一种模拟非常规油气储层微裂缝的实验装置的制作方法

本发明属于物理模拟技术领域，尤其涉及一种模拟非常规油气储层微裂缝的实验装置。

背景技术：

随着油气勘探开发的不断深入以及对能源需求的日益增加，致密油气、页岩油气等非常规油气资源已成为当前勘探开发的新热点。非常规油气藏在全球分布广泛，是目前勘探开发潜力最大的油气资源类型。

非常规油气藏在我国很多地区均有广泛分布，资源潜力巨大。非常规油气储层常伴有天然发育的微裂缝或者人工压裂形成的微裂缝。研究认为，非常规油气储层中微裂缝的宽度一般小于200微米。其中，宽度小于10微米的微裂缝，一般发育在油层顶部，连通能力差；而宽度大于10微米的微裂缝，规模大，连通性好，对开发起主导作用。微裂缝是评价非常规油气富集“甜点区”的关键指标之一，微裂缝能够提供有效的渗流通道，提高油气的渗流能力，对非常规油气藏的生产动态和经济开发具有重要的作用。

致密油气、页岩油气等非常规油气储层微裂缝中流体的传输是一个极其复杂的过程，它涉及到流体在微裂缝中的运移、吸附、扩散机理，还涉及到流体与微裂缝之间的相互作用。科学合理地认识和描述非常规油气储层微裂缝中流体的传输机制是关系到非常规油气藏的合理高效开发的关键问题。因此，开展非常规油气储层微裂缝中流体的传输机制研究，不仅具有重要的理论意义，而且具有重要的实际价值。

在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中存在以下不足：

现有技术中，利用激光刻蚀和化学刻蚀等方法加工的微观物理仿真玻璃模型，可以通过观察流体流动变化的图像来分析流体在微通道中的流动机理。由于刻蚀后的仿真模型为单片玻璃，为了得到能够在一定压差下的流动通道，需要对两片玻璃进行烧结，或者采用直接将两片玻璃用玻璃胶粘结在一起的方法。目前这些制作仿真玻璃模型的方法都存在一定的问题，比如承受压力小，无法在高温高压环境中进行实验等。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在问题，本发明提供一种模拟非常规油气储层微裂缝的实验装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种模拟非常规油气储层微裂缝的实验装置，所述装置包括微裂缝模型、盖板及底板，所述底板的顶部开设有与微裂缝模型的形状相匹配的凹槽，所述微裂缝模型嵌设在所述凹槽中，所述底板的顶部开设有两个相对的连通槽，两个所述连通槽设置在所述凹槽的两侧，且两个所述连通槽均与所述凹槽相通，所述盖板覆盖在所述底板上，所述盖板上设置有两个连通孔，所述连通孔与所述连通槽对应设置，所述连通孔与对应的所述连通槽相通。

进一步地，所述盖板对应所述凹槽的位置处设置有第一可视窗，所述第一可视窗的尺寸小于所述凹槽的尺寸，以方便在模拟实验时的实时观察。

进一步地，所述底板的底部对应所述凹槽的位置处设置有第二可视窗，所述第二可视窗的尺寸小于所述凹槽的尺寸，以方便在模拟实验时的实时观察。

进一步地，所述盖板和所述底板之间设置有密封垫片，以保证密封效果。

进一步地，所述连通孔为螺纹孔，所述连通孔内螺纹连接有螺纹接头，所述螺纹接头的头部进入到所述连通槽中，所述螺纹接头的轴向中空设置，螺纹接头可以作为用料的进出口使用。

进一步地，所述盖板可拆卸地覆盖在所述底板上，这样可以对不同特性的微裂缝模型进行实验。

更进一步地，所述盖板通过多个连接螺钉可拆卸地覆盖在所述底板上，所述多个连接螺钉分别设置所述盖板的边缘处。

优选地，所述微裂缝模型采用弹性熔融石英玻璃管加工制成。

优选地，所述盖板及所述底板均采用金属材质。

本发明的有益效果是：

本发明的一种模拟非常规油气储层微裂缝的实验装置，由于底板的顶部开设有与微裂缝模型的形状相匹配的凹槽，微裂缝模型嵌设在凹槽中，且由于盖板覆盖在底板上，因此，盖板和底板能够对微裂缝模型进行保护，可以承受较大压力，能在高温高压环境中进行实验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种模拟非常规油气储层微裂缝的实验装置的结构拆分示意图；

图2为本发明实施例的一种模拟非常规油气储层微裂缝的实验装置的制造方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种模拟非常规油气储层微裂缝的实验装置。

图1为本发明实施例的一种模拟非常规油气储层微裂缝的实验装置的结构拆分示意图，参见图1，本发明实施例的装置包括微裂缝模型1、盖板2及底板3，底板3的顶部开设有与微裂缝模型1的形状相匹配的凹槽8，微裂缝模型1嵌设在凹槽8中，底板3的顶部开设有两个相对的连通槽9，两个连通槽9设置在凹槽8的两侧，且两个连通槽9均与凹槽8相通，盖板2覆盖在底板3上，盖板2上设置有两个连通孔11，连通孔11与连通槽9对应设置，连通孔11与对应的连通槽9相通。

本发明实施例由于底板的顶部开设有与微裂缝模型的形状相匹配的凹槽，微裂缝模型嵌设在凹槽中，且由于盖板覆盖在底板上，因此，盖板和底板能够对微裂缝模型进行保护，可以承受较大压力，能在高温高压环境中进行实验。

