專利名稱：多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測的實驗裝置，特別是多功能的多孔介質(zhì)多相流相對滲透率與飽和度曲線測定及流型觀測的實驗裝置，屬于地下水探測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]多孔介質(zhì)是指含有大量孔隙的固體。也就是說，是指固體材料中含有孔隙、微裂縫等各種類型毛細(xì)管體系的介質(zhì)。多孔介質(zhì)多相流是指以多孔介質(zhì)為固相，其它相可以是氣相或者液相的流動過程，例如，對于非飽和多孔介質(zhì)滲流過程，通常是多孔介質(zhì)為固相，水為液相，空氣為氣相的多孔介質(zhì)多相滲流過程。相對滲透率是指在兩種不可混溶流體同時通過多孔介質(zhì)的流動過程中，一相流體在其某一飽和度下的滲透率與多孔介質(zhì)固有的絕對滲透率的比值。多孔介質(zhì)多相流相對滲透率與飽和度曲線(以下簡稱相對滲透率曲線)是指某一流體在不同飽和度下與該流體的相對滲透率關(guān)系。相對滲透率曲線是多相滲流的一個重要特性，是油田開發(fā)、地下水污染冶理中的重要關(guān)系曲線。在多孔介質(zhì)多相流的流動過程中，其流型表現(xiàn)形式通常與多孔介質(zhì)、流體自身特性有關(guān)，因此其表現(xiàn)形式是多種多樣的。 如何在實驗室內(nèi)有效控制與流型表現(xiàn)形式相關(guān)的特性以及觀測是十分重要的問題，解決該問題可以更客觀地了解多孔介質(zhì)多相流動的機理。目前，國內(nèi)外在多孔介質(zhì)多相流相對滲透率與飽和度曲線關(guān)系研究領(lǐng)域，開展了較多機理方面研究，部分實驗研究只針對特定介質(zhì)。因此，開發(fā)一種多功能的多孔介質(zhì)多相流相對滲透率與飽和度曲線測定及流型觀測的實驗裝置具有重大的現(xiàn)實意義。實用新型內(nèi)容[0003]本實用新型目的是針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種設(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)簡單，功能多，數(shù)字化測定多孔介質(zhì)多相流相對滲透率與飽和度曲線及流型觀測的一種多功能實驗裝置。[0004]本實用新型的技術(shù)方案是[0005]一種多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，包括圖像采集系統(tǒng)、流速控制系統(tǒng)以及多功能人工平面多孔介質(zhì)模型，其中[0006]圖像采集系統(tǒng)，用于采集多功能人工平面多孔介質(zhì)模型的流型并存儲；[0007]流速控制系統(tǒng)，用于控制供給多功能人工平面多孔介質(zhì)模型中液相和/或氣相的注入速率比；[0008]多功能人工平面多孔介質(zhì)模型，用于向圖像采集系統(tǒng)提供流型采集狀態(tài)，并通過導(dǎo)流管與流速控制系統(tǒng)相連。[0009]所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，所述多功能人工平面多孔介質(zhì)模型，包括兩層有機玻璃板以及壓設(shè)于該兩層有機玻璃板之間的缺口鋼制框架，所述鋼制框架的中間呈缺口設(shè)置，且鋼制框架的中間缺口與前述兩層有機玻璃板圍接而成的腔體內(nèi)密封充填多孔介質(zhì)；所述腔體分別開設(shè)與導(dǎo)流管連接的流體進口和流體出口。[0010]所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，所述兩層有機玻璃板外側(cè)設(shè)置鋼制框架，通過緊固裝置將鋼制框架、有機玻璃板以及中間缺口鋼制框架三者固定連接。[0011]所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，所述緊固裝置為螺栓或者螺釘。[0012]所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，缺口鋼制框架厚度廣2cm，進口和出口半徑為0. 5cm。[0013]所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，圖像采集系統(tǒng)包括CCD照相機、計算機、監(jiān)視器、照明燈，C⑶照相機與計算機、監(jiān)視器相連，照明燈被安置在多功能人工平面多孔介質(zhì)模型上方和下方。[0014]所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，流速控制系統(tǒng)包括通過液相和/或氣相儲備箱將不同液體或者氣體分別供給多功能人工平面多孔介質(zhì)模型的蠕動泵， 蠕動泵與多功能人工平面多孔介質(zhì)模型之間分別設(shè)置閥門。