专利名称：一种油藏出砂微观可视化实验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油藏出砂微观可视化实验装置。
背景技术：
对于渤�：Ｓ蚴杷缮把页碛陀筒乩此担捎谠驼扯雀�、地层胶结疏松，海上油田 经济高效开发对产量的要求高等，地层微粒的运移不可避免。同时，“严防死守”的防砂理念 势必造成地层微粒在近井地带的堵塞，造成油井产能下降。因此，适当放大疏松砂岩稠油油 藏的防砂参数，使地层微小颗粒在可控的范围内从近井地带排出，解除微小颗粒在井筒附 近的堵塞，提高油井的产能，成为海上疏松砂岩稠油油藏开发的发展方向。针对疏松砂岩油 藏出砂的机理研究，国内外很多学者进行了研究，据文献报道，研究储层内微粒运移的物理 模拟实验方法大都采用天然岩芯，研究流体注入过程中冲出的微粒量与岩芯两端压差变化 之间的关系。这种方法仿真程度较高，但却无法深入、细致研究每种微粒的运移对岩芯物性 的影响，对出砂渗流机理的研究仍只能停留在现象上。因此，有必要设计一种微观薄片可视 化模型观察微粒的运移，这种方法较为直观，可针对每种粒径的微粒，观察其在不同孔喉结 构中的运移特征，通过对流量、出砂量、出砂粒度、流动过程中压力梯度的改变等的测算，深 入、细致研究出砂渗流机理。
发明内容
本发明的目的提供一种模拟油藏出砂的微观可视化实验装置，用于研究疏松砂岩 稠油油藏储层微粒运移规律及出砂规律。本发明所提供的模拟油藏出砂的微观可视化实验装置，包括混砂容器1、夹板薄片 模型2、集砂器3和显微摄像系统4 ；混砂容器1的出口与夹板薄片模型2的入口连接，夹板薄片模型2的出口与集砂 器3的入口连接，显微摄像系统4与夹板薄片模型2连接；其中，混砂容器1为具有搅拌功能的容器，如滚筒型容器，也可以具有一定调节压 力的功能，比如与高压泵连接，其作用是提供稳定的一定含砂浓度的混砂液，使得稳定的混 砂液进入夹板薄片模型进行实验。夹板薄片模型2包括具有均勻宽度的缝隙通道7的长方体形主体6，缝隙通道7横 截面的两个长边对应的长方体形主体的两个平行侧壁中至少一个为透明的侧壁；长方体形 主体6底部设过滤挡板8，所述过滤挡板8由若干均勻间距排列的垂直于上述透明的侧壁 的钢丝9和固定所述钢丝的固定块10组成；长方体形主体6顶部设置上盖11、上盖11上 设置与缝隙通道7连通的上盖集流嘴12 ；长方体形主体6底部的过滤挡板8外侧设置下盖 13，下盖13设置与缝隙通道7连通的下盖集流嘴14。缝隙通道7的横截面为矩形，长远远 大于宽，其宽为4mm以下，优选为2mm，钢丝的间距可以根据具体实验需要过滤目数设置，可 设置数套不同间距的过滤挡板8，以适应不同的实验。集砂器3包括漏斗15和量筒16，量筒16入口设于漏斗15出口下端；为了便于操
4作，漏斗下端套有密封胶套17，密封胶套设有控制液流的阻流夹18。集砂器3的作用是使得从夹板薄片模型的挡板出来的混砂液体，进入集砂器的漏 斗测量系统，能够收集混砂液并记录液体流量、含砂量、出砂粒径等。所述显微摄像系统4由显微镜、摄像机和数据分析计算机组成，显微镜镜头对准 透明侧壁的缝隙通道处；显微摄像系统4主要作用是将夹板薄片模型2的实验全过程进行 记录，便于分析研究。 上述夹板薄片模型2的缝隙通道7上端入口中间位置还设有挡板19，挡板19使液 体绕过挡板进入缝隙通道7中。所述模拟油藏出砂的微观可视化实验装置还包括支架5，所述支架5将混砂容器 1、夹板薄片模型2、集砂器3支撑固定。为了便于操作，漏斗下端套有密封胶套17，密封胶套设有控制液流的阻流夹18。