CN204827440U - 模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置，包括上玻璃板、下玻璃板、不锈钢垫片、进液管、出液管、取样筒和多个固定夹，所述上玻璃板、下玻璃板和不锈钢垫片的叠加结构在上玻璃板和下玻璃板之间的中心部位形成模拟内腔，采用调整不同厚度的不锈钢垫片模拟不同裂缝宽度，并通过玻璃胶和固定夹双重密封固定形成；该模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置组装拆卸简单，可重复性强，透明可视的，可实时观察和用摄像设备记录凝胶颗粒调驱剂的运移特性，用于研究凝胶颗粒粒径与裂缝的尺寸关系，为现场施工提供理论指导。

Description

模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置

技术领域

本实用新型涉及油气田开发实验装备技术领域，特别涉及一种模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置。

背景技术

采用注水开发的裂缝性油藏，因为注入水往往只是循着裂缝窜行，使生产井过早见水，含水率迅速增加，更严重的就会出现油井水淹情况；另一方面，因为水的流度比原油的流度大的多，所以注入水的波及体积较小，而基质系统的大量剩余油动用程度很小，驱油效率较低。若连续注水，就会造成注入水的无效循环，增加开采成本。

为了提高裂缝性油藏水驱原油采收率，常用凝胶颗粒调驱剂封堵裂缝及高渗优势通道。室内模拟评价实验是优选凝胶颗粒调驱剂和优化注入参数的有效手段，目前尚缺乏能够模拟真实裂缝性油藏的地层模型。国外文献SPE106272介绍的API导流室是用于压裂裂缝内铺置支撑剂评价导流能力的实验装置，实验过程中将中间加有支撑剂的两岩心板对放，然后放入岩心夹持器中，进行导流能力测试，但该装置无法进行调驱剂在裂缝内的流动测试以及观测调驱剂的流动状态。CN204186382U公开一种采用玻璃珠和石英砂做成的填砂管模拟裂缝装置，该装置仍然是一种单一孔隙的均质裂缝模型，且不能实时观测调驱剂的流动状态。因此，需要提供一种简单、可视、裂缝参数可调的模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种装拆简单，可重复使用，能够双重防漏失，裂缝参数可调，透明可视，实时观测凝胶颗粒在裂缝中的运移状态和运移规律，而且能够用于评价凝胶颗粒粒径与裂缝尺寸的匹配关系的模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置。

为了实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置，包括上玻璃板、下玻璃板、不锈钢垫片、进液管、出液管、取样筒和多个固定夹，所述不锈钢垫片为一长度和宽度略小于所述下玻璃板的长度和宽度且中心形成有通孔的方形薄片，所述上玻璃板、不锈钢垫片和所述下玻璃板自上而下设置并通过多个固定夹将所述上玻璃板和所述下玻璃板夹紧固定，在所述上玻璃板上分别形成有进液钻孔和出液钻孔，所述进液钻孔和出液钻孔分别与所述进液管和所述出液管通过螺纹连接，所述出液管的另一端连接至所述取样筒，在所述进液管和出液管的管道上分别设置有第一阀门和第二阀门，在所述进液钻孔和所述第一阀门之间的所述进液9上安装有压力1。

所述固定夹为G型夹，所述G型夹沿所述上玻璃板和所述下玻璃5的边缘均匀分布，使所述上玻璃板和所述下玻璃板夹紧固定。

所述上玻璃板的下表面局部凹陷和所述下玻璃板的上表面局部凹陷形成密封槽，所述密封槽设置在所述不锈钢垫片通孔内，在所述密封槽内设置有所述密封圈。

在所述密封圈内侧沿所述密封圈内壁与所述下玻璃板的接合处还涂覆有一圈玻璃胶层。

具体地，所述不锈钢垫片的通孔为一方形通孔，所述方形通孔的长度和宽度略小于所述不锈钢垫片的外径，使所述上玻璃板、不锈钢垫片和下玻璃板自上而下叠加在一起时，中间形成有一空腔；所述密封槽和所述密封圈与所述不锈钢垫片的方形通孔优选为内壁贴合设置，并通过在密封圈和下玻璃板接合处涂覆一层玻璃胶形成具有密封作用的玻璃胶层，达到与密封圈双层密封的效果。

优选地，所述不锈钢垫片的厚度根据模拟的裂缝宽度选择不同厚度的不锈钢垫片并在在上玻璃板和下玻璃板之间的中心部位形成模拟内腔，用于模拟不同宽度的裂缝。

优选地，所述上玻璃板和下玻璃板采用透明有机玻璃板，透明可视。

本实用新型与以往技术相比的有益效果，该模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置采用密封圈和玻璃胶双重密封，耐压能力强；采用不同厚度的不锈钢垫片调整裂缝宽度，裂缝参数可调；该实验装置用G型夹固定，具有组装拆卸简单，可重复性强，设计合理，投入成本低，工作性能可靠且模拟效果好；主体结构采用有机玻璃板，透明可视，可实时观察和用摄像装置记录凝胶颗粒调驱剂的运移特性，用于研究凝胶颗粒调驱剂的运移规律和凝胶颗粒粒径与裂缝尺寸的匹配关系，为现场施工提供理论指导。

