一种高压注气驱油全程可视化实验装置的制作方法

本实用新型涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种高压注气驱油全程可视化实验装置。

背景技术：

注气提高采收率技术是一种从理论上讲比注水提高采收率更高的技术，国外近年来注气驱发展很快，已成为除热采之外最重要的提高采收率方法。注气最重要的机理之一就是注入气与原油产生强烈的物理化学作用，从而使得油气界面张力下降，同时改变油气的物理化学性质。目前采用的注气介质主要是CO₂、N₂、CH₄、烟道气四种气体，各种气体有不同的特点和适应性。CO₂在注入的主要优点是混相压力比其它三种气体都低，CO₂从多孔介质中有效的驱油具有：使原油体积膨胀、粘度降低、混相压力低、降低界面张力等优点。N₂资源极其丰富，氮气的密度较小，粘度小，而且在油、水中的溶解性也很弱，这些特点是氮气进行重力稳定驱油的得天独厚的条件，常用于重力稳定驱、开采凝析气田、混相驱和CO₂、富气驱或其它溶液段塞等，同时注氮气和烟道气的副作用小，成本低，可开发不同类型的油气藏，有广泛的应用前景。烟道气的驱油特点介于CO₂和N₂之间。注烃类气体在相对低的压力下可以与原油混相，或者在驱替过程中发展成混相，主要的驱油机理是体积膨胀、粘度降低、以及重力稳定驱替等，主要的优点是不伤害地层，尤其适用于在西部天然气市场不好的油田，同时也适用于开发富气凝析气藏。

注气驱油的过程及效果，在很大程度上与注气的压力有关，一般是在油藏的压力下开始注气。而油藏的压力可高达10-30MPa，因此注气驱油实验需要在高压下进行。注气驱油与水驱油不同，它存在油-气的互溶，存在油和注入气间的传质，在一定条件下可以达到混相。当然，能否达到混相、怎样达到混相，这是需要根据某个油田的原油性质来具体实验获得的。实验就是研究的一种主要手段。目前现有的实验方法，主要采用钢制细长管模型，它的特点是：由于采用不锈钢制作，可以满足高温、高压注气的要求，也可以满足长度的要求，一般可达10米以上。但主要缺点由于不锈钢制造，因此中间驱油过程不可视，不知道原油与气体怎样混合。如果不观察中间过程，就不能充分理解混相机理和机制。CN102839968A公开了一种高压注气驱油全程可视实验装置，包括：细长玻璃管和包围在所述细长玻璃管之外的密闭容器，所述密闭容器中填充有包围在所述细长玻璃管之外的平衡所述细长玻璃管内外压力的保护流体，所述保护流体为透明的。细长玻璃管长达10米以上，玻璃管的加工难度大，也不便于运输搬移及存放，容易损坏破碎，一旦损坏，整个玻璃管都不能使用了，经济损失大。虽然设置有多个视窗，但依然存在盲区，不能连续性的观察到整个实验过程，并且在专利中没有涉及到密封容器与细长玻璃管之间的连接问题及密封性问题。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是解决实验装置中存在的实验用细长玻璃管太长，不便于运输搬移、存放、加工难度大，且密封性有待提高以适用于更高压力实验条件等问题。

为了实现本实用新型这些目的和其它优点，提供了一种高压注气驱油全程可视化实验装置，用来模拟注气实验中注入气的混相及驱油过程，所述高压注气驱油全程可视实验装置包括：

细长玻璃管，其为由数段玻璃短管连接而成的两端开口的圆柱形玻璃管，所述玻璃短管之间通过螺栓或螺纹连接，连接处设置有密封件，在细长玻璃管内填充有多孔介质，多孔介质内装有实验用液态油，细长玻璃管的两端分别设置有气体入口和液态油出口，在靠近气体入口和液态油出口的玻璃短管表面设置有环形凹槽；

