火烧驱油三维物理模拟装置的制作方法
专利名称：火烧驱油三维物理模拟装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油热采火烧驱油工艺室内试验装置，尤其涉及一种火烧驱油 三维物理模拟装置。二、 背景技术目前使用的火烧驱油物理模拟装置采用长柱形结构，可以模拟火烧驱油情 况，但其也同时存在着如下缺点或不足①只能开展一维模拟实验，研究参数 仅限油层基础燃烧参数，如原油燃点、燃料含量、H/C比、空气耗量、 一维模 拟采收率等；②只能研究火烧前缘的轴向推进规律，无法评价火驱前缘平面推 进和展布的规律；③无法深入探索火烧驱油机理，对现场油藏管理指导作用小， 直接影响了火烧驱油釆油工艺的发展前景。三、 发明内容本发明解决的技术问题是提供一种改进的火烧驱油三维物理模拟装置，它 能够有效地克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足，采用三维模拟方式， 能够模拟正方形5点或9点井网，研究火驱前缘平面推进和展布规律，深入探 索火烧驱油机理，对现场试验的动态油藏管理提供重要的指导作用。本发明所述的火烧驱油三维物理模拟装置，包括注入系统、模拟本体、测 控系统和产出分析系统，所述注入系统包括空压机、稳压瓶、注入泵、蒸汽发 生器、流量计和中间活塞容器，所述测控系统，包括热电偶、注入井温度、压 力、流量采集器、采出井差压传感器、计算机及其接口线路，所述产出分析系 统，包括采出液回收器、气体在线分析仪和电子天平，所述模拟本体与注入系统、测控系统和产出分析系统相连接，包括主体及其固定为一体的封盖、安装于主体内腔底的保温体、该保温体内腔顺次安装的试验油层、隔环、活塞总成， 所述试验油层内布有五点式和九点式注采井网和至少一层的热电偶，所述液压 缸垂直于活塞总成，安装于封盖内顶上。其中，所述封盖为半球形结构，由螺栓与主体相固定，其顶部安装有进气 孔、安全阔座、液压油孔和吊耳。所述热电偶绕试验油层圆周分上、中、下三层布置，每层布置12-52支。所述采出井出口安装有差压传感器4-8支，注入 井上安装有点火器。所述保温体为氧化铝陶瓷材料制成的盆形构件，其内上部 安装有金属隔环，活塞总成安装于隔环内、试验油层顶部。所述活塞总成包括 与试验油层相接触的中心有凸起的耐热柱状体和与其安装成一体倒扣的金属碗 状体，该碗状体中心设有孔，所述耐热柱状体的凸起伸入其孔中。所述活塞总 成的耐热柱状体顶部和所述金属碗状体底部之间留有空腔或充填如石棉等隔热 填料。所述封盖上安设有进气孔、液压油孔、安全阀座和吊耳。 本发明与现有技术相比较具有如下优点1、 能够模拟正方形井网5点或9点井网，开展三维干式燃烧和湿式燃烧火 烧驱油物理模拟实验。2、 成功实现不锈钢钢质材料与氧化铝陶瓷材料之间的牢固结合，保证实验 装置在温度大幅度高、低切换过程中，陶瓷与金属连接的热震抗力。3、 试验油层的保温材料利用氧化铝陶瓷材料，导热系数与地层导热系数相 近，较真实地模拟地层传热条件。4、 参数测点分布广、布置理论性强，不与模拟井的布置冲突，不影响油层 内部流场分布，能够真实模拟三维火烧过程中实验油层的温度场和流场。5、 安全可靠性强，能多次充填，重复使用，维护容易，易于实验室操作。四
图1为本发明一种模拟本体结构示意图，图2为按图1所示的模拟本体结构试验流程示意图，图3为按图1所示的模拟本体的试验油层俯视井网布置示意图， 图4为按图1所示的模拟本体的试验油层俯视热电偶布置示意图。五具体实施方式
