一種徑向流驅(qū)替模擬裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種徑向流驅(qū)替模擬裝置，它包括：一扇形型腔，在外部設(shè)一注入閥門(mén)，在內(nèi)部設(shè)一篩管，在扇板設(shè)多個(gè)出水嘴，在扇形型腔的外部設(shè)置一儲(chǔ)液桶，儲(chǔ)液桶底端裝一計(jì)量天平，在蓋板的頂面設(shè)置有一平衡壓加壓閥，平衡壓加壓閥的出口通過(guò)一貫穿蓋板的導(dǎo)管連通至密封墊處，在底板的底面間隔設(shè)置多個(gè)導(dǎo)壓管，每一導(dǎo)壓管的底部分別連接有一測(cè)壓傳感器；一計(jì)量泵，并聯(lián)連接三個(gè)工作液容器，其出口連接一注液總管，注液總管末端設(shè)置一三通接頭，其一個(gè)出口連接注入閥門(mén)，另一個(gè)連接平衡壓加壓閥，三通接頭與注入閥門(mén)之間有一壓力計(jì)，三通接頭與平衡壓加壓閥之間有一泄壓閥，注液總管上有一儲(chǔ)能器和另一泄壓閥，蓋板頂端有另一壓力計(jì)，其測(cè)量端貫穿蓋板后與密封墊接觸；以及一數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種徑向流驅(qū)替模擬裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種驅(qū)替模擬裝置，特別是關(guān)于一種用于模擬注水井注入過(guò)程中儲(chǔ)層堵塞狀況的徑向流驅(qū)替模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于天然能量不足的油田，開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期時(shí)，為保障油田的開(kāi)發(fā)效果，需采取一定的措施對(duì)地層能量進(jìn)行補(bǔ)充。利用注水井進(jìn)行“以水驅(qū)油”是實(shí)現(xiàn)這一目的的重要手段。因受注水水質(zhì)、地層結(jié)垢等因素的影響，目前很多注水井在注水過(guò)程中出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的地層堵塞問(wèn)題，導(dǎo)致井口注入壓力升高，注水量下降，配注指標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)，造成地層能量虧空，影響了油田的正常生產(chǎn)。
[0003]為保障注水井的有效注入，常規(guī)做法是對(duì)注水井進(jìn)行定期酸化作業(yè)，以解除地層堵塞。然而，常規(guī)酸化作業(yè)不能夠從根本上解決注水井堵塞的問(wèn)題，隨著酸化作業(yè)輪次的增多，酸化有效期會(huì)逐漸變短，并且頻繁的酸化作業(yè)會(huì)嚴(yán)重影響平臺(tái)的正常生產(chǎn)。因此，有必要對(duì)注水井的注入能力和堵塞機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)的研究，為注水井的長(zhǎng)效解堵提供指導(dǎo)。傳統(tǒng)方法采用物?；蛘邤?shù)模手段來(lái)研究注水井的堵塞機(jī)理，并對(duì)堵塞半徑進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)。但是，傳統(tǒng)方法所采用的一維線性流短巖心驅(qū)替設(shè)備無(wú)法模擬三維徑向流驅(qū)替過(guò)程，其實(shí)驗(yàn)過(guò)程與實(shí)際注水作業(yè)差別較大，對(duì)于判斷因注水水質(zhì)造成的污染半徑指導(dǎo)意義較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)Σ煌⑺贫群妥⑺|(zhì)進(jìn)行模擬并對(duì)驅(qū)替全過(guò)程中注水壓力、注水量和巖心滲透率進(jìn)行測(cè)量的三維徑向流驅(qū)替模擬裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種徑向流驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，它包括:一扇形型腔，其由兩肋板、一扇板、一底板和一蓋板圍成，所述扇形型腔內(nèi)部填充有砂體，所述蓋板與兩所述肋板、所述砂體之間設(shè)置有一密封墊，所述底板與兩所述肋板、所述砂體之間設(shè)置有另一密封墊，在位于兩所述肋板外部的連接