套筒，其套装并密封固定于所述细长玻璃管之外，在套筒与细长玻璃管之间形成密封环空，密封环空内填充透明的保护气体，在套筒上靠近气体入口的一端设置有保护气体的入口；在套筒两端面与细长玻璃管连接处，套筒端面限位固定于环形凹槽内，并加入粘接剂填充凹槽内的缝隙，且在连接处设有气密性检测装置，所述气密性检测装置包括设于套筒内壁上的传感器以及设于套筒外壁上的检测装置，所述传感器与检测装置连接；所述套筒上沿轴线方向开设有两条对称分布的缝隙，缝隙处安装有耐压石英玻璃形成观察窗口，套筒内壁面沿轴线方向等间距安装有至少两个摄像头，摄像头外设置密封的透明保护罩；

气体注入装置，其包括气体储罐和与气体储罐连接的气体加压泵，所述气体加压泵通过管道与玻璃管的气体入口连接；

保护气体注入装置，其包括保护气体储罐和与储罐连接的保护气体加压泵，所述气体加压泵通过管道与套筒的保护气体入口连接。

优选的是，所述玻璃短管之间通过螺栓连接，在连接处设置有O型密封圈。

优选的是，所述玻璃短管之间通过螺纹连接，一个玻璃短管的两端侧面设置外螺纹，与之相邻的玻璃短管的两端设置与外螺纹匹配的内螺纹，具有外螺纹的玻璃短管和具体内螺纹的玻璃短管相互交错连接形成细长玻璃管。

优选的是，所述细长玻璃管和套筒内部均设置有压力传感器。

优选的是，所述套筒的两端面围绕玻璃管开设有环形孔，环形孔上安装耐压石英玻璃。

优选的是，所述保护气体为空气。

优选的是，所述保护气体注入装置包括空气加压泵，加压泵与空气入口连接，在空气入口还设置有空气过滤网。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

其一、实验装置中采用的细长玻璃管由多段玻璃短管连接而成，可以根据具体实验要求得到不同长度的细长玻璃管，满足不同实验条件，适用范围大，且实验结束以后可以拆分为玻璃短管，方便搬运，放置，不容易损坏，即使某一玻璃短管损坏了，其他玻璃短管也还能使用。

其二、在套筒两端面与细长玻璃管连接处，玻璃管上设置有环形凹槽，套筒端面限位固定于环形凹槽内，并加入粘接剂填充凹槽内的缝隙，套筒与细长玻璃管连接牢固紧密，密封性好，能够耐受更高压力，且在连接处设有气密性检测装置，随时检测是否存在泄露问题，发现问题及时处理。

其三、套筒上开设缝隙，并安装耐压石英玻璃形成观察窗口，可以连续性的观察整个实验过程，不存在盲区，同时安装的摄像头可以将整个实验过程拍摄记录下来以作为后续实验结果分析的参考资料。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1、一个实施例中高压注气驱油全程可视化实验装置的结构示意图；

图2、图1所示装置的左视图；

图3、细长玻璃管与套筒之间的连接结构图；

图4、另一实施例中高压注气驱油全程可视化实验装置的结构示意图；

图5、玻璃短管之间螺纹连接示意图。

图中标号：

细长玻璃管1、玻璃短管11、密封件12、气体入口13、液态油出口14、环形凹槽15、多孔介质16、外螺纹17、内螺纹18、套筒2、保护气体21、保护气体入口22、粘接剂23、观察窗口24、摄像头25、环形孔26、气密性检测装置3、传感器31、检测装置32、气体注入装置4、气体储罐41、气体加压泵42、保护气体注入装置5、保护气体储罐51、保护气体加压泵52、空气过滤网53、压力传感器6。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-5所示，本实用新型提供了一种高压注气驱油全程可视化实验装置，用来模拟注气实验中注入气的混相及驱油过程，所述高压注气驱油全程可视实验装置包括：细长玻璃管1、套筒2、气密性检测装置3、气体注入装置4和保护气体注入装置5。

所述细长玻璃管1为由数段玻璃短管11连接而成的两端开口的圆柱形玻璃管，所述玻璃短管11之间通过螺栓或螺纹连接，连接处设置有密封件12，优选的是，所述玻璃短管11之间通过螺栓连接，在连接处设置有O型密封圈。在细长玻璃管1内填充有多孔介质16，多孔介质内装有实验用液态油(例如为原油)，细长玻璃管1的两端分别设置有用于泵入注入气的气体入口13和用于输出产出的液态油出口14，在靠近气体入口13和液态油出口14的玻璃短管11表面设置有环形凹槽15。细长玻璃管1由多段玻璃短管11连接而成，可以根据具体实验要求得到不同长度的细长玻璃管，满足不同实验条件，适用范围大，且实验结束以后可以拆分为玻璃短管11，方便搬运，放置，不容易损坏，即使某一玻璃短管损坏了，其他玻璃短管也还能使用。

