CN212406713U - 一种模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，包括缝洞模拟模块，所述缝洞实验模块模拟包括若干模拟单元，所述模拟单元上设置有模拟溶洞或模拟裂缝，以模拟实际油藏的溶洞或裂缝；加持所述缝洞模拟模块的实验平台，所述实验平台固定所述缝洞模拟模块并向所述缝洞模拟模块施加压力；连接所述实验平台的料液输入装置，所述料液输入装置连接所述缝洞模拟模块，并且从所述模拟溶洞或所述模拟裂缝的一侧通入料液及追踪剂，所述模拟溶洞或模拟裂缝的另一端设置有取样管；其中，通过料液输入装置控制输入料液的流量，通过操作实验平台控制向所述缝洞模拟模块施加的压力。

Description

一种模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，属于实验设备领域。

背景技术

塔河油田缝洞型油藏大多数油井已经步入开发中后期阶段，对其制定提高采收率的措施主要依据储层结构特征的认知，储层认知的主要方法之一就是井间监测评价。塔河油田有大量的缝洞单元开展了注水、注气等提采技术，其中累计开展190余井组的井间示踪剂监测，但这些大量井间示踪剂产出资料，仅仅是用于了解井间连通性，并未深入挖掘示踪剂产出曲线表现出的储层特征；目前示踪剂解释主要还是基于砂岩渗流理论，要建立适用于碳酸盐岩缝洞型储层的示踪剂解释技术，需要从物理模拟实验开始。

通过调研发现，前期开展过基于缝洞***单管流或多管并流的二维物模实验,假设条件过于理想。另有三维物理模拟实主要侧重于概念模型，仅极少部分实验模型可开展室内实验，但存在缝洞模型不能灵活组合、重复性差的问题，不能较好地模拟评价实际油藏。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本实用新型提出了一种模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，能够模拟碳酸盐岩缝洞型油藏，可以进行密封测试、实验参数控制以及实验样品采集、分析化验等，以对实际油藏提供依据。

为了实现以上实用新型目的，本实用新型提出了一种模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，包括：

缝洞模拟模块，所述缝洞实验模块模拟包括若干模拟单元，所述模拟单元上设置有模拟溶洞或模拟裂缝，以模拟实际油藏的溶洞或裂缝；

加持所述缝洞模拟模块的实验平台，所述实验平台固定所述缝洞模拟模块并向所述缝洞模拟模块施加压力；

连接所述实验平台的料液输入装置，所述料液输入装置连接所述缝洞模拟模块，并且从所述模拟溶洞或所述模拟裂缝的一侧通入料液及追踪剂，所述模拟溶洞或模拟裂缝的另一端设置有取样管；

其中，通过料液输入装置控制输入料液的流量，通过操作实验平台控制向所述缝洞模拟模块施加的压力。

本实用新型的进一步改进在于，所述料液输入装置包括盛放料液的料液容器以及盛放追踪剂的追踪剂容器，所述料液容器和所述追踪剂容器通过三通阀连接所述缝洞模拟模块；

其中，所述料液容器连通三通阀的管线上设置有动力泵。

本实用新型的进一步改进在于，所述实验平台包括长方体形的主框架，所述主框架的两侧设置有滑杆组件，所述滑杆组件通过可移动支座滑动连接在所述主框架上，并能够调节所述滑动组件的间隙；

所述滑动组件上设置有固定装置，所述缝洞模拟模块固定设置在所述固定装置上。

本实用新型的进一步改进在于，所述固定装置包括设置在两个相对的滑杆组件之间的固定板组件，所述固定板组件上设置有加紧所述缝洞模拟模块的锁紧组件。

本实用新型的进一步改进在于，所述滑杆组件的竖直方向上设置有若干键槽和定位孔，所述固定板组件可拆卸式卡接在所述键槽和所述定位孔内；所述固定板组件通过选择所述滑杆组件上的所述键槽和所述定位孔来调节所述固定装置的高度。

本实用新型的进一步改进在于，所述主框架的中部设置有支撑杆，所述支撑杆的上端支撑所述固定板的中部。

本实用新型的进一步改进在于，其特征在于，所述主框架的底部设置有福马轮。

本实用新型的进一步改进在于，其特征在于，所述模拟单元包括上半块和下半块，所述上半块和所述下半块叠放并粘合成长方体型的结构；

其中，所述模拟裂缝或模拟溶洞设置在所述上半块和所述下半块的粘合面上。

本实用新型的进一步改进在于，所述上半块和所述下半块的粘合面相对的位置上均设置有连接模拟裂缝和模拟溶洞的凹槽，所述凹槽延伸到所述模拟单元的侧面；所述上半块和所述下半块在叠放时，所述凹槽组成流通通道。