参阅图1-图4， 一种火烧驱油三维物理模拟装置，包括注入系统、模拟本 体、测控系统和产出分析系统，注入系统包括空压机l、稳压瓶2、注入泵3、 蒸汽发生器5、流量计8和中间活塞容器4，测控系统，包括热电偶22、注入井 温度、压力、流量采集器IO、采出井差压传感器ll、计算机及其接口线路12， 产出分析系统，包括采出液回收器13、气体在线分析仪14和电子天平15，模 拟本体9与注入系统、测控系统和产出分析系统相连接，模拟本体包括主体16 及其固定为一体的封盖25、安装于主体内腔底的保温体21、该保温体内腔顺次 安装的试验油层17、隔环30、活塞总成23，试验油层内布有五点式和九点式注 采井网和至少一层的热电偶22，液压缸28垂直于活塞总成，安装于封盖内顶上。 封盖25为半球形结构，由螺栓24与主体16相固定，其顶部安装有进气孔 29、安全阀座27、液压油孔30和吊耳26。热电偶22绕试验油层17圆周分上、 中、下三层布置，每层布置12-52支。采出井20出口安装有差压传感器4-8支， 注入井18上安装有点火器19。保温体21为氧化铝陶瓷材料制成的盆形构件， 其内上部安装有金属隔环31，活塞总成23安装于隔环31内、试验油层17顶部。 活塞总成23包括与试验油层相接触的中心有凸起的耐热柱状体34和与其安装 成一体倒扣的金属碗状体35，该碗状体中心设有孔，耐热柱状体的凸起伸入其 孔中。活塞总成的耐热柱状体顶部和所述金属碗状体底部之间留有空腔或充填如石棉等隔热填料33。封盖25上安设有进气孔29、液压油孔30、安全阀座27 和吊耳26。隔环31和活塞总成23之间装有密封件32。试验时，注入空气经阀门6及压力表7—部分经模拟注入井18注入，经点 火器19加热后，注入试验油层17; —部分经模拟本体9球形封盖的进气孔29 注入，对模型内部施加覆压，确保试验油层内部流体不外流；燃烧反应形成的 产物以及驱替的原油由模型拟体9的模拟生产井20产出；由参数测控系统实现 温度压力差压的测量与控制，最后经采出液回收器13收集排出，并由数据采集 处理系统进行分析。模拟本体9内的试验油层17共计布置37-157支热电偶22， 点火器19布置1支，其余36-156支分上、中、下三层均匀布置，每层布置12-52 支；压力传感器l支，位于模拟注入井18;压差传感器4-8支，分别布置在模 拟生产井20的射孔位置，能够实现油层不同部位温度、压力、压差的动态精确 测量，经数据采集系统传输到计算机12，对数据进行处理。
权利要求
1、一种火烧驱油三维物理模拟装置，包括注入系统、模拟本体、测控系统和产出分析系统，所述注入系统包括空压机、稳压瓶、注入泵、蒸汽发生器、流量计和中间活塞容器，所述测控系统，包括热电偶、注入井温度、压力、流量采集器、采出井差压传感器、计算机及其接口线路，所述产出分析系统，包括采出液回收器、气体在线分析仪和电子天平，其特征在于所述模拟本体与注入系统、测控系统和产出分析系统相连接，包括主体及其固定为一体的封盖、安装于主体内腔底的保温体、该保温体内腔顺次安装的试验油层、隔环、活塞总成，所述试验油层内布有五点式和九点式注采井网和至少一层的热电偶，所述液压缸垂直于活塞总成，安装于封盖内顶上。
2、 根据权利要求1所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所述封 盖为半球形结构，由螺栓与主体相固定，其顶部安装有进气孔、安全阀座、液 压油孔和吊耳。
3、 根据权利要求1所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所述热 电偶绕试验油层圆周分上、中、下三层布置，每层布置12-52支。
4、 根据权利要求1所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所述采 出井出口安装有差压传感器4-8支，注入井上安装有点火器。
5、 根据权利要求1所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所述保 温体为氧化铝陶瓷材料制成的盆形构件，其内上部安装有金属隔环，活塞总成 安装于隔环内、试验油层顶部。
