[实用新型]一种可调倾角的高温高压多尺度水封气机理可视化实验装置

说明书

本实用新型提供了一种可调倾角的高温高压多尺度水封气机理可视化实验装置。所述实验装置包括驱替系统、模型系统、计量系统和倾角调节系统。其中，所述模型系统包括常规平面渗流模型主体、显微观察模型和微观扫描模型。所述常规平面渗流模型主体由至少四个平面渗流模型并列连接而成；所述显微观察模型与微观扫描模型通过连接管与常规平面渗流模型相连。常规平面渗流模型底板内部安装有加热系统保证高温条件，模型出口端连有回压阀保证高压条件。所述倾角调节系统可自由调节常规平面渗流模型倾角。本实验装置可分别在厘米、毫米和微米级别下对水封气形成机理进行观察和分析，通过染色水体水侵后的染色深浅可对水侵强度进行判别。

技术领域

本实用新型涉及一种模拟和研究高温高压条件下具有一定倾斜度的地层渗流多尺度可视化物理模型，同时分析水封气的形成机理及规律的实验装置及其使用方法。

背景技术

天然气作为一种清洁能源，环境污染较小，越来越受到全世界的青睐，占全球能源消费的比例逐年增加。在我国，大多数气藏在开采的中后期均会遭到不同程度的水侵，而水驱气藏40-60％的采收率明显低于纯气藏80-95％的采收率，其主要原因就在于水体侵入使得大量气井水淹，使得地层天然气以水封气的形式存留于气藏中而无法采出，带来了严重的资源浪费和经济效益损失。

运用物理模型研究地下流体渗流规律是目前国内外的常用方法，通过建立物理模型来研究分析地层水封气形成机理对指导气藏生产开发和排水产气具有重要意义。

目前常用的研究驱替现象的物理模型包括:1.激光刻蚀微观人工物理模型。1.文献《水驱气藏渗流机理及模拟理论与方法研究》利用激光刻蚀微观人工物理模型进行水驱气实验，通过铸体薄片所代表的孔隙结构来制作光刻蚀微观物理模型，分析得出形成水封气的主要原因有卡断形成水封气、绕流形成水封气、死孔隙形成水封气、关井复压形成水封气，该模型存在的主要缺陷是未考虑到层间窜流现象。2.平面径向微观渗流模型。利用可视化岩心夹持器观察水体渗流，但未考虑模拟地层高温高压条件。3.三维可视化物理驱替模型。该模型可直接观察水体侵入状况，但未能考虑层间窜流。4.考虑层间窜流的可视化物理模拟装置。该装置利用连接管将模拟不同层位的密封容器连接，模拟不同层位之间的层间窜流，该模型存在的缺陷是不能微观观察分析水体渗流。5.多层系高温高压多尺度水封气可视化实验装置，该装置考虑了地层高温高压环境以及层间窜流，但未考虑具有一定倾斜度的地层。

发明内容

针对现有模型和装置的不足，本实用新型旨在提供一种能够模拟具有一定倾斜度的地层且在地层高温高压条件下，能够同时从多尺度观察水封气形成机理的实验装置，并且利用多层连接考虑层与层之间的互相干扰，利用染色水体对水体分布和水侵强度有更直观的认识。

该装置的技术方案如下：

一种模拟具有一定倾角且在高温高压条件下非均质砂岩地层水驱气的多尺度物理模型，所述可调倾角多尺度物理模型主要包括常规平面渗流模型主体、显微观察模型、微观扫描模型和倾角调节系统四部分。所述常规模型主体由四个及以上的平面渗流模型并列连接而成，四个平面渗流模型分别由四条连接管连接而成；所述四个平面渗流模型左侧均设有2-3条输入管，输入管均与驱替泵相连，右侧均设有2-3条输出管，输出管均与回压阀进口端相连，回压阀出口端与计量装置相连；所述显微观察模型左侧设有输入管，右侧设有输出管，输入管与输出管均通过常规平面渗流模型靠边侧的螺纹孔相连；所述微观扫描模型左侧设有输入管，右侧设有输出管，输入管与输出管均通过常规平面渗流模型靠边侧的螺纹孔相连。所述各模型从上往下均由盖板、密封橡胶垫、底板三部分组成。所述倾角调节系统右侧设有与平面渗流模型数量相同的连接端，连接端通过焊接的方式与常规平面渗流模型侧面连接。