本实用新型的进一步改进在于，所述缝洞模拟模块的流通通道通过金属丝扣和塑料垫片连接所述料液输入装置。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的一种模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，能够模拟碳酸盐岩缝洞型油藏，可以进行密封测试、实验参数控制以及实验样品采集、分析化验等，以对实际油藏提供依据。

附图说明

下面将结合附图来对本实用新型的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本实用新型的一个实施例的料液输入装置结构示意图；

图2所示为本实用新型的一个实施例的实验平台的结构示意图，显示了侧面的结构；

图3所示为本实用新型的一个实施例的实验平台的结构示意图，显示了正面的结构；

图4所示为本实用新型的一个实施例的缝洞模拟模块的结构示意图，显示了具有模拟溶洞的结构；

图5所示为本实用新型的一个实施例的缝洞模拟模块的结构示意图，显示了具有模拟裂缝的结构。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、缝洞模拟模块，2、实验平台，3、料液输入装置，11、模拟单元，12、模拟溶洞，13、模拟裂缝，14、上半块，15、下半块，16、流通通道，21、主框架，22、滑杆组件，23、固定装置，24、固定板组件，25、锁紧组件，26、支撑杆，27、福马轮，31、料液容器，32、追踪剂容器，33、动力泵，34、三通阀，35、取样管。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

图1和图2示意性地显示了根据本实用新型的一个实施例的一种模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，包括缝洞模拟模块，所述缝洞实验模块模拟包括若干模拟单元，所述模拟单元并排设置，其内部设置有模拟溶洞或模拟裂缝，以模拟实际油藏的溶洞或裂缝。模拟单元为岩石制成，优选为大理石材质，以模拟实际碳酸盐岩层。所述缝洞模拟模块加持在实验平台上，所述实验平台固定所述缝洞模拟模块并向所述缝洞模拟模块施加压力。本实施例所述实验模型还包括连接所述实验平台的料液输入装置，所述料液输入装置连接所述缝洞模拟模块，并且从所述模拟溶洞或所述模拟裂缝的一侧通入料液及追踪剂，所述模拟溶洞或模拟裂缝的另一端设置有取样管。

其中，通过料液输入装置控制输入料液的流量，通过操作实验平台控制向所述缝洞模拟模块施加的压力。在试验时根据实际情况调节流量和压力这些参数，根据取样管收集到的料液及追踪剂进行测量，从而计算出实验结果。

在一个实施例中，所述料液输入装置包括盛放料液的料液容器以及盛放追踪剂的追踪剂容器，所述料液容器和所述追踪剂容器均连接三通阀。三通阀的算个连接口分别连接料液容器、追踪剂容器和缝洞模拟模块。其中，所述料液容器连通三通阀的管线上设置有动力泵。

在一个实施例中，如图2和图3所示，所述实验平台包括长方体形的主框架，其六个面均为矩形。主框架的两侧设置有竖直的滑杆组件，滑杆组件的上端可滑动式连接主框架的上端面的两侧的边框，下端可滑动式连接主框架的下端面的两侧的边框。其中，滑动组件的上端和下端分别设置有可移动支座，所述可移动支座能够在主框架上滑动或卡住。通过可移动支架能够调节滑杆组件之间的间隙，以及调整滑杆组件在主框架上的前后位置。滑动组件上设置有固定装置，固定装置构造成能够固定缝洞模拟模块。

在一个实施例中，所述固定装置包括固定板组件和锁紧组件，固定板组件能够固定在滑杆组件上。固定板组件的两端分别设置有连接件，两个连接件分别连接柱框架两侧的滑杆组件上，并且同一个固定板组件的两端的滑杆组件相对应，比如，第一个固定板组件的左侧连接左侧的第一个滑杆组件，右侧连接右侧的第一个滑杆组件。固定板组件为水平设置的板状结构，缝洞模拟模块放置在固定板组件上。在本实施例中，固定板组件上还设置有锁紧组件，锁紧组件能够通过调节螺栓将缝洞模拟模块锁紧，使其固定不动。

优选地，实验平台的主框架、滑杆组件及固定装置采用金属材质，在实际制作时不同构件采用不同的金属材质，如主框架采用铝合金，滑杆组件采用304不锈钢材质、固定装置采用铜基材质。上述设计保证了平台的高承载性能。

滑杆组件可以沿着主框架进行移动，即可对模块进行垂向方向的设计，并可根据重力的大小进行垂向高度的灵活调整，弥补了常规实验装置无法实现重力因素实验的空白。

所述固定组件与锁紧组件可实现对缝洞模拟模块尤其是较为复杂的缝洞组合结构的加持与固定，同时配合垫片挤压，可大幅增强流体流动过程中的密封性能，密封能力可达2MPa以上。

