一种基于3D打印技术的模拟稠油开采的方法和装置

本发明涉及二维大平板物模实验，特别是一种基于3d打印技术的模拟稠油开采的方法。

背景技术：

1、世界上稠油资源极为丰富，稠油、超稠油、油砂和沥青大约占全球石油资源总量的70％。全球稠油地质储量约为8150亿吨，委内瑞拉最多，拥有世界稠油总量的48％；其次是加拿大，占总量32％；接下来的就是俄罗斯、美国和中国。我国目前已在12个盆地发现了70多个稠油油田，探明储量40亿吨。储量最多的是辽河油田，然后依次是胜利油田、克拉玛依油田和河南油田。海上稠油集中分布在渤海地区，渤海已探明原油地质储量45亿立方米，其中62％为稠油。因稠油黏度大、流动性差，且与国外稠油油田相比，我国的稠油埋藏深(集中在1000～1500米)，所以稠油开发对国家能源安全具有重要意义。

2、3d打印技术是近年来快速发展的先进制造技术，以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3、在模拟稠油开采实验中，内部模型内通常采用油和砂混合物进行填充，模型的含油饱和度表示模型内含油量的多少，是稠油开采实验的重要参数之一，含油饱和度在稠油热采实验前后的数值差被用于验证稠油开采技术的先进性和成功率，但上述方法存在，模拟油层模型不能重复利用，同时在实验过程中模拟地层稳定性差，造成填砂过程误差大和重复性差的问题。

技术实现思路

1、在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、本发明目的是提供一种基于3d打印技术的模拟稠油开采的方法。

3、因此，其目的在于解决：模拟油层模型不能重复利用，同时在实验过程中模拟地层稳定性差，造成填砂过程误差大和重复性差的问题。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于3d打印技术的模拟稠油开采的方法，其包括如下步骤，根据所要研究的储层，获取天然岩心样本，并通过ct扫描获取其孔隙结构的图像数据；

5、利用数字图像处理软件，将图像数据转化为3d打印所需文件，并用3d建模软件进行模型的打印；

6、将打印出的岩心模型放入实验装置中；

7、检查实验装置的密闭性，对岩心模型进行水饱和和油饱和测试，模拟储层的初始状态；

8、向岩心模型注入油，进行驱替实验，观察和记录油水的流出量和压力的变化，模拟稠油的流动过程和采收效果；

9、将岩心模型切割成若干部分，进行ct扫描和核磁共振，分析岩心模型的含油饱和度和油水分布，评估实验的结果。

10、本发明的基于3d打印技术的模拟稠油开采的装置的有益效果为：

11、摒弃传统的填砂步骤，采用3d打印技术可以批量打印模拟地层，解决了填砂造成的误差和不稳定性的问题，达到降低实验误差和提高实验精准性的目的；

12、传统的二维大平板实验填砂的步骤需要寻找合适的石英砂，筛选出能建立合适孔隙的大小的砂砾，不能确定何时已经完成填砂，极其耗费时间，而由3d打印出来的储层模型代替填砂的步骤就可以节省许多时间，方便接下来继续进行的实验操作；

13、可以根据目标储层的物性特征自主设计3d打印模拟地层，大大减小了填砂不可避免的不稳定和易变化的特性，另一方面，使用3d打印模拟地层，避免了使用砂层，利用3d打印模拟地层模型的可重复利用性，达到节约成本的目的；

14、在观察油水分布时，ct图像和核磁共振图可以更直观的体现出其分布，而传统的二维大平板实验不易观察，且易观察错误；

15、鉴于在实际使用过程中，打印好后的模型采用铲刀等工具进行脱模，脱模时整体受力不均匀，导致模型发生损坏，降低后续试验的准确性的问题。

16、为解决上述技术问题，本发明还提供如下技术方案：一种基于3d打印技术的稠油物模实验装置，包括所述的基于打印技术的稠油物模实验方法，还包括试验组件，其包括上盖板，设置于所述上盖板下方的矩形腔体，设置于所述矩形腔体内部的双层有机玻璃，设置于所述双层有机玻璃下方的压实板，用于承载所述压实板的下盖板，其包括承载平台，用于承载打印机打印出的模型；分离组件，设置于承载平台内部，用于将模型与承载平台初步分离；顶起组件，设置于分离组件下方，用于将分离后的模型顶起，完成模型的脱料；将取料后的所述模型放置于双层有机玻璃和压实板之间。

17、作为本发明基于3d打印技术的稠油物模实验装置的一种优选方案，其中：所述上盖板、矩形腔体、双层有机玻璃、压实板和下盖板可依次排列组合成二维平板模型，容纳所述模型。

18、作为本发明基于3d打印技术的稠油物模实验装置的一种优选方案，其中：所述下盖板顶部开设有多个注入井和采出井，且注入井和采出井处均安装有压力传感器。

19、作为本发明基于3d打印技术的稠油物模实验装置的一种优选方案，其中：所述还包括固定于承载平台上方并承载模型的承载板，所述承载板表面开设有多个固定孔，所述承载板下方设有贴合的支撑板，且所述支撑板与承载平台滑动连接。

20、作为本发明基于3d打印技术的稠油物模实验装置的一种优选方案，其中：所述分离组件包括分离辊，且所述分离辊两端均转动连接有滑块，所述滑块沿承载平台内部的导向槽滑动，导向槽中安装有将滑块螺纹连接的驱动杆，所述驱动杆两端与承载平台转动连接。

21、作为本发明基于3d打印技术的稠油物模实验装置的一种优选方案，其中：所述驱动杆一端固定有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮下方啮合有第二锥齿轮，且所述第一锥齿轮和第二锥齿轮呈垂直排列，所述第二锥齿轮下方套接有传动带，所述传动带远离第二锥齿轮的一端设有驱动组件，用于驱动传动带运转。

22、作为本发明基于3d打印技术的稠油物模实验装置的一种优选方案，其中：所述驱动组件包括固定于承载平台内部的电机，所述电机驱动端固定有传动轮，所述传动轮外侧套接有传动带。

23、作为本发明基于3d打印技术的稠油物模实验装置的一种优选方案，其中：所述传动轮上方活动安装有下传动杆体，所述下传动杆体顶部设有上传动杆体，所述上传动杆体中安装有单向轴承，所述上传动杆体和下传动杆体之间留有间隙，所述上传动杆体上方滑动连接有升降筒，所述升降筒顶部与顶起组件连接，所述驱动杆一端设有驱动下传动杆体活动的弹性气囊。

24、作为本发明基于3d打印技术的稠油物模实验装置的一种优选方案，其中：所述顶起组件包括垂直滑动设置于承载平台内的升降板，所述升降板顶部分布有多个推动杆，多个所述推动杆与固定孔垂直对应，所述升降板内部开设有连通腔，所述推动杆底部与连通腔滑动连接，所述连通腔和推动杆之间固定连接有压缩弹簧，所述连通腔内部安装有发生哨。

25、本发明的基于打印技术的稠油物模实验装置的有益效果为：分离组件和顶起组件配合使用，可对承载板施加挤压力，承载板发生凸起形变，从而减少与模型之间的粘连，随后，将初步分离后的模型顶起，完成模型的脱料，相比传统采用铲刀等工具，本发明在模型脱模时整体受力更加均匀，有效降低模型损坏率，提高后续试验的准确性。