專利名稱：一種高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油勘探開發(fā)及油藏工程領(lǐng)域，尤其涉及油藏工程實驗領(lǐng)域，具體的講是一種高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，適用于在實驗室油藏流體驅(qū)替模擬中檢測真實地下壓力環(huán)境中的壓力場變化和流場變化。
背景技術(shù)：
為研究油藏中流體滲流機理，在實驗室中進行流體驅(qū)替實驗，巖心驅(qū)替實驗和平面模型驅(qū)替實驗已經(jīng)成為研究地下流體流動規(guī)律及開發(fā)特征的主要手段。針對中高滲透儲層，由于模型、巖心滲透率較高，實驗驅(qū)替壓力相應(yīng)較低，所以在實驗中不需要較高壓力，因此對模型的耐壓情況和實驗壓力要求很低，無需再高壓下進行實驗。對于低滲透油藏，由于孔隙度和滲透率較低，實驗中需要采用較高的驅(qū)替壓力。由于目前沒有較好的針對平面模型高壓實驗的方法，低滲透實驗主要集中在巖心實驗或單相低壓驅(qū)替實驗，該類實驗在一定程度上對研究低滲透油藏開發(fā)規(guī)律發(fā)揮了重要的作用。由于低滲透、特低滲透儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征，造成了低滲透儲層與中高滲透儲層開發(fā)過程中的迥然不同，尤其在二維流動特征上，與中高滲透儲層特征差異很大，因此，對二維驅(qū)替實驗的需求變得非常急迫。目前，很多人嘗試了在高壓倉內(nèi)進行二維物理模型的高壓實驗，但由于其流程操作復(fù)雜，實驗方法不合適，造成該類實驗不能推廣，無法進行批量實驗和為科研提供成套數(shù)據(jù)，不能滿足科研需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的形成一種操作簡單的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，以形成一套操作簡便，確實可行的大型平面模型實驗方法。該系統(tǒng)要求實現(xiàn)大型露頭巖心的飽和油、驅(qū)替過程，在實驗驅(qū)替過程中，可以對模型的壓力場、飽和度場進行測量。實驗過程中實現(xiàn)了自動切換，具有超壓報警和泄壓的功能。本發(fā)明實施例提供一種高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，包括高壓倉系統(tǒng)、環(huán)壓系統(tǒng)、 注入系統(tǒng)、抽真空飽和系統(tǒng)、高壓倉壓力保護系統(tǒng)、控制采集系統(tǒng)以及出口測量系統(tǒng)；其中，所述高壓露頭平面模型放置在所述高壓倉系統(tǒng)中；所述高壓倉系統(tǒng)分別與所述環(huán)壓系統(tǒng)、抽真空飽和系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、出口測量系統(tǒng)以及控制采集系統(tǒng)相連接；所述高壓倉壓力保護系統(tǒng)分別與所述控制采集系統(tǒng)以及環(huán)壓系統(tǒng)相連接；所述環(huán)壓系統(tǒng)用于為所述高壓倉系統(tǒng)中的高壓露頭平面模型提供環(huán)壓；所述抽真空飽和系統(tǒng)用于為所述高壓倉系統(tǒng)中的高壓露頭平面模型抽真空并注入流體飽和；所述注入系統(tǒng)為所述高壓倉系統(tǒng)中的高壓露頭平面模型提供實驗液體；所述出口測量系統(tǒng)用于進行所述高壓露頭平面模型的出口流量測量；所述控制采集系統(tǒng)用于對所述高壓露頭平面模型進行壓力和電阻率的監(jiān)測， 并利用監(jiān)測數(shù)據(jù)對所述實驗系統(tǒng)的安全進行控制；所述高壓倉壓力保護系統(tǒng)用于根據(jù)所述控制采集系統(tǒng)監(jiān)測的結(jié)果，對所述高壓倉系統(tǒng)中的環(huán)壓進行調(diào)整。