6、 根据权利要求1或5所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所 述活塞总成包括与试验油层相接触的中心有凸起的耐热柱状体和与其安装成一 体倒扣的金属碗状体，该碗状体中心设有孔，所述耐热柱状体的凸起伸入其孔中。
7、 根据权利要求1所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所述活 塞总成的耐热柱状体顶部和所述金属碗状体底部之间留有空腔或充填如石棉等 隔热填料。
8、 根据权利要求1或2所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所 述封盖上安设有进气孔、液压油孔、安全阀座和吊耳。
全文摘要
一种火烧驱油三维物理模拟装置，包括注入系统、模拟本体、测控系统和产出分析系统，所述注入系统包括空压机、稳压瓶、注入泵、蒸汽发生器、流量计和中间活塞容器，所述测控系统，包括热电偶、注入井温度、压力、流量采集器、采出井差压传感器、计算机及其接口线路，所述产出分析系统，包括采出液回收器、气体在线分析仪和电子天平，所述模拟本体与注入系统、测控系统和产出分析系统相连接，包括主体及其固定为一体的封盖、安装于主体内腔底的保温体、该保温体内腔顺次安装的试验油层、隔环、活塞总成，所述试验油层内布有五点式和九点式注采井网和至少一层的热电偶，所述液压缸垂直于活塞总成，安装于封盖内顶上。
文档编号G09B25/00GK101271642SQ20071011388
公开日2008年9月24日 申请日期2007年10月1日 优先权日2007年10月1日
发明者关文龙, 曹钧合, 李友平, 李淑兰, 杜永欣, 王世虎, 白艳丽, 蔡文斌, 谢志勤 申请人:中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司采油工艺研究院
技术领域：
本发明涉及石油热采火烧驱油工艺室内试验装置，尤其涉及一种火烧驱油 三维物理模拟装置。二、 背景技术目前使用的火烧驱油物理模拟装置采用长柱形结构，可以模拟火烧驱油情 况，但其也同时存在着如下缺点或不足①只能开展一维模拟实验，研究参数 仅限油层基础燃烧参数，如原油燃点、燃料含量、H/C比、空气耗量、 一维模 拟采收率等；②只能研究火烧前缘的轴向推进规律，无法评价火驱前缘平面推 进和展布的规律；③无法深入探索火烧驱油机理，对现场油藏管理指导作用小， 直接影响了火烧驱油釆油工艺的发展前景。三、 发明内容本发明解决的技术问题是提供一种改进的火烧驱油三维物理模拟装置，它 能够有效地克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足，采用三维模拟方式， 能够模拟正方形5点或9点井网，研究火驱前缘平面推进和展布规律，深入探 索火烧驱油机理，对现场试验的动态油藏管理提供重要的指导作用。本发明所述的火烧驱油三维物理模拟装置，包括注入系统、模拟本体、测 控系统和产出分析系统，所述注入系统包括空压机、稳压瓶、注入泵、蒸汽发 生器、流量计和中间活塞容器，所述测控系统，包括热电偶、注入井温度、压 力、流量采集器、采出井差压传感器、计算机及其接口线路，所述产出分析系 统，包括采出液回收器、气体在线分析仪和电子天平，所述模拟本体与注入系统、测控系统和产出分析系统相连接，包括主体及其固定为一体的封盖、安装于主体内腔底的保温体、该保温体内腔顺次安装的试验油层、隔环、活塞总成， 所述试验油层内布有五点式和九点式注采井网和至少一层的热电偶，所述液压 缸垂直于活塞总成，安装于封盖内顶上。其中，所述封盖为半球形结构，由螺栓与主体相固定，其顶部安装有进气 孔、安全阔座、液压油孔和吊耳。所述热电偶绕试验油层圆周分上、中、下三层布置，每层布置12-52支。