本實用新型是關(guān)于一種模擬實際縫洞型油藏的裝置，尤其涉及一種用于模擬實際縫洞型油藏的巖心模型及物理實驗裝置。

背景技術(shù)：

碳酸鹽巖油藏在世界油氣資源中占有著十分重要的位置，據(jù)統(tǒng)計，世界上236個大型油氣藏中有96個為碳酸鹽巖油氣藏，而且大部分碳酸鹽巖油氣藏儲量規(guī)模大、產(chǎn)量高，其地質(zhì)儲量占世界原油地質(zhì)儲量的52％左右，其產(chǎn)量約占世界原油總產(chǎn)量的60％左右，并且碳酸鹽巖油氣藏中有30％以上為縫洞型油氣藏。這類油藏的儲層經(jīng)歷多次構(gòu)造運動，受風(fēng)化、剝蝕和淋濾作用影響較大，因此該類油藏儲層連續(xù)性差，非均質(zhì)性強，裂縫、溶洞、斷層發(fā)育。儲集空間以先期構(gòu)造運動加之巖溶、變質(zhì)和風(fēng)化淋濾等地質(zhì)作用形成的孔、洞、穴和裂縫等構(gòu)造儲集空間為主，其中大型洞穴是最主要的儲集空間，裂縫既是有效的儲集空間，也是主要的滲流通道。

碳酸鹽巖縫洞型油藏在世界油氣資源中占有十分重要的位置，這類油藏儲量規(guī)模大，儲層性質(zhì)復(fù)雜，塔里木盆地的塔河油田為典型的碳酸鹽巖縫洞油藏。塔河油田前期通過開展注水替油和單元注水，減緩了油藏產(chǎn)量遞減，但是隨著開發(fā)進程的深入，注水替油效果越來越差，單純注水增油的開發(fā)方式已經(jīng)難以維持塔河油田的產(chǎn)量需要。注氣是縫洞油藏開發(fā)中后期經(jīng)常采用的手段，塔河油田在現(xiàn)場開展了注氣提高采收率試驗，取得了不錯的效果，為了擴大技術(shù)規(guī)模，亟待開展注氣替油的理論機理研究和室內(nèi)實驗研究，現(xiàn)階段模擬縫洞型油藏注氣室內(nèi)實驗條件很難完全接近礦場情況，礦場油藏壓力一般高于60MPa，油藏溫度120℃左右；采用全直巖心柱制作的縫洞結(jié)構(gòu)利用巖心夾持器壓力雖然能達到50MPa左右，但是尺寸太小，無法模擬真實縫洞連通情況，而已有的大型三維物理模型雖 然更接近于現(xiàn)場縫洞連通情況，但耐壓程度只有3～5MPa，因此無法反應(yīng)注氣介質(zhì)，尤其是CO₂溶解降粘膨脹等提高采收率機理。