本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，采用露頭模型，盡可能的達(dá)到與實際巖心的一致性，提供了平面模型的高壓封裝技術(shù)、平面模型的真空飽和技術(shù)、巖心驅(qū)替技術(shù)及壓力、電阻率測量技術(shù)，實現(xiàn)實驗的操作自動化和數(shù)據(jù)采集自動化，大大降低了實驗難度和操作難度，為平面模型實驗規(guī)模化提供了基礎(chǔ)。本發(fā)明解決了低滲透、特低滲透平面模型的封裝、飽和、驅(qū)替和數(shù)據(jù)采集問題，為低滲透、特低滲透儲層研究提供了有力的工具。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)中的高壓倉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例的放置在高壓倉系統(tǒng)中的高壓露頭封裝平面模型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)中的環(huán)壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)中的注入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)中的控制采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)中的高壓倉壓力保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)中的抽真空飽和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)的一個具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)號1、高壓倉倉蓋；2、高壓倉倉體；3、鎖緊卡箍；4、電阻率導(dǎo)線高壓連接口 ；5、環(huán)壓測量管線接口 ；6、出口壓力測量管線接口 ；7、模型中間測壓點管線接口 ；8、進口壓力測量管線接口 ；9、高壓倉系統(tǒng)環(huán)空進、排水管線接口 ；10、電極線；11、自動開啟裝置；12、注入泵； 13、第一中間容器(鹽水)；14、第二中間容器(原油或模擬油)；15、第一氣體壓縮機；16、 定壓閥；17、第三中間容器；18-23、閥門；25、出口測量系統(tǒng)；26、真空泵；28、模型架；29、高壓露頭平面模型；31、壓力傳感器組；32、電阻率測量電橋；33、控制采集模塊；34、計算機； 35、電磁閥；36、氣動閥；37、防爆閥；38、模型外接口 ；39、砂巖露頭巖心；40、密封材料；41、 電極線；42-43、真空表；44、液體容器；45-49、閥門；50、液體儲罐；51、液體增壓泵；52-56， 閥門；57、第二氣體壓縮機；58、第三氣體壓縮機；59、加壓微量泵。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?br> 5本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。圖1為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，所述高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)包括高壓倉系統(tǒng)101、環(huán)壓系統(tǒng)102、注入系統(tǒng)103、抽真空飽和系統(tǒng)105、高壓倉壓力保護系統(tǒng)107、控制采集系統(tǒng)106以及出口測量系統(tǒng)104。其中，所述高壓露頭平面模型放置在所述高壓倉系統(tǒng)101中；所述高壓倉系統(tǒng)101 分別與所述環(huán)壓系統(tǒng)102、抽真空飽和系統(tǒng)105、注入系統(tǒng)103、出口測量系統(tǒng)104以及控制采集系統(tǒng)106相連接；所述高壓倉壓力保護系統(tǒng)107分別與所述控制采集系統(tǒng)106以及環(huán)壓系統(tǒng)102相連接。