一种微观可视化驱替模拟系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微观可视化驱替模拟系统及其使用方法，包括高分辨观测及采集系统、驱动系统；所述高分辨观测及采集系统包括显微镜放大系统、动态捕捉系统、照明系统、载物台系统和图像采集处理系统；所述显微镜放大系统包括显微镜和变焦控制面板；所述动态捕捉系统是一台高速摄像机；所述照明系统包括冷光源，色温滤色，卤素灯炮，单支光纤，透射光附件；所述载物台系统包括手动调焦机构、大型底座、LED灯源，所述LED灯源可以随着载物台进行升降，同时对光源进行调节。本发明专利技术通过减少中间容器数量和全程自动化操作，减少人工负担；通过去掉六通阀，保证水油流动过程连续；同时通过加热系统，确保中间容器温度恒定，达到实验需求，提高实验的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微观可视化驱替模拟系统及其使用方法，属于油气田开发

技术介绍
目前，在油气田开发过程的研究中，从宏观到微观的发展已经成为不可抗拒的趋势。微观模型现已大量出现，并用于油气开采的微观模拟实验中。微观模型种类繁多，玻璃微观模型在众多微观模型的应用中脱颖而出。制作玻璃模型离不开光刻技术的发展，光刻技术中的精华为光刻胶技术。微观驱油系统是近几年油气田开发实验中研究较多的科研项目，通过高倍显微镜观察可视化的微观驱油模型，可直观的观察到油水在模型中的渗流情况及残余油在刻蚀模型内分布情况。同时通过显微镜实时把驱油时流体每一步流动情况传输至电脑，为研究驱油过程提供直观的数据。微观物理模拟就是借助显微镜的放大、录像以及图像处理技术研究储层流体的微观渗流过程，从而揭示多孔介质中流体的微观分布特征。申请号为201510236593.6的中国专利《一种基于CT数字岩心的微观驱替实验系统及微观驱替实验方法》，其所采用的方式是用CT扫描技术再现孔隙中流体分布的变化，其成本高、速度慢、再生图像过程中容易出现二次偏差；申请号为201410642984.3的中国专利《稠油热采微观驱替实验系统》，其在驱替时不能达到实验所需的连续、恒定压力；申请号为201410500078.X的中国专利《一种稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统及其使用方法》，其所采用的观察系统为高清摄像机，而摄像机系统的分辨率在实验环境下，常常不能清晰地观察到微观模型的情况；申请号为200820123024.6的中国专利《高温高压微观实验夹持器》，其所采用的模型只有一个中间容器，无法实现多种驱替，且中间容器，不具有保温作用，影响实验测试结果；目前的微观物理驱替模型虽然能够模拟驱替过程中油水的分布情况，但由于装置的局限并不能较好的还原驱替的条件，达不到实验模拟的本质而且，现有技术，大都是通过多个中间容器连接到六通阀上，通过变换六通阀的通道实现与不同中间容器的联通，由于六通阀倒换开关存在人为的时间间隔，会存在进入岩心的流体在已有注入压力下回流至六通阀，产生实验误差；而用气动控制组件控制，在瞬间倒换开关，可以减少回流的影响，实验更加精准。
技术实现思路
针对上述问题，为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种能够提供恒定压力、图像识别度高的驱替观测装置。其目的在于：(1)通过高分辨观测及采集系统的试制加工后，图像识别率高，能清晰的观测到流体的流动特征，能很好的描述和计算大小孔隙结构中油水分布状态和不同状态下孔隙中的油水饱和度值。(2)通过驱替系统的试制加工后，能形成稳定的驱替压力，在水驱及其他驱替过程中观察到流体的渗流特征，并能很好的描述驱替过程中各种流体的驱替动态，对驱油机理进行深层次的探讨。