一种模拟在复杂地下环境里耦合作用下裂隙网络两相流流动的实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟在复杂地下环境里耦合作用下裂隙网络两相流流动的实验装置，属于模拟两相流体实验装置领域。该装置包括一套岩石裂隙网络模型、一套电热板、一套水平放置台、一套加压装置、一套红外测温仪、一套高清摄像机、两套蠕动泵、两套供流箱、一套油水回收箱。岩石裂隙网络模型放置在电热板上，电热板可通过改变温度模拟地下不同深度处石油所处环境温度的变化，可以模拟温度场，并在岩石裂隙网络模型两侧安装有加压装置，通过加压模拟地下石油渗流时周围岩石产生的地压，可以模拟压力场，可通过改变加压装置压力值的大小模拟不同深度处地压值的变化。能模拟地下的复杂环境中地压、温度对于两相流的影响，考虑温度场、压力场、流场的耦合作用。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟在复杂地下环境里耦合作用下裂隙网络两相流流动的实验装置
本专利技术涉及模拟两相流体实验装置领域，具体涉及在模拟复杂的地下环境下，来检测和研究在温度场、流场、压力场耦合作用下岩石裂隙网络油水两相流流动特性。
技术介绍
近年来不相容的两相流在越来越多的
得以被关注，例如石油的开采、核能、CO2存储、医学等领域。而作为其中一种类型的液液两相流相对于气液两相流、固液两相流、气固两相流来说研究还较为薄弱，但其在实际中的应用确是十分重要，尤其是在石油开采领域，油水两相流越来越受到人们的广泛关注。在经济快速发展的今天，各国对石油的需求量不断提高，如何更高效的开采石油成为一个人们所要考虑的问题。由于现在石油的不断开采，导致油压不断降低，石油无法通过自身压力喷射出来，所以往往需要通过向油井内压水来提高开采的油量，随着开采时间延长石油中的含水量越来越高，开采过程中往往是油水两相流的情况，石油存在的岩石裂隙为渗流提供了通道，所以研究油水两相流对于石油的开采具有很重要的意义。石油往往大部分集中在地下浅层或中深层，油水两相在地下岩体裂隙中渗流时，周围环境的地下温度往往高于地上温度，周围也存在岩石造成的地压，实际的地下环境往往比实验时的周围环境要复杂的多，但已有的模拟两相流实验装置都是单纯实现两相接触流动的简易装置，只是在室内环境下进行两相流实验的，而室内实验的温度通常远远不到石油地下环境的温度，且已有装置无法模拟周围岩石造成的地压，所以不考虑地下环境因素影响而进行的实验是不够准确的，不能得到真实的两相流实验规律。由于现有的装置无法模拟在复杂地下环境下岩体裂隙中油水两相在实际生产过程中的真实流动状态，所以设计出一个可以在模拟地压和地下温度条件下，可视化的观测在不同流速、不同注入口排出口时油水在裂隙中流动规律的装置是很有必要的。中国专利公开号CN107084914A，公开了一种裂隙网络两相流实验装置及方法，但是其装置仅仅考虑通过压力控制流体的进出，但是未考虑其他因素对两相流规律的影响，通常温度和地压对于油水两相流的影响也是很重要的影响因素。
技术实现思路
由于上述
技术介绍
