用于对水平井注水进行研究。但是，该装置同样也存在着相应的问题，如该装置的模拟井口为三组等间隔并排形式固定在实验箱上，模拟井口的位置无法根据实验需求变动，同时当在对水平井和斜井注水进行模拟时，产出井也将随注入井一同变为相应的水平和倾斜状态，使得模拟条件与实际情况不同，从而产生误差，进而缩小了该装置的应用范围；此外，该装置中也并未引入温度和压力控制组件，无法模拟注水过程中真实的地层条件。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型目的在于提供一种油田开发注水模拟实验装置，可真实地模拟出多种作业条件下的实际注水过程，为油田注水方面的相关研究提供准确数据。

本实用新型提供的技术方案是，提供一种油田开发注水模拟实验装置，包括实验箱体、箱盖和模拟地层，箱盖活动设置在矩形实验箱体的顶面，模拟地层设置在实验箱体内部，实验箱体后壁上垂直转动连接有转动电机，转动电机与实验箱体相连的转动轴经实验箱体下方底座上设置的支撑架支撑。

实验箱体的侧壁上等间距平行设置有三组以上模拟井筒，每组模拟井筒均由实验箱体外部垂直穿过实验箱体内壁伸入模拟地层中。

箱盖上也等间距平行设置有三组以上模拟井筒，每组模拟井筒均由实验箱体外部垂直穿过箱盖伸入模拟地层中。

实验箱体的底壁、侧壁和后壁均内置有相互连通的控温夹层，侧壁顶部分别设置有两组连通控温夹层与实验箱体外部的控温接头，加热装置设置在实验箱体外部，并通过控温管与每组控温接头连接。

模拟地层与实验箱体之间设置有环绕模拟地层侧面的围压套，围压套同时与箱盖和实验箱体底壁紧密接触，实验箱体外部设置有围压泵，围压泵经围压管与设置在实验箱体侧壁上的围压接头连接，从而连通至实验箱体侧壁与围压套的间隙中。

进一步的，所述实验箱体正面设置有玻璃观察窗。

进一步的，所述玻璃观察窗由耐高温高压玻璃制成。

进一步的，所述模拟井筒在实验箱体外部的连接端口为螺纹端口。

进一步的，所述模拟井筒的连接端口上螺纹旋接设置有相同数量的井筒盖。

进一步的，所述围压管与控温管均为软性管体。

本实用新型起到的技术效果是：实验箱体与转动电机连接，并经支撑架支撑，使得实验箱体能够以转动电机轴为转轴旋转，可自由调节转动角度，从而使得装置的模拟对象可在直井、斜井和水平井之间切换，扩大了应用范围。

实验箱体上设置有多组不同位置的模拟井筒，可根据需要选择模拟井筒的位置，同时将注入井与产出井的位置分隔开，以贴近实际条件下的井筒设置状态，提高模拟准确程度。

箱体上引入了温度和压力控制机构，以有效实现对真实地层中的温度和压力条件的模拟，提高了模拟的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型中连接有温度压力控制组件的实验箱体的结构示意图。

图2是本实用新型中装配有实验箱体的支撑架的侧视图。

图3是本实用新型中实验箱体的正视图。

图中1实验箱体，2箱盖，3控温夹层，4模拟地层，5围压套，6模拟井筒，7控温接头，8围压接头，9围压泵，10加热装置，11围压管，12控温管，13转动电机，14支撑架，15玻璃观察窗，16井筒盖。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明。

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

参见图2，一种油田开发注水模拟实验装置，箱盖2活动设置在矩形实验箱体1的顶面，模拟地层4设置在实验箱体1内部，实验箱体1后壁上垂直转动连接有转动电机13，转动电机13与实验箱体1相连的转动轴经实验箱体1下方底座上设置的支撑架14支撑，因此，通过控制转动电机13即可实现实验箱体1绕转动电机13与实验箱体1连接的转动轴转动，且实验箱体1的转动角度可控，需要对模拟不同角度的井筒注水实验时，控制转动电机13使实验箱体1上的井筒旋转至相应角度即可。

参见图2，实验箱体1的侧壁上等间距平行设置有三组以上模拟井筒6，可通过增加模拟井筒6的量来扩大可选择的模拟实验位置的范围，每组模拟井筒6均由实验箱体1外部垂直穿过实验箱体1内壁伸入模拟地层4中，形成伸入地层的采出或生产井，井筒的数量根据实验需求确定；在本实施例中，采用的一种实施方式是使用三组模拟井筒6等间距平行设置伸入模拟地层4中构成实验所需的井筒，并将其作为水平井注水的注入井。

