CN114495676B - 一种可视化离散性缝洞网络储层物理实验用仿真模型 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可视化离散性缝洞网络储层物理实验用仿真模型，包括由两块有机玻璃粘合形成的单元模型，单元模型内侧设置有裂缝和溶洞结构，在单元模型的两个对角分别设置有一个入口端和一个出口端，单元模型包括单缝模型、单缝‑单洞串联模型、单缝‑双洞串联模型及单缝‑单洞并联模型；本发明中的单元模型包括单缝模型、单缝‑单洞串联模型、单缝‑双洞串联模型及单缝‑单洞并联模型，还能将单元模型进行多种组合，使得在进行针对缝洞型油藏驱替物理模型实验中，能设计14类单元模型组合方式，使驱替效果更接近实际油藏中流体流动状态，使其能够对缝洞型油藏中流体流动规律进行全面总结，高效便捷。
Description
技术领域
本发明属于物理实验模型技术领域，具体涉及一种可视化离散性缝洞网络储层物理实验用仿真模型。
背景技术
碳酸盐岩缝洞型油藏是我国油气勘探开发领域中的重要板块，该类储层的储渗空间主要由缝洞组成，基质不具备储渗能力，缝和洞在基质内无规则分布。区别于常规的碎屑岩油藏，缝洞型碳酸盐岩油藏最为显著的特点就是缝洞本身的多尺度性和极强的非均质性，这导致储层的各向异性、离散性的特点突出，储集层内油水分布复杂,流体在缝洞中的流动具有特殊的流动规律，使得这类油气藏的开发存在诸多的困难。
物理模拟实验是研究流体流动规律的最直观的方法，物理模型是物理模拟实验的基础。现有的缝洞型油藏物理模型主要包括玻璃管模型、蚀刻平板模型、浇筑不规则模型、岩心缝洞模型等，模型材料主要有玻璃、有机玻璃、岩芯、树脂四类。其中，缝洞型油藏岩芯代表性差，且不具备可视化；树脂浇铸模型成本高且无法重复利用；玻璃管耐压耐温性差，无法满足实验要求。而有机玻璃具有高透明度、易于机械加工、化学稳定性好、耐高温、价格低廉等优点，性价比最高，且能满足实验精度要求，故选用可视化有机玻璃作为实验材料。
由于缝洞型油藏中缝洞分布具有离散性，现有的室内实验模拟模型的代表性不足。模型在描述缝洞分布时，常存在缝洞尺寸与实际油藏尺寸偏差较大、缝洞配置关系不全面等问题，直接影响着流体流动规律的研究。模型制作过程复杂，功能单一，成本高昂也是常见问题之一。此外，部分模型可视化困难，耐温耐压性差，不能满足实验条件，从而影响模拟过程，也会影响模拟结果的精准度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种可视化离散性缝洞网络储层物理实验用仿真模型，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可视化离散性缝洞网络储层物理实验用仿真模型，包括由两块有机玻璃粘合形成的单元模型，所述单元模型内侧设置有裂缝和溶洞结构，在单元模型的两个对角分别设置有一个入口端和一个出口端，所述单元模型包括单缝模型、单缝-单洞串联模型、单缝-双洞串联模型及单缝-单洞并联模型；
所述单缝模型中入口端与出口端之间仅靠裂缝连接；
所述单缝-单洞串联模型中，入口端与出口端之间靠裂缝和溶洞连接，且裂缝切过溶洞，裂缝和溶洞为串联关系；
所述单缝-双洞串联模型中，入口端与出口端之间靠裂缝和溶洞连接，且设置有一条裂缝和两个溶洞，裂缝和溶洞为串联关系；
所述单缝-单洞并联模型中，入口端与出口端之间靠裂缝和溶洞连接，且设置有两条裂缝和两个溶洞，单个裂缝和单个溶洞为串联关系，两个裂缝并联。
进一步的，所述单元模型由边长为20cm×20cm，厚度为2cm的正方形平面有机玻璃制成，粘合剂为树脂，且在每块有机玻璃内侧通过铣车加工出裂缝和溶洞结构，所述入口端和出口端均切角。
进一步的，所述单缝模型中裂缝缝宽为1mm或2mm。
进一步的，所述单缝-单洞串联模型中，裂缝缝宽为1mm或2mm，溶洞洞径为1cm或者2cm。
进一步的，所述单缝-双洞串联模型中，裂缝缝宽为1mm或2mm，两个溶洞洞径分别为1cm或者2cm。