所述環(huán)壓系統(tǒng)102用于為所述高壓倉系統(tǒng)101中的高壓露頭平面模型提供環(huán)壓； 所述抽真空飽和系統(tǒng)105用于為所述高壓倉系統(tǒng)101中的高壓露頭平面模型抽真空并注入流體飽和；所述注入系統(tǒng)103為所述高壓倉系統(tǒng)101中的高壓露頭平面模型提供實驗液體； 所述出口測量系統(tǒng)104用于進行所述高壓露頭平面模型的出口流量測量；所述控制采集系統(tǒng)106用于對所述高壓露頭平面模型進行壓力和電阻率的監(jiān)測，并利用監(jiān)測數(shù)據(jù)對所述實驗系統(tǒng)的安全進行控制；所述高壓倉壓力保護系統(tǒng)107用于根據(jù)所述控制采集系統(tǒng)106監(jiān)測的結(jié)果，對所述高壓倉系統(tǒng)101中的環(huán)壓進行調(diào)整。圖2為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)中的高壓倉系統(tǒng)101的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖所示，高壓倉系統(tǒng)101包括模型架觀、高壓倉倉蓋1、高壓倉倉體2、鎖緊卡箍3、 自動開啟設(shè)備11以及多個高壓倉接口 4、5、6、7、8、9。其中，所述模型架觀位于所述高壓倉倉體2內(nèi)，用于放置高壓露頭平面模型；所述高壓倉倉體2用來容納高壓露頭平面模型以及為所述高壓露頭平面模型施加環(huán)壓的流體；所述高壓倉倉蓋1置于所述高壓倉倉體2上方，并利用密封圈密封；所述鎖緊卡箍3用于卡緊所述高壓倉倉蓋1與所述高壓倉倉體2， 防止在高壓下兩者脫離；所述自動開啟裝置11分別與所述高壓倉倉蓋1和所述鎖緊卡箍 3相連，用于打開或關(guān)閉所述鎖緊卡箍3、提升或降落所述高壓倉倉蓋1、旋轉(zhuǎn)或復(fù)位所述高壓倉倉蓋1 ；所述多個高壓倉接口 4-9分別與所述高壓露頭平面模型上的接口相連接，使所述高壓露頭平面模型與外界進行連接。在本實施例中，所述高壓倉倉體2為一內(nèi)徑為800mm的高壓罐體，用來容納模型以及為模型施加環(huán)壓的流體；高壓倉倉蓋1置于所述高壓倉倉體2上方，蓋體與高壓倉緊密接觸，并利用密封圈密封；所述鎖緊卡箍3為兩片半圓環(huán)形金屬物體，主要用來卡緊蓋體與倉體，防止高壓下蓋體與倉體脫離。本實施例中，所述多個高壓倉接口 4-9具體為電阻率導(dǎo)線高壓連接口 4，在外與所述控制采集系統(tǒng)106中的電阻率測量電橋相連接，在內(nèi)通過電極線10與所述高壓平面露頭模型固結(jié)的電阻率測量電極點連接，用于保證倉體2的密封，且保證測量線路內(nèi)部不與流體接觸。環(huán)壓測量管線接口 5，在外與所述控制采集系統(tǒng)中106的壓力傳感器組相連接，在內(nèi)直接與倉體空間連通，用來將所述高壓倉倉體2內(nèi)流體的壓力傳輸；出口壓力測量管線接口 6，在外與所述控制采集系統(tǒng)106中的壓力傳感器組相連接，在倉體內(nèi)部與所述高壓露頭平面模型上的出口連通，用來傳輸采液點的壓力；模型中間測壓點管線接口 7，在外與所述控制采集系統(tǒng)106中的壓力傳感器組相連接，在倉體內(nèi)部與所述高壓露頭平面模型上的各個測壓點連接，用來傳輸所述高壓露頭平面模型平面上的壓力分布；進口壓力測量管線接口 8，在外與所述控制采集系統(tǒng)106中的壓力傳感器組相連接，在倉體內(nèi)部與所述高壓露頭平面模型上的進口連通，用來測量驅(qū)替壓力；高壓倉系統(tǒng)環(huán)空進、排水管線接口 9，位于所述高壓倉倉體2的底部，外部與所述環(huán)壓系統(tǒng)102連接，內(nèi)部直接與高壓倉空間連通，在改變環(huán)空壓力時使用所述高壓倉系統(tǒng)環(huán)空進、排水管線接口 9進行進液或排液操作。圖3為本發(fā)明實施例的放置在高壓倉系統(tǒng)中的高壓露頭封裝平面模型的結(jié)構(gòu)示意圖。其中(a)部分為側(cè)視圖，(b)部分為剖面圖。如圖所示，高壓露頭封裝平面模型是用特殊材料封裝的露頭平板巖心，內(nèi)部為砂巖露頭巖心39，具有可滲透性和孔隙性，可以用來模擬地層孔隙介質(zhì)；外部為一層特殊密封材料40，該材料具有密封性、耐油耐水性和耐高壓性質(zhì)，主要作用就是在外界和內(nèi)部具有壓力的條件下將砂巖材料39與外界隔離的作用； 模型的表面提前封裝有模型外接口 38，其作用為將砂巖材料39與注入系統(tǒng)103、出口測量系統(tǒng)104和控制采集系統(tǒng)106相連接。