一種用於蒸汽驅模擬實驗的高溫高壓二維填砂模型的製作方法
2023-10-11 16:17:54 3
專利名稱：一種用於蒸汽驅模擬實驗的高溫高壓二維填砂模型的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於蒸汽驅油汽竄機理研究中的室內模擬實驗裝置。
背景技術：
蒸汽驅是開採稠油油藏、提高稠油油藏原油採收率的有效技術，但有許多因素直接或間接影響著其驅油效果。例如，蒸汽驅過程中出現的蒸汽超覆和汽竄，將導致注入的蒸汽大量損失和波及係數的降低，嚴重影響蒸汽驅的效果。因此，為了提高蒸汽驅的驅油效果，應深入研究其影響因素，尤其是需要研究蒸汽驅的汽竄機理和探索控制蒸汽驅汽竄的方法。室內物理模擬實驗是這些研究的重要組成部分，而在室內物理模擬實驗中，適當的巖心模型必不可少。目前，油氣田開發過程中開展室內物理模擬實驗所用的巖心模型主要有 ①取自地層的天然圓柱形巖心，其特點是真實地反映了地下巖石的礦物組成和孔隙結構等特點，但是獲取困難，成本高；②微觀玻璃蝕刻模型，採用光化學蝕刻技術工藝將天然巖心的孔隙結構光刻到平面玻璃上。其特點是驅替過程可視，可重複使用，但尺寸小，成本高，不能耐溫和耐壓；③人造的柱狀或平板巖心，目前廣泛應用於室內物理模擬。其特點是可以在一定程度上模擬地下巖石孔隙度和滲透率，造價低，但大多採用環氧樹脂膠結，其耐溫和耐壓性能一般不適合開展蒸汽驅實驗；④填砂管模型，採用不同粒徑的石英砂和不同的壓實程度模擬稠油油藏，多表現為一維填砂管，其特點是可重複填裝、造價低，可耐高溫高壓，適用於進行一維蒸汽驅實驗，但在模擬層內及層間蒸汽竄流等方面，能力有限。
發明內容為了解決背景技術提出的現有技術中存在的問題，本實用新型提供了一種用於蒸汽驅模擬實驗的高溫高壓二維填砂模型，該種實驗裝置能可以耐受高溫和高壓，可以模擬蒸汽驅油過程中蒸汽在層內和層間的竄流，能與現有室內蒸汽驅油實驗中注採設備配套使用，可用於蒸汽驅油汽竄機理的研究以及蒸汽驅油汽竄控制方法的效果評價等。本實用新型的技術方案是該種用於蒸汽驅模擬實驗的高溫高壓二維填砂模型， 包括不鏽鋼材質的矩形砂箱，所述矩形砂箱由內、外兩層立板和一塊「回，，字形的水平板圍成填砂腔，所述內、外兩層立板上分別開有若干側壁內孔和側壁外孔，對應的側壁內孔和側壁外孔之間相連通；所述高溫高壓二維填砂模型還包括一個封蓋，所述封蓋的四周開有螺栓連接孔，所述封蓋的中部區域開有若干注入井口模擬口和採出井口模擬口，所述封蓋與矩形砂箱相配合，所述矩形砂箱的水平板上亦開有與封蓋上對應的螺栓插入孔；所述封蓋與矩形砂箱之間通過螺栓連接。另外，為提高實驗的精確性，在所述封蓋與矩形砂箱之間設置一個密封膠墊，所述密封膠墊上開有對應的螺栓通過孔。本實用新型具有如下有益效果本種用於蒸汽驅油室內模擬實驗的二維填砂模型，由不鏽鋼材質的矩形砂箱、蓋板、密封膠墊、填砂層以及注入井口模擬口和採出井口模擬口等構成，此外，在應用前還需要對填砂模型的內表面均需進行粗糙化處理，避免實驗過CN 202195837 U
說明書
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程中流體沿這些表面發生竄流。在具體實驗時，這些用於模擬注入井口或採出井口的模擬接口，可與室內物理模擬注入採出設備的管線以螺紋方式連接。當填砂層為石英砂或特定模擬實驗方案要求的材質，可採用乾式或溼式的填充方式，按照設計的區域滲透率和孔隙度，選用不同目數的材質和壓實程度進行填裝。這樣構造完成的二維填砂模型，可以耐受高溫和高壓，並且具有製作方便和可以模擬蒸汽在層內和層間的流動等特點。綜上所述，該種實驗裝置能可以耐受高溫和高壓，可以模擬蒸汽驅油過程中蒸汽在層內和層間的竄流，能與現有室內蒸汽驅油實驗中注採設備配套使用，可用於蒸汽驅油汽竄機理的研究以及蒸汽驅油汽竄控制方法的效果評價等。