所述套筒2由金属制成，其套装并密封固定于所述细长玻璃管1之外，在套筒与细长玻璃管1之间形成密封环空，密封环空内填充透明的保护气体21，在套筒上靠近气体入口13的一端设置有保护气体的入口22。玻璃管在实验过程中，通过玻璃管之外的保护气体21的平衡作用增加了玻璃管对注入气的承受压力，从而解决了玻璃管难以承受注入气的巨大压力的问题，从而更好的保护了细长玻璃管1，避免了长达10米的细长玻璃管在巨大的内外压之下，由于压力不均而产生的爆裂的现象。

在套筒2两端面与细长玻璃管1连接处，套筒端面限位固定于环形凹槽15内，并加入粘接剂23填充凹槽内的缝隙，见图3。且在连接处设有气密性检测装置3，所述气密性检测装置包括设于套筒内壁上的传感器31以及设于套筒外壁上的检测装置32，所述传感器与检测装置连接。套筒与细长玻璃管1连接牢固紧密，密封性好，能够耐受更高压力，且在连接处设有气密性检测装置，随时检测是否存在泄露问题，发现问题及时处理。

如图2所示，所述套筒2上沿轴线方向开设有两条对称分布的缝隙，缝隙处安装有耐压石英玻璃形成观察窗口24，套筒内壁面沿轴线方向等间距安装有至少两个摄像头25，摄像头外设置密封的透明耐压保护罩(未示出)。所述套筒的两端面围绕玻璃管开设有环形孔26，环形孔上安装耐压石英玻璃。所述环形孔26主要用于透光照明，是外部光线进入其中，保证密封环空内足够的亮度，便于实验人员观察。这实现了连续性观察整个实验过程，不存在盲区，同时安装的摄像头可以将整个实验过程拍摄记录下来，以作为后续实验结果分析的参考资料。

气体注入装置4，其包括气体储罐41和与气体储罐连接的气体加压泵42，所述气体加压泵通过管道与玻璃管的气体入口13连接。

保护气体注入装置5，其包括保护气体储罐51和与储罐连接的保护气体加压泵52，所述气体加压泵52通过管道与套筒的保护气体入口22连接。通过加压泵52可以在整个实验过程中保持保护气体的压力。加压泵52可以为围压泵或环压泵，增压能力较强。

另一实施例中，如图5所示，所述玻璃短管11之间通过螺纹连接，一个玻璃短管的两端侧面设置外螺纹17，与之相邻的玻璃短管的两端设置与所述外螺纹匹配的内螺纹18，具有外螺纹的玻璃短管和具体内螺纹的玻璃短管相互交错连接形成细长玻璃管1，且在连接处设置有密封件12，优选的是O型密封圈。

另一实施例中，如图4所示，所述细长玻璃管1和套筒内部均设置有压力传感器6。所述保护气体为空气。所述保护气体注入装置包括空气加压泵，加压泵与空气入口连接，在空气入口还设置有空气过滤网53。

本实用新型的高压注气驱油全程可视实验装置的使用方法：从细长玻璃管1一端的气体入口13泵入注入气，从细长玻璃管1另一端的液态油出口14输出产出液，在细长玻璃管1之外填充平衡细长玻璃管内外压力的保护气体，在泵入注入气的同时增加细长玻璃管1外的保护气体的压力，使得细长玻璃管1的内外压差在实验过程中小于细长玻璃管1的耐压压力，模拟注气实验中注入气的混相及驱油过程。通过细长玻璃管1外的保护气体的压力平衡或抵消掉细长玻璃管1内部承受的注入气的高压，从而在同样的耐压条件下，使得细长玻璃管1内部可以承受实验所要求的注入气的高压和高温。

综上所述，本实用新型的高压注气驱油全程可视实验装置结构简单，便于制备加工、且适用性强，经济成本低。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。