所述采出井出口安装有差压传感器4-8支，注入 井上安装有点火器。所述保温体为氧化铝陶瓷材料制成的盆形构件，其内上部 安装有金属隔环，活塞总成安装于隔环内、试验油层顶部。所述活塞总成包括 与试验油层相接触的中心有凸起的耐热柱状体和与其安装成一体倒扣的金属碗 状体，该碗状体中心设有孔，所述耐热柱状体的凸起伸入其孔中。所述活塞总 成的耐热柱状体顶部和所述金属碗状体底部之间留有空腔或充填如石棉等隔热 填料。所述封盖上安设有进气孔、液压油孔、安全阀座和吊耳。 本发明与现有技术相比较具有如下优点1、 能够模拟正方形井网5点或9点井网，开展三维干式燃烧和湿式燃烧火 烧驱油物理模拟实验。2、 成功实现不锈钢钢质材料与氧化铝陶瓷材料之间的牢固结合，保证实验 装置在温度大幅度高、低切换过程中，陶瓷与金属连接的热震抗力。3、 试验油层的保温材料利用氧化铝陶瓷材料，导热系数与地层导热系数相 近，较真实地模拟地层传热条件。4、 参数测点分布广、布置理论性强，不与模拟井的布置冲突，不影响油层 内部流场分布，能够真实模拟三维火烧过程中实验油层的温度场和流场。5、 安全可靠性强，能多次充填，重复使用，维护容易，易于实验室操作。四
图1为本发明一种模拟本体结构示意图，图2为按图1所示的模拟本体结构试验流程示意图，图3为按图1所示的模拟本体的试验油层俯视井网布置示意图， 图4为按图1所示的模拟本体的试验油层俯视热电偶布置示意图。五具体实施方式
参阅图1-图4， 一种火烧驱油三维物理模拟装置，包括注入系统、模拟本 体、测控系统和产出分析系统，注入系统包括空压机l、稳压瓶2、注入泵3、 蒸汽发生器5、流量计8和中间活塞容器4，测控系统，包括热电偶22、注入井 温度、压力、流量采集器IO、采出井差压传感器ll、计算机及其接口线路12， 产出分析系统，包括采出液回收器13、气体在线分析仪14和电子天平15，模 拟本体9与注入系统、测控系统和产出分析系统相连接，模拟本体包括主体16 及其固定为一体的封盖25、安装于主体内腔底的保温体21、该保温体内腔顺次 安装的试验油层17、隔环30、活塞总成23，试验油层内布有五点式和九点式注 采井网和至少一层的热电偶22，液压缸28垂直于活塞总成，安装于封盖内顶上。 封盖25为半球形结构，由螺栓24与主体16相固定，其顶部安装有进气孔 29、安全阀座27、液压油孔30和吊耳26。热电偶22绕试验油层17圆周分上、 中、下三层布置，每层布置12-52支。采出井20出口安装有差压传感器4-8支， 注入井18上安装有点火器19。保温体21为氧化铝陶瓷材料制成的盆形构件， 其内上部安装有金属隔环31，活塞总成23安装于隔环31内、试验油层17顶部。 活塞总成23包括与试验油层相接触的中心有凸起的耐热柱状体34和与其安装 成一体倒扣的金属碗状体35，该碗状体中心设有孔，耐热柱状体的凸起伸入其 孔中。活塞总成的耐热柱状体顶部和所述金属碗状体底部之间留有空腔或充填如石棉等隔热填料33。封盖25上安设有进气孔29、液压油孔30、安全阀座27 和吊耳26。隔环31和活塞总成23之间装有密封件32。试验时，注入空气经阀门6及压力表7—部分经模拟注入井18注入，经点 火器19加热后，注入试验油层17; —部分经模拟本体9球形封盖的进气孔29 注入，对模型内部施加覆压，确保试验油层内部流体不外流；燃烧反应形成的 产物以及驱替的原油由模型拟体9的模拟生产井20产出；由参数测控系统实现 温度压力差压的测量与控制，最后经采出液回收器13收集排出，并由数据采集 处理系统进行分析。模拟本体9内的试验油层17共计布置37-157支热电偶22， 点火器19布置1支，其余36-156支分上、中、下三层均匀布置，每层布置12-52 支；压力传感器l支，位于模拟注入井18;压差传感器4-8支，分别布置在模 拟生产井20的射孔位置，能够实现油层不同部位温度、压力、压差的动态精确 测量，经数据采集系统传输到计算机12，对数据进行处理。