圖1是本實用新型的整體結構示意圖。圖2是本實用新型所述封蓋的結構示意圖。圖3是本實用新型所述密封膠墊的結構示意圖。圖4是本實用新型所述矩形砂箱的結構示意圖。圖中1-注入井口模擬口，2-採出井口模擬口，3-側壁內孔，4-側壁外孔。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明如圖1所示，該種用於蒸汽驅模擬實驗的高溫高壓二維填砂模型，包括不鏽鋼材質的矩形砂箱，其獨特之處在於所述矩形砂箱由內、外兩層立板和一塊「回」字形的水平板圍成填砂腔，所述內、外兩層立板上分別開有若干側壁內孔3和側壁外孔4，對應的側壁內孔3和側壁外孔4之間相連通；所述高溫高壓二維填砂模型還包括一個封蓋，所述封蓋的四周開有螺栓連接孔， 所述封蓋的中部區域開有若干注入井口模擬口 1和採出井口模擬口 2，所述封蓋與矩形砂箱相配合，所述矩形砂箱的水平板上亦開有與封蓋上對應的螺栓插入孔；所述封蓋與矩形砂箱之間通過螺栓連接。另外，為保證實驗的密封性，可以在所述封蓋與矩形砂箱之間設置一個密封膠墊， 所述密封膠墊上開有對應的螺栓通過孔。具體使用時，可以將本裝置製造成一個30cmX30cmX 3cm的六面體，之後按照石英砂粒度與滲透率的經驗關係，參考油藏實際情況，選擇油藏橫向和縱向滲透率級差以及填裝用石英砂粒徑，按照縱向滲透率低，橫向滲透率高的韻律填裝填砂模型。即沿著填砂模型主體的一條對角線按照「細-中-粗-中-細」的粒徑韻律填砂。同時，用相同的韻律製作填砂管並測其滲透率，以估測二維填砂模型橫向和縱向上的滲透率級差。填好砂之後， 用螺栓將矩形砂箱、密封膠墊以及蓋板進行組裝。將製作完成的二維填砂模型水平放置在 80°C的恆溫箱中。主體上的6個接口全部用絲堵封住，通過蓋板中間的連接口進行抽空並飽和水和油，在飽和過程中，高滲方向見水或見油後，將對應的連接口關閉，直到低滲方向也見水或見油，儘量使填砂模型均勻飽和。蒸汽發生器溫度恆定到設計溫度後，以設計的速度注入蒸汽，從其餘四個連接口產液，產液出口進行冷卻後計量產液量。蒸汽明顯突破後， 驅替過程結束。最後利用高滲與低滲方向上的產液量與產油量來評價層內非均質性對蒸汽驅氣竄的影響規律。
權利要求1.一種用於蒸汽驅模擬實驗的高溫高壓二維填砂模型，包括不鏽鋼材質的矩形砂箱， 其特徵在於所述矩形砂箱由內、外兩層立板和一塊「回」字形的水平板圍成填砂腔，所述內、外兩層立板上分別開有若干側壁內孔(3)和側壁外孔(4)，對應的側壁內孔(3)和側壁外孔(4)之間相連通；所述高溫高壓二維填砂模型還包括一個封蓋，所述封蓋的四周開有螺栓連接孔，所述封蓋的中部區域開有若干注入井口模擬口(1)和採出井口模擬口(2)，所述封蓋與矩形砂箱相配合，所述矩形砂箱的水平板上亦開有與封蓋上對應的螺栓插入孔；所述封蓋與矩形砂箱之間通過螺栓連接。
2.根據權利要求1所述的一種用於蒸汽驅模擬實驗的高溫高壓二維填砂模型，其特徵在於所述封蓋與矩形砂箱之間有一個密封膠墊，所述密封膠墊上開有對應的螺栓通過孔。
專利摘要一種用於蒸汽驅模擬實驗的高溫高壓二維填砂模型。主要解決現有的實驗裝置在進行蒸汽驅實驗時功能受限的問題。其特徵在於矩形砂箱由內、外兩層立板和一塊「回」字形的水平板圍成填砂腔，內、外兩層立板上分別開有若干側壁內孔和側壁外孔，對應的側壁內孔和側壁外孔之間相連通；高溫高壓二維填砂模型還包括一個封蓋，封蓋的四周開有螺栓連接孔，封蓋的中部區域開有若干注入井口模擬口和採出井口模擬口，封蓋與矩形砂箱相配合，矩形砂箱的水平板上亦開有與封蓋上對應的螺栓插入孔；所述封蓋與矩形砂箱之間通過螺栓連接。該種實驗裝置可以耐受高溫和高壓，可以模擬蒸汽驅油過程中蒸汽在層內和層間的竄流，具有非常好的實驗應用效果。
文檔編號G01D21/00GK202195837SQ201120352240
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者劉永建, 胡紹彬, 郭玲玲 申請人:東北石油大學