一种模拟鱼骨状多分支水平井的室内实验装置的制造方法
【专利摘要】一种模拟鱼骨状多分支水平井的实验装置。主要为了模拟鱼骨状多分支水平井在厚油层中的驱油过程。其特征在于：由填砂箱体、入口端压实板、出口端密封板、空心主管以及若干空心分支管构成；入口端压实板和出口端密封板分别密封连接于填砂箱体的两端，入口端压实板上沿中轴线均匀分布有三个进液稳压管螺纹连接孔，出口端密封板的中心开有螺纹连接孔；空心主管的出口端外部有螺纹，空心主管的另一端为密封端，内置有压差传感器；空心主管上均匀连接若干空心分支管，空心分支管的顶部密封，空心分支管的管壁均匀开有渗流孔，在管壁上紧贴有承压膜；出口端密封板的中心孔内连接有可拆卸式的出液塞；入口端压实板上分别连三根门闩式进液稳压管。
【专利说明】
一种模拟鱼骨状多分支水平井的室内实验装置
技术领域
[0001]本发明是一种用于石油开发实验技术领域中的可对鱼骨状多分支水平井驱油进行物理模拟的实验装置。
【背景技术】
[0002]由于目前常规的室内驱油实验都是用装在岩心夹持器里的长条状胶结岩心，或者是直接用长条状胶铸填砂块进行驱油实验，受到其尺寸、形状及制备方式的限制，它们都只能模拟用直井进行开发时，地层内小层段的渗流情况，无法模拟其他类井型的开发情况，也不能模拟厚油层开发时，由于重力分异作用，而造成的非均质的开发情况。虽然进行鱼骨状多分支水平井的开发室内实验能够解决上述问题，但是由于鱼骨状多分支水平井的结构较复杂，不可能在制备厚块状岩心时在里面预留该类型水平井的井筒空间，就算是有也不可能装入预留空间内。
【发明内容】
[0003]为了解决【背景技术】中提到的难以在制备模拟岩心时预留出复杂的鱼骨状水平井井筒空间，以及鱼骨状水平井井筒模型难以置入填砂模型中的难题。本发明提供了一种实验装置，利用该实验装置中的填砂箱可配置好鱼骨状多分支水平井井筒的模型，然后再将砂子与胶结剂加入填砂箱，通过填砂箱一端加压，现场制备实验用岩心，然后进行饱和水、油，再进行驱油实验。
[0004]本发明的技术方案是:该种模拟鱼骨状多分支水平井的室内实验装置，其独特之处在于:所述装置由方形的填砂箱体、入口端压实板、出口端密封板、空心主管以及若干空心分支管构成；
其中，入口端压实板和出口端密封板分别密封连接于填砂箱体的两端，入口端压实板、出口端密封板以及填砂箱体的内壁之间构成密封空间;入口端压实板上沿中轴线均匀分布有三个进液稳压管螺纹连接孔，出口端密封板的中心开有螺纹连接孔；
空心主管的出口端外部有螺纹，空心主管的另一端为密封端，在所述密封端内置有压差传感器;空心主管上均匀连接若干空心分支管，空心分支管的顶部密封，空心分支管的管壁均匀开有渗流孔，在管壁上紧贴有承压膜；
出口端密封板的中心孔内连接有可拆卸式的出液塞，出液塞的孔内连接大空心十字旋钮;其中，大空心十字旋钮的下部嵌入所述出口端密封板的中心孔中，大空心十字旋钮的内壁与空心主管的出口端通过螺纹连接；
入口端压实板上三个进液稳压管螺纹连接孔分别连三根门闩式进液稳压管，门闩式进液稳压管的另一端则通过螺纹实现与三个小空心十字旋钮相连接;在小空心十字旋钮与入口端压实板之间的空间内，紧固有固定垫片、底部装置压力传感器和顶部有液体入口端的加压及稳压进液块；
所述门闩式进液稳压管，管内有沿径向方向嵌于管内的圆柱腔体，在所述圆柱腔体内的下部连接弹簧，在弹簧的上部连接剖切面为椭圆的柱体;所述门闩式进液稳压管内沿轴向嵌有可动的液流管，液流管的中心轴线与所述门闩式进液稳压管入口的中心轴线相重入口 O
[0005]在以上方案基础上进行改进，得到改进方案一，即增加一个具有压差输入控制装置的压差栗和第一分流器以及压力表;其中，压差输入控制装置与压差传感器相连接，压差栗的第一栗口与出口端相连接，第二栗口与第一分流器相连接，所述第一分流器顶端三个孔眼接有阀门，再连接至液体入口端;压力传感器连接至压力表上的压力接入端，这样就可以完成一个用于压实过程的装置连接
