一种水平井室内渗流模拟试验装置，渗流砂槽为无盖中空长方体，沿长度方向隔板将分成控制性边界箱体和砂槽箱体，在隔板上设补给小孔，砂槽箱体中填充模拟地层材料，模拟地层材料中沿径向、切向埋设微型孔压力传感器，控制性边界箱体设有进液口、若干不同高度的溢流口以及刻度线，装有模拟流体，在进液口处设调节阀和缓流器，每个溢流口单独由阀门控制，恒流恒压泵向模拟地层补给流体，在砂槽箱体与隔板相对的侧壁设安装孔，安装孔装法兰盘，水平筛管和软管通过法兰盘对接，在水平筛管与软管中插入自由移动的尼龙管，尼龙管出口经软管入口伸出与隔膜泵连接，在靠近隔膜泵的尼龙管上安装流量传感器，水平筛管埋设在模拟地层材料中。中。中。
【技术实现步骤摘要】
水平井室内渗流模拟试验装置
[0001]本技术属于流体渗流研究领域，尤其涉及一种能够准确模拟水平井开采地下油气、水等流体在渗流规律和三维孔压特征方面的水平井室内渗流模拟试验装置。
技术介绍
[0002]由于水平井开采地下油气、水等流体在渗流规律和三维孔压特征方面，表现出和竖井完全不同的特征，且解析法只能解决较为简单的渗流问题，而稍微复杂的渗流问题只能采用物理模拟或数值模拟。数值模拟是从物理现象抽象出来的，不具有直观性，所以说物理模拟较数值模拟更为可靠且更易掌握。
[0003]近几年，数值方法在水平井渗流及开采理论方面得到了广泛的应用并解决了很多解析法难以解决的问题，但物理模拟试验仍具有自己独特的解决问题的特点，依据相似理论，通过相似模型再现水平井开采过程中地下油气、水的渗流动态和响应过程。物理模型试验利用相似的变量和参数模拟渗流规律具有解析和试验的双重性，它的最大的特点是可以从试验中直接观察到渗流现象与规律，与原型试验相比，首先可以缩小渗流区的几何尺寸，能和试验室的规模相适应，便于从整体上而不是在局部研究渗流的分布特征；其次，可以加速渗流的演变速度，在模型上只用几秒或几分钟的时间就能模拟几天甚至几十年的渗流过程，可以节省大量时间。
技术实现思路
[0004]本技术的第一目的在于提供一种结构简单,工作稳定可靠,能够精确模拟水平井开采地下储层流体的水平井室内渗流模拟试验装置。
[0005]为达成上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0006]一种水平井室内渗流模拟试验装置，包括渗流砂槽、水平井缩微模型、测量装置和水循环装置，该渗流砂槽的空间结构呈无盖中空长方体，沿着该渗流砂槽的长度方向通过刚性隔板将该渗流砂槽分隔成控制性边界箱体和砂槽箱体，在该刚性隔板上均匀设有渗流补给小孔，在该砂槽箱体中填充有模拟地层材料，在该模拟地层材料中沿水平井模型径向、切向方向埋设该测量装置的微型孔压力传感器，该控制性边界箱体中装有模拟液态流体，该控制性边界箱体侧壁设有进液口、若干不同高度的溢流口以及刻度尺，每个溢流口单独安装阀门，该水循环装置包括恒流恒压泵和流量调节阀，该恒流恒压泵通过管道与该控制性边界箱体的进液口相通向模拟地层补给液态流体，在管路上设置流量调节阀，在该砂槽箱体与该刚性隔板相对的侧壁上开设安装孔，该安装孔上安装法兰盘，该水平井缩微模型包括试验水平筛管和软管，该水平筛管的进口端和该软管的出口端通过法兰盘连接，在该水平筛管与该软管中插入可自由移动的尼龙管，用于模拟水平井开采中泵的位置，该尼龙管的出口端经软管的入口端伸出与隔膜泵连接，在靠近该隔膜泵的尼龙管上安装该测量装置的流量传感器，该水平筛管埋设在模拟地层材料中。
[0007]所述砂槽箱体的内侧壁自底板至上贴有刻度尺。
[0008]在所述砂槽箱体的隔板侧覆盖两层纱网，砂网孔径约为模拟地层材料颗粒粒径中值的1/2-2/3。
[0009]所述安装孔距离砂槽箱体的底板30-40cm。
[0010]所述测量装置还包括多通道数据采集终端组成，该微型孔压力传感器和流量传感器与该多通道数据采集终端信号连接。
[0011]本技术的有益效果：本技术试验装置可以根据水平井开采地层地质参数、流体特性、成井结构等因素，配制、装填不同颗粒粒径规格、孔隙度、渗透率等岩土物理力学参数的模拟地层，通过水平井室内模拟试验装置开展不同地层力学参数、不同筛管规格、不同水平段埋深及泵的不同位置(水平段、造斜工艺段)等条件下水平井开采渗流特征物理模型试验，试验过程中通过微孔压与流量传感器对数据采集、测量，分析水平井开采过程的渗流规律、三维孔压分布特征及开采影响因素，为实际开采地层提供计算参数与优化设计。
附图说明
[0012]图1为水平井室内渗流模拟试验装置的结构示意图。
