模拟致密油藏裂缝内流体流动的可视化模型及制备和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种模拟致密油藏裂缝内流体流动的可视化模型及制备和应用。所述模型包括致密砂岩制作的六面体形的芯层(1)、芯层的相对的两个面分别铺设的有机玻璃板(2)、和最外层包裹的环氧树脂外壳(3)，在芯层(1)和有机玻璃板(2)之间还夹设垫圈(4)，以使得芯层(1)的表面和该表面所铺设的有机玻璃板(2)之间在垫圈(4)的中空部位形成间隙(5)；在一片有机玻璃板上设置注液口(21)和第一出液口(22)以及至少两个测压口(23)；在另一片有机玻璃板上设置第二出液口(24)，第二出液口与第一出液口位置相对应；所述间隙分别通过注液口、第一出液口、第二出液口和测压口与外界连通。

【技术实现步骤摘要】
模拟致密油藏裂缝内流体流动的可视化模型及制备和应用
本专利技术涉及油气开采领域，具体的说，本专利技术涉及模拟致密油藏裂缝内流体流动的可视化模型及制备和应用。
技术介绍
随着科技的进步和人类生活水平的提高，世界对化石燃料(煤、石油和天然气等)的依赖度和需求量逐渐增加。2013年，我国能源进口花费达到3000亿美元，其中，石油的对外依存度已逼近61％的“十二五”红线，国家能源安全形势非常严峻。经过几十年的开采，大庆、胜利和辽河等主力油田已普遍进入高含水期甚至特高含水期开发阶段。据统计，全国三大石油公司(中国石油天然气股份有限公司、中国石油化工股份有限公司、中国海洋石油总公司)所属全部新、老油田平均综合含水已达到86％，其中含水超过80％、已进入高含水开发后期的老油田,所占有的可采储量在全国的比重达到73.1％。因此，寻找我国油气资源的合理接替已成为维护国家石油供应安全保障体系的关键。致密油藏等非常规油气资源的勘探与开发已成为国内外石油行业的关注热点。全球致密油资源量约为6900×108t，是常规石油资源量的2.5倍以上。目前致密油藏开发规模较大的国家是美国和加拿大。2010年，美国Williston盆地的致密油气总产量已超过2000×104t，约相当于美国从科威特进口石油的一半，仅Bakken区带的致密油产量已达到1569×104t。美国在非常规油气资源开发方面的重大突破，不但改变美国的能源消费结构，而且对全球油气市场产生持续和深远的影响。我国致密油资源分布广泛，储量丰富，中石油在长庆油田鄂尔多斯盆地延长组率先建成了国内第一个工业化生产的成熟致密油区，2013年中国石油首口致密油水平井体积压裂攻关试验在长庆油田获高产，单日产量达114.6立方米，取得良好效果，表明我国致密油藏具有巨大的开发潜力。因此，合理高效开发致密油藏，能够有效缓解国家能源紧缺的现状，对我国油气资源的可持续发展具有重要意义。水平井和多级分段压裂技术是开发致密油藏的重要手段。压裂液的低反排率导致大量压裂液滞留在微裂缝中。聚合物减阻剂是致密油藏压裂液的重要组成。开展压裂液中聚合物减阻剂与致密砂岩的物理化学作用机理研究，明确不同流体在致密砂岩及裂缝中的流动特征，揭示聚合物减阻剂滞留对油相和水相渗透率的影响机理，为致密油藏控水增油和提高采收率提供理论指导，对我国非常规油气资源的高水平、高效益开发具有重要意义。因此，建立科学、合理、有效的可视化监测手段对于揭示裂缝内流体流动规律，进一步拓展、建立全方位，多流体、多流态预测模型十分重要。在研究调堵剂在裂缝或大孔道中流动特征方面，Zhang和Bai利用透明裂缝模型，研究发现当裂缝宽度小于等于凝胶颗粒粒径时，预交联颗粒凝胶(PPG)在裂缝中呈活塞式推进，并进一步揭示了后续注入水相在PPG充填裂缝中流动通道的形成过程与分布特征。Bai利用半透明砂岩裂缝模型，进一步验证了PPG在裂缝中活塞式推进的特征，并评价了砂岩基质所导致的PPG脱水性能。但是，上述实验研究所用模型由于所采用的材质为全部有机玻璃，不能真实反映流体与岩石接触物理化学变化过程，对于实验结果的可推广性有一定限制。此外，文献中很少使用致密油藏岩石作为模型重要组成部分，以致于针对致密油藏裂缝中流动规律的可视化研究，仍然存在不足。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种模拟致密油藏裂缝内流体流动的可视化模型。