中所存在的问题，本专利技术的目的就是提供一个模拟在温度场、压力场、流场耦合作用下研究裂隙网络中两相流流动规律的装置。一种模拟在复杂地下环境里耦合作用下裂隙网络两相流流动的实验装置，该装置包括水平放置台、电热板、岩石裂隙网络模型、加压装置、流量计、T型三通转换头、透明软管、控制水进入T型三通转换头的阀门、控制油进入T型三通转换头的阀门、控制水注入口数量的阀门、控制油注入口数量的阀门、阀门、水分流器、油分流器、流体分流器、抽水蠕动泵、抽油蠕动泵、水供流箱、油供流箱、油水回收箱、高清摄像机、红外测温仪。岩石裂隙网络模型由岩石板和有机玻璃板制作而成，岩石板在岩石裂隙网络模型下层，有机玻璃板在岩石裂隙网络模型上层。岩石板内刻有二维裂隙网络，并通过粘结胶与有机玻璃板相粘结，岩石裂隙网络模型的裂隙注入口及出口处均安装有出口转换头，用来连接裂隙出入口与透明软管。岩石裂隙网络模型放置在电热板上，电热板可通过改变温度模拟地下不同深度处石油所处环境温度的变化，可以模拟温度场，并通过红外测温仪测量流体在岩石裂隙网络模型的裂隙中流动时，岩石裂隙网络模型不同处的温度。岩石裂隙网络模型与电热板放置在水平放置台上，以保证实验时岩石裂隙网络模型始终保证水平。岩石裂隙网络模型两侧安装有加压装置，通过加压模拟地下石油渗流时周围岩石产生的地压，可以模拟压力场，可通过改变加压装置压力值的大小模拟不同深度处地压值的变化。岩石裂隙网络模型排出口处通过出口转换头连接透明软管，并在透明软管上安装有阀门和流量计，流量计负责测量各排出口透明软管中排出液体的流量多少。透明软管另一侧与流体分流器相连，流体分流器一端与排出口处透明软管连接另一端与另一根透明软管连接，使流体通过一根透明软管排出，并将另一根透明软管与油水回收箱连接，使排出的流体通过透明软管流入油水回收箱。油供流箱中装有油并与与抽油蠕动泵相连接，水供流箱中装有水并与抽水蠕动泵相连，抽水蠕动泵、抽油蠕动泵可调节流速来控制水、油的流动。岩石裂隙网络模型可设置多个注入口，以其中一注入口为例。在注入口处通过出口转换头连接透明软管，并在透明软管上安装流量计，流量计用来测量进入各注入口的流体流量，透明软管通过T型三通转换头与另外两根软管相连接，两根透明软管按方向分为左侧透明软管和右侧透明软管，左侧透明软管靠近T型三通转换头处安装有控制水进入T型三通转换头的阀门，左侧透明软管另一侧与水分流器连接，并在靠近水分流器处安装控制水注入口数量的阀门，水分流器一端与左侧透明软管连接另一侧引出一透明软管与抽水蠕动泵相连接。同样右侧透明软管靠近T型三通转换头处安装有控制油进入T型三通转换头的阀门，右侧透明软管另一侧与油分流器连接，并在靠近油分流器处安装控制油注入口数量的阀门，油分流器一端与右侧透明软管连接另一侧引出一透明软管与抽油蠕动泵相连接。岩石裂隙网络模型上侧设有高清摄像机，通过高清摄像机实时记录油水两相在岩石裂隙网络模型中的流动情况。与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果；1、能模拟地下的复杂环境中地压、温度对于两相流的影响，考虑温度场、压力场、流场的耦合作用。2、可以通过流速控制油水的进入，并通过流量计实时监测注入口、排出口的流量变化。3、可以独立控制油、水各自的注入口数量及位置。附图说明图1是本专利技术所设计的一种模拟在复杂地下环境里耦合作用下裂隙网络两相流流动的实验装置结构示意图。图2是实验装置中岩石裂隙网络模型的结构示意图。图3是实验装置中T型三通装换头的结构示意图。