不稳定渗流热模拟设备制造技术

本申请实施例提供了一种不稳定渗流热模拟设备，其包括可控热源、热传导载体、和热成像装置；所述可控热源位于所述热传导载体内，用于形成各种井型的热源，以模拟位于不稳定渗流地层内的各种井型；所述热传导载体，用于通过传导所述可控热源产生的热量形成温度场，以模拟所述不稳定渗流地层；所述热成像装置，用于实时采集所述热传导载体的温度场数据，并基于所述温度场数据实时输出热图像，以实时模拟所述不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场分布。本申请实施例可用于模拟不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场分布，从而可用于研究不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流规律。

Thermal simulation equipment for unstable seepage

The application embodiment provides an unstable percolation thermal simulation device, which comprises a heat source, a heat conduction carrier, and a thermal imaging device, which is located in the heat conduction carrier, and is used to form a variety of well type heat sources to simulate various well types in the unstable percolation formation; the heat conduction carrier, The thermal imaging device is used to collect the temperature field data of the heat conduction carrier in real time and output the thermal image in real time on the basis of the temperature field data to simulate the real time pressure in the unstable percolation formation. The distribution of the seepage field of the shrinkage fluid. The application example can be used to simulate the seepage field distribution of compressible fluid in unstable percolation formation, and can be used to study the seepage law of compressible fluid in the unstable percolation stratum.