进一步的，所述单缝-单洞并联模型中，两条裂缝缝宽分别为1mm或2mm，两个溶洞洞径分别为1cm或者2cm。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明中的单元模型包括单缝模型、单缝-单洞串联模型、单缝-双洞串联模型及单缝-单洞并联模型，为最大程度的还原缝洞型储层的内部结构，使驱替效果更接近实际油藏中流体流动状态，将单元模型进行多种组合，依据单元模型内部的缝洞类型，总结出4大类14小类单元模型组合方式，使得在进行针对缝洞型油藏驱替物理模型实验中，***地提出典型缝洞结构，在考虑实际储层中的缝洞配置关系的基础上，能设计14类单元模型组合方式，完整概括了实际储层中缝洞的连通关系，最大程度的还原缝洞型储层的内部结构，使驱替效果更接近实际油藏中流体流动状态，使其能够对缝洞型油藏中流体流动规律进行全面总结，高效便捷。
附图说明
图1是本发明单缝模型结构示意图；
图2是本发明单缝-单洞串联模型结构示意图；
图3是本发明单缝-双洞串联模型结构示意图；
图4是本发明单缝-单洞并联模型结构示意图；
图5是本发明实施例中4个单元模型由同一类别组成结构示意图；
图6是本发明实施例中4个单元模型由两类别组成结构示意图；
图7是本发明实施例中4个单元模型由三类别组成结构示意图；
图8是本发明实施例中4个单元模型由四类别组成结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-8所示，本发明提供一种技术方案：一种可视化离散性缝洞网络储层物理实验用仿真模型，包括由两块有机玻璃粘合形成的单元模型，所述单元模型由边长为20cm×20cm，厚度为2cm的正方形平面有机玻璃制成，粘合剂为树脂。
所述单元模型内侧设置有裂缝和溶洞结构，裂缝和溶洞结构是在每块有机玻璃内侧通过铣车加工而成。
在单元模型的两个对角分别设置有一个入口端和一个出口端，所述入口端和出口端均切角，且在入口端和出口端端口处分别安有钢钉，便于组合单元模型模型的连接，确保无压力、流体漏失。
所述单元模型包括单缝模型、单缝-单洞串联模型、单缝-双洞串联模型及单缝-单洞并联模型；
如图1所示，所述单缝模型中入口端与出口端之间仅靠裂缝连接，所述单缝模型中裂缝缝宽为1mm或2mm，即单缝模型共有2种，内部裂缝缝宽为1mm和内部裂缝缝宽为2mm。
如图2所示，所述单缝-单洞串联模型中，入口端与出口端之间靠裂缝和溶洞连接，且裂缝切过溶洞，裂缝和溶洞为串联关系，其中裂缝缝宽为1mm或2mm，溶洞洞径为1cm或者2cm，即单缝-单洞串联模型模型共有4种，内部设计分别为：
1)裂缝缝宽为1mm，溶洞洞径为1cm；
2)裂缝缝宽为1mm，溶洞洞径为2cm；
3)裂缝缝宽为2mm，溶洞洞径为1cm；
4)裂缝缝宽为2mm，溶洞洞径为2cm。
如图3所示，所述单缝-双洞串联模型中，入口端与出口端之间靠裂缝和溶洞连接，且设置有一条裂缝和两个溶洞，裂缝和溶洞为串联关系，具体的裂缝缝宽为1mm或2mm，两个溶洞洞径分别为1cm或者2cm；即单缝-双洞串联模型共有6种，内部设计分别为：
1)裂缝缝宽为1mm，一个溶洞洞径为1cm，另一个溶洞洞径为1cm；
2)裂缝缝宽为1mm，一个溶洞洞径为1cm，另一个溶洞洞径为2cm；
3)裂缝缝宽为2mm，一个溶洞洞径为1cm，另一个溶洞洞径为1cm；
4)裂缝缝宽为2mm，一个溶洞洞径为1cm，另一个溶洞洞径为2cm；
5)裂缝缝宽为1mm，一个溶洞洞径为2cm，另一个溶洞洞径为2cm；
6)裂缝缝宽为2mm，一个溶洞洞径为2cm，另一个溶洞洞径为2cm。
如图4所示，所述单缝-单洞并联模型中，入口端与出口端之间靠裂缝和溶洞连接，且设置有两条裂缝和两个溶洞，单个裂缝和单个溶洞为串联关系，两个裂缝并联，其中两条裂缝缝宽分别为1mm或2mm，两个溶洞洞径分别为1cm或者2cm。即单缝-单洞并联模型中共有6种，内部设计分别为：
1)一个裂缝缝宽为1mm，另一个裂缝缝宽为1mm，一个溶洞洞径为1cm，另一个溶洞洞径为2cm；
2)一个裂缝缝宽为1mm，另一个裂缝缝宽为1mm，一个溶洞洞径为2cm，另一个溶洞洞径为2cm；
3)一个裂缝缝宽为1mm，另一个裂缝缝宽为1mm，一个溶洞洞径为2cm，另一个溶洞洞径为1cm；
4)一个裂缝缝宽为1mm，另一个裂缝缝宽为2mm，一个溶洞洞径为2cm，另一个溶洞洞径为2cm；
5)一个裂缝缝宽为1mm，另一个裂缝缝宽为2mm，一个溶洞洞径为2cm，另一个溶洞洞径为1cm；
6)一个裂缝缝宽为2mm，另一个裂缝缝宽为2mm，一个溶洞洞径为2cm，另一个溶洞洞径为1cm。