图中所示：1-水平放置台；2-电热板；3-岩石裂隙网络模型；3a-岩石板；3b-有机玻璃板；3c-出口转换头；4-加压装置；5-流量计；6-T型三通转换头；6a-透明软管a；6b-透明软管b；6c-透明软管c；7a-控制水进入T型三通转换头的阀门；7b-控制油进入T型三通转换头的阀门；8a-控制水注入口数量的阀门；8b-控制油注入口数量的阀门；9a-水分流器；9b-油分流器；9c-流体分流器；10-抽水蠕动泵；11-抽油蠕动泵；12-水供流箱；13-油供流箱；14-油水回收箱；15-高清摄像机；16-阀门。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术做进一步的说明。本专利技术所要解决的技术问题在于设计了一个在温度场、压力场、流场耦合作用下研究裂隙网络中两相流流动规律的装置，该装置能够模拟在石油开采过程中，处于复杂地下环境中的油水两相在岩石裂隙中的流动情况。该装置不仅能够模拟地下的温度和地压，还能够模拟油、水不同流速、不同注入口注入、不同排出口排出时油水两相在岩石裂隙中的流动规律，并通过流量计测量不同注入口、排出口的流量，以得到比例关系。综合考虑了温度场、压力场、流场耦合作用对于油水两相流的影响。图1是本专利技术所设计的一种模拟在复杂地下环境里耦合作用下裂隙网络两相流流动的实验装置结构示意图。一种模拟在复杂地下环境里耦合作用下裂隙网络两相流流动的实验装置，该装置包括水平放置台1、电热板2、岩石裂隙网络模型3、加压装置4、流量计5、T型三通转换头6、控制水进入T型三通转换头的阀门7a、控制油进入T型三通转换头的阀门7b、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟在复杂地下环境里耦合作用下裂隙网络两相流流动的实验装置，其特征在于：该装置包括水平放置台(1)、电热板(2)、岩石裂隙网络模型(3)、加压装置(4)、流量计(5)、T型三通转换头(6)、控制水进入T型三通转换头的阀门(7a)、控制油进入T型三通转换头的阀门(7b)、控制水注入口数量的阀门(8a)、控制油注入口数量的阀门(8b)、水分流器(9a)、油分流器(9b)、流体分流器(9c)、抽水蠕动泵(10)、抽油蠕动泵(11)、水供流箱(12)、油供流箱(13)、油水回收箱(14)、高清摄像机(15)、阀门(16)；电热板(2)置于水平放置台(1)上，以保证整个实验装置的水平；岩石裂隙网络模型(3)置于电热板(2)上，岩石裂隙网络模型(3)的两侧安装有加压装置(4)，岩石裂隙网络模型(3)的注入口接出的透明软管与T型三通转换头(6)相连，并在透明软管上安装流量计(5)，T型三通转换头(6)的另两个接头分别连接两根透明软管，两根透明软管分别与水分流器(9a)和油分流器(9b)的一侧连接，在与水分流器(9a)一侧连接的透明软管上依次安装有控制水进入T型三通转换头的阀门(7a)、控制水注入口数量的阀门(8a)；在与油分流器(9b)一侧连接的透明软管上依次安装有控制油进入T型三通转换头的阀门(7b)、控制油注入口数量的阀门(8b)，水分流器(9a)另一侧与抽水蠕动泵(10)相连并连接到水供流箱(12)，油分流器(9b)的另一侧与抽油蠕动泵(11)相连并连接到油供流箱(13)；岩石裂隙网络模型(3)排出口接出的透明软管与流体分流器(9c)相连，并在透明软管上安装阀门(16)、流量计(5)，流体分流器(9c)另一侧与油水回收箱(14)相连，岩石裂隙网络模型(3)的正上方布置有高清摄像机(15)，高清摄像机(15)用于拍摄记录裂隙中液体的流动情况。...

