专利名称：一种油藏大孔道模拟可视模型试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在可视条件下研究深部液流转向剂在模拟油藏大孔道中 的变形、蠕变运移和堆积封堵情况的油藏大孔道模拟可视模型试验装置。
背景技术：
我国很多油田已进入高含水和高采出程度开采阶段，注水油层出现高渗透层或 大孔道，导致注入水无效循环，甚至聚合物驱窜流，造成一系列严重问题。经研究，采用注入深部液流转向剂(预交联体膨颗粒或者柔性转向剂(产品代号SR-3))[1]的技术可以解决上述问题[2~6]。现有的深部液流转向剂研究表征技术[7]有最大通过压力法、岩心物理模拟法"'7]等。最大通过压力法用于测量预交联体膨颗粒的韧性系数和强度。实验中选取相同质量、相同粒径的凝胶颗粒，在自来水中浸泡48h，用筛网滤去水分，倒入活 塞容器，开泵，以相同的注入速度，通过活塞向容器中样品施加压力。活塞推动 凝胶颗粒通过1层直径1.27cm的钢丝筛网，测定凝胶通过筛网时的最大通过压 力(P^J，以此压力表征预交联凝胶颗粒的强度。采用同一活塞容器，将通过 筛网后的凝胶颗粒重新装入，以相同步骤测定样品的二次最大通过压力(P'^ 丄凝胶颗粒的韧性系数(/)计算公式为(P ' ^J/ (i OTSJ该方法的问题是韧性系数的测定条件与油藏条件相差甚远，而且无法获得凝 胶强度数据。岩心物理模拟法[3'"分如下几个步骤-① 将岩心抽真空饱和地层水"'7],测定孔隙体积和孔隙度。② 在常温下恒速驱替，测定岩心基质渗透率。③ 将岩心在7(TC下烘干，用三轴应力机压裂成2块，用环氧树脂将砂砾颗粒 (粒径为0.2 2.0mm)胶结在岩心裂缝的壁面上，加压烘干成型。④ 重复上述步骤①②测定带裂缝或大孔道岩心的基础参数，接着注入深部液 流转向剂，记录注入压力变化和注入流量。待注入压力稳定后进行水驱，记录突 破压力和水驱时的稳定压力，测试注入颗粒后岩心的残余阻力系数和封堵率。该方法的问题是难以制作参数相同的带裂缝或大孔道岩心，实验过程繁杂， 实验现象不可视，多数条件下会出现深部液流转向剂无法注入的问题。实用新型内容本实用新型的目的是设计一个油藏大孔道模拟可视模型试验装置，可以在可视 条件下研究深部液流转向剂在模拟油藏大孔道中的变形、蠕变运移、架桥封堵和 被突破时的压力、流速等参数变化，观察和拍摄深部液流转向剂在模拟大孔道中 的形变、堵塞和运移现象。本实用新型的油藏大孔道模拟可视模型试验装置包括带磁力搅拌活塞容 器、油藏大孔道模拟可视模型、摄像机、量筒。油藏大孔道模拟可视模型l的出口设在侧面上部，与不锈钢管4连接，量筒5放置在不锈钢管4出口处，油藏大孔道模拟可视模型1的入口设在侧面下部，由 不锈钢管3与带磁力搅拌活塞容器8连通，摄像机6设置在油藏大孔道模拟可视模型1带有光学玻璃2的一面，在带磁力搅拌活塞容器8下部连接压力传感器连接管线IO，然后接压力传感器ll，顶部与蒸馏水连接管线7连通。带磁力搅拌活塞容器8由筒体、上盖、双盘根活塞和磁力搅拌子组成，磁力 搅拌子9装在筒体内底部，压力传感器连接管线接口 14和连接不锈钢管3的锥形 出料口 13设在筒体底部侧壁上，可以上下活动的双盘根活塞12设在筒体内，上 盖位于筒体上部，由内螺纹19旋在筒体外壁上的外螺纹15上，由端面密封盘根 槽16将接口密封，上盖的上端面上设有管线接口 17、 18。