本发明公开了 一种油藏出砂微观可视化实验装置。利用本发明装置进行的实验，可以直观的分析砂粒的微观运移过程和出砂规律， 对疏松砂岩油藏出砂进行机理研究，为疏松砂岩油藏的高效开发提供理论基础。具体使用 时，根据实验的不同设置不同的砂粒，用以模拟油藏近井地带的粒度组成，讲砂�：湍Ｄ庥� 液在混砂容器1中混勻，然后进入夹板薄片模型2的上盖的集流嘴，，经过夹板薄片模型，从 钢丝底板处的下盖集流嘴进入集砂器3的漏斗中，将砂粒过滤出，液体流入量筒中。实验过 程中，显微摄像系统记录砂粒在模型中的运移、堵塞情况等微观运动情况，用以分析研究其 流动机理。通过集砂器来收集实验出口处的液体及经过钢丝底板出来的砂粒，用以分析薄 片填砂模型的原始粒度组成、初始渗透率、驱替速度、挡板尺寸与出砂量、流出砂最大粒径 以及驱替后薄片模型渗透率之间的关系。本发明的装置较为直观，可针对每种粒径的微粒，观察其在不同孔喉结构中的运 移特征，通过对流量、出砂量、出砂粒度、流动过程中压力梯度的改变等的测算，深入、细致 研究出砂渗流机理。利用本发明装置进行的实验，可以直观的分析砂粒的微观运移过程和 出砂规律，对疏松砂岩油藏出砂进行机理研究，为疏松砂岩油藏的高效开发提供理论基础。下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
图1为油藏出砂微观可视化实验装置的结构示意图。图2为油藏出砂微观可视化实验装置的夹板薄片模型2的结构示意图。图3为图2中A-A剖视图。
图4为图2中B-B剖视图。
具体实施例方式如图1所示，为本发明的油藏出砂微观可视化实验装置。该油藏出砂微观可视化实验装置包括混砂容器1、夹板薄片模型2、集砂器3和显 微摄像系统4 ；混砂容器1的出口与夹板薄片模型2的入口连接，夹板薄片模型2的出口与 集砂器3的入口连接，显微摄像系统4与夹板薄片模型2连接；其中，混砂容器1为具有搅拌功能的容器，如滚筒型容器，也可以具有一定调节压力的功能，比如与高压泵连接，并且装有压力表，其作用是提供稳定的一定含砂浓度的混砂 液，使得稳定的混砂液进入夹板薄片模型进行实验。如图2-图4所示，夹板薄片模型2包括具有均勻宽度的缝隙通道7的长方体形主 体6，缝隙通道7横截面的两个长边对应的长方体形主体的两个平行侧壁中至少一个为透 明的侧壁；长方体形主体6底部设过滤挡板8，所述过滤挡板8由若干均勻间距排列的垂直 于上述透明的侧壁的钢丝9和固定所述钢丝的固定块10组成；长方体形主体6顶部设置上 盖11、上盖11上设置与缝隙通道7连通的上盖集流嘴12 ；长方体形主体6底部的过滤挡板 8外侧设置下盖13，下盖13设置与缝隙通道7连通的下盖集流嘴14。缝隙通道7的横截面 为矩形，长远远大于宽，其宽为4mm以下，优选为2mm，钢丝的间距可以根据具体实验需要过 滤目数设置，可设置数套不同间距的过滤挡板8，以适应不同的实验。混砂容器1的出口与 夹板薄片模型2的入口连接为密封连接，必要时，它们之间连接通道设压力表监测压力。集砂器3包括漏斗15和量筒16，量筒16入口设于漏斗15出口下端；为了便于操 作，漏斗下端套有密封胶套17，密封胶套设有控制液流的阻流夹18。集砂器3的作用是使得从夹板薄片模型的挡板出来的混砂液体，进入集砂器的漏 斗测量系统，能够收集混砂液并记录液体流量、含砂量、出砂粒径等。所述显微摄像系统4由显微镜、摄像机和数据分析计算机组成，显微镜镜头对准 透明侧壁的缝隙通道处；显微摄像系统4主要作用是将夹板薄片模型2的实验全过程进行 记录，便于分析研究。