電極線41與電阻率導(dǎo)線高壓連接口 4相連接，保證倉體2的密封，且保證測量線路內(nèi)部不與流體接觸。圖4為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)中的環(huán)壓系統(tǒng)102的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，環(huán)壓系統(tǒng)102包括第二氣體壓縮機57、液體儲罐50以及液體增壓泵51 ；其中，所述第二氣體壓縮機57連接于所述液體儲罐50，用于將液體儲罐50中的流體壓入所述高壓倉系統(tǒng)101中；所述液體增壓泵51連接所述高壓倉系統(tǒng)101，用于為所述高壓倉系統(tǒng) 101中的高壓露頭平面模型提供環(huán)壓。本實施例中的環(huán)壓系統(tǒng)的主要作用就是為高壓倉系統(tǒng)101增壓和實驗完畢，進行高壓倉環(huán)空的液體快速排除。低壓條件下，由第二氣體壓縮機57提供氣源，將液體儲罐50 中的流體擠入高壓倉系統(tǒng)101中，當(dāng)高壓倉倉體2內(nèi)充滿流體后，改用液體增壓泵51為高壓倉系統(tǒng)101增壓；實驗完畢后，打開泄壓閥，環(huán)空液體將排入液體儲罐50，壓力降到常壓后，由第二氣體壓縮機57提供氣源，將環(huán)空中的剩余液體擠入液體儲罐50。圖5為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)中的注入系統(tǒng)103的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，所述注入系統(tǒng)103包括注入泵12、第一中間容器13、第二中間容器14、第三中間容器17、第一氣體壓縮機15、定壓閥16和閥門18-22 ；本實施例中的第一氣體壓縮機 15可使用環(huán)壓系統(tǒng)102中的第二氣體壓縮機57，也可以為單獨的一個。在本實施例中，所述第一中間容器13儲存鹽水，第二中間容器14儲存原油或模擬油；所述注入泵12連接所述第一中間容器13和第二中間容器14，用于為所述第一中間容器13和第二中間容器14提供穩(wěn)定的流量；通過所述第一中間容器13和第二中間容器14， 將泵出的流體轉(zhuǎn)換為實驗流體；第一中間容器13、第二中間容器14以及所述注入泵12組成的驅(qū)替流程主要針對高壓流動實驗；所述第一氣體壓縮機15連接所述定壓閥16，用于為所述第三中間容器17提供氣體壓力；所述第三中間容器17用于將所述氣體壓力轉(zhuǎn)換為液體壓力；通過所述定壓閥16， 定壓閥16后面氣體將會穩(wěn)定在一定壓力，使所述第三中間容器17中的實驗液體達(dá)到穩(wěn)壓狀態(tài)。由第一氣體壓縮機15、定壓閥16和第三中間容器17組成的驅(qū)替流程主要針對低壓穩(wěn)壓驅(qū)替實驗。
圖6為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)中的控制采集系統(tǒng)106的結(jié)構(gòu)示意圖；所述控制采集系統(tǒng)106包括壓力傳感器組31、電阻率測量電橋32、控制采集模塊 33以及計算機；34 ；本實施例中，所述壓力傳感器31組通過所述出口壓力測量管線接口 6、模型中間測壓點管線接口 7以及進口壓力測量管線接口 8連接所述高壓露頭平面模型，用于對所述高壓露頭平面模型不同位置的壓力進行測量；所述壓力傳感器組31還通過所述環(huán)壓測量管線接口 5用來測量所述高壓倉倉體2內(nèi)流體的壓力；所述電阻率測量電橋32通過所述電阻率導(dǎo)線高壓連接口 4連接所述高壓露頭平面模型，用于對所述高壓露頭平面模型不同位置的電阻率進行測量；所述控制采集模塊33連接于所述壓力傳感器組31和所述電阻率測量電橋32，用于將壓力值和電阻率值進行采集并顯示在所述計算機34中。圖7為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)中的高壓倉壓力保護系統(tǒng)107 的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，所述高壓倉壓力保護系統(tǒng)107包括第三氣體壓縮機58、電磁閥 35以及氣動閥36 ；其中，所述電磁閥35連接所述控制采集系統(tǒng)106，當(dāng)所述控制采集系統(tǒng) 106中的壓力傳感器31檢測到環(huán)壓超壓時，通過所述第三氣體壓縮機58產(chǎn)生的氣源作用， 使所述氣動閥36打開，為所述高壓倉系統(tǒng)101泄壓。