专利名称：非均质多层岩心夹持器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模拟油田合注分层开采试验装置，具体涉及一种非均质多层岩心夹持器。
背景技术：
在油田开发中，油层非均质性是影响油田开发的重要因素之一，尤其是在油层合并注水的情况下，油层非均质性不仅使油层厚度波及系数降低，而且对注水层系中各油层的驱油效率产生较大的影响，降低最终采收率。因此，了解注水过程中非均质油层驱油效率的变化规律，对于调整开发措施、提高开发效果提供理论依据。目前关于非均质的研究，分为层内和层间非均质研究，层间非均质的研究方法简单，多采用多个并联岩心，夹持器和计量相对简单。关于层内非均质性的研究比较少，目前的方法是将人造岩心压制成一个多层模型用环氧树脂胶结作为模拟层内非均质体系。另一种方法是用人造岩心压制成一个多层模型，在岩心夹持器中进行驱替实验，以研究层内非均质体系的驱油规律。其缺点是，现有的岩心夹持器具有一个进液口和一个出液口，只能测量注水过程中多层岩心模型整体驱油效率的变化，而无法实现分层计量，不能观察到层间窜流现象。并且只能测量整个模型的孔隙度、渗透率和含油饱和度，无法测定各个渗透层的参数。因而无法实现合注分层开采中各油层驱油效率的评价。另外用环氧树脂胶结作为模拟层内非均质体系不能模拟上覆压力，这些都是层内非均质的研究中亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够准确计量非均质层内水驱油变化规律的岩心夹持器。为实现上述目的，本发明的技术方案如下本发明所述的非均质多层岩心夹持器，由外壳，橡胶筒，岩心左顶头，岩心右顶头， 左固定套筒，右固定套筒，左紧固套筒、右紧固套筒和固定支架构成；不锈钢外壳为圆筒状，橡胶筒置于外壳内部，与外壳同轴心；多层岩心模型位于橡胶筒内空腔中；岩心左顶头，岩心右顶头可拆卸地抵顶在橡胶筒内、多层岩心模型的两端， 其形状和尺寸与橡胶筒内壁相符，橡胶筒的内壁与岩心左顶头和岩心右顶头之间形成容纳多层岩心模型的岩心容室；左固定套筒和右固定套筒，分别套设在岩心左顶头和岩心右顶头上，左固定套筒和右固定套筒外周与外壳两端通过轴向围压密封圈连接；橡胶筒外壁，左固定套筒和右固定套筒和外壳内壁之间形成一密闭环形围压空间；左紧固套筒和右紧固套筒分别套设在岩心左顶头和岩心右顶头上，位于左固定套筒和右固定套筒外侧；外壳上设有围压接口、围压排气孔；岩心左顶头中设有进液口连通岩心容室，设有岩心排气孔连通岩心容室；岩心右顶头中设有中层出液口、上层出液口、下层出液口，连通岩心容室，每个出液口分别对准一层岩心模型，在岩心右顶头上对应相邻两层岩心模型间的接缝处设置条形出液口密封垫，以使通过每层岩心模型的流出液从各层相应的出液口流出；固定支架位于外壳下方。该多层岩心模型由多个具有不同渗透率的天然或人造单层岩心组合而成。如上所述的非均质多层岩心夹持器，其中，各单层岩心可以为形状相同的长方体石心。如上所述的非均质多层岩心夹持器，其中，该橡胶筒外部可以为立方形，内部具有长方体空腔以容纳长方体岩心，其两端具有圆形接口。所述的非均质多层岩心夹持器，在其多层岩心模型的相邻两层岩心接触面上设置隔离油水的薄膜。如所述的非均质多层岩心夹持器，其特征在于，所述的多层岩心模型可以用单层均质岩心替代。如上所述的非均质模型试验系统，其中，该单层岩心为圆柱形或长方形。本发明的有益效果在于，(1)本岩心夹持器可采用天然的油藏岩心并施加围压，真实地模拟了层内非均质油藏的实际情况；(2)该岩心夹持器通过独特的顶头设计，可以使流经各岩心层的液体分别从不同的出口流出，实现了分层测量，能够精确地反映合注分层开采中层内非均质水驱油的变化规律；(3)本岩心夹持器改进了传统层内非均质模型的多层粘合岩心为自由组合单层模型，每个单层参数可以单独获得，并可以灵活组合以模拟多种非均质油藏；(4)本岩心夹持器将传统层橡胶筒的圆柱状外部形状改变为立方形，并减少了筒壁的厚度，更有利于对橡胶筒内部空腔施加围压；(5)本岩心夹持器的能够用于测量层内非均质模型；同时，仅需在相邻多层岩心模型间设置隔离油水的薄膜，即能用来测量层间非均质模型，简化了常规方法中多个岩心夹持器并联的测试装置。
图1为非均质多层岩心夹持器的结构示意图；图2为图1中Α-Α，的剖视图；图3为图1中B-B，的剖视图；其中1、岩心排气孔2、岩心左顶头3、左紧固套筒4、轴向围压密封圈5、进液口 6、左固定套筒7、外壳8、橡胶筒9、围压排气孔10、多层岩心模型11、固定支架12、环形围压空间13、围压接口 14、右固定套筒15、岩心右顶头16、中层出液口 17、上层出液口 18、出液口密封垫19、右紧固套筒20、下层出液口
