一种多功能全直径径向流模拟实验系统的制作方法

1.本实用新型涉及石油开采领域室内物理模拟实验技术领域，更具体地说涉及一种多功能全直径径向流模拟实验系统。


背景技术：

2.采油领域中，常常需要模拟地层温度和压力的提高采收率的装置，一般情况下，采用小岩心模型、松散砂管式模型、平面物理模型和剖面模型等岩心开展驱油实验，其流体流动趋向线性流，而实际上油田生产时其流体流动是径向流，两种流动方式对注入压力上升幅度影响程度不同，目前常用的岩芯实验驱油机理上不能完全代表矿场试验，所以在进行三次采油及增产增注机理研究时应该用径向流岩芯实验来模拟研究矿场试验。


技术实现要素：

3.本实用新型克服了现有技术中的不足，现有的模型流体流动趋向线性流，模拟得到的注入压力上升幅度影响程度存在一定的差别，提供了一种多功能全直径径向流模拟实验系统，满足采油领域中模拟高温高压全直径岩心驱替的需要，径向流模型主要是采用径向流模型、全直径夹持器模拟实际油井中流体的径向流动，应用该设备可以开展化学驱机理研究、调剖堵水、酸化等三次采油及增产增注机理研究。
4.本实用新型的目的通过下述技术方案予以实现。
5.一种多功能全直径径向流模拟实验系统，包括注入系统、模型系统、测量系统和控制系统；
6.所述注入系统包括恒速恒压泵、中间容器和注入管路，所述恒速恒压泵通过管阀件与所述中间容器的入口端相连通，所述中间容器的出口端通过所述注入管路与所述模型系统相连通；
7.所述模型系统包括环压自动跟踪泵、径向流模型和全直径岩心夹持器，所述中间容器的出口端通过所述注入管路与所述径向流模型的入口端相连通，所述径向流模型的出口端与所述全直径岩心夹持器的入口端相连通，所述环压自动跟踪泵分别与所述径向流模型和所述全直径岩心夹持器相连通，所述全直径岩心夹持器的出口端与所述测量系统相连通；
8.所述测量系统通过管路与所述全直径岩心夹持器的入口端和所述全直径岩心夹持器的出口端相连，所述全直径岩心夹持器的出口端与回压式位移量化控制系统相连，所述回压式位移量化控制系统包括回压容器、回压阀、回压泵和电子天平，所述全直径岩心夹持器的出口端与排出管路相连通，在所述排出管路上设置所述回压阀，在所述回压阀处设置有回压管路，在所述回压管路上依次设置所述回压容器和所述回压泵，所述排出管路的出口端与所述电子天平上的承接容器相对设置；
9.所述控制系统与所述注入系统、所述模型系统和所述测量系统分别相连，控制系统由计算机组成，利用控制系统控制恒速恒压泵的流量，并采集测量系统中测量得到的压
力、温度、流量的数据，并对上述压力、温度、流量的数据进行处理。
10.所述径向流模型包括支架、旋转装置、岩心固定装置、夹持器筒体和半开式保温套，所述旋转装置包括转动轴套和翻转轴，在所述支架的上部开设有翻转轴孔，在所述翻转轴孔内设置所述转动轴套，所述翻转轴转动安装在所述转动轴套内，所述岩心固定装置安装在所述翻转轴上，所述岩心固定装置包括上压帽、锥度套、岩心上堵头、岩心下堵头、下堵头衔接套和下压帽，所述夹持器筒体和所述半开式保温套相对设置，在所述夹持器筒体和所述半开式保温套上均开设有岩心腔，所述夹持器筒体和所述半开式保温套共同形成一岩心外壳，在所述夹持器筒体的侧壁上开设有出口，在所述出口处设置有出口接头组件，所述上压帽通过第一调节螺母和支撑螺母安装在所述夹持器筒体的首端，在所述上压帽和所述岩心上堵头之间设置有锥度套，所述岩心下堵头与所述岩心上堵头相对设置在所述岩心外壳内，且在所述岩心上堵头和所述岩心下堵头之间设置有待测岩心，在所述岩心下堵头与所述下压帽之间设置所述下堵头衔接套，所述下压帽通过第二调节螺母安装在所述半开式保温套的尾端。
11.由于待测岩心为全直径岩心，待测岩心和岩心堵头会有一定的重量，为保证装卸的方便，夹持器筒体和半开式保温套安装在旋转装置上，当向夹持器筒体和半开式保温套形成的岩心外壳内装入待测岩心时，利用旋转装置将安装口旋转向上，待测岩心从上部安装口滑入岩心外壳内，再将岩心堵头装入岩心外壳内；需拆卸待测岩心时，利用旋转装置将安装口旋转向上，卸去岩心堵头，然后再次利用旋转装置将岩心外壳倾斜后，即可倒出待测岩心。