處設(shè)置一注入閥門(mén)，在位于兩所述肋板內(nèi)部的連接處設(shè)置一與所述注入閥門(mén)相連通的篩管，在所述扇板的外側(cè)沿其弧長(zhǎng)方向間隔設(shè)置多個(gè)與所述扇形型腔內(nèi)部連通的出水嘴，在所述扇形型腔內(nèi)設(shè)置一與所述扇板貼合的篩網(wǎng)，在所述扇形型腔的外部設(shè)置一儲(chǔ)液桶，各所述出水嘴通過(guò)管路和一出口流量計(jì)與所述儲(chǔ)液桶連接，所述儲(chǔ)液桶的底端裝有一計(jì)量天平，在所述蓋板的頂面設(shè)置有一平衡壓加壓閥，所述平衡壓加壓閥的出口通過(guò)一貫穿所述蓋板的導(dǎo)管連通至密封墊處，在所述底板的底面沿所述扇形型腔的等分線間隔設(shè)置多個(gè)貫穿所述底板伸入砂體的導(dǎo)壓管，且相鄰兩所述導(dǎo)壓管之間的間隔由所述扇形型腔的圓心向外依次增大，每一所述導(dǎo)壓管的底部分別連接有一測(cè)壓傳感器；一計(jì)量泵，其進(jìn)口通過(guò)管路并聯(lián)連接三個(gè)工作液容器，其出口連接一注液總管，所述注液總管末端設(shè)置一三通接頭，所述三通接頭的一個(gè)出口通過(guò)管路連接所述注入閥門(mén)，所述三通接頭的另一個(gè)出口通過(guò)管路連接所述平衡壓加壓閥，在所述三通接頭與所述注入閥門(mén)之間的管路上設(shè)置有一壓力計(jì)，在所述三通接頭與所述平衡壓加壓閥之間的管路上連接有一泄壓閥，在所述注液總管上連接有一儲(chǔ)能器和另一泄壓閥，在所述扇形型腔蓋板頂端設(shè)置有另一壓力計(jì)，所述另一壓力計(jì)的測(cè)量端貫穿所述蓋板后與所述密封墊接觸；以及一數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，其分別電連接所述出口流量計(jì)、所述計(jì)量天平以及各所述測(cè)壓傳感器。
[0006]所述扇形型腔的扇形圓心角為45°?360° ,所述平衡壓加壓閥設(shè)置在所述蓋板的等分線上，并靠近蓋板4的形心。
[0007]所述扇形型腔的扇形圓心角為90°。
[0008]所述蓋板和底板通過(guò)多個(gè)均勻分布在蓋板邊緣且位于所述扇形型腔外部的螺栓垂直拉緊，以固定在所述扇形型腔上。
[0009]所述導(dǎo)壓管的頂部設(shè)有一防堵濾網(wǎng)。
[0010]所述計(jì)量泵電連接一變頻器，所述變頻器電連接一控制器，在所述注液總管靠近所述計(jì)量泵的出口處設(shè)置一壓力傳感器，所述壓力傳感器電連接所述控制器，所述控制器還電連接所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)。
[0011]所述底板的底面設(shè)置一承重萬(wàn)向輪和兩定向輪，所述承重萬(wàn)向輪和兩所述定向輪呈三角形分布，且所述承重萬(wàn)向輪靠近所述底板的扇形圓心并位于等分線上；所述蓋板頂面設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上吊鉤，在所述肋板和扇板上分別設(shè)置至少一個(gè)的吊鉤。
[0012]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明采用大尺寸扇形型腔結(jié)構(gòu)，結(jié)合圓心注入-扇板排出式的流道設(shè)計(jì)，可最大程度地模擬實(shí)際注入井注入過(guò)程中地層內(nèi)的徑向流驅(qū)替過(guò)程。2、本發(fā)明采用蓋板與通槽組合式設(shè)計(jì)，便于實(shí)驗(yàn)前砂體的充填及實(shí)驗(yàn)后砂體的取樣及移除。3、本發(fā)明沿流動(dòng)方向以等壓差距離方式布置多個(gè)壓力傳感器，壓力傳感器入口端通過(guò)導(dǎo)壓管與砂體垂向中部處相連，可實(shí)現(xiàn)對(duì)砂體不同位置處壓力的監(jiān)測(cè)。4、本發(fā)明上蓋板裝有平衡壓加壓閥，使部分實(shí)驗(yàn)流體能夠到達(dá)上蓋板與密封墊之間，可避免實(shí)驗(yàn)時(shí)因設(shè)備受內(nèi)壓變形導(dǎo)致砂體與設(shè)備間形成間隙引起竄流而影響流體在砂體內(nèi)的流動(dòng)。本發(fā)明可用于以研究驅(qū)替過(guò)程中流量、壓力、滲透率變化等參數(shù)為目的的驅(qū)替模擬實(shí)驗(yàn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明扇形型腔俯視示意圖；
[0014]圖2是圖1中A-A向剖視圖；