油藏大孔道模拟可视模型可分为相同孔道尺寸的大孔道组合可视模型、不同 孔道尺寸的串联或并联大孔道组合可视模型、多孔道组合栅格可视模型、油藏多 孔介质高渗带模拟可视模型；相同孔道尺寸的大孔道组合可视模型的结构是由大孔道组合可视模型体23、 大孔道22、大孔道出口20、大孔道入口24构成，大孔道22—端连接大孔道出口 20,另一端与大孔道入口24连接，中间连接大孔道中间测压孔21，多组平行嵌在 大孔道组合可视模型体23表面上覆盖光学玻璃2，大孔道出口 20、大孔道入口 24、 大孔道中间测压孔21分别通过穿过大孔道组合可视模型体23的连接管27、 26、 25与螺纹接口28、 29、 30连接，螺纹接口 28、 29分别与不锈钢管4连接和不锈 钢管3连接，螺纹接口30接压力传感器。不同孔道尺寸的串联或并联大孔道组合可视模型是由依次连接的大孔道出口 31、大孔道32、大孔洞33、大孔道34、大孔洞35、大孔道36、大孔道入口 37， 嵌在大孔道组合可视模型体23表面上构成不同孔道尺寸的串联大孔道组合可视模 型，大孔道出口 31和大孔道入口 37通过穿过大孔道组合可视模型体23的连接管 48、 47与螺纹接口49、 50连接；由大孔道入口39分两路， 一路依次连接大孔道38、大孔洞40、大孔道41、大孔道出口42，另一路依次连接大孔道44、大孔洞 46、大孔道45、大孔道出口43，嵌在大孔道组合可视模型体23表面上构成不同 孔道尺寸的并联大孔道可视模型，大孔道入口 39和大孔道出口 42、 43通过穿过 大孔道组合可视模型体23的连接管52、 51与螺纹接口53、 54连接，大孔道组合 可视模型体23表面覆盖光学玻璃2。多孔道组合栅格可视模型是由栅格孔道出口 57依次连接嵌在大孔道组合可视模 型体23表面上的不同规格尺寸的栅格孔道58、 59、 55、 56和栅格孔道入口64构 成，表面覆盖光学玻璃2，栅格孔道出口 57和栅格孔道入口 64通过穿过大孔道组 合可视模型体的连接管62、 63与螺纹接口 60、 61连接。油藏多孔介质高渗带模拟可视模型是由嵌在大孔道组合可视模型体23表面上 的高渗带模拟模型出口 67、模拟高渗带模型65、高渗带模拟模型入口 66构成， 上面覆盖光学玻璃2，高渗带模拟模型出口67、高渗带模拟模型入口66通过穿 过大孔道组合可视模型体23的连接管68、 71与螺纹接口70、 69连接。油藏大孔道模拟可视模型实验装置主要由带磁力搅拌活塞容器和油藏大孔道 模拟可视模型组成，带磁力搅拌活塞容器用于装深部液流转向剂悬浮液，内设活 塞，驱替介质(蒸馏水)由上口进入，推动活塞，将下部的深部液流转向剂悬浮 液经扩大的O20mm锥形通道驱入油藏大孔道模拟可视模型。当深部液流转向剂通 过不同类型的模拟大孔道或者油藏多孔介质模拟高渗带时，借助于在油藏大孔道 模拟可视模型入口引出的压力传感器测定流动过程的压力变化以及出口流量，同 时，架设摄像机拍摄流动过程中深部液流转向剂堵塞大孔道，在压力作用下蠕变 通过等形变过程，研究深部液流转向剂在大孔道或多孔介质模拟高渗带中的作用 机理。利用该装置可以研究深部液流转向剂(柔性转向剂或预交联体膨颗粒)在油藏大孔道中的蠕变运移、架桥封堵和在压力下的突破情况，获得粒径/孔喉比、流速 变化对蠕变通过压力的影响， 一定粒径深部液流转向剂通过不同孔径通道的蠕变 通过压力等关系。还可观察深部液流转向剂在孔喉中是否会挤压破碎；拉伸易断 裂或割破现象。