本专利技术的另一目的在于提供所述的模拟致密油藏裂缝内流体流动的可视化模型的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供一种模拟致密油藏裂缝内流体流动的方法。为达上述目的，一方面，本专利技术提供了一种模拟致密油藏裂缝内流体流动的可视化模型，其中，所述模型包括致密砂岩制作的六面体形的芯层1、芯层的相对的两个面分别铺设的有机玻璃板2、和最外层包裹的环氧树脂外壳3，在芯层1和有机玻璃板2之间还夹设垫圈4，以使得芯层1的表面和该表面所铺设的有机玻璃板2之间在垫圈4的中空部位形成间隙5；在一片有机玻璃板上设置注液口21和第一出液口22以及至少两个测压口23；在另一片有机玻璃板上设置第二出液口24，第二出液口与第一出液口位置相对应；所述间隙分别通过注液口、第一出液口、第二出液口和测压口与外界连通。其中可以理解的是，本专利技术所述的“相对的”，即两个平行互相不接触的面。其中可以理解的是，本专利技术所述的“第二出液口与第一出液口位置相对应”，是指以两片有机玻璃板中间夹的芯层为中间平面，第二出液口和第一出液口呈平面对称。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述环氧树脂是以65-80％的环氧树脂E44、15-25％的邻苯二甲酸二丁酯和5-10％的乙二胺混合浇筑得到，所述百分比是以浇筑得到的环氧树脂总重量为100％计。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述垫圈4厚度与所模拟的岩心裂缝开度相等。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述垫圈4为不锈钢垫圈。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述垫圈4是沿芯层1的垂直距离最短的两个相对的面进行铺设，并沿这两个面的四边分布，以形成矩形框结构(即“口”字型结构)，使得芯层与有机玻璃板之间在所述矩形框结构的中空部位形成间隙5。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述垫圈的每一边边框的宽度(即图1中的d表示的宽度)相等，为矩形框长边外边长(图1的l所示)的1/10-1/20。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述芯层1的长度、宽度和厚度的比例为15-25：5-12：0.8-2。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述芯层1的长度、宽度和厚度的比例为20：8：1。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述有机玻璃板2是分别铺设在芯层的长边和宽边所分别组成的两个面(垂直距离最短的两个相对的面)上。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，两片有机玻璃板2的厚度分别与芯层的厚度相同。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述外壳3的厚度与芯层的厚度相同。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，有机玻璃板上设置的注液口21、测压口23和第一出液口22沿该有机玻璃板的长度方向(图1的箭头方向)的中轴线顺序等距排列。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，注液口21和第一出液口22的中心沿所述中轴线方向与垫圈内边的最短距离相等，为在该方向上垫圈的两个相对的内边距离的1/20-1/40。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述第二出液口24的出口设置中空的弯管25，所述弯管的出口251朝向第一出液口一侧。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，在设置第二出液口的有机玻璃板上还设置支撑架6，支撑架与第二出液口高度相同。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述六面体形致密砂岩1的尺寸为：长度20m、宽度8cm、厚度1cm。