可视化裂缝网络驱油模型及其制作方法

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可视化裂缝网络驱油模型及其制作方法
技术领域
[0001] 本发明属油层物理研究领域，涉及一种大尺度可视化裂缝网络和注采井网模式下的实验模型制作方法，即根据油藏中的实际裂缝发育情况和注采井网类型，设计实验模拟模型中的裂缝网络形态和注采井网模式，能逼真地反映实际油藏中的裂缝网络分布和非均质性以及注采井网对油田开发的影响。
背景技术
[0002] 野外地质和岩芯分析研究发现，在裂缝性油藏中，裂缝往往非常发育，裂缝与裂缝之间相互交叉连接而呈网络状分布，其非均质性较强，流体流动特征复杂。目前主要采用小尺度的裂缝岩芯或微观可视化薄片模型进行相关实验研究，很难反映网络状裂缝分布和注采井网对油藏开发的影响。为此，本发明提出了一种可视化裂缝网络驱油模型及其制作方法，该方法根据油藏中的实际裂缝发育情况和注采井网类型，设计实验模拟模型中的裂缝网络形态和注采井网模式，能逼真地反映实际油藏中的裂缝网络分布和非均质性以及注采井网对油田开发的影响，可用于研究裂缝性油藏中裂缝网络与注采井网模式下的油水运动方式、运动过程、驱油效率、不同阶段的采收率、含水率及剩余油分布规律等特征，从而为改善该类油藏的开发效果提供指导。
发明内容
[0003] 传统的小尺度裂缝岩芯模型和微观可视化薄片模型，很难反映网络状裂缝分布和注采井网模式对该类油藏开发的影响，针对上述问题，本发明提出了一种可视化裂缝网络驱油模型及其制作方法。
[0004] 本发明的可视化裂缝网络驱油模型，其结构是由透明模板、万向支架和底座组成，其中透明模板是由包边框架、主模板、模拟基质岩块、盖板和模拟井组成，主模板上粘接有带裂缝网络沟槽的模拟基质岩块，裂缝网络沟槽中填充有砂屑，盖板的下表面通过硅胶与模拟基质岩块的上表面粘接在一起，模拟基质岩块的周边设置有密封垫，盖板和主模板的边部通过硅胶与密封垫粘接在一起，包边框架将主模板、密封垫和盖板的周边包封在一起，用普通阀门表示的模拟井设置在包边框架的上下两边和盖板的表面，模拟井通过螺纹管接头穿过包边 框架和盖板的表面与裂缝网络沟槽连接；
[0005] 万向支架是由U形架、立柱、左右转动组件和前后转动组件组成，立柱顶端通过左右转动组件与U形架下部中间连接，U形架上端通过前后转动组件与包边两侧中间连接； [0006] 前后转动组件是由前后转动固定定位盘、转轴、前后转动定位螺栓以及包边框架上的定位螺纹孔组成，前后转动固定定位盘设置在U形架的顶端，中间开有轴孔，边部开有螺纹孔，不同螺纹孔对应不同的转动角度，将前后转动定位螺栓从前后转动固定定位盘上的相应螺纹孔穿过，转动包边框架，使前后转动定位螺栓再进入包边框架上的定位螺纹孔，从而把透明模板固定在U形架上；
[0007] 左右转动组件是由左右转动固定定位盘、左右转动动定位盘、轴销和左右转动定位螺栓组成，两片左右转动固定定位盘设置在断面为方型立柱的顶端，中间开有轴孔，边部开有螺纹孔，螺纹孔中设置有左右转动定位螺栓，左右转动动定位盘中间有轴孔，周边有定位孔，左右转动动定位盘设置在左右转动固定定位盘之间，左右转动固定定位盘和左右转动动定位盘通过轴销连接在一起，左右转动固定定位盘边部的左右转动定位螺栓的端部与左右转动动定位盘边部的定位孔相对应，左右转动动定位盘的两侧与U形架底部的中间部位固定在一起；
[0008] 底座的底部设置有万向轮，底座的上部与立柱下端固定在一起。 [0009] 可视化裂缝网络驱油模型设计制作步骤如下：
[0010] (1)根据相关油藏描述研究成果，基于相似理论，通过计算机设计裂缝网络的交叉连接形态和裂缝开度特征以及注采井网中各井的位置模拟图备用；