图1油藏大孔道模拟可视模型实验装置流程示意图。图2a带磁力搅拌活塞容器筒体结构示意图。图2b带磁力搅拌活塞容器上盖结构示意图。图3a相同孔道尺寸的大孔道组合可视模型平面结构示意图图3b相同孔道尺寸的大孔道组合可视模型A-A截面图。图4a不同孔道尺寸的串联或并联大孔道组合可视模型平面结构示意图。图4b不同孔道尺寸的串联或并联大孔道组合可视模型A-A截面图。图4c不同孔道尺寸的串联或并联大孔道组合可视模型B-B截面图。图5a多孔道组合栅格可视模型平面结构示意图。图5b多孔道组合栅格可视模型A-A截面图。图6a油藏多孔介质高渗带模拟模型平面结构示意图。图6b油藏多孔介质高渗带模拟模型A-A截面图。图7油藏多孔介质高渗带模拟图像。其中1油藏大孔道模拟可视模型、2光学玻璃、3不锈钢管、4不锈钢管、5 量筒、6摄像机、7蒸馏水连接管线、8带磁力搅拌活塞容器、9磁力搅拌子、10 压力传感器连接管、11压力传感器、12双盘根活塞、13锥形出料口、 14压力传 感器连接管接口、 15外螺纹、16端面密封盘根槽、17管线接口、 18管线接口、 19内螺纹、20大孔道出口、 21大孔道中间测压孔、22大孔道、23大孔道组合可视模型体、24大孔道出口、 25连接管、26连接管、27连接管、28螺纹接口、 29 螺纹接口、 30螺纹接口、 31大孔道出口、 32大孔道、33、大孔洞、34大孔道、 35大孔洞、36大孔道、37大孔道入口、 38大孔道、39大孔道入口、 40大孔洞、 41大孔道、42大孔道出口、 43大孔道出口、 44大孔道、45大孔道、46大孔洞、 47连接管、48连接管、49螺纹接口、 50螺纹接口、 51连接管、52连接管、53螺 纹接口、 54螺纹接口、 55栅格模型组合孔道、56栅格模型组合孔道、57栅格模 型出口、 58栅格模型组合孔道、59栅格模型组合孔道、60螺纹接口、 61螺纹接 口、 61连接管、63连接管、64栅格模型入口、 65模拟高渗带模型、66高渗带模 拟模型入口、 67高渗带模拟模型出口、 68连接管、69螺纹接口、 70螺纹接口、 71连接管。
具体实施方式
本实用新型的油藏大孔道模拟可视模型试验装置包括带磁力搅拌活塞容 器、油藏大孔道模拟可视模型、摄像机、量筒。油藏大孔道模拟可视模型1的出口设在侧面上部，与①6mm不锈钢管4连接，量筒5放置在不锈钢管4出口处，油藏大孔道模拟可视模型1的入口设在侧面下部，由①10mm不锈钢管3与带磁力搅拌活塞容器8连通，摄像机6设置在油藏大孔道模拟可视模型1带有光学玻璃2的一面，在带磁力搅拌活塞容器8下部连接压力传感器连接管IO (用巾3mm聚四氟塑料管)，然后接压力传感器ll，顶部与蒸馏水连接管线7连通(用①3mm聚四氟塑料管)。带磁力搅拌活塞容器8由筒体、上盖、双盘根活塞和磁力搅拌子组成，磁力搅拌子9装在筒体内底部，压力传感器连接管线接口 14和连接不锈钢管3的锥形出料口 13设在筒体底部侧壁上，可以上下活动的双盘根活塞12设在筒体内，上 盖位于筒体上部，由内螺纹19为M88X3mm，旋在筒体外壁上的外螺纹15上，外 螺纹为M88X3ram，由端面密封盘根槽16将接口密封，上盖的上端面上设有管线接 □ 17、 18。