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，注液口21与左侧垫圈内边缘之间的距离为0.5cm，第一出液口22与右侧垫圈内边缘之间的距离为0.5cm。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，注液口21、第一出液口22与垫圈24距离上下垫圈内边缘的距离均为3cm。另一方面，本专利技术还提供了所述的模拟致密油藏裂缝内流体流动的可视化模型的制备方法，所述方法包括按照本专利技术任意一项所述的可视化模型组装芯层1、有机玻璃板2和垫圈4后，将注液口21、第一出液口22、测压口23和第二出液口24设置在有机玻璃板上，再取环氧树脂E44、邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟致密油藏裂缝内流体流动的可视化模型，其中，所述模型包括致密砂岩制作的六面体形的芯层(1)、芯层的相对的两个面分别铺设的有机玻璃板(2)、和最外层包裹的环氧树脂(优选所述环氧树脂是以65‑80％的环氧树脂E44、15‑25％的邻苯二甲酸二丁酯和5‑10％的乙二胺混合浇筑得到，所述百分比是以浇筑得到的环氧树脂总重量为100％计)外壳(3)，在芯层(1)和有机玻璃板(2)之间还夹设垫圈(4)(优选为不锈钢垫圈)，以使得芯层(1)的表面和该表面所铺设的有机玻璃板(2)之间在垫圈(4)的中空部位形成间隙(5)；在一片有机玻璃板上设置注液口(21)和第一出液口(22)以及至少两个测压口(23)；在另一片有机玻璃板上设置第二出液口(24)，第二出液口与第一出液口位置相对应；所述间隙分别通过注液口、第一出液口、第二出液口和测压口与外界连通(可选的，在设置第二出液口的有机玻璃板上还设置支撑架(6)，支撑架与第二出液口高度相同)。

【技术特征摘要】
1.一种模拟致密油藏裂缝内流体流动的可视化模型，其中，所述模型包括致密砂岩制作的六面体形的芯层(1)、芯层的相对的两个面分别铺设的有机玻璃板(2)、和最外层包裹的环氧树脂(优选所述环氧树脂是以65-80％的环氧树脂E44、15-25％的邻苯二甲酸二丁酯和5-10％的乙二胺混合浇筑得到，所述百分比是以浇筑得到的环氧树脂总重量为100％计)外壳(3)，在芯层(1)和有机玻璃板(2)之间还夹设垫圈(4)(优选为不锈钢垫圈)，以使得芯层(1)的表面和该表面所铺设的有机玻璃板(2)之间在垫圈(4)的中空部位形成间隙(5)；在一片有机玻璃板上设置注液口(21)和第一出液口(22)以及至少两个测压口(23)；在另一片有机玻璃板上设置第二出液口(24)，第二出液口与第一出液口位置相对应；所述间隙分别通过注液口、第一出液口、第二出液口和测压口与外界连通(可选的，在设置第二出液口的有机玻璃板上还设置支撑架(6)，支撑架与第二出液口高度相同)。2.根据权利要求1所述的可视化模型，其中，所述垫圈(4)厚度与所模拟的岩心裂缝开度相等。3.根据权利要求1所述的可视化模型，其中，所述垫圈(4)是沿芯层(1)的垂直距离最短的两个相对的面进行铺设，并沿这两个面的四边分布，以形成矩形框结构，使得芯层与有机玻璃板之间在所述矩形框结构的中空部位形成间隙(5)(优选所述垫圈的每一边边框的宽度相等，为矩形框长边外边长的1/10-1/20)。4.根据权利要求1所述的可视化模型，其中，所述芯层(1)的长度、宽度和厚度的比例为(15-25)：(5-12)：(0.8-2)；更优选为20：8：1(还优选所述有机玻璃板(2)是分别铺设在芯层的长边和宽边所分别组成的两个面上(其中优选两片有机玻璃板(2)的厚度分别与芯层的厚度相同))。5.根据权利要求4所述的可视化模型，其中，所述外壳(3)的厚度与芯层的厚度相同。6.根据权利要求4所述的可视化模型，其中，有机玻璃板上设置的注液口(21)、测压口(23)和第一出液口(22)沿该有机玻璃板的长度方向的中轴线顺序等距排列(优选注液口(21)和第一出液口(22)...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋兆杰，陈之尧，侯吉瑞，张丽雅，马仕希，刘庆杰，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11