[發明專利]一種地下流體運移模擬實驗系統及方法

在審

• 申請號: 202110770489.0
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113294151A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 張健;劉練波;尹玉龍;趙文韜;荊鐵亞;張國祥
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/00;E21B47/002;G09B25/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

1.一種地下流體運移模擬實驗系統，其特征在于，包括地層模型、液體收集器(22)、裝有足量清水或染色壓裂液的第一儲罐(1)以及裝有足量染色溶液或石油的第二儲罐(2)；

所述第一儲罐(1)和第二儲罐(2)的出口端依次通過第一過濾器(9)、第一泵(10)、第一壓力計(11)、第三溫度計(12)及第一流量計(13)連接至地層模型的注水口，地層模型的出水口依次通過第二過濾器(16)、第二流量計(17)、第二壓力計(18)、第二泵(19)及第四溫度計(21)連接至液體收集器(22)，所述地層模型的一側設置有光源(25)，光源(25)的對面一側設置有攝像機(26)；

所述地層模型采用三維模型(24)或二維模型(27)；當模擬水平井抽采時，地層模型的注水口和出水口對稱分布在地層模型的兩個相對側面，且延伸至地層模型內部；當模擬豎直井抽采時，地層模型的注水口和出水口對稱分布在地層模型的頂面上，且延伸至地層模型內部。

2.根據權利要求1所述的一種地下流體運移模擬實驗系統，其特征在于，所述第一儲罐(1)上連接有第一溫度計(3)，所述第二儲罐(2)上連接有第二溫度計(4)。

3.根據權利要求1所述的一種地下流體運移模擬實驗系統，其特征在于，所述第一儲罐(1)的底部設置有第一閥(5)，所述第二儲罐(2)的底部設置有第二閥(6)，所述第一閥(5)和第二閥(6)的出口端通過第四閥(8)連接至第一過濾器(9)的入口，且所述第一閥(5)的出口端還連接有第三閥(7)。

4.根據權利要求1所述的一種地下流體運移模擬實驗系統，其特征在于，所述第一流量計(13)的出口端與地層模型的注水口之間設置有第五閥(14)。

5.根據權利要求1所述的一種地下流體運移模擬實驗系統，其特征在于，所述地層模型的出水口與第二過濾器(16)的入口之間設置有第六閥(15)，第二泵(19)與第四溫度計(21)之間設置有第七閥(20)。

6.根據權利要求5所述的一種地下流體運移模擬實驗系統，其特征在于，所述第二泵(19)與第七閥(20)之間通過第八閥(23)連接至第二儲罐(2)的頂部入口。

7.根據權利要求1所述的一種地下流體運移模擬實驗系統，其特征在于，當地層模型采用二維模型(27)時，二維模型(27)通過支架(28)支撐，所述二維模型(27)能夠通過支架(28)旋轉至不同的傾斜角度。

8.根據權利要求1所述的一種地下流體運移模擬實驗系統，其特征在于，當地層模型采用二維模型(27)時，所述二維模型(27)外側兩個對立面采用透明材質，內部填充玻璃球或石英砂。

9.根據權利要求1所述的一種地下流體運移模擬實驗系統，其特征在于，當地層模型采用三維模型(24)時，所述三維模型(24)采用透明樹脂材料加入紙片形成；或者采用透明樹脂材料加入纖維形成；或者采用透明樹脂材料同時加入纖維和紙片形成。

10.一種地下流體運移模擬實驗方法，采用權利要求1-9任一項所述的一種地下流體運移模擬實驗系統，其特征在于：

當模擬地熱開采時，在第一儲罐(1)中注入足量的清水，第二儲罐(2)中注入足量的染色溶液；打開光源(25)和攝像機(26)實時記錄模型中流體的運移過程；具體包括：

步驟1：將第一儲罐(1)中清水或第二儲罐(2)中染色溶液通過第一泵(10)注入地層模型中；同時地層模型中清水或染色溶液通過第二泵(19)抽至液體收集器(22)中；

步驟2：用攝像機(26)記錄上述液體運移軌跡和規律；

步驟3：待實驗結束后，關閉所有閥門，清洗設備；

當模擬壓裂液運移規律，則將第一儲罐(1)中裝入足量的染色的壓裂液；向地層模型中注入染色的壓裂液，觀察染色的壓裂液在地層模型中的運移規律；

當模擬水驅油運移規律時，則將第一儲罐(1)中裝入足量的清水，第二儲罐(2)中裝入足量的石油；先向地層模型的孔隙中注入石油至飽和，然后向地層模型注入清水驅替石油，另外一口井抽油和清水，觀察清水、石油在地層模型中的移動規律；

在模擬地熱抽采、模擬壓裂液運移規律或模擬水驅油運移規律時，通過調節地層模型中的材料種類、尺寸參數、第一泵(10)的注入排量和第二泵(19)的采出排量以及注入水的溫度，開展對比實驗，研究上述因素對流場變化的影響規律。