上述夹板薄片模型2的缝隙通道7上端入口中间位置还设有挡板19，挡板19使液 体绕过挡板进入缝隙通道7中。所述模拟油藏出砂的微观可视化实验装置还包括支架5，所述支架5将混砂容器 1、夹板薄片模型2、集砂器3支撑固定。为了便于操作，漏斗下端套有密封胶套17，密封胶套设有控制液流的阻流夹18。 本发明公开了 一种油藏出砂微观可视化实验装置。在一实施例中，夹板薄片模型，由两块钢化玻璃组合而成，一侧有集流嘴，另外一 侧底板，中间留有通道(如图2-图4)，两块钢化玻璃粘合通道处的空隙缝宽为2mm，形成一 个宽度2mm，长度20mm，深度为200mm左右的流动通道。夹板模型内部根据实验的不同设置 不同的砂粒，用以模拟油藏近井地带的粒度组成，底板挡板之间安放钢丝，钢丝Φ 1mm，采用 平行排列模式，钢丝间距根据对应的筛网目数来确定，用以模拟油田现场的防砂管。混砂容 器1材质有机玻璃，容积2000ml，承力3MPa，性能180°摇摆，调频调速。夹板薄片模型 承压3MPa ；钢丝底板Imm钢丝，7种目数，每种10套，支架，不锈钢，压力表；精度0. 4级， 量程4MPa，管阀件，6mm。实验证明，该装置可以很好的通过模拟油藏出砂与现场出砂的参 数基本吻合，具有很好的稳定性和可信性。基于上述的设计，利用本发明装置，可以直观的分析砂粒的微观运移过程和出砂 规律，对疏松砂岩油藏出砂进行机理研究，为疏松砂岩油藏的高效开发提供理论基础。具体 使用时，根据实验的不同设置不同的砂粒，用以模拟油藏近井地带的粒度组成，讲砂�：湍� 拟油液在混砂容器1中混勻，然后进入夹板薄片模型2的上盖的集流嘴，，经过夹板薄片模 型，从钢丝底板处的下盖集流嘴进入集砂器3的漏斗中，将砂粒过滤出，液体流入量筒中。 实验过程中，显微摄像系统记录砂粒在模型中的运移、堵塞情况等微观运动情况，用以分析
6研究其流动机理。通过集砂器来收集实验出口处的液体及经过钢丝底板出来的砂粒，用以 分析薄片填砂模型的原始粒度组成、初始渗透率、驱替速度、挡板尺寸与出砂量、流出砂最 大粒径以及驱替后薄片模型渗透率之间的关系。 本发明的装置较为直观，可针对每种粒径的微粒，观察其在不同孔喉结构中的运 移特征，通过对流量、出砂量、出砂粒度、流动过程中压力梯度的改变等的测算，深入、细致 研究出砂渗流机理。利用本发明装置进行的实验，可以直观的分析砂粒的微观运移过程和 出砂规律，对疏松砂岩油藏出砂进行机理研究，为疏松砂岩油藏的高效开发提供理论基础。
权利要求
一种油藏出砂微观可视化实验装置，其特征在于该模拟油藏出砂的微观可视化实验装置，包括混砂容器(1)、夹板薄片模型(2)、集砂器(3)和显微摄像系统(4)；混砂容器(1)的出口与夹板薄片模型(2)的入口连接，夹板薄片模型(2)的出口与集砂器(3)的入口连接，显微摄像系统(4)与夹板薄片模型(2)连接；其中，所述夹板薄片模型(2)包括具有均匀宽度的缝隙通道(7)的长方体形主体(6)，缝隙通道(7)横截面的两个长边对应的两个平行侧壁中至少一个为透明的侧壁；长方体形主体(6)底部设过滤挡板(8)，所述过滤挡板(8)由若干均匀间距排列的垂直于上述透明的侧壁的钢丝(9)和固定所述钢丝的固定块(10)组成；长方体形主体(6)顶部设置上盖(11)、上盖(11)上设置与缝隙通道(7)连通的上盖集流嘴(12)；长方体形主体(6)底部的过滤挡板(8)外侧设置下盖(13)，下盖(13)设置与缝隙通道(7)连通的下盖集流嘴(14)；所述集砂器(3)包括漏斗(15)和量筒(16)，量筒(16)入口设于漏斗(15)出口下端；所述显微摄像系统(4)由显微镜、摄像机和数据分析计算机组成，显微镜镜头对准透明侧壁的缝隙通道处。