12.所述全直径岩心夹持器包括翻转支架、翻转装置和岩心夹持装置，在所述翻转支架上设置所述翻转装置，所述翻转装置包括蜗轮壳体、蜗杆、蜗轮、蜗轮壳体挡盖、第二翻转轴和第一翻转轴，所述蜗轮壳体设置在所述翻转支架的首端，在所述蜗轮壳体内设置所述蜗轮，所述蜗轮的顶端与所述蜗杆相啮合，在所述蜗轮与所述蜗轮壳体的内壁之间设置有蜗轮挡圈，所述蜗轮壳体挡盖设置在所述蜗轮壳体的敞口端，在所述蜗轮壳体挡盖与所述蜗轮壳体相接触处设置有蜗轮壳体密封圈，所述第二翻转轴的首端伸入所述蜗轮壳体内，且与所述蜗轮相连，所述第一翻转轴的首端通过轴承与所述第一翻转轴壳体转动连接，在所述轴承外侧设置有转轴轴承盖，所述第一翻转轴壳体设置在所述翻转支架上，在所述第一翻转轴的尾端和所述第二翻转轴的尾端均与所述岩心夹持装置的中部相连，所述岩心夹持装置包括上下保温套、上压帽、活塞和下堵头，在所述上下保温套内相对设置所述上压帽和所述下堵头，所述上压帽和所述下堵头分别通过内六角螺钉与所述上下保温套固定相连，在所述上压帽和所述上下保温套之间设置有密封圈，在所述上压帽上均匀开设有注入口，在所述注入口上插入注入筛管或者测点密封组件，所述注入筛管与所述注入口之间设置有测点接头，在所述上压帽、所述上下保温套的内壁和所述下堵头之间形成一腔体，在所述腔体的侧壁上设置有衬套，所述活塞滑动设置在所述腔体内，所述加长保护接头贯穿所述上下保温套的下表面伸入所述下堵头内。
13.所述全直径岩心夹持器的数量为1个以上。
14.所述回压式位移量化控制系统的数量为2-4个。
15.本实用新型的有益效果为：该模拟实验系统实现环压自动跟踪，采用回压式位移量化控制器控制压力，能够实现压力高低压自动切换，并利用采集处理软件，用于采集压
力、温度、流量数据，并对压力、温度、流量数据进行运算处理，自动化程度较高；
16.环压跟踪驱油试验工具注入压力，保持恒定压差，由计算机自动跟踪注入压力，实现环压随着注入压力的变化而自动跟踪，并保证环压高于注入压力一定值，具有手动、电动、恒压、跟踪功能等；
17.能够进行水驱、化学驱驱替实验，能够模拟各种驱油体系在地下的流动情况；
18.模型温度可调、可控，中间容器可根据程序设定进行加温和控制，各容器液量可以监控；
19.能够适时的检测并存储多点的实验参数，不同量程的压力传感器的自动切换，能够模型地层温度、压力的环境。
附图说明
20.图1是本实用新型的结构示意图，其中，1为恒速恒压泵，2为管阀件，3为中间容器，4为环压自动跟踪泵，5为径向流模型，6为全直径岩心夹持器，7为测量系统，8 为回压式位移量化控制系统；
21.图2是本实用新型中径向流模型的结构示意图，其中，9为第一调节螺母，10为支撑螺母，11为上压帽，12为锥度套，13为岩心上堵头，14为夹持器筒体，15为出口接头组件，16为转动轴套，17为翻转轴，18为岩心下堵头，19为下堵头衔接套，20为下压帽，21为第二调节螺母，22为半开式保温套，23为支架；
22.图3是本实用新型中全直径岩心夹持器的结构示意图，其中，24为注入筛管，25为测点接头，26为测点密封组件，27为内六角螺钉，28为密封圈，29为上压帽，30为腔体，31为衬套，32为转轴轴承盖，33为第一翻转轴，34为轴承，35为第一翻转轴壳体， 36为翻转支架，37为活塞，38为下堵头，39为上下保温套，40为加长保护接头，41为蜗轮壳体，42为蜗杆，43为蜗轮挡圈，44为蜗轮，45为蜗轮壳体密封圈，46为蜗轮壳体挡盖，47为第二翻转轴；
23.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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
24.下面通过具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
25.实施例一
26.如图1所示，一种多功能全直径径向流模拟实验系统，包括注入系统、模型系统、测量系统和控制系统；
27.注入系统包括恒速恒压泵1、中间容器3和注入管路，恒速恒压泵1通过管阀件2 与中间容器3的入口端相连通，中间容器3的出口端通过注入管路与模型系统相连通；
28.模型系统包括环压自动跟踪泵4、径向流模型5和全直径岩心夹持器6，中间容器3 的出口端通过注入管路与径向流模型5的入口端相连通，径向流模型5的出口端与全直径岩心夹持器6的入口端相连通，环压自动跟踪泵4分别与径向流模型5和全直径岩心夹持器6相连通，全直径岩心夹持器6的出口端与测量系统7相连通；