以4个单元模型为基本组成，将4个单元模型入口端相对，入口端处钢钉通过四通连接，形成一个统一入口端，保证同一个压力源和流体源。单元模型的组合方式有4大类，可分为14小类组合模式，共计7669种，对不同单元模型的组合进行驱替实验，可研究不同缝洞单元耦合作用下，流体的耦合流动规律。
所述单元模型的组合方式可分为：
(1)4个单元模型由同一类别组成，如图5所示，可分为：
①单缝单元模型自组合，共1种；
②单缝单洞串联模型自组合，共4种；
③单缝双洞串联模型自组合，共30种；
④单缝单洞并联模型自组合，共30种。
(2)4个单元模型由两种类别单元模型组成，如图6所示，可分为：
①单缝-单缝单洞组合模型，共20种；
②单缝-单缝双洞组合模型，共270种；
③单缝-单缝单洞并联组合模型，共270种；
④单缝单洞-单缝双洞组合模型，共864种；
⑤单缝单洞-单缝单洞并联组合模型，共864种；
⑥单缝双洞-单缝单洞并联组合模型，共2340种。
(3)4个单元模型由三种类别单元模型组成，如图7所示，可分为：
①单缝-单缝单洞-单缝双洞组合模型，共408种；
②单缝-单缝单洞-单缝单洞并联组合模型，共408种；
③单缝单洞-单缝双洞-单缝单洞并联组合模型，共1872种。
(4)4个单元模型由四种类别单元模型组成，如图8所示，共288种。
在进行多种单元模型的组合时，以4个单元模型为基本组成，4个单元模型入口端相对，放置于支架框架中，以垫片和固定螺丝固定，入口端处钢钉通过四通连接，形成一个统一入口端，确保各模型连接紧密，无漏失现象，四通上端连接软管，软管与水泵、油泵连接。模型出口端钢钉以软管为媒介与各电子天平中高精度量杯连接，通过计算机程序控制注入流体类型、压力及流量，单元模型的最大承压为1Mpa，最大允许通过流量为20ml/min。
光电摄像机自动捕捉流体并放大展示在计算机上，实时观察流体在各模型中的流动状态。每0.02s电子天平自动测量量筒内流体量，并将数据同步到计算机程序中。
从而能使得本单元模型在经支架框架固定组合后，由四通连接的软管注入流体，可对组合模型进行驱替实验，能实时模拟碳酸盐岩缝洞型油藏内流体流动，用于研究缝洞型油藏流体流动一般规律，便捷实用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (1)
1.一种可视化离散性缝洞网络储层物理实验用仿真模型，其特征在于，包括由两块有机玻璃粘合形成的单元模型，所述单元模型内侧设置有裂缝和溶洞结构，在单元模型的两个对角分别设置有一个入口端和一个出口端，所述单元模型由边长为 20cm×20cm，厚度为2cm 的正方形平面有机玻璃制成，粘合剂为树脂，且在每块有机玻璃内侧通过铣车加工出裂缝和溶洞结构，所述入口端和出口端均切角；
所述单元模型包括单缝模型、单缝-单洞串联模型、单缝-双洞串联模型及单缝-单洞并联模型；
所述单缝模型中入口端与出口端之间仅靠裂缝连接；所述单缝-单洞串联模型中，入口端与出口端之间靠裂缝和溶洞连接，且裂缝切过溶洞，裂缝和溶洞为串联关系；所述单缝-双洞串联模型中，入口端与出口端之间靠裂缝和溶洞连接，且设置有一条裂缝和两个溶洞，裂缝和溶洞为串联关系；
所述单缝-单洞并联模型中，入口端与出口端之间靠裂缝和溶洞连接，且设置有两条裂缝和两个溶洞，单个裂缝和单个溶洞为串联关系，两个裂缝并联；
所述单缝模型中裂缝缝宽为1mm或2mm，所述单缝-单洞串联模型中，裂缝缝宽为1mm或2mm，溶洞洞径为1cm或者2cm，所述单缝-双洞串联模型中，裂缝缝宽为1mm或2mm，两个溶洞洞径分别为1cm或者2cm，所述单缝-单洞并联模型中，两条裂缝缝宽分别为1mm或2mm，两个溶洞洞径分别为 1cm或者 2cm；
在进行多种单元模型组合时，4个单元模型为基本组成，4个单元模型入口端相对，放置在支架框架中并以垫片和固定螺丝固定，入口端处钢钉通过四通连接，形成统一入口端，确保各模型紧密连接没有漏失现象，模型出口端钢钉以软管为媒介与各电子天平中高精度量杯连接，由计算机程序控制注入流体类型、压力及流量，光电摄像机自动捕捉流体并放大展示在计算机上，实时观察流体在各模型中的流动状态；每0 .02s电子天平自动测量量筒内流体量，并将数据同步到计算机程序中。
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