由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種用于模擬實際縫洞型油藏的巖心模型及物理實驗裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種用于模擬實際縫洞型油藏的巖心模型及物理實驗裝置，能將模擬的縫洞型油藏壓力增加到25MPa，以便適合高壓連續(xù)注二氧化碳室內(nèi)實驗，用來評價超臨界二氧化碳提高采收率機理。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種用于模擬實際縫洞型油藏的巖心模型，所述用于模擬實際縫洞型油藏的巖心模型包括上下貫通的筒體，所述筒體的上端和下端分別連接上法蘭和下法蘭；所述筒體的內(nèi)部設(shè)置有模型主體，所述模型主體由至少兩塊人造巖心層上下堆疊放置組成；每塊人造巖心層內(nèi)設(shè)有多個模擬實際溶洞的刻畫溶洞和多個模擬實際裂縫的刻畫裂縫，所述刻畫溶洞之間由所述刻畫裂縫連接；且相鄰上下兩塊人造巖心層之間的所述刻畫溶洞或所述刻畫裂縫相互連通；所述下法蘭上表面通過支撐塊支撐有底水層分布器，所述底水層分布器上表面放置下防砂網(wǎng)；所述模型主體的底部放置在所述下防砂網(wǎng)上；所述模型主體的頂部依次放置上防砂網(wǎng)和流體采出均布器；所述模型主體四周與所述筒體之間、所述流體采出均布器與所述上法蘭之間及所述底水層分布器與所述下法蘭之間均填充有環(huán)氧樹脂灌膠層；所述上法蘭上設(shè)有模擬生產(chǎn)井，所述下法蘭上設(shè)有底水井，所述模擬生產(chǎn)井與所述底水井分別與所述刻畫溶洞連通。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述筒體由水平對扣在一起的對稱的兩個部分組成，該兩個部分之間在縱向的接縫處通過螺栓連接在一起。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述筒體為圓柱形套筒，所述兩個部分分別為半圓柱體形。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述人造巖心層為圓柱狀，由碳酸鈣粉末或者石英砂壓制而成。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述人造巖心層的直徑為400mm，厚度為50mm；所述模型主體包括六塊所述人造巖心層。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述底水層分布器的頂部和底部之間具有間隙，所述底水層分布器的頂部設(shè)有多個均勻分布的第一通孔；所述底水層分布器的底部由所述支撐塊支撐。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述下防砂網(wǎng)與所述底水層分布器均為圓形；所述底水井為一段套管，所述底水井穿過所述下法蘭的中央插入到所述底水層分布器，并與所述間隙連通。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述上法蘭均勻設(shè)有多個第二通孔；所述流體采出均布器上設(shè)有多個第三通孔；所述第二通孔的位置與所述第三通孔的位置上下對應(yīng)；所述模擬生產(chǎn)井為一段套管，所述模擬生產(chǎn)井穿過相應(yīng)的所述第二通孔和所述第三通孔，并插入到所述模型主體內(nèi)與所述刻畫溶洞或所述刻畫裂縫連通；未設(shè)置所述模擬生產(chǎn)井的所述第二通孔和所述第三通孔上設(shè)有堵頭。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述上防砂網(wǎng)與所述流體采出均布器均為圓形，所述模擬生產(chǎn)井設(shè)有五個，五個所述模擬生產(chǎn)井插入到所述模型主體內(nèi)的深度不同。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述上防砂網(wǎng)和所述下防砂網(wǎng)為不銹鋼防砂網(wǎng)；所述上法蘭和所述下法蘭上還設(shè)有吊裝耳環(huán)。

本實用新型的目的還可以這樣實現(xiàn)，一種用于模擬實際縫洞型油藏的物理實驗裝置，所述物理實驗裝置包括驅(qū)替系統(tǒng)，所述物理實驗裝置還包括以上所述的用于模擬實際縫洞型油藏的巖心模型；所述驅(qū)替系統(tǒng)通過管線與所述用于模擬實際縫洞型油藏的巖心模型連接。

由上所述，本實用新型的巖心模型采用上下貫通的筒體將模型主體封閉在其中，并通過填充環(huán)氧樹脂灌膠層進行密封，使該巖心模型及其物理實驗裝置能夠模擬的縫洞型油藏壓力增加到25MPa，以便適合高壓連續(xù)注二氧化碳室內(nèi)實驗，用來評價超臨界二氧化碳提高采收率機理。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中：

圖1：為本實用新型三維物理實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：為本實用新型中其中一塊人造巖心層的俯視結(jié)構(gòu)圖。