附图说明

图1为一种模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置平面结构示意图；

图2为一种模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置剖面结构示意图；

图3为一种模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置侧面结构示意图；

图4为裂缝中120～140目颗粒的注入压力随注入体积的变化曲线图。

图中：1-压力表；2-G型夹；301-第一阀门；302-第二阀门；4-上玻璃板；5-下玻璃板；6-不锈钢垫片；7-密封圈槽；8-玻璃胶；9-进液管线；10-出液管；11-模型内腔；12-密封圈；13-进口钻孔；14-出口钻孔；15-取样桶。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型的上述实用新型内容作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的范围内。

如图1～3所示，该模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置，包括上玻璃板4、下玻璃板5、不锈钢垫片6、进液管9、出液管10、取样筒15和多个固定夹，所述不锈钢垫片6为一长度和宽度略小于所述下玻璃板5的长度和宽度且中心形成有通孔的方形薄片，所述上玻璃板4、不锈钢垫片6和所述下玻璃板5自上而下设置并通过多个固定夹夹2将所述上玻璃板4和所述下玻璃板5夹紧固定，在所述上玻璃板4上分别形成有进液钻孔13和出液钻孔14，所述进液钻孔13和出液钻孔14分别与所述进液管9和所述出液管10通过螺纹连接，所述出液管10的另一端连接至所述取样筒15，在所述进液管9和出液管10的管道上分别设置有第一阀门和第二阀门，在所述进液钻孔13和所述第一阀门之间的所述进液管9上安装有压力表1。

所述固定夹2为G型夹，所述G型夹沿所述上玻璃板4和所述下玻璃板5的边缘均匀分布，使所述上玻璃板4和所述下玻璃板5夹紧固定，使其中心形成一空腔，即模型内腔11。

所述上玻璃板4的下表面局部凹陷和所述下玻璃板5的上表面局部凹陷形成有设置在所述不锈钢垫片6通孔内的密封槽7，在所述密封槽7内设置有密封圈12。

在所述密封圈12内侧沿所述密封圈12内壁与所述下玻璃板5的接合处还涂覆有一圈玻璃胶层8。

具体的，将下玻璃板5平放，选择适当尺寸的不锈钢垫片6放置在下玻璃板5的边缘，用于模拟不同宽度的裂缝，将密封圈12压入密封圈槽7内，在下玻璃板5上的密封圈槽的相邻部位均匀地涂覆一圈玻璃胶8，通过密封圈12和玻璃胶8密封获得双重密封的作用。将带有螺纹的管线旋进钻孔13形成进液管线9，并在进液管线9上连接压力表1和第一阀门，用来监测凝胶颗粒调驱剂注入过程中的压力和流量调节，将另一根带有螺纹的管线旋进上玻璃板4的出口钻孔14形成出口管线10，出口管线外部接有取样桶15。然后将上玻璃板4对齐放置在下玻璃板5上，用多个均匀分布的G型夹2将上玻璃板4、不锈钢垫片6和下玻璃板5夹紧，至此裂缝模型基本完成。将裂缝模型在常温下放置24小时待玻璃胶8完全凝固后即可作为模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置。

该实验装置，根据实验所需的裂缝宽度选择不同厚度的不锈钢垫片6，用来模拟不同的裂缝宽度。将裂缝模型抽真空4小时，饱和实验用水，将凝胶颗粒调驱剂从进液管9注入到模型内腔11，在凝胶颗粒调驱剂模型内腔11中运移，此时进口压力表1将会产生压力指示，改变注入速度可以记录注入压力随时间的变化，获得调驱剂在裂缝中的运移规律，同时可观察运移特性。改变裂缝宽度，可以获得凝胶颗粒粒径与裂缝尺寸的匹配关系。

实施例1:

采用厚度为0.1mm的不锈钢垫片6模拟缝宽为0.1mm的裂缝模型，研究170～200目的预交联凝胶颗粒在天然裂缝模型中的运移规律。

(1)将裂缝模型抽真空4小时，饱和实验用水，将凝胶颗粒调驱剂从进液管9注入到模型内腔11，在凝胶颗粒调驱剂模型内腔11中运移；

(2)将170～200目的预交联凝胶颗粒分别悬浮到5000mg/LNaCl水溶液中，配制一定质量浓度的预交联凝胶颗粒分散体系，用磁力搅拌器搅拌2小时，使其在水中充分吸水溶胀。

