[發明專利]可控溫重復利用二維可視化多孔介質填砂模型及制造方法

在審

• 申請號: 201610102199.8
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105761595A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 朱維耀;宋智勇;李兵兵;范盼偉;張曉靜;劉雅靜;鄒國棟;劉靜文
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明涉及油氣田開發模型技術領域，特別涉及一種可控溫重復利用的二維可視化多孔介質填砂模型及制造方法。

背景技術

目前，在研究油氣田開發過程中用來進行滲流機理研究和評價作業措施效果的物理模型主要有：①天然圓柱巖心、人造巖心以及對其二次加工后選擇刻畫大孔道或縫、洞的平板模型。優點：成本低、承壓耐溫、機械強度高；缺點：尺寸小，不能可視化，不能進行圖像分析，不能快速直觀地對實驗過程及實驗數據中出現的問題做出準確的判斷；②玻璃平板模型，多采用膠結劑固結方式。優點：驅替過程可視化，可進行圖形處理；缺點：膠結制作過程相當復雜，耗時多，模型難于清洗，重復利用效果差；③微觀仿真刻蝕模型，采用光化學刻蝕技術，幾何尺寸小。優點：精度高，驅替過程可視化，能進行圖像處理及分析，重復利用性好；缺點：制作成本高昂，不具備真實巖心的砂巖顆粒表面。

發明內容

本發明的目的就是克服現有技術的不足，提供一種可控溫重復利用的二維可視化多孔介質填砂模型，可得到不同溫度下的物理模擬。

本發明一種可控溫重復利用的二維可視化多孔介質填砂模型，包括主體、蓋板、循環加熱管、數控恒溫槽；

所述主體由不銹鋼制成，包括上下2個矩形腔體，上方的矩形腔體為填充腔，所述填充腔中填充有20-200目的石英砂；下方的矩形腔體中設置有所述循環加熱管；所述循環加熱管與所述數控恒溫槽通過管道連接；所述主體一側的側壁上設有2個注入口，相對的另一側側壁上設有2個采出口；

所述蓋板由亞克力板制成，蓋在所述主體上，與所述主體密封連接。

進一步的，所述主體、所述蓋板四周均勻分布有相對應的螺紋孔，所述主體、所述蓋板通過插入螺栓連接；所述主體和所述蓋板之間設置有雙密封層，第一密封層為設置在所述主體的螺紋孔內側的橡膠密封圈，第二密封層為所示蓋板和所述主體之間涂覆有密封膠，所述密封膠涂覆在所述螺紋孔的外側。

進一步的，所述橡膠密封圈為O型橡膠密封圈。

進一步的，在所述主體螺紋孔、所述蓋板螺紋孔之間設置有密封膠墊。

進一步的，所述循環加熱管為多段彎曲狀，具有入口和出口，所述入口和出口分別通過管道與所述數控恒溫槽連接。

進一步的，所述主體長為254㎜，寬為154㎜，高為80㎜；所述填充腔長為230㎜，寬為130㎜，高為5㎜；所述下方的矩形腔體長為230㎜，寬為130㎜，高為65㎜；所述橡膠密封圈厚度為3㎜，周長為800㎜；所述循環加熱管直徑為20㎜，單根管的長為100㎜，兩管之間的距離為8㎜；所述蓋板的長為250㎜，寬為150㎜，厚為8㎜。

本發明還提供了一種制造如權利要求1所述的可控溫重復利用的二維可視化多孔介質填砂模型的方法，包括以下步驟：

步驟一、采用不銹鋼制造主體，在所述主體中構造上下兩個矩形腔體，上矩形腔體為填充腔，深度為所述主體高度的5-7%；在所述主體四周均勻鉆螺紋孔，所述主體一側側壁上設置2個注入口，另一側側壁上設置2個采出口；

步驟二、采用亞克力板制成蓋板，在所述蓋板四周鉆與所述主體螺紋孔相對應的螺紋孔；

步驟三、在所述填充腔中填入粒徑在20-200目的石英砂，邊加入邊晃動，保證砂層均勻，使用木板均勻用力壓實，并用橡膠錘輕輕敲擊木板，反復進行，直至所有石英砂填充完成；

步驟四、在所述主體的螺紋孔內側設置橡膠密封圈，然后在所述蓋板與所述主體間涂覆密封膠，所述密封膠涂覆在所述螺紋孔的外側，所述主體與所述蓋板之間通過插入螺紋孔的螺栓及所述密封膠緊密連接、密封；

步驟五、采用不銹鋼管制成循環加熱管，固定于所述主體下方的矩形腔體內，所述循環加熱管與數控恒溫槽用管道連接。

本發明的有益效果為：

（1）主體是由機械強度高、耐高溫的不銹鋼構成，避免高溫對模型的損傷，提供了耐高溫的條件；

（2）主體和蓋板之間為相互獨立的結構，便于清洗安裝，可重復利用，靈活性強；

（3）下端有循環加熱管，可以模擬不同溫度條件下驅替過程，更真實反映油藏特性；

（4）蓋板由亞克力板構成，透光性和可視性極好，便于數據圖像的采集和處理；

（5）雙密封層，第一層為螺栓螺母和O型密封圈緊固密封，第二層為蓋板與主體之間的密封膠，克服了以往用螺栓固定夾砂難以保證密封性的問題；

（6）填充腔是由不銹鋼直接加工而成，無需膠粘接，簡單、快捷；

（7）注入口和采出口直接安裝在填充腔兩側，代替了傳統玻璃鉆孔和刻蝕的方式；注入頭可靈活選擇大小，也可做井筒實驗。

附圖說明