在使用根据本实施例所述的模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置时，调节锁紧组件能够在固定板组件上拆卸和固定，通过调节锁紧组件能够调节缝洞模拟模块在固定板上的位置，并且能够增加和减少缝洞模拟模块的数量。在实验时能够根据需要调整缝洞模拟模块的数量和位置，来组合模拟相应的缝洞型地藏。

在一个实施例中，所述滑杆组件的竖直方向上设置有若干键槽和定位孔，不同键槽和定位块的高度不同，其可以与固定板组件的连接件相配合。所述固定板组件可拆卸式卡接在所述键槽和所述定位孔内。所述固定板组件通过选择所述滑杆组件上的所述键槽和所述定位孔来调节所述固定装置的高度。

在一个实施例中，所述主框架的中部设置有支撑杆，所述支撑杆的上端支撑所述固定板的中部。固定板组件由于放置缝洞模拟模块之后会承受较大的压力，容易发生变形，并且支撑不稳。通过设置支撑杆能够缓解支撑不稳的问题。

在一个实施例中，所述主框架的底部设置有福马轮。福马轮能够改变高度以及滚动的方向。通过在主框架的底部设置福马轮，能够更为方便地调节实验的高度，同时便于移动和搬运。

在一个实施例中，所述缝洞模拟模块包括至少一个模块单元，所述模块单元包括上半块和下半块。上半块和下半块组合成为长方体型的结构。上半块和下半块之间通过粘合剂相连接。

两个半块形成之后需要借助高强度粘合剂进行粘接，在经过粘合剂的充分反应之后，即可形成具有高强度的整个实验模块。在完成实验之后，可将模块放入高温烘箱(如陶瓷粘合剂的破坏温度为110℃左右)，待粘合剂破坏之后，对模块进行清洗，可实现模块的重复利用。

在一个实施例中，如图4和图5所示，所述缝洞模拟模块上设置有模拟裂缝和模拟溶洞，所述模拟裂缝和模拟溶洞设置在上半块和下半块的粘合面上。所述模拟裂缝和模拟溶洞通过流通通道延伸到缝洞模拟模块的侧边上，所述流通通道连接料液输入装置。模拟裂缝和模拟溶洞通过数控机床或雕刻机等雕刻而成，模拟裂缝和模拟溶洞的尺寸根据实际油藏井间的距离、实际裂缝和溶洞的尺寸确定。

雕刻按照基于相似性原理的设计进行，在缝洞雕刻好的基础上，对大理石模块的边部进行流动通道的设计，流动通道的规格尺寸需要考虑模块组合的匹配、塑料垫片的嵌入、实验管线的连接等，保证整个实验流动通道的畅通与密封性，更重要的是要能够实现模块之间的任意组合。

在一个实施例中，所述缝洞模拟模块的流通通道通过金属丝扣和塑料垫片连接所述料液输入装置。在本实施例中，在缝洞模拟模块中，位于中间的模拟单元的侧面的通道入口处需要预留出放置塑料垫片的空间；对于边缘的模拟单元需要与实验管线连接的模块，则需要预留出放置金属丝扣的空间，金属丝扣可与实验管线进行直接连接。最后，在预留的位置嵌入塑料垫片，在嵌入之前仍需要涂抹相应的粘合剂，确保垫片牢固与大理石模块粘接。同时，该垫片要有一定的厚度，保证垫片外缘稍微凸于实验模块边界，便于实验时采用平台的固定件进行加持，提高实验模块整体的密封性能，实验证明密封压力可达2MPa以上。

在使用根据本实施例所述的模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置时，实验的过程如下。

首先基于相似性原理，具体包括考虑质量、长度、时间、流速、密度、质量流量、压力、重力加速度、渗透率、溶洞高度、溶洞充填程度、界面张力、裂缝间距、裂缝开度、孔洞直径、溶洞粗糙度、裂缝密度、孔洞密度、孔隙度、地层倾角、润湿角、流体压缩系数、综合压缩系数、相对渗透率、流体饱和度以及缝洞连通程度等26种相似因素，针对缝洞型油藏流体流动特征。经过简化并筛选出若干个相似因素，其中裂缝的长度、宽度以及溶洞的半径等参数可根据实际油藏井间距离、溶洞以及裂缝的尺寸而定。

之后雕刻模拟单元。在内部雕刻相应尺寸的裂缝和溶洞，在边部相应位置雕刻流动通道。裂缝和溶洞的雕刻需借助高精度的数控机床、雕刻机等。将模拟单元组装成缝洞模拟模块。

再次，在加工制作好模拟单元后，把上半块和下半块采用高强度粘合剂进行粘接，放置充分的时间使粘合剂凝固粘合，使上半块和下半块牢固粘合。为保证流动通道不被粘合剂堵塞，在上半块和下半块粘合之前，可提前放置细铁丝、塑料条等，待粘合剂反应充分之后，再将放置的细铁丝、塑料条等抽取出来，并对粘合好的实验模块进行流动实验，观察流动通道是否畅通。