油藏大孔道模拟可视模型可分为相同孔道尺寸的大孔道组合可视模型、不同 孔道尺寸的串联或并联大孔道组合可视模型、多孔道组合栅格可视模型、油藏多 孔介质高渗带模拟可视模型；相同孔道尺寸的大孔道组合可视模型的结构是由大孔道组合可视模型体23、 大孔道22、大孔道出口20、大孔道入口24构成，大孔道22—端连接大孔道出口 20，另一端与大孔道入口24连接，中间连接大孔道中间测压孔21，多组平行嵌在 大孔道组合可视模型体23表面上覆盖光学玻璃2，大孔道出口 20、大孔道入口 24、 大孔道中间测压孔21分别通过穿过大孔道组合可视模型体23的连接管27、 26、 25与螺纹接口28、 29、 30连接，螺纹接口 28、 29分别与不锈钢管4连接和不锈 钢管3连接，螺纹接口30接压力传感器。不同孔道尺寸的串联或并联大孔道组合可视模型是由依次连接的大孔道出口 31、大孔道32、大孔洞33、大孔道34、大孔洞35、大孔道36、大孔道入口 37， 嵌在大孔道组合可视模型体23表面上构成不同孔道尺寸的串联大孔道组合可视模' 型，大孔道出口 31和大孔道入口 37通过穿过大孔道组合可视模型体23的连接管 48、 47与螺纹接口49、 50连接；由大孔道入口 39分两路， 一路依次连接大孔道 38、大孔洞40、大孔道41、大孔道出口 42,另一路依次连接大孔道44、大孔洞 46、大孔道45、大孔道出口43，嵌在大孔道组合可视模型体23表面上构成不同 孔道尺寸的并联大孔道可视模型，大孔道入口 39和大孔道出口 42、 43通过穿过大孔道组合可视模型体23的连接管52、 51与螺纹接口53、 54连接，大孔道组合 可视模型体23表面覆盖光学玻璃2。多孔道组合栅格可视模型是由栅格孔道出口 57依次连接嵌在大孔道组合可视模 型体23表面上的不同规格尺寸的栅格孔道58、 59、 55、 56和栅格孔道入口64构 成，表面覆盖光学玻璃2，栅格孔道出口 57和栅格孔道入口 64通过穿过大孔道组 合可视模型体的连接管62、 63与螺纹接口 60、 61连接。油藏多孔介质高渗带模拟可视模型是由嵌在大孔道组合可视模型体23表面上 的高渗带模拟模型出口 67、模拟高渗带模型65、高渗带模拟模型入口 66构成， 上面覆盖光学玻璃2，高渗带模拟模型出口67、高渗带模拟模型入口66通过穿 过大孔道组合可视模型体23的连接管68、 71与螺纹接口70、 69连接。1) 1000 1500mL活塞容器(见图2)-可用于盛放深部液流转向剂悬浮液，可加 入磁力搅拌子搅拌以防止颗粒沉淀。以蒸馏水为介质驱动；如果使用恒压气体驱 动，需卸下活塞。为了使深部液流转向剂悬浮液流出通畅，把出口加工成①20mm 锥形通道，与①10mm管线连接。2) 油藏大孔道模拟可视模型可根据需求加工成如下形式A. 相同孔道尺寸的大孔道组合可视模型之模型1 (图3)。该模型用于模拟油 藏中具有相同孔道尺寸的独立大孔道和孔洞，孔道分别为①0.2X0.2X 6mm;②0,5X0.5X6腿；③1X1X6咖；④2X2X6mm，孔道之间的孔洞为 06X2mm。在大孔道组合可视模型的背面有每组孔道的入口、出口的连接 为d)6mm管线和中间测压孔连接为4)3mm测压管线，当孔道不使用时用沉头 丝堵封堵。B. 不同孔道尺寸的串联或并联大孔道组合可视模型之模型2 (图4)。