圖3：為本實用新型中其中一塊人造巖心層的立體結(jié)構(gòu)圖。

圖4：為本實用新型中不同模擬生產(chǎn)井插入模型主體內(nèi)的示意圖。

具體實施方式

為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本實用新型的具體實施方式。

參見圖1，本實用新型提供了一種用于模擬實際縫洞型油藏的巖心模型及采用該巖心模型的物理實驗裝置，所述用于模擬實際縫洞型油藏的三維物理實驗裝置包括巖心模型60、驅(qū)替系統(tǒng)，驅(qū)替系統(tǒng)為現(xiàn)有實驗裝置，主要包括高壓恒壓恒流泵、高壓氣瓶、耐壓氣體流量計、原油活塞容器、地層水活塞容器、回壓閥、六通閥等，這些儀器與巖心模型60通過耐壓不銹鋼管線連接。為了實現(xiàn)更高的實驗壓力，本實用新型主要改進之處在于所述巖心模型60，所述巖心模型60包括上下貫通的筒體12，所述筒體12的下端放置在下法蘭19上并與所述下法蘭19通過螺釘9連接；所述筒體12的上端設(shè)有上法蘭4并與所述上法蘭4通過螺釘9連接；形成一個套筒結(jié)構(gòu)，上法蘭4、下法蘭19及筒體12圍成一個封閉的空間。所述筒體12的內(nèi)部設(shè)置有模型主體，所述模型主體由至少兩塊人造巖心層14上下堆疊放置組成；每塊人造巖心層14內(nèi)設(shè)有多個模擬實際溶洞的刻畫溶洞141和多個模擬實際裂縫的刻畫裂縫142，所述刻畫溶洞141之間由所述刻畫裂縫142連接；且相鄰上下兩塊人造巖心層14之間的所述刻畫溶洞141或所述刻畫裂縫142相互連通；每塊人造巖心層14根據(jù)實際的地層情況設(shè)計和制造，最大程度的真實再現(xiàn)地層的地質(zhì)情況。所述下法蘭19上表面通過支撐塊17支撐有底水層分布器16，支撐塊17可以采用木質(zhì)材料，其作用是將底水層分布器16與下法蘭19上表面之間形成一定距離，以便在兩者之間填充環(huán)氧樹脂灌膠層，支撐塊17固化在環(huán)氧樹脂灌膠層之中。所述底水層分布器16上表面放置下防砂網(wǎng)15；所述模型主體的底部放置在所述下防砂網(wǎng)15上；所述模型主體的頂部從下向上依次放置上防砂網(wǎng)7和流體采出均布器6。所述模型主體的四周與所述筒體12之間填充形成環(huán)向環(huán)氧樹脂灌膠層13，所述流體采出均布器6與所述上法蘭4之間填充形成上部環(huán)氧樹脂灌膠層10，所述底水層分布器16與所述下法蘭 19之間均填充形成有下部環(huán)氧樹脂灌膠層22。所述上法蘭4上設(shè)有模擬生產(chǎn)井23，模擬生產(chǎn)井23的數(shù)量根據(jù)需要模擬的實際情況確定；所述下法蘭19上設(shè)有底水井20，以模擬穩(wěn)定的底水能量油藏。所述模擬生產(chǎn)井23與所述底水井20分別與所述刻畫溶洞141連通。

上述三維物理實驗裝置中，巖心模型60采用上下貫通的筒體12將模型主體封閉其中，并充填環(huán)氧樹脂灌膠層，從而使該巖心模型60能夠承受25MPa的壓力，適合高壓連續(xù)注二氧化碳室內(nèi)實驗，用來評價超臨界二氧化碳提高采收率機理。在25MPa壓力的條件下模擬油水氣吞吐流動過程，真實反映縫洞型碳酸鹽巖油藏地質(zhì)特征，真實再現(xiàn)復(fù)雜縫洞結(jié)構(gòu)下油水三維流動特征，得到真實地層條件下吞吐過程的客觀性規(guī)律，對吞吐過程縫洞之間的開發(fā)動態(tài)進行客觀評價。

進一步，所述筒體12由水平對扣在一起的對稱的兩個部分組成，該兩個部分之間在縱向的接縫處11通過螺栓連接在一起。例如，所述筒體12為圓柱形套筒，所述兩個部分分別為半圓柱體形，相應(yīng)的，上法蘭4和下法蘭19也為圓盤形。

進一步，所述模型主體包括六塊所述人造巖心層14；如圖2和圖3所示，每塊所述人造巖心層14也為圓柱狀，由碳酸鈣粉末或者石英砂壓制而成。六塊人造巖心層14在軸向上堆疊放置，并粘結(jié)在一起。每塊人造巖心層14的直徑為400mm，厚度為50mm。流體采出均布器6、上防砂網(wǎng)7、模型主體、下防砂網(wǎng)15和底水層分布器16從上至下依次設(shè)置形成一個直徑為400mm的圓柱體形。