【技术实现步骤摘要】
不稳定渗流热模拟设备
本申请涉及油气藏渗流
，尤其是涉及一种不稳定渗流热模拟设备。
技术介绍
渗流是指流体在多孔介质或裂缝中的流动。在油气勘探
，研究油气藏的渗流规律，对于了解油气藏中的驱油机理，控制油水或油气边界的均匀推进，以及合理开发油气田都具有重要意义。目前，常采用水电模拟渗流实验来研究油气藏的渗流规律。水电模拟渗流实验所采用的主要设备是基于依据水和电的相似原理而制成的渗流模拟实验装置。通过水电模拟渗流实验可以预测出油水井产量或注入量、油藏等势线分布、流线分布等。由于水电模拟渗流实验所用的电解质溶液是均匀稳定的，电势场满足拉普拉斯方程，因此只能用来研究均质地层刚性流体的稳定渗流问题，因此，目前亟需一种可用于模拟不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场的技术方案。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种不稳定渗流热模拟设备，以模拟不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场。为达到上述目的，本申请实施例提供了一种不稳定渗流热模拟设备，包括可控热源、热传导载体、和热成像装置，其中：所述可控热源位于所述热传导载体内，用于形成各种井型的热源，以模拟位于不稳定渗流地层内的各种井型；所述热传导载体，用于通过传导所述可控热源产生的热量形成温度场，以模拟所述不稳定渗流地层；所述热成像装置，用于实时采集所述热传导载体的温度场数据，并基于所述温度场数据实时输出热图像，以实时模拟所述不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场分布。在本申请实施例的不稳定渗流热模拟设备中，所述热传导载体包括热传导介质和设置于所述热传导介质的上表面的热敏层，所述可控热源位于所述热传导介质内；所述热传导介质，用于通过传导所述可控热源产生的热量形成温度场，以模拟所述不稳定渗流地层；所述热敏层，用于突出显示所述温度场。在本申请实施例的不稳定渗流热模拟设备中，所述热传导载体还包括设置于所述热敏层的外表面上的透明的热量缓释层，所述热量缓释层上布满热成像观测孔。在本申请实施例的不稳定渗流热模拟设备中，所述热量缓释层包括硼硅酸盐玻璃。在本申请实施例的不稳定渗流热模拟设备中，所述热传导载体还包括：用于模拟所述不稳定渗流地层的封闭边界的隔热层，所述隔热层设置于所述热传导介质的侧面及下表面。在本申请实施例的不稳定渗流热模拟设备中，所述可控热源包括：若干个加热电阻，所述若干个加热电阻构成混联电阻电路，每个加热电阻串接有一个温控开关，所述混联电阻电路和所述温控开关用于模拟油井的井类型。在本申请实施例的不稳定渗流热模拟设备中，所述热成像装置包括红外热像仪。在本申请实施例的不稳定渗流热模拟设备中，所述热成像装置位于所述热传导载体的几何中心正上方。在本申请实施例的不稳定渗流热模拟设备中，所述热成像装置与所述热传导载体之间的间距等于所述热成像装置的焦距。在本申请实施例的不稳定渗流热模拟设备中，所述热传导介质的导热系数低于预设导热系数阈值，所述热传导介质的比热容高于预设比热容阈值，且所述热传导介质的密度大于预设密度阈值。由以上本申请实施例提供的技术方案可见，在本申请实施例的不稳定渗流热模拟设备中，可控热源位于热传导载体内可用于形成各种井型的热源，以模拟位于不稳定渗流地层内的各种井型；热传导载体可用于通过传导可控热源产生的热量形成温度场，以模拟所述不稳定渗流地层；热成像装置可用于实时采集所述热传导载体的温度场数据，并基于所述温度场数据实时输出热图像，以实时模拟不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场分布，从而通过温度场实现了对不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场的模拟，使得后续可利用不稳定渗流热模拟设备研究不稳定渗流地层内可压缩流体的不稳定渗流规律。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1为本申请一实施例的不稳定渗流热模拟设备的组成结构示意图；图2为本申请一实施例中不稳定渗流热模拟设备的可控热源的电路原理图；图3为本申请一实施例中不稳定渗流热模拟设备的热量缓释层的俯视示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。为便于理解本申请，在描述本申请具体实施方式之前，先介绍本申请实施方式所依赖的压力场和温度场相似准则，具体如下：相似准则：利用热传导模拟地层流体的渗流规律，其机理在于，流体通过多孔介质流动的微分方程与热通过热导体载体传导的微分方程之间的相似性。多孔介质中流体的流动遵守达西定律：通过导体的热量遵守傅里叶导热定律：弹性多孔介质单相可压缩液体不稳定渗流连续性方程：热导体中非稳态导热微分方程：上述式中，v—流速，m/s；Q—通过一定面积A上的总流量，cm3/s；A—渗流截面积，cm2；k—渗透率，μm2；μ—流体粘度，mPa·s；P—压力，0.1MPa；q—导热热流密度，W/m；Φ—通过一定面积A上的总导热量，W·m；A—导热截面积，m2；T—温度，K；λ—导热系数，W/(m·K)；对比上述弹性多孔介质单相可压缩液体不稳定渗流连续性方程与上述热导体中非稳态导热微分方程，可以看出：热传导与渗流场可用相同的微分方程进行描述，因此，弹性多孔介质单相可压缩液体不稳定渗流的问题可用非稳态导热的情况进行模拟。于是可以用等温线来描述渗流场的压力分布，用导热量来描述流量，用导热热流密度来表示流速，用热阻来描述渗流阻力。物理模拟模型各参数与油层原型相应参数之间存在比例关系，称为相似系数。各相似系数之间满足一定的约束条件，称为相似准则。热传导模拟各相似系数定义如下：1)几何相似系数模型的几何参数与实际地层的相应几何参数的比值。即：其中，任意位置的几何相似系数应当相同。2)时间相似系数模型中时间差与实际地层渗流时间差的比值。即：3)物理相似系数模型中的热扩散系数与实际地层导压系数的比值。即：4)温度与压力相似系数模型中温度与实际地层压力的比值。即：上述无因次相似系数公式中，下标m表示模型中的参数，o表示地层中的参数；(L)m—模型中的长度尺寸；(L)o—地层中的长度尺寸；(Δt)m—模型中时间差；(Δt)o—实际地层中渗流的时间差；T—模型中的温度；Ti—模型中的初始温度；P—油层中的压力；Pi—油层中的初始压力；c—模型材料的比热容；ρ—模型材料的密度；ct—地层的综合压缩系数；π1—压力相似系数；π2—流量相似系数；π3—阻力相似系数；π4—几何相似系数；5)相似准则将上述四个无因次相似系数代入傅里叶方程中：因此得到：(π1)2＝π2π3，π4可以任意给定；根据上述四个无因次相似系数就可以将实际的地层不稳定渗流模型转化为相应的热模拟模型。参考图1所示，在了解上述理论基础上，本申请一实施方式的不稳定渗流热模拟设备整体上可以包括热传导载体1、可控热源2和热成像装置3。其中：所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，包括可控热源、热传导载体、和热成像装置，其中：所述可控热源位于所述热传导载体内，用于形成各种井型的热源，以模拟位于不稳定渗流地层内的各种井型；所述热传导载体，用于通过传导所述可控热源产生的热量形成温度场，以模拟所述不稳定渗流地层；所述热成像装置，用于实时采集所述热传导载体的温度场数据，并基于所述温度场数据实时输出热图像，以实时模拟所述不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场分布。

【技术特征摘要】
1.一种不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，包括可控热源、热传导载体、和热成像装置，其中：所述可控热源位于所述热传导载体内，用于形成各种井型的热源，以模拟位于不稳定渗流地层内的各种井型；所述热传导载体，用于通过传导所述可控热源产生的热量形成温度场，以模拟所述不稳定渗流地层；所述热成像装置，用于实时采集所述热传导载体的温度场数据，并基于所述温度场数据实时输出热图像，以实时模拟所述不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场分布。2.根据权利要求1所述的不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，所述热传导载体包括热传导介质和设置于所述热传导介质的上表面的热敏层，所述可控热源位于所述热传导介质内；所述热传导介质，用于通过传导所述可控热源产生的热量形成温度场，以模拟所述不稳定渗流地层；所述热敏层，用于突出显示所述温度场。3.根据权利要求2所述的不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，所述热传导载体还包括设置于所述热敏层的外表面上的透明的热量缓释层，所述热量缓释层上布满热成像观测孔。4.根据权利要求3所述的不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，所述热...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹仁义，陈建文，饶翔，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11