(3)在1mL/min、3mL/min、5mL/min、7mL/min、10mL/min、15mL/min和20mL/min的注入速度下注入到缝宽为0.1mm的天然裂缝模型中，当压力表1的示数稳定后更换下一个注入速度，记录每个注入速度下的稳定压力值，研究颗粒的注入压力和阻力系数随注入速度的变化规律，实验结果如附表1所示。

表1：凝胶颗粒的注入压力及阻力系数拟合结果表

通过凝胶颗粒的注入压力及阻力系数拟合结果表1，可以看出：凝胶颗粒在裂缝中的运移规律复合幂律模式，说明凝胶颗粒在裂缝中具有较好的注入和运移性能。

实施例2：

采用厚度分别为0.1mm、0.2mm和0.3mm的不锈钢垫片6模拟裂缝宽度分别为0.1mm、0.2mm和0.3mm的三种裂缝模型，研究120～140目的凝胶颗粒与裂缝模型尺寸的匹配关系。

(1)将120-140目的预交联凝胶颗粒悬浮到5000mg/LNaCl水溶液中，配制一定质量浓度的预交联凝胶颗粒分散体系，用磁力搅拌器搅拌2小时，使其在水中充分吸水溶胀；

(2)模型中注入模拟水，测定模型的孔隙体积和渗透率；

(3)向模型中以3mL/min的速度注入凝胶颗粒分散体系，记录不同时间间隔的注入压力；

(4)观察出口流出液的变化以及模型中注入过程中的现象，直至压力稳定为止；

(5)根据注入过程中凝胶颗粒在裂缝里的运移现象、进出口预交联凝胶颗粒粒径的变化以及压力变化，建立预交联凝胶颗粒与裂缝尺寸的匹配关系。

裂缝中120～140目颗粒的注入压力随注入体积的变化曲线图4所示。从曲线图中可以看出：120～140目的凝胶颗粒在宽度为0.3mm的裂缝中注入压力随注入体积呈指数上升，说明在裂缝模型进口形成堆积，凝胶颗粒在宽度为0.3mm的裂缝中不能有效运移；在宽度为0.2mm和0.1mm的裂缝中注入压力随注入体积呈波浪式变化，说明凝胶颗粒在宽度为0.2mm和0.1mm的裂缝中能够采用变形模式在裂缝中有效运移。

综上所述，该该模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置可实时观察和用摄像装置记录凝胶颗粒调驱剂的运移特性，用于研究凝胶颗粒调驱剂的运移规律和凝胶颗粒粒径与裂缝尺寸的匹配关系，为现场施工提供理论指导。

Claims (6)

1.一种模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置，其特征在于，包括上玻璃板(4)、下玻璃板(5)、不锈钢垫片(6)、进液管(9)、出液管(10)、取样筒(15)和多个固定夹(2)，所述不锈钢垫片(6)为一长度和宽度略小于所述下玻璃板(5)的长度和宽度且中心形成有通孔的方形板，所述上玻璃板(4)、不锈钢垫片(6)和所述下玻璃板(5)自上而下叠加设置并通过多个固定夹(2)将所述上玻璃板(4)和所述下玻璃板(5)夹紧固定，在所述上玻璃板(4)上分别加工有进液钻孔(13)和出液钻孔(14)，所述进液钻孔(13)和出液钻孔(14)分别与所述进液管(9)和所述出液管(10)通过螺纹连接，所述出液管(10)的另一端连接至所述取样筒(15)，在所述进液管(9)和所述出液管(10)的管道上分别设置有第一阀门(301)和第二阀门(302)，在靠近与进液容器连接的所述进液管(9)的进液端处安装有压力表(1)。

2.根据权利要求1所述模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置，其特征在于，所述固定夹(2)为G型夹，所述G型夹沿所述上玻璃板(4)和所述下玻璃板(5)的边缘均匀分布，使所述上玻璃板(4)和所述下玻璃板(5)夹紧固定。

3.根据权利要求1所述模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置，其特征在于，所述上玻璃板(4)的下表面局部凹陷和所述下玻璃板(5)的上表面局部凹陷形成密封槽(7)，所述密封槽(7)设置在所述不锈钢垫片(6)通孔内，在所述密封槽(7)内设置有所述密封圈(12)。

4.根据权利要求3所述模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置，其特征在于，在所述密封圈(12)内侧沿所述密封圈(12)内壁与所述下玻璃板(5)的接合处还涂覆有一圈玻璃胶层(8)。

5.根据权利要求1所述模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置，其特征在于，所述不锈钢垫片(6)的厚度的不锈钢垫片与待模拟的裂缝的宽度一致。

6.根据权利要求1所述模拟裂缝油藏凝胶颗粒评价实验装置，其特征在于，所述上玻璃板(4)和下玻璃板(5)采用透明有机玻璃板。