一種模擬魚骨狀多分支水平井的室內實驗裝置的制造方法
【專利摘要】一種模擬魚骨狀多分支水平井的實驗裝置。主要為了模擬魚骨狀多分支水平井在厚油層中的驅油過程。其特征在于：由填砂箱體、入口端壓實板、出口端密封板、空心主管以及若干空心分支管構成；入口端壓實板和出口端密封板分別密封連接于填砂箱體的兩端，入口端壓實板上沿中軸線均勻分布有三個進液穩(wěn)壓管螺紋連接孔，出口端密封板的中心開有螺紋連接孔；空心主管的出口端外部有螺紋，空心主管的另一端為密封端，內置有壓差傳感器；空心主管上均勻連接若干空心分支管，空心分支管的頂部密封，空心分支管的管壁均勻開有滲流孔，在管壁上緊貼有承壓膜；出口端密封板的中心孔內連接有可拆卸式的出液塞；入口端壓實板上分別連三根門閂式進液穩(wěn)壓管。
【專利說明】
一種模擬魚骨狀多分支水平井的室內實驗裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明是一種用于石油開發(fā)實驗技術領域中的可對魚骨狀多分支水平井驅油進行物理模擬的實驗裝置。
【背景技術】
[0002]由于目前常規(guī)的室內驅油實驗都是用裝在巖心夾持器里的長條狀膠結巖心，或者是直接用長條狀膠鑄填砂塊進行驅油實驗，受到其尺寸、形狀及制備方式的限制，它們都只能模擬用直井進行開發(fā)時，地層內小層段的滲流情況，無法模擬其他類井型的開發(fā)情況，也不能模擬厚油層開發(fā)時，由于重力分異作用，而造成的非均質的開發(fā)情況。雖然進行魚骨狀多分支水平井的開發(fā)室內實驗能夠解決上述問題，但是由于魚骨狀多分支水平井的結構較復雜，不可能在制備厚塊狀巖心時在里面預留該類型水平井的井筒空間，就算是有也不可能裝入預留空間內。

【發(fā)明內容】

[0003]為了解決【背景技術】中提到的難以在制備模擬巖心時預留出復雜的魚骨狀水平井井筒空間，以及魚骨狀水平井井筒模型難以置入填砂模型中的難題。本發(fā)明提供了一種實驗裝置，利用該實驗裝置中的填砂箱可配置好魚骨狀多分支水平井井筒的模型，然后再將砂子與膠結劑加入填砂箱，通過填砂箱一端加壓，現場制備實驗用巖心，然后進行飽和水、油，再進行驅油實驗。
[0004]本發(fā)明的技術方案是:該種模擬魚骨狀多分支水平井的室內實驗裝置，其獨特之處在于:所述裝置由方形的填砂箱體、入口端壓實板、出口端密封板、空心主管以及若干空心分支管構成；
其中，入口端壓實板和出口端密封板分別密封連接于填砂箱體的兩端，入口端壓實板、出口端密封板以及填砂箱體的內壁之間構成密封空間;入口端壓實板上沿中軸線均勻分布有三個進液穩(wěn)壓管螺紋連接孔，出口端密封板的中心開有螺紋連接孔；
空心主管的出口端外部有螺紋，空心主管的另一端為密封端，在所述密封端內置有壓差傳感器;空心主管上均勻連接若干空心分支管，空心分支管的頂部密封，空心分支管的管壁均勻開有滲流孔，在管壁上緊貼有承壓膜；
出口端密封板的中心孔內連接有可拆卸式的出液塞，出液塞的孔內連接大空心十字旋鈕;其中，大空心十字旋鈕的下部嵌入所述出口端密封板的中心孔中，大空心十字旋鈕的內壁與空心主管的出口端通過螺紋連接；
入口端壓實板上三個進液穩(wěn)壓管螺紋連接孔分別連三根門閂式進液穩(wěn)壓管，門閂式進液穩(wěn)壓管的另一端則通過螺紋實現與三個小空心十字旋鈕相連接;在小空心十字旋鈕與入口端壓實板之間的空間內，緊固有固定墊片、底部裝置壓力傳感器和頂部有液體入口端的加壓及穩(wěn)壓進液塊；