本實施例中，所述高壓倉壓力保護系統(tǒng)107還包括防爆閥37，用于在所述壓力超過極限后，防爆片破損，為所述高壓倉系統(tǒng)101 泄壓。在本實施例中，第三氣體壓縮機58可使用注入系統(tǒng)103中的第一氣體壓縮機15 來實現(xiàn)。圖8為本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)中的抽真空飽和系統(tǒng)105的結(jié)構(gòu)示意圖。所述抽真空飽和系統(tǒng)105包括真空泵沈、多只真空表42、43、液體容器44以及加壓微量泵59 ；其中，所述真空泵沈為所述高壓倉系統(tǒng)中的高壓露頭平面模型抽真空；所述真空表42、43用于讀取真空度；所述液體容器44連接所述加壓微量泵59和所述高壓露頭平面模型，所述加壓微量泵59用于對所述高壓露頭平面模型進行加壓飽和。在抽真空過程中，通過真空表讀出真空度，抽真空時間達(dá)到M小時候，由液體容器44向模型注入流體， 當(dāng)模型滲透率很低時，利用加壓微量泵59進行加壓飽和，直到真空度恢復(fù)為0，此時模型被飽和完畢。在本實施例中，加壓微量泵59可使用注入系統(tǒng)103中的注入泵12來實現(xiàn)。在本實施例中，所述出口測量系統(tǒng)104包括出口流量采集器，用于對兩相流動實驗進行出口流量測量。還包括微流量計，用于對單相流動實驗進行出口流量測量。實施例一圖9為本發(fā)明的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)的一個具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，將圖2-圖8中的高壓倉系統(tǒng)101、環(huán)壓系統(tǒng)102、注入系統(tǒng)103、抽真空飽和系統(tǒng) 105、高壓倉壓力保護系統(tǒng)107、控制采集系統(tǒng)106以及出口測量系統(tǒng)104連接起來，形成完整的試驗系統(tǒng)。本實施例中，高壓露頭平面模型放置于高壓倉內(nèi)，高壓露頭平面模型各種接口與高壓倉接口 4-8連接，在模型外部形成一個密閉空間，密閉空間內(nèi)充滿流體并加壓后，在高壓露頭平面模型外部形成環(huán)壓，保證高壓露頭平面模型在驅(qū)替實驗中密封材料不會破損和向外變形，從而保證驅(qū)替流體完全從高壓封裝平面模型內(nèi)不的砂巖材料中流過而不會竄
8流。注入系統(tǒng)中的注入泵12、第一和第二中間容器13-14組成了定流速注入系統(tǒng)，注入泵12提供穩(wěn)定的流量，第一和第二中間容器13-14用來將泵出的流體準(zhǔn)換為實驗流體， 通過操作閥門18-21可以進行流體的轉(zhuǎn)換；第一氣體壓縮泵15、定壓閥16、第三中間容器 17構(gòu)成了定壓操作系統(tǒng)，第一氣體壓縮泵15提供氣體壓力源，定壓閥16將壓力穩(wěn)定到實驗所需的具體壓力，第三中間容器17將氣體壓力轉(zhuǎn)換為液體壓力；通過操作閥門18-23，可以進行定流速和定壓操作的轉(zhuǎn)換?？刂撇杉到y(tǒng)106主要作用就是對驅(qū)替實驗中的模型不同位置的壓力、電阻率進行測量，采集并記錄，同時采集設(shè)備環(huán)空壓力數(shù)據(jù)，對設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)測。出口測量系統(tǒng)25主要由出口流量采集器或微流量計組成。對于單項流動實驗，主要利用微流量計進行流量測量；對于兩相流動，主要利用出口流量采集器進行液體采集后， 進行液體體積計量。高壓倉壓力保護系統(tǒng)107主要是防止高壓倉體內(nèi)超壓，造成危險。高壓倉系統(tǒng)為三類高壓容器，具有體積大、壓力高的特點，如果超壓破損，具有極大的危險性。系統(tǒng)中，當(dāng)壓力傳感器檢測到環(huán)壓超壓時，控制器將聯(lián)同電磁閥35，通過第三氣體壓縮機58產(chǎn)生的氣源作用，使氣動閥36打開，為高壓倉系統(tǒng)101泄壓。