在以上方案基础上进行改进，得到改进方案二，增加一个电子天平、水槽、中间容器、第二分流器以及恒速栗；同时，按照如下方式组合:填砂箱体竖直立在电子天平上;密封板的大空心十字旋钮通过软管与水槽相连接;恒速栗连接中间容器的底部、中间容器的顶部连接有第二分流器，所述第二分流器顶端三个出液孔眼连接至三个门R式进液稳压管的入口，这样就完成了一个可以用于饱和水/油的实验装置的连接。
[0006]此外，如果再增加一个计量装置，与作为钢制井筒出液端的空心主管相连接;恒速栗连接中间容器底部、中间容器顶部连接有分流器，分流器顶端三个出口连接至三个门闩式进液稳压管的进液口 ；恒压栗与分流器连接，分流器三个出口连接至液压装置进液口，中间接有阀门。这样就完成了驱油实验装置的连接。
[0007]本发明具有如下有益效果:本发明所提供的装置能够完成含有模拟鱼骨状多分支水平井井筒的填砂箱的填砂、胶结压实过程;完成饱和水、油的过程;完成水驱油的过程。在上述过程中，通过各种装置的合理配合搭配，实现在保持装置的密封性及内部压力稳定的情况下完成实验。
[0008]【附图说明】:
图1为本发明权利要求1所述方案的内部结构剖面图。
[0009]图2为图1的左视图。
[0010]图3为图2的右视图。
[0011]图4为本发明权利要求1所述方案中的空心分支管的结构示意图。
[0012]图5为本发明权利要求1所述方案中门闩式进液稳压管的剖面结构示意图。
[0013]图6为本发明权利要求2所述方案的组成结构示意图。
[0014]图7为本发明权利要求3所述方案的组成结构示意图。
[0015]图8为利用本发明构造的驱油实验装置示意图。
[0016]【具体实施方式】:
下面结合附图对本发明作进一步说明:
由图1至图5所示，该种模拟鱼骨状多分支水平井的室内实验装置，其独特之处在于:所述装置由方形的填砂箱体1、入口端压实板2、出口端密封板3、空心主管7以及若干空心分支管8构成。
[0017]其中，入口端压实板2和出口端密封板3分别密封连接于填砂箱体I的两端，入口端压实板2、出口端密封板3以及填砂箱体I的内壁之间构成密封空间4;入口端压实板2上沿中轴线均匀分布有三个进液稳压管螺纹连接孔，出口端密封板3的中心开有螺纹连接孔。
[0018]空心主管7的出口端5外部有螺纹，空心主管7的另一端为密封端，在所述密封端内置有压差传感器6;空心主管7上均匀连接若干空心分支管8，空心分支管8的顶部密封，空心分支管8的管壁均匀开有渗流孔23，在管壁上紧贴有承压膜24。
[0019]出口端密封板3的中心孔内连接有可拆卸式的出液塞25，出液塞25的孔内连接大空心十字旋钮1;其中，大空心十字旋钮1的下部嵌入所述出口端密封板的中心孔中，大空心十字旋钮1的内壁与空心主管7的出口端5通过螺纹连接。
[0020]入口端压实板2上三个进液稳压管螺纹连接孔分别连三根门闩式进液稳压管11，门闩式进液稳压管11的另一端则通过螺纹实现与三个小空心十字旋钮12相连接;在小空心十字旋钮12与入口端压实板2之间的空间内，紧固有固定垫片13、底部装置压力传感器14和顶部有液体入口端15的加压及稳压进液块16。
[0021]所述门闩式进液稳压管，管内有沿径向方向嵌于管内的圆柱腔体17，在所述圆柱腔体内的下部连接弹簧19，在弹簧19的上部连接剖切面为椭圆的柱体18;所述门闩式进液稳压管内沿轴向嵌有可动的液流管20，液流管20的中心轴线与所述门闩式进液稳压管入口的中心轴线相重合。
[0022]在以上方案基础上进行改进，得到改进方案一，即如图6所示，增加一个具有压差输入控制装置21的压差栗22和第一分流器28以及压力表31;其中，压差输入控制装置21与压差传感器6相连接，压差栗22的第一栗口 26与出口端5相连接，第二栗口 27与第一分流器28相连接，所述第一分流器顶端三个孔眼29接有阀门30，再连接至液体入口端15;压力传感器14连接至压力表31上的压力接入端。