【技术特征摘要】
1.一种模拟在复杂地下环境里耦合作用下裂隙网络两相流流动的实验装置，其特征在于：该装置包括水平放置台(1)、电热板(2)、岩石裂隙网络模型(3)、加压装置(4)、流量计(5)、T型三通转换头(6)、控制水进入T型三通转换头的阀门(7a)、控制油进入T型三通转换头的阀门(7b)、控制水注入口数量的阀门(8a)、控制油注入口数量的阀门(8b)、水分流器(9a)、油分流器(9b)、流体分流器(9c)、抽水蠕动泵(10)、抽油蠕动泵(11)、水供流箱(12)、油供流箱(13)、油水回收箱(14)、高清摄像机(15)、阀门(16)；电热板(2)置于水平放置台(1)上，以保证整个实验装置的水平；岩石裂隙网络模型(3)置于电热板(2)上，岩石裂隙网络模型(3)的两侧安装有加压装置(4)，岩石裂隙网络模型(3)的注入口接出的透明软管与T型三通转换头(6)相连，并在透明软管上安装流量计(5)，T型三通转换头(6)的另两个接头分别连接两根透明软管，两根透明软管分别与水分流器(9a)和油分流器(9b)的一侧连接，在与水分流器(9a)一侧连接的透明软管上依次安装有控制水进入T型三通转换头的阀门(7a)、控制水注入口数量的阀门(8a)；在与油分流器(9b)一侧连接的透明软管上依次安装有控制油进入T型三通转换头的阀门(7b)、控制油注入口数量的阀门(8b)，水分流器(9a)另一侧与抽水蠕动泵(10)相连并连接到水供流箱(12)，油分流器(9b)的另一侧与抽油蠕动泵(11)相连并连接到油供流箱(13)；岩石裂隙网络模型(3)排出口接出的透明软管与流体分流器(9c)相连，并在透明软管上安装阀门(16)、流量计(5)，流体分流器(9c)另一侧与油水回收箱(14)相连，岩石裂隙网络模型(3)的正上方布置有高清摄像机(15)，高清摄像机(15)用于拍摄记录裂隙中液体的流动情况。2.根据权利要求1所述的一种模拟在复杂地下环境里耦合作用下裂隙网络两相流流动的实验装置，其特征在于：岩石裂隙网络模型(3)包括岩石板(3a)、有机玻璃板(3b)、出口转换头(3c)和阀门(16)；实验时，在岩石板(3a)上雕刻裂隙，裂隙的隙宽、隙长、裂隙深度和裂隙分布根据实验所需自行进行设计；裂隙注入口和裂隙排出口处的裂隙宽度、深度要大于岩石裂隙网络模型(3)内的裂隙宽度和裂隙深度，以保证进入的液体在裂隙全断面中流动，岩石板(3a)布设在岩石裂隙网络模型(3)的下层，有机玻璃板(3b)布设在岩石裂隙网络模型(3)的上层，有机玻璃板(3b)通过粘结胶与岩石板(3a)粘结；出口转换头(3c)安装在岩石裂隙网络模型(3)的出入口处，出口转换头(3c)一端为正方形且与岩石裂隙网络模型(3)相连，出口转换头(3c)另一端为圆形且与透明软管相连，通过出口转换头(3c)使岩石裂隙网络模型(3)与透明软管相连；阀门(16)和流量计(5)设置在与排出口相连的透明软管上。3.根据权利要求1所述的一种模拟在复杂地下环境里耦合作用下裂隙网络两相流流动的实验装置，其特征在于：T型三通转换头(6)的三通道分别与透明软管a(6a)、透明软管b(6b)和透明软管c(6c)连接，控制水进入T型三通转换头的阀门(7a)，控制油进入T型三通转换头的阀门(7b)；透明软管a(6a)为水流动的软管，透明软管b(6b)为油流动的软管，透明软管c(6c)为油水混合流体进入裂隙模型的软管。4.根据权利要求1所述的一种模拟在复杂地下环境里耦合作用下裂隙网络两相流流动的实验装置，其特征在于：具体的操作为当水从水分流器(9a)流入到透明软管a，当油从油分流器(9b)流入到透明软管b中时，关闭控制水进入T型三通转换头的阀门(7a)和控制油进入T型三通转换头的阀门(7b)，如果水和油的流速不一样，当水的流速快于油的流速时，水会先流到控制水进入T型三通转换头的阀门(7a)，这时候打开控制水进入T型三通转换头的阀门(7a)，保持控制油进入T型三通转换头的阀门(7b)处于关闭，水通过T型三通转换头(6)流入到透明软管c中，当流速慢的油流到控制油进入T型三通转换头的阀门(7b)时，打开控制油进入T型三通转换头的阀门(7b)...

【专利技术属性】
技术研发人员：范立峰，李博，王惠栋，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11