當(dāng)自動保護系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，壓力超過防爆閥36極限壓力后，防爆片破損，為高壓倉系統(tǒng)101降壓。利用圖9所示的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)進行單相水高壓定壓驅(qū)替實驗，按照以下步驟進行。1、將封裝好的高壓露頭平面模型按照圖9，安裝到實驗系統(tǒng)中；2、為模型加環(huán)壓關(guān)閉所有閥門，打開閥門53、55、56，打開氣體壓縮機57，氣源將液體儲罐50中的環(huán)壓液體擠入高壓倉系統(tǒng)101，將高壓倉系統(tǒng)環(huán)空中的氣體排出，直到閥門56位置開始有液體流出后，關(guān)閉閥門55、56 ；打開閥門M，打開液體增壓泵51，將高壓倉系統(tǒng)環(huán)空增壓到指定壓力。增壓過程和實驗過程中，高壓倉壓力保護系統(tǒng)將發(fā)生作用，保證環(huán)空壓力在安全壓力范圍之內(nèi)；3、抽真空飽和打開閥門47-49，打開真空泵沈，抽真空M小時以上，當(dāng)真空表 42,43都達(dá)到真空度以后，關(guān)閉閥門47，49，打開閥門46，液體容器44中的液體將吸入模型中，自吸2小時后，關(guān)閉閥門46，打開閥門45，利用加壓微量泵59將飽和流體高壓泵入模型 (壓力小于環(huán)空壓力)，直到真空表42壓力恢復(fù)到0，飽和過程終止，關(guān)閉閥門45-49 ；4、驅(qū)替過程將實驗用水裝入第三中間容器17底部，打開閥門22、23，將定壓閥16 壓力調(diào)節(jié)到指定壓力后，啟動第一氣體壓縮機15，壓縮機經(jīng)過定壓閥16定壓后，為第三中間容器17中的水提供一個穩(wěn)定壓力源，水將流經(jīng)模型后，通過出口測量系統(tǒng)104計量流量， 傳感器組31、電阻電橋32將電信號發(fā)送給控制采集模塊33后，經(jīng)過計算機34對壓力數(shù)據(jù)和電阻率數(shù)據(jù)進行記錄；5、實驗完畢后，放空驅(qū)替管線中的壓力，關(guān)閉所有閥門。打開閥門52、55，環(huán)空液體將在氣體壓力條件下返回液體儲罐50。取出模型，實驗結(jié)束。本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)目前能達(dá)到的參數(shù)為1)可使用的最大的模型尺寸500mmX 500mm X 300mm ；
2)最高實驗壓力23MPa ；3)壓力測點35路，精度0. 15% FS ；4)電阻率測點可以達(dá)到100路以上。本發(fā)明實施例采用露頭模型，盡可能的達(dá)到與實際巖心的一致性，提供了平面模型的高壓封裝技術(shù)、平面模型的真空飽和技術(shù)、巖心驅(qū)替技術(shù)及壓力、電阻率測量技術(shù)，實現(xiàn)實驗的操作自動化和數(shù)據(jù)采集自動化，大大降低了實驗難度和操作難度，為平面模型實驗規(guī)?；峁┝嘶A(chǔ)。該發(fā)明解決了低滲透、特低滲透平面模型的封裝、飽和、驅(qū)替和數(shù)據(jù)采集問題，為低滲透、特低滲透儲層研究提供了有力的工具。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述實驗系統(tǒng)包括高壓倉系統(tǒng)、環(huán)壓系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、抽真空飽和系統(tǒng)、高壓倉壓力保護系統(tǒng)、控制采集系統(tǒng)以及出口測量系統(tǒng)；其中，所述高壓露頭平面模型放置在所述高壓倉系統(tǒng)中；所述高壓倉系統(tǒng)分別與所述環(huán)壓系統(tǒng)、抽真空飽和系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、出口測量系統(tǒng)以及控制采集系統(tǒng)相連接；所述高壓倉壓力保護系統(tǒng)分別與所述控制采集系統(tǒng)以及環(huán)壓系統(tǒng)相連接；所述環(huán)壓系統(tǒng)用于為所述高壓倉系統(tǒng)中的高壓露頭平