一种模拟非均一粘度场的可视化驱替装置及其工作方法，属于油气田开发工程实验设备的技术领域，包括：模型系统、流体驱替系统、区块控制系统和数据采集装置；所述模型系统包括固定支架和安装在固定支架上的模型本体，固定支架上设有电动转盘和光源。本发明专利技术解决注入蒸汽热传导及成藏因素引起粘度非均一性问题，利用不同粘度模拟油注入模型内模拟蒸汽热传导后粘度场。所述石英底板外侧有与内侧刻蚀玻璃区相对应的孔道，可实现分区间注入，实现原油粘度非均质性。电动转盘设置多种旋转角度，增加粘度控制区域和驱替方式灵活性，通过改变可视化实验模型角度，即可模拟油田开发过程平面注采模式和油田开发过程中剖面流体流动规律。采模式和油田开发过程中剖面流体流动规律。采模式和油田开发过程中剖面流体流动规律。
【技术实现步骤摘要】
一种模拟非均一粘度场的可视化驱替装置及其工作方法
[0001]本专利技术公开一种模拟非均一粘度场的可视化驱替装置及其工作方法，属于油气田开发工程实验设备的
技术介绍
[0002]油气田开发可视化物理模拟装置能够使得在原油开采过程中更加直观、真实的反映原油启动和流动的影响规律。目前本研究领域可视化实验装置常用渗透率表示储层非均质性，利用储层空间差异来研究流体流动差异。
[0003]如中国专利CN 113027396 A公开纵向非均质油藏的可视化实验装置，采用并联多个不同物性的可视化平板模型以模拟纵向非均质油藏中各分层的物性差异。中国专利CN 213904694 U所提供的二维可视化非均质填充平板模型，利用多种尺寸石英砂颗粒混合填充形成非均质石英砂层,使可视化模型更接近于实际地层的水平非均质分布情况。但是储层中的原油会因烃源岩在热演化过程中生烃、运聚成藏与交叉混合变化后，形成复杂的烃类流体系统，使实际油藏流体在横向或纵向上粘度分布不均一。粘度是原油物性的最主要的参数之一，在可视化物理模拟装置中原油粘度非均一性的控制对精准描述原油流动、剩余油分布、采收率变化等规律研究至关重要。
[0004]原油粘度的差异会因成藏因素、油藏环境及开发方式的不同而增大，变得不可忽略。如在稠油热采开发过程中，注入的蒸汽通过热量传导加热油藏，由于成藏粘度和蒸汽热波及差异导致原油粘度差异更大，而在可视化装置有限范围内，蒸汽在可视化装置内的热交换与真实油藏存在较大差异。如中国专利CN 107255026 A公开一种基于真空法的稠油热采物理模拟装置及其工作方法，利用真空隔热性能减小了实验与现场数据的误差，但是装置无法达到完全真空且模型无法在有限空间内控制非均一性粘度场。
[0005]根据研究，目前可视化模型装置存在的问题：
①
现有非均质模型忽略油藏流体自身非均质性对油藏开发的影响。
②
无法解决在实验过程中注入蒸汽热传导及在成藏过程中，引起油藏流体在不同区块存在粘度非均一性的问题，将油藏非均质性近似认为均质流体进行模拟实验。
③
稠油中沥青质和胶质含量高，在可视化模型中难以饱和并且观测困难，因此实际油藏流体的启动和流动规律难以监测，现有技术中均未考虑以上问题严重制约油藏的开发效果，所得出的实验结果无法真实反映真实油藏开采效果。
技术实现思路
[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术公开一种模拟非均一粘度场的可视化驱替装置。
[0007]本专利技术还公开上述装置的工作方法，以模拟非均一粘度原油开采在多种驱替方式下的宏观驱替效果和微观驱油机理。
[0008]本专利技术详细的技术方案如下：一种模拟非均一粘度场的可视化驱替装置，其特征在于：包括模型系统、流体驱替
系统、区块控制系统和数据采集装置；所述模型系统包括固定支架29和安装在固定支架29上的模型本体，固定支架29上设有电动转盘8和光源9；进一步的，模型本体包括石英盖板10和石英底板11，密封圈15；所述石英盖板10和石英底板11中部分别设有上凹槽13
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1和下凹槽13
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2，下凹槽13
‑
2上布置等间距3*3九个贯穿孔12，在所述石英底板11外侧的贯穿孔12处安装有快速接头20；所述石英盖板10与石英底板11之间夹持刻蚀玻璃片21；石英盖板10和石英底板11中间设有与刻蚀玻璃片21尺寸相匹配的密封圈15，密封圈15呈长方体状，其内部设有安装刻蚀玻璃片21的内槽18，起密封与固定作用，内槽18底侧设有与石英底板11相对应的贯通口16；所述石英底板11安装在固定支架29上，与电动转盘8连接，电动转盘设置45
°
、90
°
、135
°
和180
°
四个角度，通过改变可视化实验模型角度，即可模拟水平方向180
°
(油田开发过程平面注采模式)和垂直方向90
°
（油田开发过程中剖面流体流动规律）；固定支架29上有光源9；安装时只需将石英盖板10放置在石英底板11上，将固定螺孔14对齐，用螺丝固定即可；进一步的，所述刻蚀玻璃片21与上凹槽13
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1和下凹槽13
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2组成的尺寸相对应，厚度大于上凹槽13
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1和下凹槽13
