[发明专利]一种二维填砂模型的制造方法及实验装置

说明书

本发明涉及一种二维填砂模型的制造方法及实验装置，属于油气田二维物理模拟实验领域。本发明包括以下步骤：(1)对预定目数配比的砂粒进行实验，得到渗透率与上覆压力的关系；(2)根据密度相等的原则，计算二维填砂模型填砂空间所需的砂粒质量；(3)根据所需二维填砂模型的渗透率，根据渗透率与上覆压力的关系得到二维填砂模型对应的上覆压力值；(4)填充砂粒，施加上覆压力至与步骤(3)中上覆压力值相等，得到所需的二维填砂模型。本发明通过预先得到的渗透率与上覆压力的关系，可以在制造二维填砂模型时完全模拟地层渗透率，使得模型与实际地层的渗透率更接近，测定结果更具参考价值。

技术领域

本发明涉及一种二维填砂模型的制造方法及实验装置，属于油气田二维物理模拟实验领域。

背景技术

二维填砂物理模拟实验是公认的尺度相对较大，更接近于实际油藏条件的物理实验，但是由于目前的二维填砂模型制造过程中，较为粗糙，主要还是现有仪器设备的问题，填砂模型制造时缺乏理论依据，所以导致制造的模型在渗透率及均质程度上与实际储层差距较大，甚至渗透率差别几个数量级，这样实验的结果就失去了参考的意义。

目前，二维填砂模型的制作一般采用选取相同目数的砂粒或按照一定质量比的多目数砂粒混合，制作方法主要分为两类：一种是砂粒装填后，使上平面平整，然后直接安装压板，通过压板安装过程中与模型本体啮合，使砂粒得到压实；另一种，将砂粒装填入二维模型中，使用橡皮锤敲击压实，然后通过压板安装过程中与模型本体啮合，使砂粒进一步压实。两类方法相比，第一种操作较为简便，第二种操作相对复杂点，制造的二维填砂模型实验效果比前者相对稍好，但是两种方法最后所制造的二维填砂模型整体效果都不好，渗透率大小均不知道，渗透率与实际储层渗透率差距都较大，实验过程中模型注水后容易形成优势孔道，导致流线混乱，甚至在某些地方出现砂体坍塌的情况，导致实验失败。试验成功率低，实验结果的参考性差，这是目前常用二维填砂模型制造方法的通病。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维填砂模型的制造方法，用于解决二维填砂模型渗透率与实际储层渗透率差距较大的问题，同时，还提供一种实验装置，用于解决如何确定渗透率与上覆压力的关系的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种二维填砂模型的制造方法，包括以下步骤：

(1)对预定目数配比的砂粒进行实验：施加上覆压力并且注入气体或者液体，测定上覆压力与对应的渗透率，得到渗透率与上覆压力的关系；

(2)根据密度相等的原则，计算二维填砂模型填砂空间所需的砂粒质量；

(3)根据所需二维填砂模型的渗透率，根据所述渗透率与上覆压力的关系得到所述二维填砂模型对应的上覆压力值；

(4)填充砂粒，并施加上覆压力，直至上覆压力值与步骤(3)中上覆压力值相等，得到所需的二维填砂模型。

通过小型填砂实验预先得到的渗透率与上覆压力的关系，可以在制造二维填砂模型时完全模拟地层渗透率，使得模型与实际地层的渗透率更接近，进而在使用二维填砂模型做研究或者实验时，测定数据更准确，测定结果更具参考价值，更好地满足油气田开发的需要。

进一步的，步骤(2)中确定二维填砂模型填砂空间所需的砂粒质量的步骤：所需填充砂粒的质量为m₁，计算公式为，

其中，m₀、v₀为步骤(3)所述上覆压力值对应的砂粒质量、砂粒体积，v₁为所需二维填砂模型的填砂体积。

填充前预先计算所需砂粒的质量，将所需砂粒准备好，避免因砂粒不够而导致二维填砂模型制造不顺利，同时还避免准备过多的砂粒造成的浪费，并且计算原理为小型实验的砂粒密度与二维填砂模型的砂粒密度相同，原理简单计算结果准确。