本专利技术的技术方案如下：一种微观可视化驱替模拟系统，包括高分辨观测及采集系统、驱动系统；其特征在于，所述高分辨观测及采集系统包括显微镜放大系统、动态捕捉系统、照明系统、载物台系统和图像采集处理系统；所述显微镜放大系统包括显微镜和变焦控制面板；所述动态捕捉系统是一台高速摄像机；所述照明系统包括冷光源，色温滤色，卤素灯炮，单支光纤，透射光附件；所述载物台系统包括手动调焦机构、大型底座、LED灯源，所述LED灯源可以随着载物台进行升降，同时对光源进行调节；所述驱动系统包括抽真空饱和系统、调压系统、数据采集分析系统、注水泵、储油中间容器和储水中间容器；所述抽真空饱和系统；所述抽真空饱和系统设有真空泵和管线；所述注水泵连接通过气动控制组件连接储油中间容器、储水中间容器和聚合物中间容器，储油中间容器、储水中间容器和聚合物中间容器出口端均设有单向阀，通过单向阀后管道汇聚到一起并连接到模型夹持器的入口端，避免自身液体或其他液体回流，模型夹持器的出口端连接量筒；所述模型夹持器放置于载物台系统上，载物台系统上表面为透明玻璃，模型夹持器放置于玻璃上，玻璃下方设有照明系统，对准模型夹持器中心的透光孔；所述动态捕捉系统和显微镜放大系统安装在一起，高速摄像机连接在显微镜后，并将数据传输到图像采集处理系统，通过变焦控制面板对焦距进行控制。进一步的，所述气动控制组件包括气动阀、电磁阀、空压机，型号为华宝CV310型。进一步的，所述储油中间容器和储水中间容器上包裹有通过伴热带连接的电单晶硅片，构成加热系统，伴热带安装有开关，加热系统的温度可通过开关调节。进一步的，所述调压系统采用恒速驱替，配合动态捕捉系统，采用恒压驱替的方式在压力区间值为0.001—0.8MPa进行调压。进一步的，所述数据采集分析系统及辅助系统对压力的变化进行监测和控制，采用电脑对其进行数据采集和分析操作。进一步的，所述微观夹持模型的入口端有两个接头，出口端连接一个接头，方便转注流体在进入模型前对流体进行循环，确保流体能较快的进入模型的孔隙空间。进一步的，所述照明系统采用冷光源1500LCD的透射光、鹅颈式双向光导管和LED光源。微观可视化刻蚀模型制作完成后，放入特制的模型夹持器中，利用显微镜放大系统、动态捕捉系统、高速录像系统、照明系统、载物台系统和图像采集处理系统的相互结合就可以观测流体在多孔介质中的流动特征。本专利技术的有益之处在于：本专利技术通过简化现有驱替模拟系统，减少了中间容器数量，通过控制器控制气动控制组件，避免了六通阀操作的繁复性，操作更为简单，节省了人力和时间；因为六通阀倒换开关存在人为的时间间隔，会存在进入岩心的流体在已有注入压力下回流至六通阀，产生实验误差；而用气动控制组件控制，在瞬间倒换开关，可以减少回流的影响，实验更加精准；同时，通过控制器控制气动控制组件来控制油水聚中间容器的开关，可以更加精准地控制注入量，达到自动转换的目的；本专利技术的中间容器，均设有伴热带，具有加热保温的作用，能极好的模拟地层温度，实现保温效果，进一步提高测试的准确性。附图说明图1为实验步骤流程图；图2为实验结果及相关过程中截取的图片；图3为LED照明系统改造前真实岩心可视化模型改造前观测效果；图4为LED照明系统改造前真实岩心可视化模型改造后观测效果；图5为中间容器剖面图；图6为活塞内部结构示意图。图中：1、注水泵；2、气动控制组件；21、气动开关；3、聚合物中间容器；4、储油中间容器；5、储水中间容器；6、单晶硅片；7、量筒；8、压力传感器；9、载物台系统；10、夹持器模型；11、显微镜放大系统；12、电脑。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施对本专利技术进行详细描述。本专利技术主要包括高分辨观测及采集系统、驱动系统；高分辨观测及采集系统包括显微镜放大系统11、动态捕捉系统、照明系统、载物台系统9和图像采集处理系统：(1)显微镜放大系统显微镜放大系统11包括显微镜和变焦控制面板。