[0023]在改进方案一的基础上改进，即如图7所示，所述装置还包括一个电子天平32、水槽34、中间容器36、第二分流器37以及恒速栗35。
[0024]其中，填砂箱体I竖直立在电子天平32上;密封板的大空心十字旋钮10通过软管33与水槽34相连接;恒速栗35连接中间容器36的底部、中间容器36的顶部连接有第二分流器37，所述第二分流器顶端三个出液孔眼38连接至三个门闩式进液稳压管11的入口。这样就完成了一个可以用于饱和水/油的实验装置的连接。
[0025]此外，如果再增加一个计量装置39，如图8所示，计量装置与钢制井筒出液端相连接;恒速栗连接中间容器底部、中间容器顶部连接有分流器，分流器顶端三个出口连接至三个门R式进液稳压管的进液口 ；恒压栗与分流器连接，分流器三个出口连接至液压装置进液口，中间接有阀门。这样就完成了驱油实验装置的连接。
[0026]利用前述装置进行实验，需要注意以下内容:
钢制鱼骨状多分支水平井水平段顶部密封端处的压差传感器能够实时监测鱼骨状水平井模型腔体内部的压力与其外部、填砂箱内部的砂体的压力的差值，将其值传递给压差栗的压差接收模组，通过其内部控制电路实现井筒模型内部的压差最小化。紧贴在钢制模拟井筒内部的承压膜与栗入井筒内的高压流体共同作用，防止由于压差而引起的填砂箱内砂体向分支井井筒开孔处运移、以及饱和水、油过程中，流体向开孔处运移。
[0027]出口端处的内部嵌有螺纹的十字旋钮，其下部连接嵌入出口端密封板的金属塞，通过螺纹连接，能够实现该金属塞的可安装、拆卸功能，在填砂制备实验用岩心、水驱油实验时将其装入出口端密封板，实现实验环境的密封保持压力;饱和水、油过程中将其拆除，实现多余的流体排出填砂箱的功能。
[0028]入口端压实板的三个螺纹孔装置的加压及稳压进液装置组，能够通过其液压装置将填砂箱内的胶结砂压实;通过门闩式进液稳压管，在压实胶结砂的过程中起到密封保持压力的功能，在饱和水、油以及驱油实验过程中提供注入流体的液流入口。
[0029]饱和水过程中的所用到的电子天平，能够起实时到计量填砂箱的质量的功能，当饱和水后，填砂箱底部有水流出一段时间填砂箱质量恒定不变后，用前后质量差能够计算出算出孔隙度。
[0030]本实验装置的具体使用步骤如下:
a)压实胶结填砂箱:将入口端压实板的一套装置从填砂箱中移出，往填砂箱里面加模拟岩心用砂和胶结剂，装满后将入口端压实板盖上，在压实板与填砂箱体之间加密封液;将压差栗的压差输入装置与水平井井筒内的压差传感器连接，栗口与水平井井筒出液端相连接，栗口与分流器相连接，三个孔眼连接至液压装置液体入口端，中间阀门开启，开启压差栗，往水平井井筒与液压装置内同时栗入流体，由压差输入装置使井筒以及液压装置在栗入流体时，产生的压差尽量的小，在O左右，以保证分支段内紧贴的承压膜两端的压差在O左右，从而防止填砂箱内的高压砂体渗入分支段的渗流孔;根据液压装置底部的压力传感器实时监控填砂箱内压力，通过按压差栗的开关，保证其数值在围压值左右，通过阀门将三个液压装置所产生的压力相同，压实一段时间，压实模拟岩心的实验过程结束。
[0031 ] b)填砂箱饱和水/油:移出出口端密封板内的出液塞，将软管接到出液塞让出的空间上，用于接收饱和水后，填砂箱流出的液体;压差栗向液压装置与水平井井筒内栗入流体，使得水平井井筒内外压差为O，防止胶结砂体及饱和的水通过分支段上的渗流孔深入井筒中；恒速栗连接中间容器底部，中间容器内装有水/油；中间容器顶部连接至分流器，分流器的三个孔眼连接至门闩式进液稳压管的进液口；分流器接出的管线与门闩式进液稳压管的可动的圆柱状空心液流管对接，顶住前者顶住后者向稳压管里直线运动，液流管底部顶住长方形腔体内的三角柱体，使其由于受到液流管的外力作用，其分力使其压着弹簧向下运动，从而将三角柱体顶入长方体腔体下部，液流管顶出稳压管与填砂箱内部构成液流通道；中间容器开始向填砂箱内注入水/油，开始饱和的过程;位于填砂箱下部的电子天平即时读取填砂箱系统的质量，在和水前记录一个质量数值，当出口端密封板处的出液端流出流体、电子天平的读数稳定后，记录一个质量数值，用两者之差即可计算出填砂箱空隙体积，模拟岩心的饱和度;之后进行饱和油的过程;之后关掉恒速栗，饱和水/油的实验过程结束。