该模型 由两部分组成，其一是用于模拟油藏中具有不同孔道大小的串通大孔道和孔洞，孔道尺寸分别为①0. 5X0.5X6mm;②1X1X6咖；③2X2X6mm。 孔道之间以06X2mm孔洞相连。其二是模拟油藏中两种孔道尺寸的并联大 孔道和孔洞，孔道分别为①0.5X0.5X6訓；②2X2X6咖。孔道之间以 0)6 X 2咖孔洞相连。在模型的背面有每组孔道的入口和出口的连接为d) 6ram 管线，当孔道不使用时用沉头丝堵封堵。C, 多孔道组合栅格可视模型之模型3 (图5)。该模型用于模拟油藏中无规分 布的大孔道，孔道尺寸分别为①2X2X5mm;②1XlX5mm;③0.5X0. 5 X5mm; 0. 2X0. 2X5mm。孔道之间以沟槽相隔。D. 油藏多孔介质高渗带模拟模型4 (图6)。该模型的制作可使用实际油 藏岩心多孔介质中产生的大孔道制备模拟图像，或者根据目标油藏的油 层物性参数选择用大颗粒油砂(或砂砾)等充填胶结形成人造岩心，切割 并制作截面图，获得多孔介质中大孔道的模拟图像(见图7)。然后使用数 控机床，借助于模拟加工技术，制造出实际油藏多孔介质中大孔道模拟模 型。3)模拟油藏大孔道可视模型上面用①80X10mm光学玻璃覆盖，以耐高温玻璃胶涂 布在孔道附近凹槽产生密封作用，另外在外缘结合部添加0型圈密封。
权利要求1. 一种油藏大孔道模拟可视模型试验装置，包括带磁力搅拌活塞容器、油藏大孔道模拟可视模型、摄像机、量筒，其特征在于油藏大孔道模拟可视模型(1)的出口设在侧面上部，与不锈钢管(4)连接，量筒(5)放置在不锈钢管(4)出口处，油藏大孔道模拟可视模型(1)的入口设在侧面下部，由不锈钢管(3)与带磁力搅拌活塞容器(8)连通，摄像机(6)设置在油藏大孔道模拟可视模型(1)带有光学玻璃(2)的一面，在带磁力搅拌活塞容器(8)下部连接压力传感器连接管(10)，然后接压力传感器(11)，顶部与蒸馏水连接管线(7)连通。
2. 根据权利要求l所述的油藏大孔道模拟可视模型试验装置，其特征在于带磁力搅拌活塞容器(8)是由筒体、上盖、双盘根活塞和磁力搅拌子组成，磁力 搅拌子(9)装在筒体内底部，压力传感器连接管接口 (14)和连接不锈钢管(3) 的锥形出料口 (13)设在筒体底部侧壁上，可以上下活动的双盘根活塞(12)设 在筒体内，上盖位于筒体上部，由内螺纹(19)旋在筒体外壁上的外螺纹(15) 上，由端面密封盘根槽(16)将接口密封，上盖的上端面上设有管线接口 (17)、 (18)。
3. 根据权利要求l所述的油藏大孔道模拟可视模型试验装置，其特征在于 油藏大孔道模拟可视模型是相同孔道尺寸的大孔道组合可视模型，相同孔道尺寸 的大孔道组合可视模型的结构是由大孔道组合可视模型体(23)、大孔道(22)、 大孔道出口 (20)、大孔道入口 (24)构成，大孔道(22)—端连接大孔道出口 (20)， 另一端与大孔道入口 (24)连接，中间连接大孔道中间测压孔(21)，多组平行嵌在大孔道组合可视模型体(23)表面上覆盖光学玻璃(2)，大孔道出口 (20)、大 孔道入口 (24)、大孔道中间测压孔(21)分别通过穿过大孔道组合可视模型体(23) 的连接管(27)、 (26)、 (25)与螺纹接口 (28)、 (29)、 (30)连接，螺纹接口 (28)、 (29)分别与不锈钢管(4)连接和不锈钢管(3)连接，螺纹接口 (30)接压力 传感器。