[0011] (2)通过矿场取芯、野外露头取样或人工制备手段，准备好模型制作所需的模拟基质岩块用料；
[0012] (3)将模拟图数据输入绘图机，将主模板固定在绘图机上，绘图机根据模拟图数据在主模板表面绘制出与模拟图相同的裂缝网络形态和开度特征，采用步骤(2)中准备的基质岩块用料，按照主模板上的裂缝网络形态和开度特征进行拼装并用硅胶粘固在主模板的表面，最后在主模板上形成带裂缝网络沟槽的模拟基质岩块；
[0013] (4)选择满足实验要求的石英砂或储层岩屑，充填到模拟基质岩块中的裂缝网络沟槽中，用以模拟储层中的裂缝充填状态；
[0014] (5)将带有裂缝网络沟槽的模拟基质岩块的上表面清理干净并涂上硅胶，在模拟基质岩块的周边设置密封垫，然后与盖板粘接在一起，待硅胶凝固后使用槽型金属框对主模板、密封垫和盖板进行包边加固备用；
[0015] (6)根据模拟图中各井的位置，在透明模板的上下两边和盖板表面相应位置处钻取模拟井，模拟井底端与模拟基质岩块裂缝沟通，在模拟井出口端安装带接管的阀门，安装阀门前将每个模拟井的井口朝上，然后对模型进行试漏，确保模型的密封和模拟基质岩块裂缝网络的连通性；
[0016] (7)将透明模板组装到万向支架和底座上，通过左右转动组件控制透明模板的左右转动性和左右定位螺栓的定位稳固性，通过前后转动组件控制透明模板的前后转动性和前后定位螺栓的定位稳固性，通过调节左右转动组件和前后转动组件的转动角度用以模拟油藏实际倾角和不同驱替方向。
[0017] 本发明的优点和效果是：
[0018] (1)模型设计以相似理论为基础，结合裂缝性油藏水驱油渗流特征影响参数，按照几何相似和运动相似的原则进行设计、制作；
[0019] (2)与常规小尺度模型相比，该模型体积大，计量容易，实验过程清晰，误差小； [0020] (3)模型可开展不同井网、不同驱替方式以及不同驱替方向和角度的物理模拟实验研究内容，且直观性强，易于操作。
[0021] (4)本发明提出的方法，根据油藏中的实际裂缝发育情况和注采井网类型，基于相似原理，设计实验模拟模型中的裂缝网络形态和注采井网模式，能逼真地反映实际油藏中的裂缝网络分布和非均质性以及注采井网对油田开发的影响，可用于研究裂缝性油藏注采井网模式下的油水运动方式、运动过程、驱油效率、不同阶段的采收率、含水率及剩余油分布规律等特征。
[0022] (5)本发明提出的方法，可填补“无法开展裂缝网络和注采井网模式下可视化物理实验”的空白，而且具有方法简单、可操作性强、有效实用等特点，因而具有很好的推广使用价值。
[0023] 附图说明：
[0024] 图1是模型的主视结构示意图；
[0025] 图2是模型的左视结构示意图；
[0026] 图3是透明模板的结构示意图；
[0027] 图4是图3的A-A向断面结构示意图。
[0028] 附图标记说明：底座1、立柱2、左右转动固定定位盘3、左右转动定位螺栓4、U形支架5、前后转动固定定位盘6、转轴7、前后转动定位螺栓8、前后转动定位螺纹孔9、包边框架10、裂缝网络沟槽11、模拟井12、左右转动动定位盘13、主模板14、硅胶15、砂屑16、万向轮17，轴销18，盖板19，模拟基质岩块20、密封垫21。
[0029] 具体实施方式：