在实验观测采集过程中，需要应用显微镜的放大采集功能对微小流体的特征进行观测，本专利技术采用230倍的显微镜，再添置100倍的镜头进行观测，增加了视野范围，而且工作范围变大，两种镜头可以互相扬长补短，各自发挥作用。(2)动态捕捉系统通用的摄像系统1s才能拍摄一张动态图片，这样就导致流体的快速突破很难被捕捉，从而，本专利技术添置高度摄像机对微观流体的动态特征进行捕捉，拍摄速率能达到1630帧/秒。(3)照明系统照明系统包括冷光源，色温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微观可视化驱替模拟系统，包括高分辨观测及采集系统、驱动系统；其特征在于，所述高分辨观测及采集系统包括显微镜放大系统、动态捕捉系统、照明系统、载物台系统和图像采集处理系统；所述显微镜放大系统包括显微镜和变焦控制面板；所述动态捕捉系统是一台高速摄像机；所述照明系统包括冷光源，色温滤色，卤素灯炮，单支光纤，透射光附件；所述载物台系统包括手动调焦机构、大型底座、LED灯源，所述LED灯源可以随着载物台进行升降，同时对光源进行调节；所述驱动系统包括抽真空饱和系统、调压系统、数据采集分析系统、注水泵、储油中间容器、储水中间容器、聚合物中间容器；所述抽真空饱和系统设有真空泵和管线；所述注水泵连接通过气动控制组件连接储油中间容器、储水中间容器和聚合物中间容器，储油中间容器、储水中间容器和聚合物中间容器出口端均设有单向阀，通过单向阀后管道汇聚到一起并连接到模型夹持器的入口端，模型夹持器的出口端连接量筒；所述模型夹持器放置于载物台系统上，载物台系统上表面为透明玻璃，模型夹持器放置于玻璃上，玻璃下方设有照明系统，对准模型夹持器中心的透光孔；所述动态捕捉系统和显微镜放大系统安装在一起，高速摄像机连接在显微镜后，并将数据传输到图像采集处理系统，通过变焦控制面板对焦距进行控制。...

【技术特征摘要】
1.一种微观可视化驱替模拟系统，包括高分辨观测及采集系统、驱动系统；其特征在于，所述高分辨观测及采集系统包括显微镜放大系统、动态捕捉系统、照明系统、载物台系统和图像采集处理系统；所述显微镜放大系统包括显微镜和变焦控制面板；所述动态捕捉系统是一台高速摄像机；所述照明系统包括冷光源，色温滤色，卤素灯炮，单支光纤，透射光附件；所述载物台系统包括手动调焦机构、大型底座、LED灯源，所述LED灯源可以随着载物台进行升降，同时对光源进行调节；所述驱动系统包括抽真空饱和系统、调压系统、数据采集分析系统、注水泵、储油中间容器、储水中间容器、聚合物中间容器；所述抽真空饱和系统设有真空泵和管线；所述注水泵连接通过气动控制组件连接储油中间容器、储水中间容器和聚合物中间容器，储油中间容器、储水中间容器和聚合物中间容器出口端均设有单向阀，通过单向阀后管道汇聚到一起并连接到模型夹持器的入口端，模型夹持器的出口端连接量筒；所述模型夹持器放置于载物台系统上，载物台系统上表面为透明玻璃，模型夹持器放置于玻璃上，玻璃下方设有照明系统，对准模型夹持器中心的透光孔；所述动态捕捉系统和显微镜放大系统安装在一起，高速摄像机连接在显微镜后，并将数据传输到图像采集处理系统，通过变焦控制面板对焦距进行控制。2.根据权利要求1所述的一种微观可视化驱替模拟系统，其特征在于，所述气动控制组件包括气动阀、电磁阀、空压机、气动开关，型号为华宝CV310型。3.根据权利要求1所述的一种微观可视化驱替模拟系统，其特征在于，所述储油中间容器、储水中间容器和聚合物中间容器上包裹有通过伴热带连接的单晶硅片，构成加热系统，伴热带安装有开关，加热系统的温度可通过开关调节。4.根据权利要求1所述的一种微观可视化驱替模拟系统，其特征在于，所述调压系统采用恒速驱替，配合动态捕捉系统，采用恒压驱替的方式在压力区间值...

【专利技术属性】
技术研发人员：施雷庭，高源，李亚丽，刘尧波，于尚，叶仲斌，陈洪，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51