[发明专利]大尺寸物理模型的流体排驱饱和装置及其驱替实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及油气田实验技术领域，特别是一种大尺寸物理模型的流体排驱饱和装置，还是一种大尺寸物理模型的驱替实验系统。

背景技术

大尺寸物理模型的驱替实验是模拟真实油藏开发特征的有效手段，而其中的流体饱和过程是进行实验的首要环节，实现物理模型有效模拟油藏初始流体饱和状态是驱替实验的基础。

目前，一维物理模型的流体饱和方法已属于成熟技术，在岩心分析标准中有明确的步骤，而二维/三维物理模型却没有标准可循。原因是一维模型的截面积较小，饱和流体在慢速流动的条件下近似于活塞状，指进现象及重力干扰作用可忽略。在岩心抽真空及饱和水操作后，水几乎占据整个孔隙空间，通常认为饱和水体积即是模型的孔隙体积。大尺寸二维/三维物理模型在流体饱和过程中面临较为严重的平面流体指进和纵向流体分布不均等问题。现有方法是首先将模型抽真空，然后在模型的不同位置逐步注入流体，通过大孔隙体积倍数的驱替量减少未波及区域。在实验要求简单及模型空间允许的条件下，可以对模型进行角度调整，利用重力作用进一步提高饱和效果。即便如此，大尺寸二维、三维物理模型的饱和程度通常也难以达到孔隙体积的70%，与真实油藏的流体饱和状态具有一定差距。对大多数物理模拟实验而言，都要求在高温高压条件下饱和流体，岩石模型必然固定在高温高压容器釜/舱内，对模型进行倾斜的方式无法使用。

现有方法在大尺寸二维、三维物理模型的饱和操作时存在两个突出问题：1.饱和水时，点状注入使水以扇形向前推进，在岩心模型均质性稍差时，容易产生指进现象，即使多次调整注入点位置，也不能使水波及到整个模型。2.饱和油时，油通常会沿着已经被水占据的孔道渗流，即初始含油饱和度更低，无法模拟真实油藏的流体饱和状态。

发明内容

为了解决现有的大尺寸物理模型饱和度低的技术问题，本发明提供了一种大尺寸物理模型的流体排驱饱和装置及其驱替实验系统。该大尺寸物理模型的流体排驱饱和装置及其驱替实验系统可有效提高流体在大尺寸物理模型中的饱和程度，提高了大尺寸物理模型对油藏条件下流体分布的模拟程度。

本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：一种大尺寸物理模型的流体排驱饱和装置，包括壳体和被壳体密封包裹的岩心模型，岩心模型的两侧分别设置有能够向岩心模型内注入流体的排驱装置，排驱装置含有与岩心模型的表面相接触的多个注入口。

排驱装置的主体内含有封闭的空腔，多个注入口设置在排驱装置的主体与岩心模型相接触的侧壁上，注入口能够与空腔连通，活塞的一端密封插接于注入口，侧壁上设有与空腔连通的流入口。

活塞的另一端固定连接有受力板，受力板能够将空腔分为第一半空腔和第二半空腔，第一半空腔能够与注入口连通。

第一半空腔内设有第一弹性膜，排驱装置的主体的侧壁上设有与第一弹性膜连通的第一膜端口，当从第一膜端口向第一弹性膜内注入流体时，受力板和活塞能够移动，第一半空腔能够与注入口连通。

第二半空腔内设有第二弹性膜，排驱装置的主体的侧壁上设有与第二弹性膜连通的第二膜端口，当从第二膜端口向第二弹性膜内注入流体时，受力板和活塞能够移动。

受力板由多个受力片组成，相邻的两个受力片之间铰接，活塞的另一端与受力片固定连接。

设置在岩心模型一侧的排驱装置的注入口的高度低于设置在岩心模型另一侧的排驱装置的注入口的高度。

排驱装置为多个密封短节，每个密封短节的一端均含有一个注入口，该密封短节的一端与岩心模型连接，密封短节的另一端与壳体的外部连通。

一种大尺寸物理模型的驱替实验系统，含有上述的大尺寸物理模型的流体排驱饱和装置，岩心模型一侧的排驱装置的注入口通过管线连接有流体注入装置，岩心模型另一侧的排驱装置的注入口通过管线连接有流体收集装置。

该大尺寸物理模型的驱替实验系统还含有高压釜，该大尺寸物理模型的流体排驱饱和装置设置在高压釜中。

本发明的有益效果是：

1.常规流体饱和方法通常为点状注入，无法确保注入的流体在模型中以排状向前推进，岩石孔隙的波及效率低，饱和程度差。而采用本方法饱和流体时，流体前缘以稳定的排状均匀推进，波及体积提高，饱和效果明显提升。

2.尽管本发明中的排驱装置与岩心具有较大的接触面，但是良好的密封性，使饱和后的流体渗流不受接触面的影响，即保证了驱替规律的真实反映。