[发明专利]一种填砂模型管装填及密实装置及方法

说明书

本发明公开一种填砂模型管装填及密实装置及方法，第一漏斗的出口设置于第二漏斗入口的上方，第二漏斗的出口设置于第三漏斗入口的上方，第一漏斗、第二漏斗和第三漏斗的出口分别设有第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，第二电磁阀和第三电磁阀上均设有称重传感器；振动密实系统包括振动台、电机和转盘，转盘设置于振动台的振动台面上，振动台能够驱动转盘振动；电机的输出轴与转盘之间通过花键连接，当振动台驱动转盘振动时，电机能动驱动转盘转动，转盘能够与填砂模型管的下端可拆卸连接，当填砂模型管安装于转盘后，填砂模型管的上端与第三漏斗的出口正对并能承接第三漏斗出口排出的料。本发明能够简化传统操作步骤、提升模拟实验效率。

技术领域

本发明涉及石油行业油气田开发工程方向的室内模拟实验设备技术领域，特别是涉及一种填砂模型管装填及密实装置及方法，用以简化传统操作步骤、提升模拟实验效率。

背景技术

填砂模型管由本体和分别位于本体两端的两个帽塞接头一体装置组成，通过在其本体内部装填不同充填材料(通常为球形固体颗粒，如石英砂；也可装填液体)，在不同实验条件下(如改变进出口两端压力、通过流体流量)模拟地层得到地层岩石在相应状况下允许流体通过的渗透率参数。填砂模型管整体多为金属材质制成，其本体内壁经专门打磨较为粗糙，使得模拟实验更加贴近地层实际条件。目前，实验室通常使用本体长度为1m、直径为2.5cm的填砂模型管进行实验；可根据填砂模型管两端接头的不同采用螺纹连接、卡箍连接等方式将多根填砂模型管拼接在一起，不同程度地延伸填砂管、延长流体在管内通过的距离以更加符合地层实际环境，提高模拟实验结果的准确性。

最大程度地提高原油采收率、尽可能多地获得原油储量这一目标指引着石油行业内油气田开发工程前进的方向，由于原油开采的特殊性，行业内的科研工作者需要通过进行大量的室内模拟实验以得出结论来指导现场应用，这就使得室内模拟实验设备在石油行业内有着广泛的应用，如填砂模型管，在支撑裂缝评价实验、微生物驱油实验、稠油热采实验等室内模拟实验中都有应用。

虽然被广泛应用，但在使用填砂模型管的过程中，“填砂”步骤仍然存在以下几个问题(以球形固体颗粒为例)：为实现均匀填砂，目前普遍采用“逐层填砂”的方式，即：在保证填砂模型管一端封闭的情况下，将预先盛装在容器内的填充砂沿另一端端口缓慢倒入填砂管内，倒入一部分后就停止填砂并用橡皮锤敲击填砂管外侧，以使刚才倒入管内的填充砂形成的砂柱受到振荡从而使该砂柱内部原先存在的孔隙被砂粒充分充填，砂柱顶面高度略有下降；之后就开始重复以上两项操作，缓慢倒砂和轻敲管外交替进行，边填边敲，直至最终经过充分填充的砂柱，即将充满整个填砂管时停止“逐层填砂”。采用这样的填砂方式：

首先，敲击填砂管这一工序完全是人工进行的，敲击填砂管外侧时用多大的力完全取决执行者的习惯而难以定量控制，即使是同一个人也很难保证在完成一个敲击工序的过程中能够始终用相同的力量进行敲击，填砂管受力不均，这就导致填砂效果差，在实际上很难达到理应实现的“充分充填”的效果，如果是多人轮流进行敲击，则填砂效果更差。

其次，完成“逐层填砂”通常需要两人配合协作，且需要长时间敲击填砂管较为耗费体力，同时，填砂管主要由金属制成，不论是否填砂都具有较大的重量，在单人进行实验或以女性成员为主的团队进行实验时，完成该操作较为不便且难以取得良好的填砂效果。

最后，时间成本巨大。除了填砂过程耗时较长外，由于无法做到均匀、充分填砂，为保证实验结果的准确性，普遍在同一实验条件下进行多次模拟实验，取多个实验结果取平均值，显著增加了实验整体时长。

考虑到随着各个油田开发时间的延长，容易动用的原油储量将越来越低，为满足国内油气资源的需求，各个油田必然要将未来发展的重点的放在通过技术的改善来获得之前难以动用的储量，从而进一步提高原油采收率，为此，必然要进行大量的室内模拟实验。在此大环境下，通过发明如该装置之类的新型室内模拟实验设备来克服原有设备存在的缺陷从而提高实验效率对于推进石油行业内新技术、新产品的推广应用具有及其重要的意义。

发明内容