[0013]图2为渗流砂槽箱体的结构示意图(补给小孔未示出)。
[0014]图3为微型孔压传感器径向(轴向)布设示意图。
[0015]图4为微型孔压传感器切向(垂向)布设示意图
具体实施方式
[0016]如图1至图4所示，为本技术的一种水平井室内渗流模拟试验装置，包括渗流砂槽、水平井缩微模型、测量装置和水循环装置。
[0017]该渗流砂槽1的空间结构呈无盖中空长方体，沿着该渗流砂槽的长度方向通过刚性隔板11将该渗流砂槽分隔成控制性边界箱体12和砂槽箱体13，在该刚性隔板11上均匀设有渗流补给小孔，为了防止模拟地层材料透过隔板进入控制性边界箱体，在所述砂槽箱体的隔板侧覆盖两层纱网，砂网孔径约为模拟地层材料颗粒粒径中值的1/2-2/3；隔板在控制性边界箱体与砂槽箱体之间具有单向入渗作用，隔板仅使控制性边界箱体中的水流缓慢入渗到砂槽箱体的模拟地层土体14，而阻止砂槽箱体的模拟地层土体进入控制性边界箱体；通过隔板的入渗水量精确控制调节，控制性边界箱体内的定水头位置变化更小，较真实的模拟实际地层的补给关系，试验数据更加真实、精确；砂槽箱体和控制性边界箱体长、宽、高尺寸满足物理模型试验相似理论几何相似要求，在本实施例中长为5米左右、宽2.5米左右，高1.5米左右，该刚性隔板距离控制性边界箱体200-400mm，砂槽箱体的内侧自箱体底板至上标有刻度线(最小刻度单位cm)、底板边界和侧板边界均可视为隔离边界，在该砂槽箱体13中填充有按试验方案配制的不同颗粒粒径规格、孔隙度、渗透率等岩土物理力学参数的模拟地层材料；所述控制性边界箱体的一侧壁开设进水口121，相对的另一侧壁上开设若干不同高度的溢流口122以及粘贴刻度尺，用于储存并保持一定水头高度(即流体泵入高度要低于每次已压实模拟材料的2-3cm左右，)的试验用模拟液体流体，并通过刚性隔板持续向砂槽箱体中的模拟地层进行持续稳定补给，砂槽箱体相对刚性隔板的侧壁上距底部30-40cm高度的轴线方向开有直径90mm口径孔131，用于安装连接水平井缩微模型。
[0018]所述测量装置包括微型孔压力传感器、流量传感器和该多通道数据采集终端2，该微型孔压传感器和流量传感器与该多通道数据采集终端信号连接。如图3和图4所示，在该模拟地层材料中沿水平井模型径向、切向方向埋设该测量装置的微型孔压力传感器20，用于采集、测量物理模拟试验过程中水平井径向与切向监测点的孔隙压力，分析水平井开采过程中其井周地层的三维孔压分布特征，所述微型孔压力传感器布设位置及数量依照试验设计所需的测量精度。
[0019]所述的水平井缩微模型主要由水平筛管21(可以为塑料管、不锈钢管及工业用筛管)与透明软管22组成，所述安装圆孔上安装法兰盘，该水平筛管的进口端与法兰盘的一端密封对接，该法兰盘的另一端连接开关阀的一端，该开关阀的另一端与该软管的出口端连接，靠近软管的其中水平筛管放置在砂槽箱体的模拟地层中用于模拟水平井的开采段，透明软管放置在渗流砂槽外，用于模拟水平井工艺段；所述的透明软管内置一较小口径的尼龙管23，高精度的流量传感器安装在靠近隔膜泵的尼龙管上，用于测量、采集试验中的流体抽取流量，尼龙管23可以在水平筛本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水平井室内渗流模拟试验装置，其特征在于：包括渗流砂槽、水平井缩微模型、测量装置和水循环装置，该渗流砂槽的空间结构呈无盖中空长方体，沿着该渗流砂槽的长度方向通过刚性隔板将该渗流砂槽分隔成控制性边界箱体和砂槽箱体，在该刚性隔板上均匀设有渗流补给小孔，在该砂槽箱体中填充有模拟地层材料，在该模拟地层材料中沿水平井模型径向、切向方向埋设该测量装置的微型孔压力传感器，该控制性边界箱体中装有模拟液态流体，该控制性边界箱体侧壁设有进液口、若干不同高度的溢流口以及刻度尺，每个溢流口单独安装阀门，该水循环装置包括恒流恒压泵和流量调节阀，该恒流恒压泵通过管道与该控制性边界箱体的进液口相通向模拟地层补给液态流体，在管路上设置流量调节阀，在该砂槽箱体与该刚性隔板相对的侧壁上开设安装孔，该安装孔上安装法兰盘，该水平井缩微模型包括试验水平筛管和软管，该水平筛管的进口端和该软管的出口端...
【专利技术属性】
技术研发人员：何计彬，叶成明，李小杰，解伟，冯建月，
申请(专利权)人：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，
类型：新型
国别省市：
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