所述門閂式進液穩(wěn)壓管，管內有沿徑向方向嵌于管內的圓柱腔體，在所述圓柱腔體內的下部連接彈簧，在彈簧的上部連接剖切面為橢圓的柱體;所述門閂式進液穩(wěn)壓管內沿軸向嵌有可動的液流管，液流管的中心軸線與所述門閂式進液穩(wěn)壓管入口的中心軸線相重入口 O
[0005]在以上方案基礎上進行改進，得到改進方案一，即增加一個具有壓差輸入控制裝置的壓差栗和第一分流器以及壓力表;其中，壓差輸入控制裝置與壓差傳感器相連接，壓差栗的第一栗口與出口端相連接，第二栗口與第一分流器相連接，所述第一分流器頂端三個孔眼接有閥門，再連接至液體入口端;壓力傳感器連接至壓力表上的壓力接入端，這樣就可以完成一個用于壓實過程的裝置連接
在以上方案基礎上進行改進，得到改進方案二，增加一個電子天平、水槽、中間容器、第二分流器以及恒速栗；同時，按照如下方式組合:填砂箱體豎直立在電子天平上;密封板的大空心十字旋鈕通過軟管與水槽相連接;恒速栗連接中間容器的底部、中間容器的頂部連接有第二分流器，所述第二分流器頂端三個出液孔眼連接至三個門R式進液穩(wěn)壓管的入口，這樣就完成了一個可以用于飽和水/油的實驗裝置的連接。
[0006]此外，如果再增加一個計量裝置，與作為鋼制井筒出液端的空心主管相連接;恒速栗連接中間容器底部、中間容器頂部連接有分流器，分流器頂端三個出口連接至三個門閂式進液穩(wěn)壓管的進液口 ；恒壓栗與分流器連接，分流器三個出口連接至液壓裝置進液口，中間接有閥門。這樣就完成了驅油實驗裝置的連接。
[0007]本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明所提供的裝置能夠完成含有模擬魚骨狀多分支水平井井筒的填砂箱的填砂、膠結壓實過程;完成飽和水、油的過程;完成水驅油的過程。在上述過程中，通過各種裝置的合理配合搭配，實現在保持裝置的密封性及內部壓力穩(wěn)定的情況下完成實驗。
[0008]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明權利要求1所述方案的內部結構剖面圖。
[0009]圖2為圖1的左視圖。
[0010]圖3為圖2的右視圖。
[0011]圖4為本發(fā)明權利要求1所述方案中的空心分支管的結構示意圖。
[0012]圖5為本發(fā)明權利要求1所述方案中門閂式進液穩(wěn)壓管的剖面結構示意圖。
[0013]圖6為本發(fā)明權利要求2所述方案的組成結構示意圖。
[0014]圖7為本發(fā)明權利要求3所述方案的組成結構示意圖。
[0015]圖8為利用本發(fā)明構造的驅油實驗裝置示意圖。
[0016]【具體實施方式】:
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
由圖1至圖5所示，該種模擬魚骨狀多分支水平井的室內實驗裝置，其獨特之處在于:所述裝置由方形的填砂箱體1、入口端壓實板2、出口端密封板3、空心主管7以及若干空心分支管8構成。
[0017]其中，入口端壓實板2和出口端密封板3分別密封連接于填砂箱體I的兩端，入口端壓實板2、出口端密封板3以及填砂箱體I的內壁之間構成密封空間4;入口端壓實板2上沿中軸線均勻分布有三個進液穩(wěn)壓管螺紋連接孔，出口端密封板3的中心開有螺紋連接孔。