面模型提供環(huán)壓；所述抽真空飽和系統(tǒng)用于為所述高壓倉系統(tǒng)中的高壓露頭平面模型抽真空并注入流體飽和；所述注入系統(tǒng)為所述高壓倉系統(tǒng)中的高壓露頭平面模型提供實驗液體；所述出口測量系統(tǒng)用于進行所述高壓露頭平面模型的出口流量測量；所述控制采集系統(tǒng)用于對所述高壓露頭平面模型進行壓力和電阻率的監(jiān)測，并利用監(jiān)測數(shù)據(jù)對所述實驗系統(tǒng)的安全進行控制；所述高壓倉壓力保護系統(tǒng)用于根據(jù)所述控制采集系統(tǒng)監(jiān)測的結(jié)果，對所述高壓倉系統(tǒng)中的環(huán)壓進行調(diào)離iF. ο
2.如權(quán)利要求1所述的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓倉系統(tǒng)包括模型架、高壓倉倉蓋、高壓倉倉體、鎖緊卡箍、自動開啟設(shè)備以及多個高壓倉接口 ；其中，所述模型架位于所述高壓倉倉體內(nèi)，用于放置高壓露頭平面模型；所述高壓倉倉體用來容納高壓露頭平面模型以及為所述高壓露頭平面模型施加環(huán)壓的流體；所述高壓倉倉蓋置于所述高壓倉倉體上方，并利用密封圈密封；所述鎖緊卡箍用于卡緊所述高壓倉倉蓋與所述高壓倉倉體，防止在高壓下兩者脫離；所述自動開啟裝置分別與所述高壓倉倉蓋和所述鎖緊卡箍相連，用于打開或關(guān)閉所述鎖緊卡箍、提升或降落所述高壓倉倉蓋、旋轉(zhuǎn)或復(fù)位所述高壓倉倉蓋；所述多個高壓倉接口分別與所述高壓露頭平面模型上的接口相連接，使所述高壓露頭平面模型與外界進行連接。
3.如權(quán)利要求2所述的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述多個高壓倉接口包括電阻率導(dǎo)線高壓連接口，與所述控制采集系統(tǒng)中的電阻率測量電橋相連接，并與所述高壓平面露頭模型固結(jié)的電阻率測量電極點連接，用于保證倉體的密封，且保證測量線路內(nèi)部不與流體接觸；環(huán)壓測量管線接口，與所述控制采集系統(tǒng)中的壓力傳感器組相連接，用來傳輸所述高壓倉倉體內(nèi)流體的壓力；出口壓力測量管線接口，與所述控制采集系統(tǒng)中的壓力傳感器組相連接，并與所述高壓露頭平面模型上的出口連通，用來傳輸采液點的壓力；模型中間測壓點管線接口，與所述控制采集系統(tǒng)中的壓力傳感器組相連接，并與所述高壓露頭平面模型上的各個測壓點連接，用來傳輸所述高壓露頭平面模型平面上的壓力分布；進口壓力測量管線接口，與所述控制采集系統(tǒng)中的壓力傳感器組相連接，并與所述高壓露頭平面模型上的進口連通，用來測量驅(qū)替壓力；高壓倉系統(tǒng)環(huán)空進、排水管線接口，位于所述高壓倉倉體底部，外部與所述環(huán)壓系統(tǒng)連接，在改變環(huán)空壓力時使用所述高壓倉系統(tǒng)環(huán)空進、排水管線接口進行進液或排液操作。
4.如權(quán)利要求3所述的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述控制采集系統(tǒng)包括所述壓力傳感器組、所述電阻率測量電橋、控制采集模塊以及計算機；其中，所述壓力傳感器組通過所述出口壓力測量管線接口、模型中間測壓點管線接口以及進口壓力測量管線接口連接所述高壓露頭平面模型，用于對所述高壓露頭平面模型不同位置的壓力進行測量；所述壓力傳感器組還通過所述環(huán)壓測量管線接口用來測量所述高壓倉倉體內(nèi)流體的壓力；所述電阻率測量電橋通過所述電阻率導(dǎo)線高壓連接口連接所述高壓露頭平面模型，用于對所述高壓露頭平面模型不同位置的電阻率進行測量；所述控制采集模塊連接于所述壓力傳感器組和所述電阻率測量電橋，用于將壓力值和電阻率值進行采集并顯示在所述計算機中。