2.根据权利要求1所述的油藏出砂微观可视化实验装置，其特征在于所述缝隙通道 (7)宽为4mm以下。
3.根据权利要求2所述的油藏出砂微观可视化实验装置，其特征在于所述缝隙通道 (7)为 2mm。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的油藏出砂微观可视化实验装置，其特征在于 混砂容器(1)为具有搅拌功能的容器。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的油藏出砂微观可视化实验装置，其特征在于 所述夹板薄片模型(2)的缝隙通道(7)上端入口中间位置还设有挡板(19)，挡板(19)使液 体绕过挡板进入缝隙通道(7)中。
6.根据权利要求4所述的油藏出砂微观可视化实验装置，其特征在于所述夹板薄片 模型(2)的缝隙通道(7)上端入口中间位置还设有挡板(19)。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的油藏出砂微观可视化实验装置，其特征在于 所述模拟油藏出砂的微观可视化实验装置还包括支架(5)，所述支架(5)将混砂容器(1)、 夹板薄片模型(2)、集砂器(3)支撑固定，所述混砂容器(1)、夹板薄片模型(2)、集砂器(3) 在支架(5)上按自上而下的位置固定。
8.根据权利要求4所述的油藏出砂微观可视化实验装置，其特征在于所述模拟油藏 出砂的微观可视化实验装置还包括支架(5)，所述支架(5)将混砂容器(1)、夹板薄片模型 (2)、集砂器(3)支撑固定，所述混砂容器(1)、夹板薄片模型(2)、集砂器(3)在支架(5)上 按自上而下的位置固定。
9.根据权利要求5所述的油藏出砂微观可视化实验装置，其特征在于所述模拟油藏 出砂的微观可视化实验装置还包括支架(5)，所述支架(5)将混砂容器(1)、夹板薄片模型 (2)、集砂器(3)支撑固定，所述混砂容器(1)、夹板薄片模型(2)、集砂器(3)在支架(5)上 按自上而下的位置固定。
10.根据权利要求6所述的油藏出砂微观可视化实验装置，其特征在于所述模拟油藏 出砂的微观可视化实验装置还包括支架(5)，所述支架(5)将混砂容器(1)、夹板薄片模型 (2)、集砂器(3)支撑固定，所述混砂容器(1)、夹板薄片模型(2)、集砂器(3)在支架(5)上按自上而下的位置固定。
全文摘要
本发明公开了一种油藏出砂微观可视化实验装置。该装置包括混砂容器、夹板薄片模型、集砂器和显微摄像系统；其中，所述夹板薄片模型包括具有均匀宽度的缝隙通道的长方体形主体，缝隙通道横截面的两个长边对应的两个平行侧壁中至少一个为透明的侧壁；长方体形主体底部设过滤挡板，过滤挡板由若干均匀间距排列的垂直于上述透明的侧壁的钢丝和固定所述钢丝的固定块组成。利用本发明装置，可以直观的分析砂粒的微观运移过程和出砂规律，对疏松砂岩油藏出砂进行机理研究，为疏松砂岩油藏的高效开发提供理论基础。
文档编号G01N15/00GK101975729SQ201010277608
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者何保生, 孙福街, 房茂军, 曾祥林, 杜志敏, 梁丹, 陈朝晖 申请人:中国海洋石油总公司;中海石油研究中心;西南石油大学
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