[0015]圖3是本發(fā)明的工作連接原理圖；
[0016]圖4是本發(fā)明測(cè)壓傳感器放大示意圖；
[0017]圖5是本發(fā)明承載萬(wàn)向輪和定向輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6是本發(fā)明承載萬(wàn)向輪和定向輪位置分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0020]如圖1?圖3所示，本發(fā)明包括一由兩肋板I和一扇板2圍成的扇形通槽，扇形通槽的底部和頂部分別緊固一扇形的底板3和蓋板4以圍成一扇形型腔，且扇形型腔內(nèi)部填充有砂體。蓋板4與兩肋板1、砂體之間設(shè)置有一耐油耐溫耐壓的密封墊6 (如娃膠材質(zhì)密封墊)，底板與兩肋板、砂體之間設(shè)置有另一密封墊7，兩密封墊6、7保證了扇形型腔內(nèi)部與外界環(huán)境的密封性。在位于兩肋板I外部的連接處設(shè)置一注入閥門(mén)8，在位于兩肋板I內(nèi)部的連接處設(shè)置一與注入閥門(mén)8相連通的篩管9，用于將砂體與注入閥門(mén)8阻隔開(kāi)以防止注入閥門(mén)8堵塞，篩管9可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行更換。在扇板2的外側(cè)沿其弧長(zhǎng)方向間隔設(shè)置多個(gè)與扇形型腔內(nèi)部連通的出水嘴10。在扇形型腔內(nèi)設(shè)置一與扇板2貼合的篩網(wǎng)11，以防止砂體進(jìn)入出水嘴10導(dǎo)致堵塞。
[0021]在扇形型腔的外部設(shè)置一儲(chǔ)液桶12，扇形型腔上的各出水嘴10通過(guò)管路和一出口流量計(jì)14與儲(chǔ)液桶12連接。儲(chǔ)液桶12的底端裝有一計(jì)量天平13。在蓋板4的頂面設(shè)置有一平衡壓加壓閥15，平衡壓加壓閥15的出口通過(guò)一貫穿蓋板4的導(dǎo)管連通至密封墊6處。在底板3的底面沿扇形型腔的等分線間隔設(shè)置多個(gè)貫穿底板3伸入砂體的導(dǎo)壓管17，且相鄰兩導(dǎo)壓管17之間的間隔由扇形型腔的圓心向外依次增大。每一導(dǎo)壓管17的底部分別連接有一測(cè)壓傳感器16，測(cè)壓傳感器16通過(guò)導(dǎo)壓管17對(duì)砂體內(nèi)部的壓力進(jìn)行測(cè)量。
[0022]在扇形型腔的外部設(shè)置一計(jì)量泵19，計(jì)量泵19的進(jìn)口通過(guò)管路并聯(lián)連接三個(gè)工作液容器20，計(jì)量泵19的出口連接一注液總管21，注液總管21末端設(shè)置一三通接頭22，三通接頭22的一個(gè)出口通過(guò)管路連接注入閥門(mén)8，三通接頭22的另一個(gè)出口通過(guò)管路連接平衡壓加壓閥15。在三通接頭22與注入閥門(mén)8之間的管路上設(shè)置有一壓力計(jì)23，在三通接頭22與平衡壓加壓閥15之間的管路上連接有一泄壓閥24。在注液總管21上連接有一儲(chǔ)能器25和另一泄壓閥26。在扇形型腔蓋板4頂端設(shè)置有另一壓力計(jì)27，該壓力計(jì)27的測(cè)量端貫穿蓋板4后與密封墊6接觸。
[0023]本發(fā)明還包括一數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)28，數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)28分別電連接出口流量計(jì)14、計(jì)量天平13以及各測(cè)壓傳感器16。
[0024]上述實(shí)施例中，蓋板4和底板3通過(guò)多個(gè)均勻分布在蓋板4 (或底板3)邊緣且位于扇形型腔外部的螺栓5垂直拉緊，以固定在扇形型腔上。螺栓5預(yù)緊后可在加壓時(shí)抵消螺栓5的變形，起到拉緊蓋板4的作用。
[0025]上述實(shí)施例中，如圖4所示，導(dǎo)壓管17的頂部設(shè)有一防堵濾網(wǎng)18，防止砂體堵塞導(dǎo)壓管17而影響測(cè)量。
[0026]上述實(shí)施例中，扇形型腔的扇形圓心角可以為45°?360°。
[0027]上述實(shí)施例中，扇形型腔的扇形圓心角可以為90°。
[0028]上述實(shí)施例中，計(jì)量泵18可以電連接一變頻器29，變頻器29電連接一控制器30，并且可以在注液總管21靠近計(jì)量泵19的出口處設(shè)置一壓力傳感器31，壓力傳感器31電連接控制器30，控制器30還電連接數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)27。