权利要求
1、一种火烧驱油三维物理模拟装置，包括注入系统、模拟本体、测控系统和产出分析系统，所述注入系统包括空压机、稳压瓶、注入泵、蒸汽发生器、流量计和中间活塞容器，所述测控系统，包括热电偶、注入井温度、压力、流量采集器、采出井差压传感器、计算机及其接口线路，所述产出分析系统，包括采出液回收器、气体在线分析仪和电子天平，其特征在于所述模拟本体与注入系统、测控系统和产出分析系统相连接，包括主体及其固定为一体的封盖、安装于主体内腔底的保温体、该保温体内腔顺次安装的试验油层、隔环、活塞总成，所述试验油层内布有五点式和九点式注采井网和至少一层的热电偶，所述液压缸垂直于活塞总成，安装于封盖内顶上。
2、 根据权利要求1所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所述封 盖为半球形结构，由螺栓与主体相固定，其顶部安装有进气孔、安全阀座、液 压油孔和吊耳。
3、 根据权利要求1所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所述热 电偶绕试验油层圆周分上、中、下三层布置，每层布置12-52支。
4、 根据权利要求1所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所述采 出井出口安装有差压传感器4-8支，注入井上安装有点火器。
5、 根据权利要求1所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所述保 温体为氧化铝陶瓷材料制成的盆形构件，其内上部安装有金属隔环，活塞总成 安装于隔环内、试验油层顶部。
6、 根据权利要求1或5所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所 述活塞总成包括与试验油层相接触的中心有凸起的耐热柱状体和与其安装成一 体倒扣的金属碗状体，该碗状体中心设有孔，所述耐热柱状体的凸起伸入其孔中。
7、 根据权利要求1所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所述活 塞总成的耐热柱状体顶部和所述金属碗状体底部之间留有空腔或充填如石棉等 隔热填料。
8、 根据权利要求1或2所述的火烧驱油三维物理模拟装置，其特征在于所 述封盖上安设有进气孔、液压油孔、安全阀座和吊耳。
全文摘要
一种火烧驱油三维物理模拟装置，包括注入系统、模拟本体、测控系统和产出分析系统，所述注入系统包括空压机、稳压瓶、注入泵、蒸汽发生器、流量计和中间活塞容器，所述测控系统，包括热电偶、注入井温度、压力、流量采集器、采出井差压传感器、计算机及其接口线路，所述产出分析系统，包括采出液回收器、气体在线分析仪和电子天平，所述模拟本体与注入系统、测控系统和产出分析系统相连接，包括主体及其固定为一体的封盖、安装于主体内腔底的保温体、该保温体内腔顺次安装的试验油层、隔环、活塞总成，所述试验油层内布有五点式和九点式注采井网和至少一层的热电偶，所述液压缸垂直于活塞总成，安装于封盖内顶上。
文档编号G09B25/00GK101271642SQ20071011388
公开日2008年9月24日 申请日期2007年10月1日 优先权日2007年10月1日
发明者关文龙, 曹钧合, 李友平, 李淑兰, 杜永欣, 王世虎, 白艳丽, 蔡文斌, 谢志勤 申请人:中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司采油工艺研究院
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