[0030] 参照附图对本发明的可视化裂缝网络驱油模型作具体的详细说明， [0031] 如附图1-3所示，本发明的可视化裂缝网络驱油模型，其结构是由透明模板、万向支架和底座组成，其中透明模板是由包边框架10、主模板14、模拟基质岩块20、盖板19和模拟井12组成，主模板14上粘接有带裂缝网络沟槽11的模拟基质岩块20，裂缝网络沟槽11中填充有砂屑16，盖板19的下表面通过硅胶15与模拟基质岩块20的上表面粘接在一起，模拟基质岩块20的周边设置有密封垫21，盖板19和主模板10的边部通过硅胶15与密封垫21粘接在一起，包边框架10将主模板14、密封垫21和盖板19的周边包封在一起，用普通阀门表示的模拟井12设置在包边框架10的上下两边和盖板19的表面，模拟井12通过螺纹管接头穿过包边框架10和盖板19的表面与裂缝网络沟槽11连接；
[0032] 万向支架是由U形架5、立柱2、左右转动组件和前后转动组件组成，立柱2顶端通过左右转动组件与U形架5下部中间连接，U形架5上端通过前后转动组件与包边两侧中间连接；
[0033] 前后转动组件是由前后转动固定定位盘6、转轴7、前后转动定位螺栓8以及包边框架10上的定位螺纹孔9组成，前后转动固定定位盘6设置在U形架的顶端，中间开有轴孔，边部开有螺纹孔，不同螺纹孔对应不同的转动角度，将前后转动定位螺栓8从前后转动固定定位盘6上的相应螺纹孔穿过，转动包边框架10，使前后转动定位螺栓8再进入包边框架10上的定位螺纹孔9，从而把透明模板固定在U形架5上；
[0034] 左右转动组件是由左右转动固定定位盘3、左右转动动定位盘13、轴销18和左右转动定位螺栓4组成，两片左右转动固定定位盘3设置在断面为方型立柱2的顶端，中间开轴孔，边部开有螺纹孔，螺纹孔中设置有左右转动定位螺栓4，左右转动动定位盘13中间开轴孔，周边开定位孔，左右转动动定位盘13设置在左右转动固定定位盘3之间，左右转动固定定位盘3和左右转动动定位盘13通过轴销连接在一起，左右转动固定定位盘3边部的左右转动定位螺栓4的端部与左右转动动定位盘13边部的定位孔相对应，左右转动动定位盘
13的两侧与U形架5下部中部固定在一起；底座1的底部设置有万向轮17，底座1的上部与立柱2下端固定在一起。
[0035] 实施例
[0036] 本发明的可视化裂缝网络驱油模型的制作方法，设计制作步骤如下： [0037] (1)根据相关油藏描述研究成果，基于相似理论，通过计算机设计裂缝网络的交叉连接形态和裂缝开度特征以及注采井网中各井的位置模拟图备用；
[0038] (2)通过矿场取芯、野外露头取样或人工制备手段，准备好模型制作所需的模拟基质岩块用料；
[0039] (3)将模拟图数据输入绘图机，将主模板固定在绘图机上，绘图机根据模拟图数据在主模板表面绘制出与模拟图相同的裂缝网络形态和开度特征，采用步骤(2)中准备的基质岩块用料，按照主模板上的裂缝网络形态和开度特征进行拼装并用硅胶粘固在主模板的表面，最后在主模板上形成带裂缝网络沟槽的模拟基质岩块；
[0040] (4)选择满足实验要求的石英砂或储层岩屑，充填到模拟基质岩块中的裂缝网络沟槽中，用以模拟储层中的裂缝充填状态；
[0041] (5)将带有裂缝网络沟槽的模拟基质岩块的上表面清理干净并涂上硅胶，在模拟基质岩块的周边设置密封垫，然后与盖板粘接在一起，待硅胶凝固后使用槽型金属框对主模板、密封垫和盖板进行包边加固备用；
[0042] (6)根据模拟图中各井的位置，在透明模板的上下两边和盖板表面相应位置处钻取模拟井，模拟井底端与模拟基质岩块裂缝沟通，在模拟井出口端安装带接管的阀门，安装阀门前将每个模拟井的井口朝上，然后对模型进行试漏，确保模型的密封和模拟基质岩块裂缝网络的连通性；
[0043] (7)将透明模板组装到万向支架和底座上，通过左右转动组件控制透明模板的左右转动性和左右定位螺栓的定位稳固性，通过前后转动组件控制透明模板的前后转动性和前后定位螺栓的定位稳固性，通过调节左右转动组件和前后转动组件的转动角度用以模拟油藏实际倾角和不同驱替方向。