现有技术中，微裂缝模型可以利用激光刻蚀和化学刻蚀等方法加工而成，通过观察流体流动变化的图像来分析流体在微通道中的流动机理，但是由于刻蚀后的仿真模型为单片玻璃，为了得到能够在一定压差下的流动通道，需要对两片玻璃进行烧结，或者采用直接将两片玻璃用玻璃胶粘结在一起的方法。目前这些制作仿真玻璃模型的方法都存在一定的问题。如烧结法，需要的温度较高，成功率低；玻璃胶粘结法，粘结后会影响图像的观察；激光刻蚀法，刻蚀的孔道边缘有明显的裂痕，且孔道内凹凸不平，深度不易控制，刻出的图形会影响流体的渗流以及渗流过程的观察；化学刻蚀法，化学腐蚀的范围无法控制，腐蚀出的孔道尺寸较大，无法模拟比较微小的孔道。

为了解决上述问题，本发明实施例的微裂缝模型可以选用弹性熔融石英玻璃管经微细加工装置制作而成，可以较好地模拟真实的微裂缝，而且微孔道内壁面均匀光滑，易于显微镜观察，克服了采用化学腐蚀所形成的孔道尺寸过大以及激光刻蚀使孔道边缘易形成裂痕和孔道凹凸不平的问题，避免了两片玻璃使用烧结或胶结，对密封以及图像观察带来的不利影响。

考虑到微裂缝模型的牢固性和实用性，本发明实施例设计了盖板2及底板3组成的固定结构，以方便放置与使用。

本发明实施例中的盖板2及底板3均可以采用金属材质，例如钢铅等，不仅具有良好的导热性能，也可承受很高的压力，并对微米级孔道模型起保护作用，再由于弹性熔融石英玻璃管也具有较高的耐温耐压能力，因此，本发明实施例的实验装置可以在高温高压环境中使用。

本发明实施例的微裂缝模型1整体可以呈方形，其尺寸可以为：长度3.0cm、宽度0.6cm、高度为0.2cm，而微裂缝模型1中微裂缝的尺寸可以为：长度3.0cm、宽度0.2cm、高度50μm。

本发明实施例中，盖板2对应凹槽8的位置处可以设置有第一可视窗7，第一可视窗7的尺寸小于凹槽8的尺寸。

具体为：本发明实施例中的盖板2的尺寸可以为：4.5cm、宽度1.6cm、厚度0.2cm；而第一可视窗7的尺寸可以为：长度2.6cm、宽度为0.2cm、深度为0.2cm。

本发明实施例中，底板3的底部对应凹槽8的位置处设置有第二可视窗10，第二可视窗10的尺寸小于凹槽8的尺寸。

具体为：本发明实施例的底板的尺寸可以为：长度4.5cm、宽度1.6cm、厚度0.4cm，而第二可视窗10的尺寸可以为：长度2.6cm、宽度0.2cm、深度0.2cm。

本发明实施例中，由于在盖板上设置第一可视窗，在底板上设置第二可视窗，因此，可以方便在模拟实验时的实时观察。

结合图1，本发明实施例中，可以在盖板2和底板3之间设置有密封垫片6，以保证密封效果。

本发明实施例的密封垫片6可以设置有可视窗对应的开口，以方便观察。

优选地，本发明实施例中的密封垫片6可以采用软性材料制造而成。

进一步地，结合图1，本发明实施例中，连通孔11可以为螺纹孔，连通孔11内螺纹连接有螺纹接头5，螺纹接头5的头部可以穿过密封垫片6，并进入到连通槽9中，螺纹接头5的轴向中空设置，螺纹接头5可以作为用料的进出口使用。

需要说明的是，本发明实施例的连通孔11也可以直接作为用料的进出口使用，此时，密封垫片6最好采用硬质材料制成，且在密封垫片6对应连通孔11的位置处设置连接孔，以用于用料输送。

本发明实施例的盖板2可以采用可拆卸的方式覆盖在底板3上，这样可以对不同特性的微裂缝模型进行实验。

结合图1，本发明实施例中，盖板2可以通过多个连接螺钉4可拆卸地覆盖在底板3上，多个连接螺钉4分别设置盖板2的边缘处。

当然，盖板2也可以采用其他方式覆盖在底板3上，例如插拔盒式等，本发明实施例对此不做限制。

图2为本发明实施例的一种模拟非常规油气储层微裂缝的实验装置的制造方法的流程示意图，结合图2，该制造方法包括：

s1：用微细加工装置加热拉伸弹性熔融石英玻璃管，制作微裂缝模型；

s2：用切割刀具切割金属板，分别制作盖板和底板；

s3：用切削钻头在盖板的中间位置钻出第一可视窗；

s4：用切削钻头在底板的中间位置钻出凹槽；

s5：用切削钻头在底板的中间位置钻出第二可视窗；

s6：用螺纹钻头在盖板的第一可视窗的两侧各钻一个连通孔；

s7：将盖板和底板叠放在一起，并用夹子夹紧，然后用螺纹钻头在盖板和底板的相同位置上钻出一定数量的螺纹孔；

s8：将微裂缝模型置于底板的凹槽内，并安装密封垫圈在盖板和地板之间，并通过金属螺丝钉将微裂缝模型以及盖板和底板进行固定；

s9：将螺纹接头安装到连接孔中，然后通过管线连接到实验流程中使用。

综上所述，本发明实施例的实验装置可为开展非常规油气储层微裂缝中流体的传输机制研究提供有效的技术手段。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。