具体实施例方式非均质多层岩心夹持器用于非均质多层岩心夹持器由外壳7，橡胶筒8，岩心左顶头2，岩心右顶头15，左固定套筒6，右固定套筒14，左紧固套筒3、右紧固套筒19和固定支架11构成；不锈钢外壳7为圆筒状，橡胶筒8置于外壳7内部，与外壳7同轴心；多层岩心模型10位于橡胶筒8内空腔中；岩心左顶头2，岩心右顶头15可拆卸地抵顶在橡胶筒8内、多层岩心模型10的两端，其形状和尺寸与橡胶筒8内壁相符，橡胶筒8的内壁与岩心左顶头2 和岩心右顶头15之间形成容纳多层岩心模型10的岩心容室；左固定套筒6和右固定套筒14，分别套设在岩心左顶头2和岩心右顶头15上，左固定套筒6和右固定套筒14外周与外壳7两端通过轴向围压密封圈4连接；橡胶筒8外壁，左固定套筒6和右固定套筒14和外壳7内壁之间形成一密闭环形围压空间12 ；左紧固套筒3和右紧固套筒19分别套设在岩心左顶头2和岩心右顶头15上，位于左固定套筒6和右固定套筒14外侧；外壳7上设有围压接口 13、围压排气孔9与环形围压空间12和系统连通；岩心左顶头2中设有进液口 5连通驱替系统和岩心容室，设有岩心排气孔1连通岩心容室与外界大气；岩心右顶头15中设有中层出液口 16、上层出液口 17、下层出液口 20，连通岩心容室与计量系统，每个出液口分别对准一层岩心模型，在岩心右顶头15上对应相邻两层岩心模型间的接缝处设置条形出液口密封垫18，以使通过每层岩心模型的流出液从各层相应的出液口流出；固定支架11位于外壳7下方。非均质模型水驱油效率评价实验首先取多个采自不同深度的天然油藏岩心，制成相同规格的单层岩心模型。分别测定各单层岩心模型的孔隙度和空气渗透率；将各单层岩心饱和地层水，分别测定水相渗透率；随后分别对各单层岩心进行油驱水，达到束缚水状态后测定油相的有效渗透率并计算各单层岩心的束缚水饱和度。将含有束缚水的各层岩心按照反韵律排列放入非均质多层岩心夹持器的岩心容室中；固定岩心夹持器的岩心上、下顶头和上、下固定套筒。将围压接口连接到围压泵上，启动围压泵加围压0 50MPa。以0 lOml/min的速度对岩心进行水驱油操作，记录每层的见水时间、见水时的累积产油量、累积产液量、岩心两端的驱替压差。 综合含水率达到99. 95 %时结束实验。根据记录数据绘制岩心模型水驱特征曲线，并计算变异系数、突进系数、渗透率级差和驱油效率。
权利要求
1.一种非均质多层岩心夹持器，由外壳，橡胶筒，岩心左顶头，岩心右顶头，左固定套筒，右固定套筒，左紧固套筒、右紧固套筒和固定支架构成；其特征在于不锈钢外壳为圆筒状，橡胶筒置于外壳内部，与外壳同轴心；多层岩心模型位于橡胶筒内空腔中；岩心左顶头，岩心右顶头可拆卸地抵顶在橡胶筒内、多层岩心模型的两端，其形状和尺寸与橡胶筒内壁相符，橡胶筒的内壁与岩心左顶头和岩心右顶头之间形成容纳多层岩心模型的岩心容室；左固定套筒和右固定套筒，分别套设在岩心左顶头和岩心右顶头上， 左固定套筒和右固定套筒外周与外壳两端通过轴向围压密封圈连接；橡胶筒外壁，左固定套筒和右固定套筒和外壳内壁之间形成一密闭环形围压空间；左紧固套筒和右紧固套筒分别套设在岩心左顶头和岩心右顶头上，位于左固定套筒和右固定套筒外侧；外壳上设有围压接口、围压排气孔；岩心左顶头中设有进液口连通岩心容室，设有岩心排气孔连通岩心容室；岩心右顶头中设有中层出液口、上层出液口、下层出液口，连通岩心容室，每个出液口分别对准一层岩心模型，在岩心右顶头上对应相邻两层岩心模型间的接缝处设置条形出液口密封垫，以使通过每层岩心模型的流出液从各层相应的出液口流出；固定支架位于外壳下方。
2.根据权利要求1所述的非均质多层岩心夹持器，其特征在于，所述各单层岩心为形状相同的长方体岩心。
3.根据权利要求1所述的非均质多层岩心夹持器，其特征在于，所述橡胶筒外部为立方形，内部具有长方体空腔，其两端具有圆形接口。
4.根据权利要求1所述的非均质多层岩心夹持器，其特征在于所述的多层岩心模型的相邻两层岩心接触面上设置隔离油水的薄膜。
5.根据权利要求1所述的非均质多层岩心夹持器，其特征在于所述的多层岩心模型用单层均质岩心替代。
6.根据权利要求1所述的非均质多层岩心夹持器，其特征在于所述的单层岩心为圆柱形或长方形。
全文摘要
本发明涉及一种非均质多层岩心夹持器，橡胶筒置于外壳内；多层岩心模型位于橡胶筒内空腔中；岩心左顶头，岩心右顶头顶在多层岩心模型的两端，橡胶筒的内壁与岩心左顶头和岩心右顶头之间形成容纳多层岩心模型的岩心容室；左固定套筒和右固定套筒，分别套设在岩心左顶头和岩心右顶头上，左固定套筒和右固定套筒外周与外壳两端通过轴向围压密封圈连接；橡胶筒外壁，左固定套筒和右固定套筒和外壳内壁之间形成一密闭环形围压空间；岩心左顶头中设有进液口连通岩心容室，岩心右顶头中设有出液口，连通岩心容室；本夹持器实现了层内非均质油藏分层测量，能够精确地模拟及测试合注分层开采中层内非均质水驱油的变化规律以及层间窜流现象。
文档编号G01N15/08GK102169081SQ20101061069
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者刘庆杰, 吕伟峰, 张祖波, 罗蔓莉 申请人:中国石油天然气股份有限公司