[0015]所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，多功能人工平面多孔介質(zhì)模型的進口和出口端分別設(shè)置一號測壓管和二號測壓管，二號測壓管的一端與多功能人工平面多孔介質(zhì)模型的出口端之間設(shè)置閥門，二號測壓管另一端與收集器相連。[0016]所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，所述儲備箱(9，10)中分別儲備油和水，所述油和/或水中添加顏色指示劑。[0017]本實用新型的有益效果是在流速控制系統(tǒng)啟動后，計算機內(nèi)部計時系統(tǒng)同時啟動，圖像采集系統(tǒng)開啟準(zhǔn)備采集狀態(tài)，實現(xiàn)了較好的數(shù)字化信息采集和圖像采集；多功能人工平面多孔介質(zhì)模型兩層有機玻璃板的設(shè)計，以保證圖像采集系統(tǒng)觀測流型及觀測方便； 本實驗裝置流速控制系統(tǒng)中使用的是恒流量泵，通過設(shè)定蠕動泵轉(zhuǎn)速可以保證恒定的流量注入多功能人工平面多孔介質(zhì)模型；本實用新型進一步的技術(shù)方案是有一種有機溶劑蘇丹紅3號將油染成紅色，以便區(qū)別水和油的流型；本實用新型進一步的技術(shù)方案是多功能人工平面多孔介質(zhì)模型組合形式多樣，可填充多種多孔介質(zhì)，例如，多孔介質(zhì)可以是原狀土、 砂，可以是人工的，也可是自然相對規(guī)則的介質(zhì)。


[0018]圖1為本實用新型多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖2為本實用新型實驗裝置中多功能人工平面多孔介質(zhì)模型的側(cè)視圖；[0020]圖3為本實用新型實驗裝置中多功能人工平面多孔介質(zhì)模型的俯視圖。[0021]圖中1，多功能人工平面多孔介質(zhì)模型；2，C⑶照相機；3，計算機；4，監(jiān)視器；5， 收集器；6,照明燈；7，8，蠕動泵；9，儲油箱；10,儲水箱；11，12，13，16，閥門；14，一號測壓管；15，二號測壓管；17，緊固裝置；18，鋼制框架；19，有機玻璃板；20，缺口鋼制框架。
具體實施方式
[0022]現(xiàn)結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案進一步闡述。[0023]圖1本實用新型由多功能人工平面多孔介質(zhì)模型1、(XD照相機2、計算機3、監(jiān)視器4、收集器5、兩臺同型號泵頭的蠕動泵7、8。儲油箱9、儲水箱10分別通過兩臺蠕動泵為多功能人工平面多孔介質(zhì)模型提供油、水。在兩臺蠕動泵與多功能人工平面多孔介質(zhì)模型4之間，分別設(shè)有閥門11，12，13、16。為測定多功能人工平面多孔介質(zhì)模型的水頭，分別在多功能人工平面多孔介質(zhì)模型的進口和出口安裝測壓管14、15，以對應(yīng)地測出多功能人工平面多孔介質(zhì)模型的進口壓力和出口壓力。[0024]圖2是多功能人工平面多孔介質(zhì)模型側(cè)視圖。多功能人工平面多孔介質(zhì)模型，包括三層鋼制框架18、兩層有機玻璃板19，鋼制框架的中間層為缺口鋼制框架20，有機玻璃板19分別設(shè)置在缺口鋼制框架20兩側(cè)框架間隙內(nèi)，鋼制框架與有機玻璃接觸處設(shè)有密封裝置，最頂層與最底層鋼制框架通過緊固裝置17相連，中間缺口鋼制框架兩側(cè)分別設(shè)置與導(dǎo)流管連接的進口和出口。所述緊固裝置17為螺栓或者螺釘。[0025]圖3是多功能人工平面多孔介質(zhì)模型俯視圖。在18處，為多功能人工平面多孔介質(zhì)模型鋼制框架。三層鋼制框架和兩層有機玻璃板通過緊固裝置17固定，測壓管分別由 14、15處的三通管相聯(lián)，在測壓管15后面設(shè)置閥門16。[0026]實施時，先將多功能人工平面多孔介質(zhì)模型1填入介質(zhì)并密封，然后同時開啟兩臺蠕動泵7、8，打開閥門11，12，13，油和水分別由儲備箱9、10提供給兩臺蠕動泵7、8，油和水進經(jīng)導(dǎo)流管進入多功能人工平面多孔介質(zhì)模型1，再開啟閥門16，通過CXD照相機2及監(jiān)視器4觀測流型，水頭壓力由多功能人工平面多孔介質(zhì)模型兩側(cè)的測壓管14、15測定。為保證采集圖像質(zhì)量，通過照明燈6照射多功能人工平面多孔介質(zhì)模型。[0027]以多功能人工平面多孔介質(zhì)模型的多孔介質(zhì)被水飽和為例，水和被有機溶劑蘇丹紅3號染成紅色的油，分別由流速控制系統(tǒng)中的兩臺蠕動泵同時提供給多功能人工平面多孔介質(zhì)模型。實施初期，由蠕動泵分別控制油和水的注入速率，保證一定的注入速率比值， 油的注入速率由小到大，同時，水的注入速率相應(yīng)地由大到小改變。由于油和水的注入速率的不同，在多功能人工平面多孔介質(zhì)模型中所占比例也不同，即飽和度不同。在不同油和水注入速率比條件下，多功能人工平面多孔介質(zhì)模型兩側(cè)的測壓管水頭穩(wěn)定時，圖像采集系統(tǒng)采集圖像并存儲在計算機中。不同注入速率比的條件下，相對滲透率可由推廣的達西定律得出，多功能人工平面多孔介質(zhì)模型中水的飽和度可由流速控制系統(tǒng)中蠕動泵供給量及液體收集器收集量相減得出，據(jù)此完成相對滲透率與飽和度曲線的測定及流型的觀測。