[0029]上述實(shí)施例中，平衡壓加壓閥14設(shè)置在扇形蓋板4的等分線上，并靠近蓋板4的形心。
[0030]上述實(shí)施例中，如圖5、圖6所示，可以在扇形型腔底板3的底面設(shè)置一承重萬(wàn)向輪32和兩定向輪33，以便扇形型腔的移動(dòng)。其中，承重萬(wàn)向輪32和兩定向輪33呈三角形分布，且承重萬(wàn)向輪32靠近扇形圓心并位于等分線上。
[0031]上述實(shí)施例中，可以在蓋板4頂面設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上吊鉤34，便于幫助吊裝打開(kāi)或蓋上扇形型腔的蓋板4。此外，在肋板I和扇板2上也可以分別設(shè)置至少一個(gè)的吊鉤34，便于扇形型腔的整體吊裝。
[0032]本發(fā)明的使用過(guò)程如下:
[0033]I)連接本發(fā)明所述裝置各個(gè)部件(參照?qǐng)D1?3及實(shí)施例)；
[0034]2)在扇形型腔內(nèi)填滿(mǎn)預(yù)先選定的砂體后，蓋上密封墊6并通過(guò)螺栓5將蓋板4固定在扇形型腔上；
[0035]3)開(kāi)啟計(jì)量泵18，自工作容器19抽取實(shí)驗(yàn)流體，經(jīng)注液總管20通過(guò)注入閥門(mén)8注入扇形型腔，部分流體通過(guò)三通接頭21到達(dá)平衡壓加壓閥后進(jìn)入上蓋板4與密封墊6之間，用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為砂體提供上覆壓。經(jīng)注入閥門(mén)8進(jìn)入扇形型腔的流體充滿(mǎn)篩管9后，以徑向流方式在砂體內(nèi)部均勻向扇板2方向推進(jìn)，至篩網(wǎng)11后，通過(guò)均勻安置在扇板2上的出水嘴10流出型腔。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)壓傳感器15實(shí)時(shí)測(cè)量壓力數(shù)據(jù)。出口流量計(jì)13實(shí)時(shí)測(cè)量流出型腔流體流量，電子天平12實(shí)時(shí)測(cè)量流出型腔流體質(zhì)量。出口流量計(jì)13、計(jì)量天平12以及各測(cè)壓傳感器15測(cè)量的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)28實(shí)時(shí)采集并分析，得出砂體不同位置處的滲透率及總滲透率。數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)28通過(guò)控制器29，可實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量泵18泵壓及排量的設(shè)定。
[0036]本發(fā)明僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種徑向流驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，它包括: 一扇形型腔，其由兩肋板、一扇板、一底板和一蓋板圍成，所述扇形型腔內(nèi)部填充有砂體，所述蓋板與兩所述肋板、所述砂體之間設(shè)置有一密封墊，所述底板與兩所述肋板、所述砂體之間設(shè)置有另一密封墊，在位于兩所述肋板外部的連接處設(shè)置一注入閥門(mén)，在位于兩所述肋板內(nèi)部的連接處設(shè)置一與所述注入閥門(mén)相連通的篩管，在所述扇板的外側(cè)沿其弧長(zhǎng)方向間隔設(shè)置多個(gè)與所述扇形型腔內(nèi)部連通的出水嘴，在所述扇形型腔內(nèi)設(shè)置一與所述扇板貼合的篩網(wǎng)，在所述扇形型腔的外部設(shè)置一儲(chǔ)液桶，各所述出水嘴通過(guò)管路和一出口流量計(jì)與所述儲(chǔ)液桶連接，所述儲(chǔ)液桶的底端裝有一計(jì)量天平，在所述蓋板的頂面設(shè)置有一平衡壓加壓閥，所述平衡壓加壓閥的出口通過(guò)一貫穿所述蓋板的導(dǎo)管連通至密封墊處，在所述底板的底面沿所述扇形型腔的等分線間隔設(shè)置多個(gè)貫穿所述底板伸入砂體的導(dǎo)壓管，且相鄰兩所述導(dǎo)壓管之間的間隔由所述扇形型腔的圓心向外依次增大，每一所述導(dǎo)壓管的底部分別連接有一測(cè)壓傳感器； 