[0018]空心主管7的出口端5外部有螺紋，空心主管7的另一端為密封端，在所述密封端內置有壓差傳感器6;空心主管7上均勻連接若干空心分支管8，空心分支管8的頂部密封，空心分支管8的管壁均勻開有滲流孔23，在管壁上緊貼有承壓膜24。
[0019]出口端密封板3的中心孔內連接有可拆卸式的出液塞25，出液塞25的孔內連接大空心十字旋鈕1;其中，大空心十字旋鈕1的下部嵌入所述出口端密封板的中心孔中，大空心十字旋鈕1的內壁與空心主管7的出口端5通過螺紋連接。
[0020]入口端壓實板2上三個進液穩(wěn)壓管螺紋連接孔分別連三根門閂式進液穩(wěn)壓管11，門閂式進液穩(wěn)壓管11的另一端則通過螺紋實現與三個小空心十字旋鈕12相連接;在小空心十字旋鈕12與入口端壓實板2之間的空間內，緊固有固定墊片13、底部裝置壓力傳感器14和頂部有液體入口端15的加壓及穩(wěn)壓進液塊16。
[0021]所述門閂式進液穩(wěn)壓管，管內有沿徑向方向嵌于管內的圓柱腔體17，在所述圓柱腔體內的下部連接彈簧19，在彈簧19的上部連接剖切面為橢圓的柱體18;所述門閂式進液穩(wěn)壓管內沿軸向嵌有可動的液流管20，液流管20的中心軸線與所述門閂式進液穩(wěn)壓管入口的中心軸線相重合。
[0022]在以上方案基礎上進行改進，得到改進方案一，即如圖6所示，增加一個具有壓差輸入控制裝置21的壓差栗22和第一分流器28以及壓力表31;其中，壓差輸入控制裝置21與壓差傳感器6相連接，壓差栗22的第一栗口 26與出口端5相連接，第二栗口 27與第一分流器28相連接，所述第一分流器頂端三個孔眼29接有閥門30，再連接至液體入口端15;壓力傳感器14連接至壓力表31上的壓力接入端。
[0023]在改進方案一的基礎上改進，即如圖7所示，所述裝置還包括一個電子天平32、水槽34、中間容器36、第二分流器37以及恒速栗35。
[0024]其中，填砂箱體I豎直立在電子天平32上;密封板的大空心十字旋鈕10通過軟管33與水槽34相連接;恒速栗35連接中間容器36的底部、中間容器36的頂部連接有第二分流器37，所述第二分流器頂端三個出液孔眼38連接至三個門閂式進液穩(wěn)壓管11的入口。這樣就完成了一個可以用于飽和水/油的實驗裝置的連接。
[0025]此外，如果再增加一個計量裝置39，如圖8所示，計量裝置與鋼制井筒出液端相連接;恒速栗連接中間容器底部、中間容器頂部連接有分流器，分流器頂端三個出口連接至三個門R式進液穩(wěn)壓管的進液口 ；恒壓栗與分流器連接，分流器三個出口連接至液壓裝置進液口，中間接有閥門。這樣就完成了驅油實驗裝置的連接。
[0026]利用前述裝置進行實驗，需要注意以下內容:
鋼制魚骨狀多分支水平井水平段頂部密封端處的壓差傳感器能夠實時監(jiān)測魚骨狀水平井模型腔體內部的壓力與其外部、填砂箱內部的砂體的壓力的差值，將其值傳遞給壓差栗的壓差接收模組，通過其內部控制電路實現井筒模型內部的壓差最小化。緊貼在鋼制模擬井筒內部的承壓膜與栗入井筒內的高壓流體共同作用，防止由于壓差而引起的填砂箱內砂體向分支井井筒開孔處運移、以及飽和水、油過程中，流體向開孔處運移。