權(quán)利要求1.一種多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，其特征在于包括圖像采集系統(tǒng)、流速控制系統(tǒng)以及多功能人工平面多孔介質(zhì)模型，其中圖像采集系統(tǒng)，用于采集多功能人工平面多孔介質(zhì)模型(1)的流型并存儲；流速控制系統(tǒng)，用于控制供給多功能人工平面多孔介質(zhì)模型(1)中液相和/或氣相的注入速率比；多功能人工平面多孔介質(zhì)模型(1 )，用于向圖像采集系統(tǒng)提供流型采集狀態(tài)，并通過導(dǎo)流管與流速控制系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，其特征在于 所述多功能人工平面多孔介質(zhì)模型，包括兩層有機玻璃板(19)以及壓設(shè)于該兩層有機玻璃板之間的缺口鋼制框架(20)，所述鋼制框架的中間呈缺口設(shè)置，且鋼制框架的中間缺口與前述兩層有機玻璃板圍接而成的腔體內(nèi)密封充填多孔介質(zhì)；所述腔體分別開設(shè)與導(dǎo)流管連接的流體進口和流體出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，其特征在于 所述兩層有機玻璃板(19)外側(cè)設(shè)置鋼制框架(18)，通過緊固裝置(17)將鋼制框架(18)、有機玻璃板(19)以及中間缺口鋼制框架(20)三者固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，其特征在于 所述緊固裝置(17)為螺栓或者螺釘。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，其特征在于 缺口鋼制框架厚度廣2cm，進口和出口半徑為0. 5cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，其特征在于 圖像采集系統(tǒng)包括CXD照相機(2)、計算機(3)、監(jiān)視器(4)、照明燈(6)，CXD照相機與計算機、監(jiān)視器相連，照明燈被安置在多功能人工平面多孔介質(zhì)模型(1)上方和下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，其特征在于 流速控制系統(tǒng)包括通過液相和/或氣相儲備箱(9，10)將不同液體或者氣體分別供給多功能人工平面多孔介質(zhì)模型(1)的蠕動泵(7，8)，蠕動泵與多功能人工平面多孔介質(zhì)模型之間分別設(shè)置閥門(11，13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，其特征在于 多功能人工平面多孔介質(zhì)模型(1)的進口和出口端分別設(shè)置一號測壓管(14)和二號測壓管(15)，二號測壓管(15)的一端與多功能人工平面多孔介質(zhì)模型的出口端之間設(shè)置閥門 (16)，二號測壓管(15)另一端與收集器(5)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置，其特征在于 所述儲備箱(9，10)中分別儲備油和水，所述油和/或水中添加顏色指示劑。
專利摘要本實用新型是一種多孔介質(zhì)多相流曲線測定及流型觀測實驗裝置。主要包話圖像采集系統(tǒng)、流速控制系統(tǒng)及人工平面多孔介質(zhì)模型。圖像采集系統(tǒng)由CCD照相機、計算機、監(jiān)視器、照明燈組成；計時系統(tǒng)置于計算機內(nèi)；流速控制系統(tǒng)由兩臺同型號蠕動泵、液體收集器、若干閥門及相應(yīng)控制程序組成。人工平面多孔介質(zhì)模型由三層鋼制框架、兩層有機玻璃板組成。兩層有機玻璃板與鋼制框架接觸處設(shè)有密封橡膠圈，最頂層與最底層剛制框架由螺栓相連并固定。中間一層鋼制框架左、右端進、出口處設(shè)有濾網(wǎng)。本實用新型的優(yōu)點和效果在于設(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)簡單，功能多，主要解決以往實驗裝置在測定多孔介質(zhì)相對滲透率與飽和度曲線時，無法觀測流型、難以實現(xiàn)數(shù)字化的問題。
文檔編號G01N15/08GK202330230SQ20112044694
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者周志芳, 李兆峰, 竇智, 蔡金龍, 談葉飛 申請人:河海大學(xué)