[0032] c)驱油实验:移出压差栗及抗压膜，将水平井出口端连接至计量装置，用于计量产出液;恒速栗连接中间容器底部，将中间容器内的驱替液栗入分流器，分流器将驱替液注入门闩式进液稳压管，从而进入填砂箱内，开始驱替的实验过程;恒压栗连接分流器，将流体栗入液压装置，结合液压装置底部的压力传感器维持模拟岩心的围压;完成驱油实验后，关闭恒速栗和恒压栗，移出入口端压实板，取出模拟岩心，观察剩余油分布。
【主权项】
1.一种模拟鱼骨状多分支水平井的室内实验装置，其特征在于:所述装置由方形的填砂箱体(I)、入口端压实板(2)、出口端密封板(3)、空心主管(7)以及若干空心分支管(8)构成； 其中，入口端压实板(2)和出口端密封板(3)分别密封连接于填砂箱体(I)的两端，入口端压实板(2)、出口端密封板(3)以及填砂箱体(I)的内壁之间构成密封空间(4);入口端压实板(2)上沿中轴线均匀分布有三个进液稳压管螺纹连接孔，出口端密封板(3)的中心开有螺纹连接孔； 空心主管(7)的出口端(5)外部有螺纹，空心主管(7)的另一端为密封端，在所述密封端内置有压差传感器(6);空心主管(7)上均匀连接若干空心分支管(8)，空心分支管(8)的顶部密封，空心分支管(8)的管壁均匀开有渗流孔(23)，在管壁上紧贴有承压膜(24); 出口端密封板(3)的中心孔内连接有可拆卸式的出液塞(25)，出液塞(25)的孔内连接大空心十字旋钮(1);其中，大空心十字旋钮(I O)的下部嵌入所述出口端密封板的中心孔中，大空心十字旋钮(1)的内壁与空心主管(7)的出口端(5)通过螺纹连接； 入口端压实板(2)上三个进液稳压管螺纹连接孔分别连三根门闩式进液稳压管(11)，门闩式进液稳压管(11)的另一端则通过螺纹实现与三个小空心十字旋钮(12)相连接;在小空心十字旋钮(12)与入口端压实板(2)之间的空间内，紧固有固定垫片(13)、底部装置压力传感器(14)和顶部有液体入口端(15)的加压及稳压进液块(16); 所述门闩式进液稳压管，管内有沿径向方向嵌于管内的圆柱腔体(17)，在所述圆柱腔体内的下部连接弹簧(19)，在弹簧(19)的上部连接剖切面为椭圆的柱体(18);所述门闩式进液稳压管内沿轴向嵌有可动的液流管(20)，液流管(20)的中心轴线与所述门闩式进液稳压管入口的中心轴线相重合。2.根据权利要求1所述的一种模拟鱼骨状多分支水平井的室内实验装置，其特征在于: 所述装置还包括一个具有压差输入控制装置(21)的压差栗(22)和第一分流器(28)以及压力表(31);其中，压差输入控制装置(21)与压差传感器(6)相连接，压差栗(22)的第一栗口(26)与出口端(5)相连接，第二栗口(27)与第一分流器(28)相连接，所述第一分流器顶端三个孔眼(29)接有阀门(30)，再连接至液体入口端(15);压力传感器(14)连接至压力表(31)上的压力接入端。3.根据权利要求2所述的一种模拟鱼骨状多分支水平井的室内实验装置，其特征在于:所述装置还包括一个电子天平(32)、水槽(34)、中间容器(36)、第二分流器(37)以及恒速栗(35); 其中，填砂箱体(I)竖直立在电子天平(32)上;密封板的大空心十字旋钮(10)通过软管(33)与水槽(34)相连接;恒速栗(35)连接中间容器(36)的底部、中间容器(36)的顶部连接有第二分流器(37)，所述第二分流器顶端三个出液孔眼(38)连接至三个门闩式进液稳压管(11)的入口。
【文档编号】E21B47/00GK105971569SQ201610326086
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】张继成, 匡力, 陈新宇, 郑灵芸, 杨昕谅, 张军
【申请人】东北石油大学