[0027]出口端處的內部嵌有螺紋的十字旋鈕，其下部連接嵌入出口端密封板的金屬塞，通過螺紋連接，能夠實現該金屬塞的可安裝、拆卸功能，在填砂制備實驗用巖心、水驅油實驗時將其裝入出口端密封板，實現實驗環(huán)境的密封保持壓力;飽和水、油過程中將其拆除，實現多余的流體排出填砂箱的功能。
[0028]入口端壓實板的三個螺紋孔裝置的加壓及穩(wěn)壓進液裝置組，能夠通過其液壓裝置將填砂箱內的膠結砂壓實;通過門閂式進液穩(wěn)壓管，在壓實膠結砂的過程中起到密封保持壓力的功能，在飽和水、油以及驅油實驗過程中提供注入流體的液流入口。
[0029]飽和水過程中的所用到的電子天平，能夠起實時到計量填砂箱的質量的功能，當飽和水后，填砂箱底部有水流出一段時間填砂箱質量恒定不變后，用前后質量差能夠計算出算出孔隙度。
[0030]本實驗裝置的具體使用步驟如下:
a)壓實膠結填砂箱:將入口端壓實板的一套裝置從填砂箱中移出，往填砂箱里面加模擬巖心用砂和膠結劑，裝滿后將入口端壓實板蓋上，在壓實板與填砂箱體之間加密封液;將壓差栗的壓差輸入裝置與水平井井筒內的壓差傳感器連接，栗口與水平井井筒出液端相連接，栗口與分流器相連接，三個孔眼連接至液壓裝置液體入口端，中間閥門開啟，開啟壓差栗，往水平井井筒與液壓裝置內同時栗入流體，由壓差輸入裝置使井筒以及液壓裝置在栗入流體時，產生的壓差盡量的小，在O左右，以保證分支段內緊貼的承壓膜兩端的壓差在O左右，從而防止填砂箱內的高壓砂體滲入分支段的滲流孔;根據液壓裝置底部的壓力傳感器實時監(jiān)控填砂箱內壓力，通過按壓差栗的開關，保證其數值在圍壓值左右，通過閥門將三個液壓裝置所產生的壓力相同，壓實一段時間，壓實模擬巖心的實驗過程結束。
[0031 ] b)填砂箱飽和水/油:移出出口端密封板內的出液塞，將軟管接到出液塞讓出的空間上，用于接收飽和水后，填砂箱流出的液體;壓差栗向液壓裝置與水平井井筒內栗入流體，使得水平井井筒內外壓差為O，防止膠結砂體及飽和的水通過分支段上的滲流孔深入井筒中；恒速栗連接中間容器底部，中間容器內裝有水/油；中間容器頂部連接至分流器，分流器的三個孔眼連接至門閂式進液穩(wěn)壓管的進液口；分流器接出的管線與門閂式進液穩(wěn)壓管的可動的圓柱狀空心液流管對接，頂住前者頂住后者向穩(wěn)壓管里直線運動，液流管底部頂住長方形腔體內的三角柱體，使其由于受到液流管的外力作用，其分力使其壓著彈簧向下運動，從而將三角柱體頂入長方體腔體下部，液流管頂出穩(wěn)壓管與填砂箱內部構成液流通道；中間容器開始向填砂箱內注入水/油，開始飽和的過程;位于填砂箱下部的電子天平即時讀取填砂箱系統的質量，在和水前記錄一個質量數值，當出口端密封板處的出液端流出流體、電子天平的讀數穩(wěn)定后，記錄一個質量數值，用兩者之差即可計算出填砂箱空隙體積，模擬巖心的飽和度;之后進行飽和油的過程;之后關掉恒速栗，飽和水/油的實驗過程結束。
[0032] c)驅油實驗:移出壓差栗及抗壓膜，將水平井出口端連接至計量裝置，用于計量產出液;恒速栗連接中間容器底部，將中間容器內的驅替液栗入分流器，分流器將驅替液注入門閂式進液穩(wěn)壓管，從而進入填砂箱內，開始驅替的實驗過程;恒壓栗連接分流器，將流體栗入液壓裝置，結合液壓裝置底部的壓力傳感器維持模擬巖心的圍壓;完成驅油實驗后，關閉恒速栗和恒壓栗，移出入口端壓實板，取出模擬巖心，觀察剩余油分布。
【主權項】