4.根据权利要求1所述的油藏大孔道模拟可视模型试验装置，其特征在于 油藏大孔道模拟可视模型是不同孔道尺寸的串联或并联大孔道组合可视模型，不 同孔道尺寸的串联或并联大孔道组合可视模型是由依次连接的大孔道出口 (31)、 大孔道(32)、大孔洞(33)、大孔道(34)、大孔洞(35)、大孔道(36)、大孔道 入口 (37)，嵌在大孔道组合可视模型体(23)表面上构成不同孔道尺寸的串联大 孔道组合可视模型，大孔道出口 (31)和大孔道入口 (37)通过穿过大孔道组合 可视模型体(23)的连接管(48)、 (47)与螺纹接口 (49)、 (50)连接；由大孔 道入口 (39)分两路， 一路依次连接大孔道(38)、大孔洞(40)、大孔道(41)、 大孔道出口 (42)，另一路依次连接大孔道(44)、大孔洞(46)、大孔道(45)、 大孔道出口 (43)，嵌在大孔道组合可视模型体(23)表面上构成不同孔道尺寸的 并联大孔道可视模型，大孔道入口 (39)和大孔道出口 (42)、 (43)通过穿过大 孔道组合可视模型体(23)的连接管(52)、 (51)与螺纹接口 (53)、 (54)连接， 大孔道组合可视模型体(23)表面覆盖光学玻璃(2)。
5.根据权利要求1所述的油藏大孔道模拟可视模型试验装置，其特征在于油 藏大孔道模拟可视模型是多孔道组合栅格可视模型，多孔道组合栅格可视模型是 由栅格孔道出口 (57)依次连接嵌在大孔道组合可视模型体(23)表面上的不同 规格尺寸的栅格孔道(58)、 (59)、 (55)、 (56)和栅格孔道入口 (64)构成，表面覆盖光学玻璃(2)，栅格孔道出口 (57)和栅格孔道入口 (64)通过穿过大孔 道组合可视模型体的连接管(62)、 (63)与螺纹接口 (60)、 (61)连接。
6.根据权利要求1所述的油藏大孔道模拟可视模型试验装置，其特征在于 油藏大孔道模拟可视模型是油藏多孔介质高渗带模拟可视模型，油藏多孔介质 高渗带模拟可视模型是由嵌在大孔道组合可视模型体(23)表面上的高渗带模 拟模型出口 (67)、模拟高渗带模型(65)、高渗带模拟模型入口 (66)构成， 上面覆盖光学玻璃(2)，高渗带模拟模型出口 (67)、高渗带模拟模型入口 (66) 通过穿过大孔道组合可视模型体(23)的连接管(68)、 (71)与螺纹接口 (70)、 (69)连接。
专利摘要本实用新型涉及一种油藏大孔道模拟可视模型试验装置，特征是油藏大孔道模拟可视模型的出口设在侧面上部，与不锈钢管连接，量筒放置在不锈钢管出口处，油藏大孔道模拟可视模型的入口设在侧面下部，由不锈钢管与带磁力搅拌活塞容器连通，摄像机设置在油藏大孔道模拟可视模型带有光学玻璃的一面，在带磁力搅拌活塞容器下部连接压力传感器连接管，然后接压力传感器，顶部与蒸馏水管线连通，该装置可研究和观察深部液流转向剂在油藏大孔道中的蠕变运移、架桥封堵和在压力下的突破情况，获得粒径/孔喉比、流速变化对蠕变通过压力的影响，一定粒径深部液流转向剂通过不同孔径通道的蠕变通过压力等关系，孔喉中是否会挤压破碎，拉伸易断裂或割破现象。
文档编号G01N33/00GK201096768SQ20072017318
公开日2008年8月6日 申请日期2007年9月18日 优先权日2007年9月18日
发明者刘玉章, 朱怀江, 熊春明, 罗健辉 申请人:中国石油天然气股份有限公司