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2的总深度，多出的厚度是靠密封圈密封；刻蚀玻璃片21设有与底板相对应九个开口，两个任意所述开口互为模型流体输入和输出口，刻蚀玻璃片21设计可结合实际油藏孔隙结构表征结果，利用图像处理技术以及算法抽提孔喉结构，刻蚀规则等效孔喉分布、实际孔喉分布，也可利用相似原理自行设计，刻蚀玻璃设计对于本领域技术人员来说是可以按照现有技术实现的，因此其具体的加工方法并不是本专利技术所要保护的内容；在刻蚀玻璃片21上设置：上部流体输入通道、中部流体输入通道、下部流体输入通道；所述上部流体输入通道包括：第七流体输入通道217、第八流体输入通道218、第九流体输入通道219；所述中部流体输入通道包括：第四流体输入通道214、第五流体输入通道215、第六流体输入通道216；所述下部流体输入通道包括：第一流体输入通道211、第二流体输入通道212、第三流体输入通道213。
[0009]所述流体驱替系统包括ISO柱塞泵1、地层水中间容器2、低粘度模拟油中间容器3、中粘度模拟油中间容器4、高粘模拟油中间容器5、单向阀6、真空泵28、排空阀门33和真空阀门34；所述ISO柱塞泵1分别通过地层水中间容器2、低粘度模拟油中间容器3、中粘模拟油中间容器4和高粘模拟油中间容器5与单向阀6相连，单向阀6连接气动多向连通阀7；所述排空阀门33用于实验结束后将中间容器中压力泄空；根据本专利技术优选的，地层水中间容器2上设有加热套32用来控制注入地层水温度。设有单向阀6为了防止在驱替过程中由于压差导致流体倒流。
[0010]必要时为了避免气泡的存在对实验结果的影响，可打开真空阀门34使用真空泵28对刻蚀玻璃片21进行抽真空；所述区块控制系统包括气动多向连通阀7、电磁阀19、快速接头20、流体输入管线
30，该系统功能在饱和阶段（在装置内饱和原油模拟实际油藏原油初始状态的过程）以灵活控制流体输入输出数量及流体的输入输出方向，实现粘度非均一场饱和，在驱替阶段可灵活控制流体输入输出数量及输入输出口方向，实现多种驱替方式开采。
[0011]进一步的，快速接头20固定安装在石英底板的贯穿孔12上，气动多向连通阀7通过流体输入管线30分别与石英底板11上快速接头20连接，电磁阀19受控于计算机系统24实现流体输入管线30的开和关；所述数据采集处理系统包括高清摄像机22、压力监测箱23、计算机系统24、流体采出管线31、回压阀25、油水分离器26、量杯27；所述压力监测箱23分别设置在流体输入管线30上；所述高清摄像机22设置在固定支架29上，正对石英盖板10；流体采出管线31与回压阀25连接，所述回压阀25用于控制驱替压差。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模拟非均一粘度场的可视化驱替装置，其特征在于：包括模型系统、流体驱替系统、区块控制系统和数据采集装置；所述模型系统包括固定支架和安装在固定支架上的模型本体，固定支架上设有电动转盘和光源；所述流体驱替系统包括ISO柱塞泵、地层水中间容器、低粘度模拟油中间容器、中粘度模拟油中间容器、高粘模拟油中间容器、单向阀、真空泵、排空阀门和真空阀门；所述ISO柱塞泵分别通过地层水中间容器、低粘度模拟油中间容器、中粘模拟油中间容器和高粘模拟油中间容器与单向阀相连，单向阀连接气动多向连通阀；所述区块控制系统包括气动多向连通阀、电磁阀、快速接头、流体输入管线；所述数据采集处理系统包括高清摄像机、压力监测箱、计算机系统、流体采出管线、回压阀、油水分离器、量杯。2.根据权利要求1所述的一种模拟非均一粘度场的可视化驱替装置，其特征在于，模型本体包括石英盖板和石英底板，密封圈；所述石英盖板和石英底板中部分别设有上凹槽和下凹槽，下凹槽上布置等间距3*3九个贯穿孔，在所述石英底板外侧的贯穿孔处安装有快速接头；所述石英盖板与石英底板之间夹持刻蚀玻璃片；石英盖板和石英底板中间设有与刻蚀玻璃片尺寸相匹配的密封圈，密封圈呈长方体状，其内部设有安装刻蚀玻璃片的内槽，起密封与固定作用，内槽底侧设有与石英底板相对应的贯通口；所述石英底板安装在固定支架上，与电动转盘连接；固定支架上有光源。3.根据权利要求2所述的一种模拟非均一粘度场的可视化驱替装置，其特征在于，所述刻蚀玻璃片与上凹槽和下凹槽组成的尺寸相对应，厚度大于上凹槽和下凹槽的总深度；刻蚀玻璃片设有与底板相对应九个开口，两个任意所述开口互为模型流体输入和输出口；在刻蚀玻璃片上设置：上部流体输入通道、中部流体输入通道、下部流体输入通道；所述上部流体输入通道包括：第七流体输入通道、第八流体输入通道、第九流体输入通道；所述中部流体输入通道包括：第四流体输入通道、第五流体输入通道、第六流体输入通道；所述下部流体输入通道包括：第一流体输入通道、第二流体输入通道、第三流体输入通道。4.根据权利要求1所述的一种模拟非均一粘度场的可视化驱替装置，其特征在于，地层水中间容器上设有加热套用来控制注入地层水温度。5.根据权利要求2所述的一种模拟非均一粘度场的可视化驱替装置，其特征在于，快速接头固定安装在石英底板的贯穿孔上，气动多向连通阀通过流体输入管线分别与石英底板上快速接头连接，电磁阀受控于计算机系统实现流体输入管线的开和关；所述压力监测箱分别设置在流体输入管线上；所述高清摄像机设置在固定支架上，正对石英盖板；流体采出管线与回压阀连接，所述回压阀用于控制驱替压差。6.根据权利要求1
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5...
【专利技术属性】
技术研发人员：张超，李鹏飞，李兆敏，李宾飞，顾子涵，刘雅莉，张德心，温权，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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