5.如權(quán)利要求1所述的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述注入系統(tǒng)包括注入泵、第一中間容器、第二中間容器、第三中間容器、第一氣體壓縮機、定壓閥和閥門；其中，所述第一中間容器儲存鹽水，第二中間容器儲存原油或模擬油；所述注入泵連接所述第一中間容器和第二中間容器，用于為所述第一中間容器和第二中間容器提供穩(wěn)定的流量；通過所述第一中間容器和第二中間容器，將泵出的流體轉(zhuǎn)換為實驗流體；所述第一氣體壓縮機連接所述定壓閥，用于為所述第三中間容器提供氣體壓力；所述第三中間容器用于將所述氣體壓力轉(zhuǎn)換為液體壓力；通過所述定壓閥，定壓閥后面氣體將會穩(wěn)定在一定壓力，使所述第三中間容器中的實驗液體達(dá)到穩(wěn)壓狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1所述的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)壓系統(tǒng)包括第二氣體壓縮機、液體儲罐以及液體增壓泵；其中，所述第二氣體壓縮機連接于所述液體儲罐，用于將液體儲罐中的流體壓入所述高壓倉系統(tǒng)中；所述液體增壓泵連接所述高壓倉系統(tǒng)，用于為所述高壓倉系統(tǒng)中的高壓露頭平面模型提供環(huán)壓。
7.如權(quán)利要求1所述的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述抽真空飽和系統(tǒng)包括真空泵、多只真空表、液體容器以及加壓微量泵；其中，所述真空泵為所述高壓倉系統(tǒng)中的高壓露頭平面模型抽真空；所述真空表用于讀取真空度；所述液體容器連接所述加壓微量泵和所述高壓露頭平面模型，所述加壓微量泵用于對所述高壓露頭平面模型進行加壓飽和。
8.如權(quán)利要求1所述的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述出口測量系統(tǒng)包括出口流量采集器，用于對兩相流動實驗進行出口流量測量。
9.如權(quán)利要求1所述的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述出口測量系統(tǒng)包括微流量計，用于對單相流動實驗進行出口流量測量。
10.如權(quán)利要求1所述的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓倉壓力保護系統(tǒng)包括第三氣體壓縮機、電磁閥以及氣動閥；其中，所述電磁閥連接所述控制采集系統(tǒng)，當(dāng)所述控制采集系統(tǒng)中的壓力傳感器檢測到環(huán)壓超壓時，通過所述第三氣體壓縮機產(chǎn)生的氣源作用，使所述氣動閥打開，為所述高壓倉系統(tǒng)泄壓。
11.如權(quán)利要求10所述的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓倉壓力保護系統(tǒng)還包括防爆閥，用于在所述壓力超過極限后，防爆片破損，為所述高壓倉系統(tǒng)泄壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，包括高實驗系統(tǒng)包括高壓倉系統(tǒng)、環(huán)壓系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、抽真空飽和系統(tǒng)、高壓倉壓力保護系統(tǒng)、控制采集系統(tǒng)以及出口測量系統(tǒng)；其中，所述高壓露頭平面模型放置在所述高壓倉系統(tǒng)中；所述高壓倉系統(tǒng)分別與所述環(huán)壓系統(tǒng)、抽真空飽和系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、出口測量系統(tǒng)以及控制采集系統(tǒng)相連接；所述高壓倉壓力保護系統(tǒng)分別與所述控制采集系統(tǒng)以及環(huán)壓系統(tǒng)相連接。本發(fā)明實施例的高壓露頭平面模型實驗系統(tǒng)，實現(xiàn)實驗的操作自動化和數(shù)據(jù)采集自動化，大大降低了實驗難度和操作難度，為平面模型實驗規(guī)?；峁┝嘶A(chǔ)，為低滲透、特低滲透儲層研究提供了有力的工具。
文檔編號E21B43/16GK102562011SQ20121001508
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者劉學(xué)偉, 張亞蒲, 徐軒, 楊正明, 熊生春, 王學(xué)武, 薛成國 申請人:中國石油天然氣股份有限公司