進一步，所述底水層分布器16是一個圓盤形部件，所述底水層分布器16的頂部和底部之間具有間隙，所述底水層分布器16的頂部設(shè)有多個均勻分布的第一通孔；間隙可以通過這些第一通孔與模型主體內(nèi)的刻畫溶洞141和刻畫裂縫142相通。所述底水層分布器16的底部由所述支撐塊17支撐。所述下防砂網(wǎng)15與所述底水層分布器16均為圓形；所述底水井20為一段套管，所述底水井20穿過所述下法蘭19的中央插入到所述底水層分布器16，即從底水層分布器16的底部插入并與所述間隙連通；所述底水井20另一端留在下法蘭19的底部外面。從而，通過該底水井20可以向底水層分布器16內(nèi)的間隙充入水，底水層分布器16頂部的第一通孔使間隙中的水均勻的流通到模型主體內(nèi)的刻畫溶洞141和刻畫裂縫142內(nèi)，以模擬穩(wěn)定的底水能量油藏。

進一步，所述上法蘭4均勻設(shè)有多個第二通孔1；所述流體采出均布器6上設(shè)有多個第三通孔2；所述第二通孔1的位置與所述第三通孔2的位置上下對應(yīng)；所述模擬生產(chǎn)井23為一段套管，所述模擬生產(chǎn)井23穿過相應(yīng)的所述第二通孔1和所述第三通孔2，并插入到所述模型主體內(nèi)與所述刻畫溶洞141或所述刻畫裂縫142連通。其中未設(shè)置所述模擬生產(chǎn)井23的所述第二通孔1和所述第三通孔2上均設(shè)有堵頭。所述上防砂網(wǎng)7與所述流體采出均布器6均為圓形，本實施例中所述模擬生產(chǎn)井23設(shè)有五個，五個所述模擬生產(chǎn)井23插入到所述模型主體內(nèi)的深度不同。具體的，如圖4所示，五口模擬生產(chǎn)井23代表不同完井深度，完井深度從深至淺，1號井231的底部位置位于第五層底部，2號井232的底部位置位于第四層底部，3號井233的底部位置位于第三層底部，4號井234的底部位置位于第二層底部，5號井235的底部位置位于第一層底部，各個井之間通過裂縫溶洞連通。安裝模擬生產(chǎn)井23的過程為，按照設(shè)計的井位，在巖心模型60的所述上法蘭4相應(yīng)位置的第二通孔1嵌入管座，通過管座將直徑為3mm的耐壓鐵管通過第三通孔2插入到模型主體內(nèi)，鐵管的插入端伸入模型主體的立體縫洞結(jié)構(gòu)中，另一端留在模型外并裝有二通閥，以模擬油井井筒。另外，根據(jù)實驗過程的不同，鐵管留在模型外的一端還可以作為測點接頭3或采出接口5。

進一步，以上所說的巖心模型60中，所述上防砂網(wǎng)7和所述下防砂網(wǎng)15為不銹鋼防砂網(wǎng)；所述上法蘭4和所述下法蘭19上還設(shè)有吊裝耳環(huán)8；下法蘭19的底部還安裝有支撐螺釘18。

進一步，所述底水層分布器16也可以采用另一種實施方式，在該實施方式中，所述底水層分布器16為圓盤形，底水層分布器16上均勻設(shè)有多個第一通孔。在底水層分布器16的底部邊緣形成有向下突出的環(huán)形凸臺，緊貼底水層分布器16的下方設(shè)有圓形的底水下板21，底水層分布器16的環(huán)形凸臺支撐在底水下板21上，從而底水層分布器16與底水下板21之間形成所述間隙。底水下板21的底部通過所述支撐塊17支撐在所述下法蘭19的上表面。所述底水井20穿過所述下法蘭19的中央插入到所述底水層分布器16與底水下板21之間的間隙處，即從底水下板21插入并與所述間隙連通；所述底水井20另一端留在下法蘭19的底部外面。從而，通過該底水井20可以向底水層分布器16與底水下板21之間的間隙充入水，底水層分布器16上的第一通孔使間隙中的水均勻的流通到模 型主體內(nèi)的刻畫溶洞141和刻畫裂縫142內(nèi)，以模擬穩(wěn)定的底水能量油藏。

由上所述，本實用新型的巖心模型采用上下貫通的筒體將模型主體封閉在其中，并通過填充環(huán)氧樹脂灌膠層進行密封，使該巖心模型及其物理實驗裝置能夠模擬的縫洞型油藏壓力增加到25MPa，以便適合高壓連續(xù)注二氧化碳室內(nèi)實驗，用來評價超臨界二氧化碳提高采收率機理。

以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式，并非用以限定本實用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實用新型保護的范圍。