一計(jì)量泵，其進(jìn)口通過(guò)管路并聯(lián)連接三個(gè)工作液容器，其出口連接一注液總管，所述注液總管末端設(shè)置一三通接頭，所述三通接頭的一個(gè)出口通過(guò)管路連接所述注入閥門(mén)，所述三通接頭的另一個(gè)出口通過(guò)管路連接所述平衡壓加壓閥，在所述三通接頭與所述注入閥門(mén)之間的管路上設(shè)置有一壓力計(jì)，在所述三通接頭與所述平衡壓加壓閥之間的管路上連接有一泄壓閥，在所述注液總管上連接有一儲(chǔ)能器和另一泄壓閥，在所述扇形型腔蓋板頂端設(shè)置有另一壓力計(jì)，所述另一壓力計(jì)的測(cè)量端貫穿所述蓋板后與所述密封墊接觸；以及 一數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，其分別電連接所述出口流量計(jì)、所述計(jì)量天平以及各所述測(cè)壓傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種徑向流驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，所述扇形型腔的扇形圓心角為45°~360°，所述平衡壓加壓閥設(shè)置在所述蓋板的等分線上，并靠近蓋板4的形心。
3.如權(quán)利要求2所述的一種徑向流驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，所述扇形型腔的扇形圓心角為90°。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種徑向流驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，所述蓋板和底板通過(guò)多個(gè)均勻分布在蓋板邊緣且位于所述扇形型腔外部的螺栓垂直拉緊，以固定在所述扇形型腔上。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種徑向流驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，所述導(dǎo)壓管的頂部設(shè)有一防堵濾網(wǎng)。
6.如權(quán)利要求4所述的一種徑向流驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，所述導(dǎo)壓管的頂部設(shè)有一防堵濾網(wǎng)。
7.如權(quán)利要求1或2或3或6所述的一種徑向流驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，所述計(jì)量泵電連接一變頻器，所述變頻器電連接一控制器，在所述注液總管靠近所述計(jì)量泵的出口處設(shè)置一壓力傳感器，所述壓力傳感器電連接所述控制器，所述控制器還電連接所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求4所述的一種徑向流驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，所述計(jì)量泵電連接一變頻器，所述變頻器電連接一控制器，在所述注液總管靠近所述計(jì)量泵的出口處設(shè)置一壓力傳感器，所述壓力傳感器電連接所述控制器，所述控制器還電連接所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求5所述的一種徑向流驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，所述計(jì)量泵電連接一變頻器，所述變頻器電連接一控制器，在所述注液總管靠近所述計(jì)量泵的出口處設(shè)置一壓力傳感器，所述壓力傳感器電連接所述控制器，所述控制器還電連接所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的一種徑向流驅(qū)替模擬裝置，其特征在于，所述底板的底面設(shè)置一承重萬(wàn)向輪和兩定向輪，所述承重萬(wàn)向輪和兩所述定向輪呈三角形分布，且所述承重萬(wàn)向輪靠近 所述底板的扇形圓心并位于等分線上；所述蓋板頂面設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上吊鉤，在 所述肋板和扇板上分別設(shè)置至少一個(gè)的吊鉤。
【文檔編號(hào)】E21B47/00GK103924962SQ201410141700
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】武廣璦, 曹硯鋒, 管虹翔, 呂鑫, 白玉湖 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油研究總院