箱盖2上也等间距平行设置有三组以上模拟井筒6，每组模拟井筒6均由实验箱体1外部垂直穿过箱盖2伸入模拟地层4中，箱盖2上的模拟井筒6与箱体侧壁上的模拟井筒6角度不同，从而在位置上将注水井与产出井区别开，同样的，本实施例中采用的一种实施方式是将三组模拟井筒6等间距平行设置伸入箱盖2中，作为注水的产出井。

模拟井筒6在实验箱体1外部的连接端口为螺纹端口，模拟井筒6的连接端口上螺纹旋接设置有相同数量的井筒盖16，螺纹端口上旋接设置的井筒盖16可以实现对模拟井筒6的有效封闭，当实验人员根据实验需求选择好特定位置的模拟井筒16作为实现中的注水井和产出井后，将其余的井筒通过井筒盖16保持封闭即可，由此可实现对井筒位置的调节选择，在本实施例中，采用的一种实施方式是在实验箱体1侧壁和箱盖2上，均选择三组模拟井筒6中部的一组井筒来分别作为注水井和产出井。

参见图1，实验箱体1的底壁、侧壁和后壁均内置有相互连通的控温夹层3，侧壁顶部分别设置有两组连通控温夹层3与实验箱体1外部的控温接头7，加热装置10设置在实验箱体1外部，并通过控温管12与每组控温接头7连接，加热装置10中的加热介质可通过控温管12和控温接头7引入控温夹层3当中，分布于实验箱体1内部的侧壁、后壁和底壁内部，并在其内部进行循环，使得整个实验箱体1内的温度可以稳定在实验所需的实际地层温度上。

模拟地层4与实验箱体1之间设置有环绕模拟地层4侧面的围压套5，围压套5同时与箱盖2和实验箱体1底壁紧密接触，将实验箱体1侧壁与围压套5的间隙变为密封空间，实验箱体1外部设置有围压泵9，围压泵9经围压管11与设置在实验箱体1侧壁上的围压接头8连接，从而连通至实验箱体1侧壁与围压套5的间隙中，实验进行之前，可通过围压泵9向围压套5与实验箱体1侧壁的间隙中注入围压介质，以此向模拟地层4提供实验所需的围压，模拟实际条件下地层所含有的高压状态。

参见图3，实验箱体1正面设置有玻璃观察窗15，玻璃观察窗15由耐高温高压玻璃制成，以便实现对注水过程的清除观察，相应的，本实施例中采用的一种实施方式是使用硅铝酸盐玻璃作为玻璃观察窗的材料。

围压管11与控温管12均为软性管体，当实验箱体1受转动电机13带动旋转时，在保证长度的情况下，围压管11和控温管12也可以随实验箱体1相应转动，而不会因为管体硬度过大被拉扯脱落。

本实用新型的使用过程是：根据实验箱体1壁上和箱盖2上的穿孔位置，在模拟地层4上钻出可容纳模拟井筒6的对应数量的钻孔，之后将模拟地层4侧面套有围压套5后放入实验箱体1中组成实验装置，并穿过实验箱体1壁上和箱盖2上的穿孔将模拟井筒6插入模拟地层4中，使用密封胶对模拟井筒6进行密封固定。

模拟井筒6固定完成后，盖上箱盖2，根据实验需求确定所需井筒的位置和数量，并将这部分井筒作为实验井筒，之后在所有的模拟井筒6顶部加装井筒盖16，只在剩余的非实验井筒中选择部分向模拟地层中注入实验用油，对底层进行饱和实验油。

饱和实验用油后，将所有非实验井筒顶部全部使用井筒盖16密封，移除实验井筒顶部的井筒盖，将加热装置10和围压泵9分别连接至控温接头7和围压接头8上，向控温夹层3中注满加热介质，控制其温度为实验所需模拟的地层温度，同时在模拟地层4周围施加围压，控制围压为实验所需模拟的地层压力。

之后控制转动电机13，转动实验箱体1，调节作为实验井筒的模拟井筒6的角度至实验所需的角度，然后将外部注液装置的注液软管连接至作为注入井的模拟井筒6上，外部液体收集装置的出液软管连接至作为生产井的模拟井筒6上，进行模拟注水操作，实验人员可从玻璃观察窗15中观察注水过程中模拟地层4中油水分布的变换情况，实验完成后，拆除装置取出模拟地层4，还可对模拟地层4进行进一步的观察，从而得出准确的注水模拟实验结果。

在本实用新型的描述中，需指出的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。