最后，在预留的位置嵌入塑料垫片，在嵌入之前仍需要涂抹相应的粘合剂，确保垫片牢固与大理石模块粘接；同时，该垫片要有一定的厚度，保证垫片外缘稍微凸于实验模块边界，便于实验时采用平台的固定件进行加持，提高实验模块整体的密封性能，实验证明密封压力可达2MPa以上。

在设计裂缝和溶洞模块时，考虑了模块尺寸、流动通道的统一性以及流动通道与实验管线的匹配关系，可以实现任意裂缝、溶洞的组合，包括裂缝的宽窄、溶洞的大小、溶洞的不规则刻画、溶洞的充填、裂缝之间的串并联、溶洞之间的串并联、裂缝与溶洞之间的串并联等等；同时，根据所用高强度粘合剂的特性，也可以在实验完成之后，将实验模块投入相应温度的烘箱中，使模块的上下两部分自动剥离，在清洗或清除掉实验痕迹之后，重新进行粘接，重复利用到其他实验研究中，即实验模块也具有可重复利用的优点。

实验过程的关键点主要包括配置溶液(包含料液和追踪剂等)、实验模型的组合连接与密封测试、实验参数控制以及实验样品采集、分析化验等。

取样管采集混合液进行化验，取样时机需要提前设计，取样之后借助光谱仪、色谱仪等设备进行样品的分析化验，详细记录实验参数、化验结果等数据。实验项目包含注气、注水、示踪剂监测以及流道调整等，可广泛用于碳酸盐岩油藏基础实验与机理的研究，应用前景广阔。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和/或修改，根据本实用新型的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，其特征在于，包括：

缝洞模拟模块，所述缝洞实验模块模拟包括若干模拟单元，所述模拟单元上设置有模拟溶洞或模拟裂缝，以模拟实际油藏的溶洞或裂缝；

加持所述缝洞模拟模块的实验平台，所述实验平台固定所述缝洞模拟模块并向所述缝洞模拟模块施加压力；

连接所述实验平台的料液输入装置，所述料液输入装置连接所述缝洞模拟模块，并且从所述模拟溶洞或所述模拟裂缝的一侧通入料液及追踪剂，所述模拟溶洞或模拟裂缝的另一端设置有取样管；

其中，通过料液输入装置控制输入料液的流量，通过操作实验平台控制向所述缝洞模拟模块施加的压力。

2.根据权利要求1所述的模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，其特征在于，所述料液输入装置包括盛放料液的料液容器以及盛放追踪剂的追踪剂容器，所述料液容器和所述追踪剂容器通过三通阀连接所述缝洞模拟模块；

其中，所述料液容器连通三通阀的管线上设置有动力泵。

3.根据权利要求1或2所述的模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，其特征在于，所述实验平台包括长方体形的主框架，所述主框架的两侧设置有滑杆组件，所述滑杆组件通过可移动支座滑动连接在所述主框架上，并能够调节所述滑杆组件的间隙；

所述滑杆组件上设置有固定装置，所述缝洞模拟模块固定设置在所述固定装置上。

4.根据权利要求3所述的模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，其特征在于，所述固定装置包括设置在两个相对的滑杆组件之间的固定板组件，所述固定板组件上设置有加紧所述缝洞模拟模块的锁紧组件。

5.根据权利要求4所述的模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，其特征在于，所述滑杆组件的竖直方向上设置有若干键槽和定位孔，所述固定板组件可拆卸式卡接在所述键槽和所述定位孔内；所述固定板组件通过选择所述滑杆组件上的所述键槽和所述定位孔来调节所述固定装置的高度。

6.根据权利要求4所述的模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，其特征在于，所述主框架的中部设置有支撑杆，所述支撑杆的上端支撑所述固定板的中部。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，其特征在于，所述主框架的底部设置有福马轮。

8.根据权利要求4至6中任一项所述的模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，其特征在于，所述模拟单元包括上半块和下半块，所述上半块和所述下半块叠放并粘合成长方体型的结构；

其中，所述模拟裂缝或模拟溶洞设置在所述上半块和所述下半块的粘合面上。

9.根据权利要求8所述的模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，其特征在于，所述上半块和所述下半块的粘合面相对的位置上均设置有连接模拟裂缝和模拟溶洞的凹槽，所述凹槽延伸到所述模拟单元的侧面；所述上半块和所述下半块在叠放时，所述凹槽组成流通通道。

10.根据权利要求8所述的模拟碳酸盐岩缝洞型油藏的实验装置，其特征在于，所述缝洞模拟模块的流通通道通过金属丝扣和塑料垫片连接所述料液输入装置。

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