1.一種模擬魚骨狀多分支水平井的室內實驗裝置，其特征在于:所述裝置由方形的填砂箱體(I)、入口端壓實板(2)、出口端密封板(3)、空心主管(7)以及若干空心分支管(8)構成； 其中，入口端壓實板(2)和出口端密封板(3)分別密封連接于填砂箱體(I)的兩端，入口端壓實板(2)、出口端密封板(3)以及填砂箱體(I)的內壁之間構成密封空間(4);入口端壓實板(2)上沿中軸線均勻分布有三個進液穩(wěn)壓管螺紋連接孔，出口端密封板(3)的中心開有螺紋連接孔； 空心主管(7)的出口端(5)外部有螺紋，空心主管(7)的另一端為密封端，在所述密封端內置有壓差傳感器(6);空心主管(7)上均勻連接若干空心分支管(8)，空心分支管(8)的頂部密封，空心分支管(8)的管壁均勻開有滲流孔(23)，在管壁上緊貼有承壓膜(24); 出口端密封板(3)的中心孔內連接有可拆卸式的出液塞(25)，出液塞(25)的孔內連接大空心十字旋鈕(1);其中，大空心十字旋鈕(I O)的下部嵌入所述出口端密封板的中心孔中，大空心十字旋鈕(1)的內壁與空心主管(7)的出口端(5)通過螺紋連接； 入口端壓實板(2)上三個進液穩(wěn)壓管螺紋連接孔分別連三根門閂式進液穩(wěn)壓管(11)，門閂式進液穩(wěn)壓管(11)的另一端則通過螺紋實現與三個小空心十字旋鈕(12)相連接;在小空心十字旋鈕(12)與入口端壓實板(2)之間的空間內，緊固有固定墊片(13)、底部裝置壓力傳感器(14)和頂部有液體入口端(15)的加壓及穩(wěn)壓進液塊(16); 所述門閂式進液穩(wěn)壓管，管內有沿徑向方向嵌于管內的圓柱腔體(17)，在所述圓柱腔體內的下部連接彈簧(19)，在彈簧(19)的上部連接剖切面為橢圓的柱體(18);所述門閂式進液穩(wěn)壓管內沿軸向嵌有可動的液流管(20)，液流管(20)的中心軸線與所述門閂式進液穩(wěn)壓管入口的中心軸線相重合。2.根據權利要求1所述的一種模擬魚骨狀多分支水平井的室內實驗裝置，其特征在于: 所述裝置還包括一個具有壓差輸入控制裝置(21)的壓差栗(22)和第一分流器(28)以及壓力表(31);其中，壓差輸入控制裝置(21)與壓差傳感器(6)相連接，壓差栗(22)的第一栗口(26)與出口端(5)相連接，第二栗口(27)與第一分流器(28)相連接，所述第一分流器頂端三個孔眼(29)接有閥門(30)，再連接至液體入口端(15);壓力傳感器(14)連接至壓力表(31)上的壓力接入端。3.根據權利要求2所述的一種模擬魚骨狀多分支水平井的室內實驗裝置，其特征在于:所述裝置還包括一個電子天平(32)、水槽(34)、中間容器(36)、第二分流器(37)以及恒速栗(35); 其中，填砂箱體(I)豎直立在電子天平(32)上;密封板的大空心十字旋鈕(10)通過軟管(33)與水槽(34)相連接;恒速栗(35)連接中間容器(36)的底部、中間容器(36)的頂部連接有第二分流器(37)，所述第二分流器頂端三個出液孔眼(38)連接至三個門閂式進液穩(wěn)壓管(11)的入口。
【文檔編號】E21B47/00GK105971569SQ201610326086
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】張繼成, 匡力, 陳新宇, 鄭靈蕓, 楊昕諒, 張軍
【申請人】東北石油大學