29.测量系统7通过管路与全直径岩心夹持器6的入口端和全直径岩心夹持器6的出口端相连，全直径岩心夹持器6的出口端与回压式位移量化控制系统8相连，回压式位移量化
控制系统8包括回压容器、回压阀、回压泵和电子天平，全直径岩心夹持器的出口端与排出管路相连通，在排出管路上设置回压阀，在回压阀处设置有回压管路，在回压管路上依次设置回压容器和回压泵，排出管路的出口端与电子天平上的承接容器相对设置；
30.控制系统与注入系统、模型系统和测量系统分别相连，控制系统由计算机组成，利用控制系统控制恒速恒压泵的流量，并采集测量系统中测量得到的压力、温度、流量的数据，并对上述压力、温度、流量的数据进行处理。
31.实施例二
32.在实施例一的基础上，如图2所示，径向流模型包括支架23、旋转装置、岩心固定装置、夹持器筒体14和半开式保温套22，旋转装置包括转动轴套16和翻转轴17，在支架23的上部开设有翻转轴孔，在翻转轴孔内设置转动轴套16，翻转轴17转动安装在转动轴套16内，岩心固定装置安装在翻转轴17上，岩心固定装置包括上压帽11、锥度套 12、岩心上堵头13、岩心下堵头18、下堵头衔接套19和下压帽20，夹持器筒体14和半开式保温套22相对设置，在夹持器筒体14和半开式保温套22上均开设有岩心腔，夹持器筒体14和半开式保温套22共同形成一岩心外壳，在夹持器筒体14的侧壁上开设有出口，在出口处设置有出口接头组件15，上压帽11通过第一调节螺母9和支撑螺母10安装在夹持器筒体14的首端，在上压帽11和岩心上堵头13之间设置有锥度套12，岩心下堵头18与岩心上堵头13相对设置在岩心外壳内，且在岩心上堵头13和岩心下堵头18 之间设置有待测岩心，在岩心下堵头18与下压帽20之间设置下堵头衔接套19，下压帽 20通过第二调节螺母21安装在半开式保温套22的尾端。
33.由于待测岩心为全直径岩心，待测岩心和岩心堵头会有一定的重量，为保证装卸的方便，夹持器筒体和半开式保温套安装在旋转装置上，当向夹持器筒体和半开式保温套形成的岩心外壳内装入待测岩心时，利用旋转装置将安装口旋转向上，待测岩心从上部安装口滑入岩心外壳内，再将岩心堵头装入岩心外壳内；需拆卸待测岩心时，利用旋转装置将安装口旋转向上，卸去岩心堵头，然后再次利用旋转装置将岩心外壳倾斜后，即可倒出待测岩心。
34.实施例三
35.在实施例二的基础上，如图3所示，全直径岩心夹持器包括翻转支架36、翻转装置和岩心夹持装置，在翻转支架36上设置翻转装置，翻转装置包括蜗轮壳体41、蜗杆42、蜗轮44、蜗轮壳体挡盖46、第二翻转轴47和第一翻转轴33，蜗轮壳体41设置在翻转支架36的首端，在蜗轮壳体41内设置蜗轮44，蜗轮44的顶端与蜗杆42相啮合，在蜗轮 44与蜗轮壳体41的内壁之间设置有蜗轮挡圈43，蜗轮壳体挡盖46设置在蜗轮壳体41 的敞口端，在蜗轮壳体挡盖46与蜗轮壳体41相接触处设置有蜗轮壳体密封圈45，第二翻转轴47的首端伸入蜗轮壳体41内，且与蜗轮44相连，第一翻转轴33的首端通过轴承34与第一翻转轴壳体35转动连接，在轴承34外侧设置有转轴轴承盖32，第一翻转轴壳体35设置在翻转支架36上，在第一翻转轴33的尾端和第二翻转轴47的尾端均与岩心夹持装置的中部相连，岩心夹持装置包括上下保温套39、上压帽29、活塞37和下堵头38，在上下保温套39内相对设置上压帽29和下堵头38，上压帽29和下堵头38分别通过内六角螺钉27与上下保温套39固定相连，在上压帽29和上下保温套39之间设置有密封圈28，在上压帽29上均匀开设有注入口，在注入口上插入注入筛管24或者测点密封组件26，注入筛管与24注入口之间设置有测点接头25，在上压帽29、上下保温套 39的内壁和下堵头38之间形成一腔体30，在腔体30的侧壁上设置有衬套31，活
塞37 滑动设置在腔体30内，加长保护接头40贯穿上下保温套39的下表面伸入下堵头38内。
36.如图1所示，全直径岩心夹持器6的数量为1个以上。
37.回压式位移量化控制系统8的数量为2-4个。
38.为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
39.而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
40.以上对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。